Kühlmittelkreislauf

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Ein Kühlmittelkreislauf ist ein System, das dazu dient, eine sich selbst erhitzende oder von außen erhitzte Einrichtung auf ein angemessenes Maß abzukühlen. Im Allgemeinen besteht dieses System aus Rohrleitungen, Pumpen und einer Wärmesenke. Ein im Kreislauf zirkulierendes Kühlmittel (z. B. Wasser) wird an der Wärmequelle entlanggeführt, erwärmt sich dabei und gibt die aufgenommene Wärme an der Wärmesenke wieder ab.

Anwendung in der Kerntechnik

In der Kerntechnik dient der Kühlmittelkreislauf dazu, die im Reaktorkern durch Kernspaltung erzeugte Wärme abzuführen und mit Hilfe der Turbinen in Strom umzuwandeln. Gleichzeitig wird dadurch eine unzulässige Überhitzung des Reaktorkerns verhindert, der zur Kernschmelze führen könnte.

Die technische Ausführung der Kühlkreisläufe in Kernkraftwerken hängt vom Reaktortyp ab.

  • Druckwasserreaktoren besitzen zwei große Kühlkreisläufe: einen Primärkreislauf und einen Sekundärkreislauf. Im Primärkreislauf hat das Kühlmittel Wasser direkten Kontakt mit den Brennelementen. Er besteht aus dem Reaktordruckbehälter, den Primärkühlmittelpumpen, den Dampferzeugern, dem Druckhalter und den sie verbindenden Rohrleitungen. Der Sekundärkreislauf führt den Frischdampf aus dem Sicherheitsbehälter heraus zur Turbine. Daneben gibt es Not- und Nachkühlsysteme.
  • Siedewasserreaktoren besitzen im Gegensatz zu Druckwasserreaktoren nur einen Kühlkreislauf für den normalen Betrieb. Der Dampf wird unmittelbar im Reaktordruckbehälter erzeugt und direkt der Turbine zugeleitet.
  • Bei Hochtemperaturreaktoren erfolgt die Kühlung durch ein Gas. Meist ist dies Helium, das unter einem Druck von 40 bis 60 bar steht.
  • Brutreaktoren benötigen wegen ihrer spezifischen reaktorphysikalischen Eigenschaften ein Kühlmittel, das Neutronen möglichst wenig moderiert und absorbiert, aber gute Wärmeübertragungseigenschaften aufweist. Bevorzugt wird daher flüssiges Natrium, das jedoch den Nachteil hat, dass es bei Luftzufuhr in Brand gerät.

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