Gasgekoelde

Gasgekoelde systemen gebruiken een gas als primaire koelvloeistof om warmte uit een kern of proces af te voeren. In de kernenergiewereld verwijst gasgekoelde reactor meestal naar een kernreactor waarbij een inert gas zoals kooldioxide (CO2) of helium als koelmiddel fungeert, vaak samen met een grafiet- of keramische moderator die de kernreactie regelt.

Historisch gezien zijn Magnox- en Advanced Gas-Cooled Reactors (AGR) in het Verenigd Koninkrijk voorbeelden van CO2-gekoelde, grafietgemodereerde ontwerpen. Magnox was een vroeg ontwerp; AGR werd ontwikkeld voor hogere efficiëntie door hogere druk en temperatuur. Een andere belangrijke klasse zijn hoogtemperatuurgasgekoelde reactoren (HTGR), die helium als koelgas gebruiken en hogere uitgangstemperaturen mogelijk maken, geschikt voor directe stoomturbine- of industriële processen en waterstofproductie.

Werkingsprincipe: het koelgas stroomt langs de brandstofstaven en neemt warmte op. Het gas wordt vervolgens gekoeld in een warmtewisselaar en de afgenomen warmte wordt omgezet in stoom of directe elektriciteit. De keuze tussen CO2 en helium beïnvloedt onder meer druk, warmteoverdracht en materiaaleisen.

Voordelen en nadelen: gaskoeling biedt inertheid en, bij helium, een gunstige neutroneneconomie en hoge temperaturen; nadelen zijn de lagere warmtecapaciteit per volume gas ten opzichte van vloeistoffen, waardoor hogere drukken of massastromen nodig zijn, plus complexe druksystemen en hogere kosten ten opzichte van veel watergekoelde ontwerpen.

Huidige status: gasgekoelde reactoren spelen een historisch belangrijke rol, met name in het VK, terwijl HTGR-ontwikkeling wereldwijd in onderzoekstoepassingen voortduurt voor hoogtemperatuur warmtelevering en mogelijk proces- en waterstoftoepassingen.