Gasgekühlte

Gasgekühlte Systeme verwenden ein Gas als Kühlmittel, um Wärme aus einem Wärmequellen zu entfernen. Typische Kühlgase sind Helium, Kohlenstoffdioxid (CO2) und Luft. Im Gegensatz zu flüssigen Kühlmitteln bleiben sie gasförmig, wodurch Phasenwechsel vermieden wird und sich bestimmte Betriebsbedingungen ergeben. Gasgekühlte Systeme finden Anwendung in der Kerntechnik, in industriellen Prozessen sowie in speziellen Kühlkonzepten von Maschinen.

In der Kerntechnik sind gasgekühlte Reaktoren verbreitet. Hochtemperaturgasgekühlte Reaktoren verwenden Helium als Kühlgas und Graphit als Moderator, was hohe Betriebstemperaturen und gute Neutronenökonomie ermöglicht. Historisch wurden in Großbritannien Magnox- und AGR-Anlagen CO2-gekühlt, ebenfalls mit Graphitmoderatoren. Andere Designs nutzen CO2- oder Heliumkreisläufe. Gasgekühlte Systeme verzichten auf Wasser- oder Dampfkreisläufe und bieten Temperaturspielräume, stellen jedoch hohe Anforderungen an Materialien, Dichtungen und Sicherheitstechnik.

Betriebsprinzip: Das erwärmte Gas nimmt Wärme aus dem Reaktorkern oder einer anderen Wärmequelle auf und wird durch eine Pumpe oder ein Gebläse zu einem Wärmetauscher geführt, wo die Wärme in einen Sekundärkreis abgegeben wird. Anschließend wird das Gas gekühlt, eventuell verdichtet und erneut durch den Kreislauf geführt.

Vorteile und Nachteile: Vorteile sind hohe Betriebstemperaturen, tendenziell gute Neutronenökonomie und chemische Inertheit des Kühlgases. Nachteile umfassen größeren Anforderungs- und Raumbedarf für Druckbehälter, Material- und Dichtungsherausforderungen sowie Kosten für Kompressoren und Kühlgas.

Historisch bedeutsam blieb die gasgekühlte Konzeption vor allem in bestimmten Reaktordesigns; modernere Entwicklungen erforschen weiterhin heliumgekühlte Systeme. Außerhalb der Kerntechnik findet Gasgekühlung auch in bestimmten Hochleistungssystemen Anwendung, wo Reinheit und Stabilität des Kühlmittels Vorteile bringen.