Primärkühlmittel

Primärkühlmittel bezeichnet das Kühlmedium, das im primären Kühlkreislauf eines Kernreaktors die Wärme aus dem Reaktorkern aufnimmt und zu den Sekundärkreisläufen oder Dampferzeugern transportiert. Es sorgt dafür, dass die Kernreaktion in einem sicheren Temperaturbereich geführt wird und verhindert eine unkontrollierte Hitzeentwicklung.

Gängige Typen von Primärkühlmitteln hängen vom Reaktortyp ab. In vielen Druckwasserreaktoren (PWR) ist es Wasser in hohem Druck, das die Wärme effizient transportiert und zugleich als Moderator wirkt. In Siedewasserreaktoren (BWR) dient ebenfalls Wasser als Primärkühlmittel, wobei ein Teil des Kreislaufs im Reaktorkern verdampft. Schwerwasserreaktoren (CANDU) verwenden D2O als Kühlmittel und Moderator. Gasgekühlte Reaktoren nutzen Helium oder andere Inertgase, während in schnellen Reaktoren oft flüssige Metalle wie Natrium oder Bleigiessen als Kühlmittel eingesetzt werden.

Wichtige Eigenschaften des Primärkühlmittels umfassen hohe spezifische Wärme und Wärmekapazität, chemische Stabilität, geringe Korrosion von Bauteilen sowie gute thermo-hydraulische Eigenschaften. Bei wassergekühlten Reaktoren müssen Druck und chemische Leitfähigkeit so gesteuert werden, dass Phasenwechsel vermieden wird oder kontrolliert erfolgt. Radiologische Aktivierung, Radiolyse und Wasserchemie (pH-Wert, Borbad) spielen eine zentrale Rolle für Betriebssicherheit und Langlebigkeit der Anlage.

Sicherheits- und Betriebsaspekte umfassen Leckagekontrollen, Temperatur- und Drucküberwachung, Chemie- und Korrosionsmanagement sowie Notkühlstrategien. Die Wahl des Primärkühlmittels beeinflusst Reaktordesign, Neutronenökonomie, Materialwahl und Sicherheitskonzepte erheblich.