Hochtemperatur
Charaktieristik
Während zur Stromerzeugung Wärme bis ca. 550 Grad C eingesetzt wird, benötigt man für industrielle Prozesse Wärmegrade darüber. Praktisch kommen Temperaturen bis ca. 1.000 Grad C in Betracht. Eine Obergrenze scheint derzeit bei 1.500 Grad zu liegen. Sie ist meist durch die Materialien bestimmt, die verarbeitet werden und die als Bauteile der Anlage die höchsten Temperaturen aushalten müssen.
HTR mit TRISO-Kugeltechnik können heute Wärme bis etwa 950 Grad erzeugen und sind daher für die Insustrie besonders geeignet. Bisher gibt es erst wenige Designs für diese Grössenordnung. Einige Forschungs- und Entwicklungsprojekte sind weltweit unterwegs, um weitere Konzepte zur Reife zu bringen. Detaillierte Angaben findet man im Internet, Nukleopedia, Wikipedia und anderen Stellen.
Hier stehen gasgekühlte Designs mit TRISO Kugel-Brennelementen im Mittelpunkt, weil sie sich schon in der Praxis bewiesen haben. Die Gaskühlung hat u.a. den Vorteil, Knallgas-Explosionen zu vermeiden. Ein Meltdown (GAU) ist ausgeschlossen.
Vorteile
Eine Attraktion der hohen Temperatur ist, dass man sie für mehrere Nutzungen unterschiedlicher Niveaus nutzen kann. So kann man die oberste Schicht für Wärmeprozesse nutzen. Deren Abwärme reicht dann noch zur Stromerzeugung. Und deren Abwärme kann man dann noch als Fernwärme für Wohngebäude und Landwirtschaft nutzen.
Formen
Beim TRISO-HTR liegt Wärme in Form heissen Gases vor. Weil kein Wasser im Spiel ist, kann es bei Überhitzung nicht zur Knallgas-Bildung kommen. Damit sind Explosionen wie in Tschernobyl und Fukushima ausgeschlossen.
Als Transportmittel für die hohe Wärmeenergie werden Metalle, wie z.B. Blei oder Salze, wie z. B. Natrium untersucht. Das Heliumgas zeigte sich in vielen Versuchen in der KFA Jülich als beonders geeignet, weil es sowohl inert ist, wie auch eine hohe Wärmekapazität hat. Es wird von oben oder von unten durch den Kugelhaufen geblasen. Je nach dem verfestigt es diesen oder lockert ihn auf. Meist gibt das Helium seine Wärme direkt an Wasser im Dampferzeuger ab. Um noch sicherer gegen Kontamination des Dampfes zu sein, kann ein zweiter Wäremtauschermit Helium zwischengeschaltet werden. Das vermindert zwar den Wirkungsgrad, der aber an sich schon höher ist als bei gängigen Reaktoren.