Kühlsysteme

Der weithin sichtbare Kühlturm ist  imposante 144 Meter hoch und misst an seiner Basis 120 Meter im Durchmesser. Man könnte dort also ein ganzes Fussballfeld hineinlegen. Er wiegt dabei «nur» knapp 20'000 Tonnen, was bei dieser Grösse wenig ist. Seine Wandstärke beträgt an der dünnsten Stelle 16 Zentimeter. Ein Ei hat im Verhältnis dazu eine dickere Schale.Warum ein Kühlturm statt Flusskühlung?Im Gegensatz zu den wesentlich kleineren Kernkraftwerken Beznau 1, 2 und Mühleberg wird das KKL nicht mit einer Flusswasserdurchlaufkühlung gekühlt, sondern durch das im Kühlturmkreislauf zirkulierende Wasser. Der Kühlturm kühlt das im Sekundärkreislauf zirkulierende Wasser. Dieses abgekühlte Wasser wird dazu verwendet, die Kondensationswärme abzuführen. Als das KKL geplant wurde, waren entlang des Rheins noch weitere Grosskraftwerke vorgesehen. Wären diese alle gebaut worden, hätte sich das Rheinwasser im Winter bei Niedrigwasser um bis zu 2° C erwärmen können. Die Rheinanliegerstaaten kamen deshalb überein, die Flusswasserkühlung zu verbieten. Deshalb entschied man sich noch während der Planungsphase, einen Kühlturm zu bauen. Heute werden rund 2'330 MW, das entspricht etwa zwei Dritteln der Wärmeleistung des Reaktors, über den Kühlturm abgegeben.

Das lokale Wetter wird durch die Dampffahne nicht belastet. Um das KKL gibt es weder vermehrt Regen noch Nebel. Und die abgehende Wärme ist viel zu gering, um zur Klimaerwärmung beizutragen. Das  Wasser im Hauptkühlwasserkreislauf kommt nie in Berührung mit dem Primärwasserkreislauf. So können auch niemals radioaktive Stoffe über den Kühlturm nach aussen gelangen.

Das gut 40° C warme Wasser wird im Kühlturm über ein fein verzweigtes Kanalsystem und tausende von Düsen verteilt. Es gibt dabei einen Teil seiner Wärme an die Umgebungsluft ab und regnet mit ca. 26° C ins Kühlturmbecken ab. Von dort aus wird es durch  vier Hauptkühlwasser-Pumpen zurück zum Kondensator gepumpt – 33 Kubikmeter pro Sekunde.
Im Turm entsteht ein starker Luftstrom, ein «Kamineffekt». Da dieser Luftstrom beim KKL ohne Ventilatoren oder andere technische Mittel entsteht, bezeichnet man ihn auch als Naturzug-Kühlturm. Die aufsteigende Luft nimmt einen Teil des Wassers auf und bildet eine Wolke aus reinem Wasserdunst über dem Turm. Form und Grösse dieser Wolke sind von den jeweiligen Wetterbedingungen abhängig. In der Wolke gehen pro Sekunde durchschnittlich 720 Kilo
(2 Prozent) Wasser verloren. 

Braucht KKL viel Rheinwasser? Dieser Wasserverlust im Kühlturmkreislauf muss ersetzt werden. Hierzu werden dem Rhein pro Sekunde 1'000 Liter Wasser entnommen – eine für den Rhein unerhebliche Menge von einem Tausendstel seiner Durchlaufmenge.  Grobe Verunreinigungen wie Blätter und Holz werden bereits am Einlauf entnommen. Dann wird das Wasser in der Kühlturm-Zusatzwasser-Aufbereitungsanlage von Schwebestoffen und Kalk gereinigt. Von diesem fallen pro Tag etwa
35 Tonnen an. Er dient besonders im Südschwarzwald dazu, saure Böden aufzubessern.
 
Obwohl dem Kühlturmbecken nur gereinigtes Wasser zugesetzt wird, verschmutzt dieses während des Betriebs. Denn mit dem Kühlturmwasser werden Staub, Schmutz  und Luftschadstoffe aus der Luft gewaschen – der Kühlturm ist eine richtige Luftschadstoff-Senke! Der ausgewaschene Staub und die Anreicherung von Salzen durch die Verdunstung führen allerdings zu einer nicht unerheblichen Verschmutzung. Die im Kondensator verlaufenden Titanröhren müssen darum regelmässig gereinigt werden. Durch Abfluten von Wasser wird zudem ein Teil der Verschmutzungen ausgetragen. Aus diesem Grund werden dem Kühlturmbecken etwa 300 Liter Wasser mehr zugesetzt als verdunsten. Dieses etwa 20° C warme Wasser wird in den Rhein zurück geleitet. Trotzdem summiert sich im Laufe eines Betriebsjahres der Schmutz zu einer zirka 30 Zentimeter dicken Schlammschicht in der Kühlturmtasse. Während der Revision wird er entnommen und muss als Sondermüll entsorgt werden.  

Wozu sind Neben- und Notkühlsysteme nötig?Die Wärme der Raumkühlung oder des Generators muss auch abgeführt und der abgestellte Reaktor gekühlt werden. Die hierbei anfallenden Wasser- und Wärmemengen (50 MW) sind wesentlich geringer als die des Kühlturmkreislaufs, weshalb aus diesen Systemen Wasser an den Rhein abgegeben werden darf, solange es 30° C nicht überschreitet.
 
Sollte im Dampferzeugungssystem Kühlmittel verloren gehen, wird die Kernspaltungs-Kettenreaktion automatisch durch das Reaktorschutz- und Schnellabschaltsystem unterbrochen. Dann stehen vier unabhängige Notkühlsysteme bereit, die den Reaktor jederzeit ausreichend und sicher kühlen und automatisch genug Ersatzwasser einspeisen. Ihre Stromversorgung wird durch fünf schnellstartende Notstromdieselgeneratoren sichergestellt. Zur Kühlwasserentnahme dienen die Wasserkammer des Druckabbausystems, die Kaltkondensatbehälter und fünf Grundwasserbrunnen. Die Nachzerfallswärme wird durch das Nachwärmeabfuhrsystem an den Rhein abgegeben, oder über die Notkühltürme. Das Wasser des Reaktorkreislaufs hat auch hier niemals Kontakt mit dem Kühlwasser. Sämtliche Systeme werden monatlich auf ihre Funktionstüchtigkeit kontrolliert.
 
Sollten aus irgendeinem Grund sämtliche Normal- und Notkühlsysteme die Kühlfunktion des Reaktors nicht übernehmen können, tritt ein spezielles Notstandssystem (SEHR = Special Emergency Heat Removal genannt) automatisch in Kraft. Es kühlt den Reaktor ohne Eingreifen der Betriebsmannschaft. Das SEHR ist gegen Einwirkungen von aussen geschützt und befindet sich in einem unterirdischen Bunker. Zudem verfügt es über eigene Strom- und Kühlmittelquellen.