Wie eine Dampfmaschine – nur ganz anders: So funktioniert ein Kühlturm

Wir holen kurz aus: Ein Atomkraftwerk besteht aus zwei Teilen: Im nuklearen Teil wird durch Kernspaltung Wärme erzeugt. Im konventionellen Teil wird diese Wärme in elektrischen Strom umgewandelt. Der konventionelle Teil ist jenem in Kohle-, Gas- und Erdwärmekraftwerken sehr ähnlich. Kühltürme sind deshalb keine Besonderheit von Atomkraftwerken. So erklärt es beispielsweise der Verband der Schweizer Kernkraftwerksbetreiber.

Kühltürme sind demnach erstmal recht einfache Konstrukte: Große Bauwerke, die durch ihre Architektur geeignet sind, große Mengen an Wasser runterzukühlen. Damit ist auch geklärt, was oben rauskommt: Wasserdampf.

Der Kühlkreislauf, in den die 152 Meter hohen Philippsburger Kühltürme eingebunden sind, zirkuliert völlig getrennt von den anderen Kreisläufen des Kraftwerks, so erklärt es der Betreiber, die EnBW. Das ist insofern wichtig, als dass damit verhindert wird, dass Radioaktivität vom einen in den anderen Bereich kommt oder ins Wasser und somit am Ende womöglich in den Rhein.

Und so funktioniert’s: Die erzeugte Wärme wandelt Wasser in heißen Dampf um. Der Dampf wiederum wird auf Turbinen geleitet, die einen Generator antreiben, der die Bewegungsenergie in Strom umwandelt. Das Prinzip der guten alten Dampfmaschine also.

Der Dampf gibt im Anschluss seine Restwärme an das Kühlwasser ab. Neben der Abgabe des erwärmten Kühlwassers an den Rhein gab es mit den Kühltürmen die Möglichkeit, die Abwärme zusätzlich auch an die Luft abzugeben. In den Kühltürmen wurde das erwärmte Kühlwasser in einen etwas erhöhten Bereich gepumpt und rieselte von dort in feinen Tropfen über Platten nach unten in ein Becken unterhalb des Kühlturms.

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Bei den Philippsburger Türmen handelt es sich um Naturzug-Nasskühltürme. Die geometrische Form nennt sich Rotationshyperboloid. Die Türme haben einen Durchmesser zwischen rund 124 Metern an der Basis und etwa 74 Metern an der schmalsten Stelle, der Taille. Die Form wurde so gewählt, dass ein natürlich aufsteigender Luftzug zum Kühlen des Wassers genutzt werden kann.

Im Luftzug kühlen die feinen Tropfen des warmen Wassers ab. Dabei verdunstet ein Teil des Wassers und wird von der Zugluft mit nach oben gezogen. Das restliche, nicht verdunstete Wasser sammelt sich in der Kühlturmtasse.

Von dort geht es entweder zurück in den Kühlkreislauf oder fließt ab in den Rhein. Das hängt von unterschiedlichen Parametern ab, etwa Pegelstand des Rheins, Wassertemperatur, Lufttemperatur und vielem mehr. Der Kühlturm von Block 1 war für einen Wasserdurchsatz von maximal 140.500 Kubikmeter pro Stunde ausgelegt. Der von Block 2 für 210.000 Kubikmeter. Die Wassertemperatur betrug im Winter beim Eintritt in den Turm etwa 15 Grad Celsius, im Sommer bis zu 45 Grad.

In den Türmen kühlte das Wasser um maximal zehn Grad ab. Die Kühltürme sind übrigens nur ein optionaler Bestandteil eines AKW, erklärt Lutz Schildmann von der EnBW. Es wurde also auch dann Strom erzeugt, wenn es oben nicht dampfte. Das Wasser zum Kühlen stammt aus dem nahen Rhein. Bevor es in die Anlage fließt, wird es gefiltert und gereinigt, damit keine Äste oder Unrat die Anlage verschmutzen.