Lämpöpumppu ja lämmönvaihdin ovat eräitä ihmisten suurimmista keksinnöistä

Kun ajatellaan sellaista tilannetta, että ihmisen sivistys olisi Aku Ankassa, niin kuitenkin tuo sarjakuva esittelee joukon kojeita, joista voi todellisessa elämässä seurata todella vakavia asioita, kuten vammautumisia. Yksi niistä on eräässä sarjakuvassa ollut “talviunikone”, joka on oikeastaan pelkkä lämmönvaihdin. Lämmönvaihdin ei muuten tarkalleen ottaen ole sama asia kuin lämpöpumppu. Lämmönvaihdin on on oikeastaan lämpöpumpussa oleva osa, mikä siirtää lämmön toiseen elementtiin, ja kuten varmaan tiedätte, niin esimerkiksi ydinreaktorin lauhdutusjärjestelmä on oikeastaan valtavan suuri lämpöpumppu.

Tai oikeastaan voidaan kuitenkin sanoa, että kaikissa muissakin kuin ydinvoimaloissa on lauhdutin.  Lämpöpumppu on maailman yksinkertaisin väline. Siinä ilmavirta ohjataan esineen pinnassa olevan piikin ohi, jolloin lämpö siirtyy tuon neulan kautta ohi virtaavaan ilmaan. Temppu toimii muuten tavallisessa autossa niin, että esimerkiksi auton peiliin asetettuun juomatölkkiin kiinnitetään pieni rautalanka tai naula, joka sitten tehostaa lämmön siirtymistä pois tuosta esineestä.

Tämä muuten on asia, mikä saattaa aiheuttaa ihmiselle ruumiinvamman, koska tuolloin lämpö pumppautuu pois esineestä paljon nopeammin, ja se muuttuu erittäin kylmäksi, jolloin seurauksena saattaa olla erittäin pahoja paleltumia. Lämpöpumput sekä lämmönvaihtimet ovat sellaisia kojeita, että niiden kanssa pitää oikeasti olla vähän varovainen, ja esimerkiksi ydinreaktoreiden yhteydessä tavattava lauhdutuspumppu on väline, jossa ydinreaktorin jäähdytämiseen käytettävää vettä pumpataan kahden putkiston kautta niin, että ensisijainen “primäärinen kierto” on putkisto, jossa kiertävä jäähdytysneste on suoraan kosketuksissa reaktorin polttoaineen kanssa, ja siinä kierrossa käytetään usein kemiallisesti puhdistettua vettä, joka paineistetaan erittäin kovaan paineeseen.

Ja sitten tuo primäärisen kierron putkisto kohtaa lämmönvaihtimessa esimerkiksi vesistöstä pumpattavaa vettä sisältävän putkiston, jonne se siirtää sitten tuota reaktorin lämpöä. Jos tuo polttoaine-elementin kanssa  kosketuksissa oleva vesi pääsee luontoon, niin seurauksena on radioaktiivinen päästö. Nopeissa hyötyreaktoreissa, joissa Uraani 238:aa pommitetaan neutroneilla on kokeiltu esimerkiksi lyijyä sekä tinaa noissa jäähdytys-putkissa, mutta tuon nestemäisen metallin ongelmana on se, että jos lämpötila tuossa putkistossa laskee, niin silloin putkistoon tulee tukos lähes välittömästi.

Nestemäistä metallia käytetään erittäin tehokkaissa, mutta kompakteissa ydinreaktoreissa, joiden polttoaine on hyvin korkeasti rikastettua plutoniumia, koska noissa reaktoreissa on vaarana se, että niiden läpi johdettu vesi höyrystyy, jos paine tuossa astiassa laskee, jolloin seurauksena on ydinräjähdys tai vähintään reaktorin sulaminen. Tuollaista nestemäisellä metallilla jäähdytettyä reaktoria on kokeiltu mm. Neuvostoliiton ALFA-luokan sukellusveneissä, jotka olivat aikansa nopeimpia vedenalaisia taisteluvälineitä.

Kyseisten reaktorien polttoaineena voidaan käyttää esimerkiksi juuri ydinase-plutoniumia, jonka ansiosta reaktorista voidaan tehdä hyvin pieni sekä kevyt, mutta tuon järjestelmän ongelma on tietenkin nestemäisen metallin käyttö jäähdyttimessä . Nopeasta hyötyreaktorista saadaan tietenkin paljon tehoa irti, ja sen etuja ovat esimerkiksi kyky valmistaa itse osa polttoaineestaan. Noita reaktoreita pidetään kuitenkin monissa piireissä pelkkinä ydinase-plutoniumin valmistus-yksikköinä, joten niitä ei maailmassa monia ole. Kun tuossa äsken kirjoitin, niin kaikissa muissakin voimaloissa on lauhdutin, niin esimerkiksi maalämpö-voimaloissa tuo järjestelmä toimii nurin päin.  Siinä maaperän lämpöä siirretään lauhduttimeen, jossa oleva vesi sitten alkaa kiehua, ja antaa tälle järjestelmälle painetta, eli siinä sitten paineistettu vesi johdetaan turbiiniin.   

Toki maalämpö-voimaloista saadaan enemmän tehoa irti, jos siinä väliaineena käytetään ammoniakkia tai muita helposti höyrystyviä hiilivety-pohjaisia kaasuja, joiden avulla kyseisestä voimalasta saadaan enemmän tehoa irti, mutta kuitenkin ongelma on sitten noiden kaasujen myrkyllisyys sekä suuri räjähdysvaara. Tuon takia vedellä on erittäin suuri kapasiteetti tuollaisessa voimalassa, koska se on halpaa sekä myrkytöntä. Ja jos veden täyttämään putkistoon tulee halkeama, niin silloin veden voi päästää luontoon ilman sen suurempaa ympäristökuormitusta.