VVER nükleer güç santralinin ekserji analizi

Abstract

Bu çalışmada, reaktör ve bileşenleri için enerji ve ekserji kayıplarını ayrı ayrı analiz etmek ve hangi ekipmanlarda kayıpların daha fazla olduğunu ortaya koymak amacıyla hafif suyun soğutucu ve moderatör olarak kullanıldığı basınçlı su reaktörleri sınıfından VVER-1000 türü Nükleer Güç Santralinin (NGS) enerji ve ekserji çalışması yapıldı. Ekserji analizi, reaktör ve bileşenlerinde ekserji kayıpları (tersinmezlik) normal çalışma şartlarına göre Termodinamiğin İkinci Kanununa göre hesaplanarak yapılmıştır. Bu çalışmada 1000 MWe nominal elektrik güç oluşturmak için, reaktör kalbinden çıkan maksimum ısıl gücü 3900 MWth kabul edildi. Termodinamiğin 1. yasasına dayalı enerji analizine göre enerjinin en fazla yoğuşturucuda kaybedildiği belirlendi. Termodinamiğin 1. ve 2. yasalarının birlikte değerlendirilmesi ile bu çalışmada yapılan ekserji analizine göre, ekserjinin, tersinmezliklerin en büyük değere sahip olduğu reaktörde %49'luk kayıpla maksimum olduğu ardından ekserji kaybının büyüklüğü itibariyle sırasıyla buhar üreteci %13 ve türbin %4 olduğu belirlendi. Ayrıca yoğuşturucu ve ısıtıcıların tersinmezlikleri yaklaşık %2,5 bulundu. VVER-1000 nükleer güç santralinin termodinamik verimliliği ise yaklaşık %30 olarak bulundu.

In this work, energy and exergy studies of a water-cooled water-moderated power reactor (VVER) type nuclear power plant (NPP), which is among the pressurized water reactors have been performed. The exergy analysis has been carried out based on the second law of thermodynamics, considering the normal operation of the reactor and subsystem irreversibility. The thermal reactor with the capacity of 3900 MWth heat generation is used in order to generate the nominal power of 1000 MWe. The aim of the paper is to analyze the sub-system components separately and to identify and quantify the sites, which have high losses for energy and exergy. In accordance with the analyses, much energy loses have been found in reactor pressure vessel units. In addition, condenser, turbines and steam generators also contribute at the energy loss. While the thermodynamic efficiency of the NPP is found as 30%, the irreversibilities of pressure vessel and steam generator have been calculated as 49% and 13%. There