CANDU 6 nükleer güç santralinin ekserji analizi

Abstract

Bu çalışmada, CANDU 6 Nükleer Güç Santralinin (NGS) basitleştirilmiş bir termodinamik analiz modeli, Cycle-Tempo 5.0 termodinamik analiz programında oluşturulmuştur. Bu model ve seçilen referans çevre koşulları kullanılarak yapılan termodinamik analiz ile tesisin bileşenlerindeki ekserji yıkımları veya kayıpları (tersinmezlikler) araştırılmıştır.Nükleer Güç Santrallerinin ekserji analizi amacıyla daha önce yapılmış olan ve literatürde yer alan BWR ve PWR Nükleer Güç Santralleri ile, 540 MWe güce sahip (600 MWe serisinde yer alan) CANDU PHWR tipi Pickering Nükleer Güç Santrali ekserji analizlerine, bu tez çalışmasıyla 700 MWe serisinde yer alan CANDU 6 NGS'nin ekserji analizi gerçekleştirilerek katkı sağlanması amaçlanmıştır.Bu çalışmada oluşturulan Cycle-Tempo 5.0 modeli ile CANDU 6 NGS'nin borularındaki akışkanın termodinamik özelikleri, toplam enerji ve ekserji akış hızları, santralin bileşenlerinin verimlilikleri, enerji ve ekserji değerleri, pompalara ve ısı değiştiricilerine ilişkin veriler elde edilmiş, bu sonuçlar muhakeme edilerek, santralde ekserji kayıplarının yerleri ve büyüklükleri ile en çok ekserji kayıplarının ortaya çıktığı bileşenler saptanmıştır. Termodinamiğin 1. yasasına dayalı enerji analizine göre enerjinin en fazla yoğuşturucuda kaybedildiği belirlenmektedir. Oysa ki Termodinamiğin 1. ve 2. yasalarının birlikte değerlendirilmesi ile bu tez çalışmasında gerçekleştirilen ekserji analizine göre, seçilen çevre şartları referans alınarak enerjinin yararlanılabilir kısmını içeren özel bir formu olarak kısaca tanımlanabilecek ekserjinin, tersinmezliklerin en büyük değere sahip olduğu reaktörde en fazla kaybedildiği, bunu ekserji kaybının büyüklüğü itibariyle sırasıyla türbinler, buhar üreteçleri ve yoğuşturucunun izlediği belirlenmiştir.

In this study, a simple thermodynamic analysis model for a CANDU 6 Nuclear Generating Station (NGS) has been developed by using the Cycle-Tempo 5.0 thermodynamic analysis program. Exergy destructions and losses (irreversibilites) in each plant component have been determined by using this model and the selected reference environmental conditions during this thermodynamic analysis.In this thesis, by performing the exergy analysis for a 700 MWe series CANDU 6 NGS, it is aimed to contribute to the exergy analyses of nuclear power plants (NPPs) that can be found in the literature for BWR and PWR NPPs and for the Pickering NGS, which is a 540-MWe (600 MWe series) CANDU PHWR NGS.As a result, this Cycle-Tempo 5.0 model has determined thermodynamic properties in pipes, total energy and exergy flow rates, component efficiencies, energy and exergy values, power and efficiency data for pumps, and heat transfer data for heat exchanging equipments of the CANDU 6 NGS. Results of this analysis have been evaluated to pinpoint the irreversibility in each component of this NGS and to address the component that has the maximum exergy loss. According to the energy analysis based on the first law of thermodynamics, it has been determined that the maximum energy loss takes place in the condenser. However, when the first and second laws of thermodynamics are evaluated together in the exergy analysis as it is done in this thesis, exergy, which can be defined as the useful part of energy for the predetermined reference environmental conditions, is mostly destructed in the reactor itself since it has the maximum irreversibility. Turbines, steam generators and condenser follow the reactor in the exergy destruction rank.