Расчетно-аналитический анализ контура преобразования энергии энергоблока АЭС с замкнутым циклом Брайтона на S-CО2

23.09.2022 2022 - №03 Атомные электростанции

С.Т. Лескин В.И. Слободчук А.С. Шелегов

https://doi.org/10.26583/npe.2022.3.02

Представлены расчетно-теоретический анализ и предварительная оптимизация цикла Брайтона на сверхкритическом углекислом газе (S-CO2). Замкнутый цикл Брайтона на S-CO2 можно рассматривать в качестве рабочего цикла на атомных станциях с перспективными реакторными установками. Рассмотрены различные рабочие тела, которые можно использовать в цикле Брайтона. Показано, что сверхкритический CO2 имеет преимущество по сравнению с другими рабочими телами.

Оценена эффективность такого цикла применительно к реакторным установкам с жидкометаллическим теплоносителем. Проанализировано влияние определяющих характеристик на эффективность цикла, таких как давление и температура на входе в компрессор, давление на входе в компрессор и степень сжатия, давление и температура на входе в турбину, а также доля рабочего тела, идущего на охладитель. Выбраны основные рабочие параметры цикла Брайтона. Сформулированы задачи дальнейшего исследования в рамках данной тематики.

Ссылки

1. Bender M. et al. Gas-Cooled Fast Reactor Concepts. USAEC Report ORNL-3642. – Oak Ridge National Laboratory, 1964. – 236 p.
2. Feher E.G. The Supercritical Thermodynamic Power Cycle. // Energy Conversion. – 1968. – Vol. 8. – No. 2. – PP. 85-90. DOI: https://doi.org/10.1016/0013-7480(68)90105-8 .
3. Lewis J., Clementoni E. and Cox T. Effect of compressor inlet temperature on cycle performance for a supercritical carbon dioxide Brayton cycle. / Proc. of the VI-th International Supercritical CO2 Power Cycles Symposium, Pittsburgh, Pennsylvania, March 27-29, 2018. DOI: https://doi.org/10.1115/GT2018-75182 .
4. Алтунин В.В, Теплофизические свойства двуокиси углерода. – М.: Издательство стандартов, 1975. – 553 с.
5. Angelino G. Carbon Dioxide Condensation Cycles for Power Production. // Journal of Engineering for Power. – 1968. – Vol. 90. – No 3. – PP. 287-295. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3609190 .
6. Angelino G. Real Gas Effects in Carbon Dioxide Cycles. // ASME Paper No 69-GT-102. – 1969. – 12 p. DOI: https://doi.org/10.1115/69-GT-102 .
7. Гохштейн Д.П., Верхивкер Г.П. Применение СО2 в качестве теплоносителя и рабочего тела на АЭС. // Атомная энергия. – 1969. – Т. 26. – Вып. 4. – С. 378-380. Электронный ресурс: http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t26-4_1969/go,64/ (дата доступа 30.04.2022).
8. Dostal V., Driscoll M.J., Hejzlar P. A Supercritical Carbon Dioxide for Next Generation Nuclear Reactors. MIT-ANP-TR-100. – 2004. – 326 с.
9. Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки атомных станций. М.: Энергоатомиздат, 1987. – 384 с.
10. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 525 с.
11. Кириллов П.Л., Бобков В.П., Жуков А.В., Юрьев Ю.С., Справочник по теплогидравлическим расчетам в ядерной энергетике. Т. 1. – М.: ИздАТ, 2010. – 770 с.
12. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.
13. Chai L., Tassou S.A., A Review of Printed Circuit Heat Exchangers for Helium and Supercritical CO2 Brayton Cycles. // Thermal Science and Engineering Progress. – 2020. – No. 18. – PP. 1-22. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100543 .
14. Веб-сайт HEATRIC. Электронный ресурс: https://www.heatric.com (дата доступа 30.04.2022).

цикл Брайтона сверхкритический CO2 реакторы с жидкометаллическим теплоносителем термодинамический цикл с повторным сжатием

Ссылка для цитирования статьи: Лескин С.Т., Слободчук В.И., Шелегов А.С. Расчетно-аналитический анализ контура преобразования энергии энергоблока АЭС с замкнутым циклом Брайтона на S-CО2. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 3. – С. 18-29. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.3.02 .