Combined Cycle Driven Efficiency for Next Generation Nuclear Power Plants: An Innovative Design Approach

مفهوم سیکل‌های ترکیبی را برای نیروگاه‌های هسته‌ای نسل بعدی معرفی می‌کند و توضیح می‌دهد که چگونه پیشرفت‌های اخیر در توربین‌های گازی این سیستم‌ها را برای افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های مالکیت مطلوب‌تر کرده است. روش‌های مدل‌سازی و تحلیل را برای شناسایی فرصت‌هایی برای افزایش بازده ترمودینامیکی و کاهش مصرف آب در سیستم‌های راکتور آب سبک (LWR) منتشر می‌کند. تمام جنبه‌های تبدیل توان، از سیال خروجی از راکتور گرفته تا انرژی آزاد شده در محیط، با تمرکز ویژه بر مبدل‌های حرارتی و ماشین‌های توربو را بررسی می‌کند. نمونه‌هایی از پروژه‌های کوچک را برای تسهیل درک دقیق تئوری‌ها و اجرای نیروگاه‌های هسته‌ای سیکل ترکیبی ارائه می‌کند.

این کتاب کارایی سیکل ترکیبی نیروگاه‌های هسته‌ای جدید را بررسی می‌کند و نحوه مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل یک گرمایش هسته‌ای را توضیح می‌دهد. سیستم تبدیل توان چند توربین که با هوای اتمسفر به عنوان سیال عامل کار می کند. هدف از این مطالعات، شناسایی مسیرهای کار آینده در نیروگاه‌های هسته‌ای نسل بعدی (GEN-IV)، بهره‌برداری از پیشرفت‌ها در توربین‌های گاز طبیعی است که راکتورهای خنک‌شده با نمک، هلیوم و خنک‌شده با سدیم را به یکدیگر متصل می‌کنند. چرخه ترکیبی هوا-برایتون هسته ای (NACC). این راکتورها امکان بهره برداری از نیروگاه های هسته ای بار پایه با خروجی برق متغیر به شبکه را با استفاده از گاز طبیعی یا گرمای ذخیره شده برای تولید حداکثر توان فراهم می کنند. نویسنده معماری کلی سیستم، اجزاء و نتایج مدل‌سازی دقیق سیستم‌های تبدیل توان سیکل ترکیبی Brayton-Rankine و سیستم‌های چرخه بریتون بازیابی شده را توصیف می‌کند، زیرا آنها بالاترین بازده کلی تبدیل انرژی را ارائه می‌دهند. با دمای بالاتر پیش‌بینی‌شده در نیروگاه‌های GEN-IV، بررسی این کتاب در مورد راه‌های بالقوه برای افزایش بازدهی ترمودینامیکی برای مهندسان و محققان هسته‌ای و همچنین اپراتورها و دانشجویان نیروگاه‌ها بسیار مورد توجه خواهد بود.

Introduces the concept of combined cycles for next generation nuclear power plants, explaining how recent advances in gas turbines have made these systems increasingly desirable for efficiency gains and cost-of-ownership reduction. Promulgates modelling and analysis techniques to identify opportunities for increased thermodynamic efficiency and decreased water usage over current Light Water Reactor (LWR) systems. Examines all power conversion aspects, from the fluid exiting the reactor to energy releases into the environment, with special focus on heat exchangers and turbo-machinery. Provides examples of small projects to facilitate nuanced understanding of the theories and implementation of combined-cycle nuclear plants.

This book explores combined cycle driven efficiency of new nuclear power plants and describes how to model and analyze a nuclear heated multi-turbine power conversion system operating with atmospheric air as the working fluid. The included studies are intended to identify paths for future work on next generation nuclear power plants (GEN-IV), leveraging advances in natural-gas-fired turbines that enable coupling salt-cooled, helium-cooled, and sodium-cooled reactors to a Nuclear Air-Brayton Combined Cycle (NACC). These reactors provide the option of operating base-load nuclear plants with variable electricity output to the grid using natural gas or stored heat to produce peak power. The author describes overall system architecture, components and detailed modelling results of Brayton-Rankine Combined Cycle power conversion systems and Recuperated Brayton Cycle systems, since they offer the highest overall energy conversion efficiencies. With ever-higher temperatures predicted in GEN-IV plants, this book’s investigation of potential avenues for thermodynamic efficiency gains will be of great interest to nuclear engineers and researchers, as well as power plant operators and students.