ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ
The selection of energy equipment is a crucial task in ensuring the high efficiency of energy facilities. Generation IV Modular Multi-Purpose Reactors (MMPs) are suitable for both civilian and defense applications. High-Temperature Gas-Cooled Reactors (HTGRs) provide unprecedented safety features al...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine
2025
|
| Online Access: | https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/626 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Thermophysics and Thermal Power Engineering |
Institution
Thermophysics and Thermal Power Engineering| id |
oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-626 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Thermophysics and Thermal Power Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-06-26T07:04:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Kalinkevych, M.V. Storizhko, V.Yu. Nefedov, O.M. |
| spellingShingle |
Kalinkevych, M.V. Storizhko, V.Yu. Nefedov, O.M. ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ |
| author_facet |
Kalinkevych, M.V. Storizhko, V.Yu. Nefedov, O.M. |
| author_sort |
Kalinkevych, M.V. |
| title |
ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ |
| title_short |
ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ |
| title_full |
ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ |
| title_fullStr |
ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ |
| title_full_unstemmed |
ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ |
| title_sort |
енергетичне обладнання атомних електростанцій з високотемпературним малим модульним реактором |
| title_alt |
ENERGY EQUIPMENT OF NUCLEAR POWER PLANTS WITH HIGH-TEMPERATURE SMALL MODULAR REACTOR |
| description |
The selection of energy equipment is a crucial task in ensuring the high efficiency of energy facilities. Generation IV Modular Multi-Purpose Reactors (MMPs) are suitable for both civilian and defense applications. High-Temperature Gas-Cooled Reactors (HTGRs) provide unprecedented safety features along with significant economic and operational advantages. Electricity generation at nuclear power plants is primarily carried out using steam turbine systems, where a considerable amount of heat is released during the condensation process. The Organic Rankine Cycle (ORC) employs various working fluids, including freons, aqueous ammonia solutions, pentane, isopentane, butane, and isobutane. In this study, calculations for the ORC were performed using R134a as the working fluid. The steam parameters at characteristic points of the cycle are determined using RefProp application. Several configurations of power systems incorporating steam turbine units were analyzed, including: a system without reheating, operating with subcritical steam; a system with reheating, utilizing both subcritical and supercritical steam; a system with a heating turbine; a turbomachinery-based system employing supercritical CO₂. Among the analyzed configurations, the turbomachinery-based facility utilizing supercritical CO₂ demonstrated the highest energy efficiency. Additionally, the integration of the ORC significantly enhances the overall efficiency of nuclear power plants. The energy efficiency of nuclear power plants employing steam turbine systems with water vapor ranges from 27% to 34.5%, with the highest efficiency (34.5%) achieved by a system incorporating a heating turbine. In contrast, a nuclear power plant equipped with a supercritical CO₂ turbine attains an efficiency of 46.5%, which exceeds that of steam turbine-based systems by more than 10%. The implementation of the ORC further contributes to the overall improvement of power system efficiency. |
| publisher |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/626 |
| work_keys_str_mv |
AT kalinkevychmv energyequipmentofnuclearpowerplantswithhightemperaturesmallmodularreactor AT storizhkovyu energyequipmentofnuclearpowerplantswithhightemperaturesmallmodularreactor AT nefedovom energyequipmentofnuclearpowerplantswithhightemperaturesmallmodularreactor AT kalinkevychmv energetičneobladnannâatomnihelektrostancíjzvisokotemperaturnimmalimmodulʹnimreaktorom AT storizhkovyu energetičneobladnannâatomnihelektrostancíjzvisokotemperaturnimmalimmodulʹnimreaktorom AT nefedovom energetičneobladnannâatomnihelektrostancíjzvisokotemperaturnimmalimmodulʹnimreaktorom |
| first_indexed |
2025-12-17T13:56:14Z |
| last_indexed |
2025-12-17T13:56:14Z |
| _version_ |
1851764008408842240 |
| spelling |
oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-6262025-06-26T07:04:48Z ENERGY EQUIPMENT OF NUCLEAR POWER PLANTS WITH HIGH-TEMPERATURE SMALL MODULAR REACTOR ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ З ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ МАЛИМ МОДУЛЬНИМ РЕАКТОРОМ Kalinkevych, M.V. Storizhko, V.Yu. Nefedov, O.M. The selection of energy equipment is a crucial task in ensuring the high efficiency of energy facilities. Generation IV Modular Multi-Purpose Reactors (MMPs) are suitable for both civilian and defense applications. High-Temperature Gas-Cooled Reactors (HTGRs) provide unprecedented safety features along with significant economic and operational advantages. Electricity generation at nuclear power plants is primarily carried out using steam turbine systems, where a considerable amount of heat is released during the condensation process. The Organic Rankine Cycle (ORC) employs various working fluids, including freons, aqueous ammonia solutions, pentane, isopentane, butane, and isobutane. In this study, calculations for the ORC were performed using R134a as the working fluid. The steam parameters at characteristic points of the cycle are determined using RefProp application. Several configurations of power systems incorporating steam turbine units were analyzed, including: a system without reheating, operating with subcritical steam; a system with reheating, utilizing both subcritical and supercritical steam; a system with a heating turbine; a turbomachinery-based system employing supercritical CO₂. Among the analyzed configurations, the turbomachinery-based facility utilizing supercritical CO₂ demonstrated the highest energy efficiency. Additionally, the integration of the ORC significantly enhances the overall efficiency of nuclear power plants. The energy efficiency of nuclear power plants employing steam turbine systems with water vapor ranges from 27% to 34.5%, with the highest efficiency (34.5%) achieved by a system incorporating a heating turbine. In contrast, a nuclear power plant equipped with a supercritical CO₂ turbine attains an efficiency of 46.5%, which exceeds that of steam turbine-based systems by more than 10%. The implementation of the ORC further contributes to the overall improvement of power system efficiency. Важливість енергії в сучасному суспільстві є незаперечною, оскільки вона лежить в основі електро- та теплопостачання в усіх галузях промисловості та для населення загалом. Зараз глобальний енергетичний сектор переживає трансформацію, і ядерна енергетика відіграє ключову роль у реструктуризації енергетичних систем у багатьох промислово розвинених країнах. Зокрема, розвитку ядерної енергетики приділено значну увагу в США. Наприкінці 2023 року комітет Конгресу розглянув критичні питання, пов’язані з ядерною енергетикою, дійшовши висновку, що необхідно розширити як виробництво електроенергії, так і виробництво технологічного тепла за допомогою атомних електростанцій. Малі модульні реактори були визначені як перспективне рішення для майбутнього глобального енергетичного сектора. Ці реактори потребують менших капіталовкладень, здатні конкурувати з іншими економічно ефективними формами виробництва електроенергії та пропонують покращені характеристики безпеки. Крім того, SMR надають можливості для інноваційних застосувань, таких як гібридні ядерно-відновлювані енергетичні системи, низьковуглецеве промислове тепло та електроенергія, а також виробництво водню. Вибір реакторної технології для майбутнього виробництва ядерної енергії має вирішальне значення. Великі дослідження різних типів реакторів були проведені в Сполучених Штатах, з особливим інтересом до реакторів покоління IV, зокрема до високотемпературних газоохолоджуваних реакторів (HTGR), які використовують гелій як теплоносій. Ці реактори, оснащені мікрокапсульованим паливом TRISO, мають декілька унікальних переваг у сфері безпеки, економічних та експлуатаційних переваг. Малі модульні реактори придатні для експлуатації на цивільних і оборонних об'єктах. Вибір енергетичного обладнання є важливим завданням для забезпечення високої ефективності енергетичного об'єкта. Виробництво електроенергії на атомних електростанціях найчастіше здійснюється за допомогою паротурбінних установок. Надкритичний CO2 (s-CO2) цикл Брайтона нещодавно привернув значну увагу для ядерних реакторів нового покоління. Основні переваги циклу s-CO2 включають високу термічну ефективність у помірному діапазоні температур на вході в турбіну, компактне розташування системи та менші турбомашини та теплообмінники. Різні джерела тепла, такі як атомна енергія, викопне паливо, відпрацьоване тепло та відновлювані джерела, такі як сонячна енергія або паливні елементи, можуть служити вхідними речовинами для циклу s-CO2. Виконані розрахунки різних варіантів енергосистем з паротурбінною установкою: без проміжного перегріву з докритичною парою; із проміжним перегрівом з докритичною та надкритичною парою; з теплофікаційною турбіною. Виконані розрахунки турбоустановки з надкритичним СО2. Найбільш енергетично ефективною є енергосистема з турбоустановкою з надкритичним СО2. Використання органічного циклу Ренкіна суттєво підвищує ефективність атомних станцій. Розрахунки органічного циклу Ренкіна проводили для робочої речовини R134a. Параметри пари в характерних точках циклу визначаються за допомогою RefProp. Енергоефективність атомних електростанцій з паротурбінною установкою з водяною парою перебуває в межах 28-36,5%. Енергоефективність атомної електростанції з надкритичною СО2 турбіною становить 38 %. Підвищення температури і тиску надкритичного СО2 дозволяє досягти ККД більшим за 50%. Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine 2025-06-26 Article Article application/pdf https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/626 Thermophysics and Thermal Power Engineering; Vol 48 No 2 (2025): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 48-59 Теплофизика и Теплоэнергетика; Vol 48 No 2 (2025): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 48-59 Теплофізика та Теплоенергетика; Vol 48 No 2 (2025): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 48-59 2663-7235 uk https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/626/547 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru |