Was ist Vorteil und Herausforderung von SCWRs – Definition

Vorteile und Herausforderungen von SCWRs

Wie aus seinem Namen hervorgeht, ist das Hauptmerkmal des SCWR die Verwendung von Wasser jenseits des thermodynamisch kritischen Punkts (T _CR = 374 ° C; p _CR = 22,1 MPa) als Primärkühlmittel. SCWR-Konstruktionen weisen einzigartige Merkmale auf, die im Vergleich zu aktuellen Leichtwasserreaktoren (LWRs) viele Vorteile bieten.

• Hoher thermischer Wirkungsgrad. Da SCWR überkritischen Dampf bei Drücken und Temperaturen liefern, die viel höher sind als bei herkömmlichen LWR, erreichen sie einen höheren thermodynamischen Wirkungsgrad des Kraftwerks (~ 45% gegenüber ~ 33% bei aktuellen LWR).
• Den Massenstrom des Kühlmittels senken.  Die Durchflussrate des Reaktorkühlmittels von SCWR ist viel kleiner als die von BWR und PWR, da der Enthalpieanstieg im Kern viel größer ist , was zu Komponenten mit geringer Kapazität des Primärsystems führt. Dadurch werden die Kühlmittelpumpen, -rohre und andere unterstützende Einrichtungen kleiner. Darüber hinaus sind die einzigen Pumpen, die das Kühlmittel unter normalen Betriebsbedingungen antreiben, die Speisewasserpumpen und die Kondensatentnahmepumpen.
• Die höhere Dampfenthalpie ermöglicht es, die Größe des Turbinensystems zu verringern und somit die Kapitalkosten der herkömmlichen Insel zu senken.
• Geringerer Kühlmittelbestand. Der Kühlmittelvorrat ist kleiner, was die Größe des Containments mit Druckunterdrückungspools verringert .
• Da überkritisches Wasser keinen Phasenwechsel erfährt und in einer einzigen thermodynamischen Phase vorliegt, kann die Siedekrise (dh Abweichen vom Kernsieden – DNB oder Austrocknen ) nicht auftreten .
• Bei einem direkten Kreislauf mit überkritischem Kühlmittel entfallen Komponenten wie Dampftrockner, Abscheider und Dampferzeuger vollständig, wodurch sich die Anzahl der Hauptkomponenten verringert und die damit verbundenen Kosten entfallen.
• Viele der Komponenten (z. B. Turbinen) sind leicht zu entwickeln und aus überkritischen fossil befeuerten Kraftwerken erhältlich.

Die Kombination aus fortschrittlicher wassergekühlter Reaktortechnologie und fortschrittlicher überkritischer fossiler Technologie wird voraussichtlich zu einem Reaktorkonzept führen, mit dem Grundlaststrom sehr wirtschaftlich und effizient erzeugt werden kann. Dieses Merkmal macht den SCWR auch zu einem sehr attraktiven Konzept für Energieversorger, insbesondere solche, die Erfahrung sowohl mit wassergekühlten Reaktoren als auch mit überkritischen fossilen Anlagen haben.

Andererseits müssen zahlreiche Herausforderungen gelöst werden, bevor die ersten Kraftwerke dieses Typs gebaut werden können:

• Die Verkleidungsmaterialien müssen höheren Temperaturen standhalten (600-650 ° C unter normalen Betriebsbedingungen) als in heutigen LWRs.
• Die Wärmeübertragungsphänomene von der Manteloberfläche in überkritische Flüssigkeiten müssen gründlich verstanden werden. Insbesondere bei Transienten mit Druckentlastung von überkritischen zu unterkritischen Bedingungen.
• Aufgrund des geringeren Kühlmittelbestands schreitet das Austrocknen des Kerns bei einem Kühlmittelverlustunfall (LOCA) schneller voran.