Qu’est-ce que le cycle de Rankine supercritique – Définition

Cycle de Rankine supercritique

Comme discuté, l’efficacité thermique peut être améliorée «simplement» par une augmentation de la température de la vapeur entrant dans la turbine. Mais cette température est limitée par les limitations métallurgiques imposées par les matériaux et la conception de l’ enceinte sous pression du réacteur et de la tuyauterie primaire. La cuve du réacteur et la tuyauterie primaire doivent résister à des pressions élevées et à de fortes contraintes à des températures élevées. Mais actuellement, des matériaux et des procédés de fabrication améliorés ont permis des augmentations significatives des pressions maximales, avec des augmentations correspondantes de l’efficacité thermique. Les centrales thermiques sont actuellement conçues pour fonctionner sur le cycle de Rankine supercritique (c’est-à-dire avec des pressions de vapeur dépassant la pression critique de l’eau22,1 MPa et températures d’entrée de turbine supérieures à 600 ° C). Les centrales à combustibles fossiles supercritiques, qui fonctionnent à pression supercritique , ont un rendement d’environ 43% . Les centrales au charbon les plus efficaces et les plus complexes qui fonctionnent à des pressions «ultra critiques» (soit environ 30 MPa) et utilisent un réchauffage à plusieurs étages atteignent une efficacité d’ environ 48% .

Réacteur à eau supercritique – SCWR

Le cycle supercritique de Rankine est également le cycle thermodynamique des réacteurs à eau supercritique. Le réacteur à eau supercritique (SCWR) est un concept de réacteur de génération IV, qui fonctionne à une pression supercritique (c’est-à-dire supérieure à 22,1 MPa). Le terme supercritique dans ce contexte se réfère au point critique thermodynamique de l’eau (T _CR = 374 ° C; p _CR = 22,1 MPa), et ne doit pas être confondu avec la criticité du cœur du réacteur , qui décrit les changements dans la population de neutrons dans le cœur du réacteur .

Pour les SCWR, un cycle de vapeur à passage unique a été envisagé, en omettant toute recirculation du réfrigérant à l’intérieur du réacteur. Il est similaire à celui des réacteurs à eau bouillante , la vapeur sera fournie directement à la turbine à vapeur et l’eau d’alimentation du cycle de vapeur sera renvoyée au cœur.

Ainsi que le réacteur à eau supercritique peut utiliser de l’eau légère ou de l’eau lourde comme modérateur de neutrons . Comme on peut le voir, il existe de nombreux modèles de SCWR, mais tous les SCWR ont une caractéristique clé, à savoir l’utilisation de l’eau au-delà du point critique thermodynamique comme fluide de refroidissement primaire. Étant donné que cette caractéristique permet d’ augmenter la température de pointe , les réacteurs à eau supercritique sont considérés comme une avancée prometteuse pour les centrales nucléaires en raison de son efficacité thermique élevée (~ 45% contre ~ 33% pour les REO actuels).