O que é o ciclo de classificação supercrítica – Definição

As usinas termelétricas são projetadas atualmente para operar no ciclo supercrítico de Rankine. O ciclo Rankine supercrítico também é o ciclo termodinâmico de reatores supercríticos de água. Engenharia Térmica

Melhoria da eficiência térmica – Ciclo Rankine

Existem vários métodos, como pode ser melhorada a eficiência térmica do ciclo Rankine. Assumindo que a temperatura máxima seja limitada pela pressão dentro do vaso de pressão do reator, esses métodos são:

 

Ciclo Rankine supercrítico

Ciclo de Rankine - ciclo supercrítico
ciclo Rankine supercrítico

Como foi discutido, a eficiência térmica pode ser melhorada “simplesmente” por um aumento na temperatura do vapor que entra na turbina. Mas essa temperatura é restringida por limitações metalúrgicas impostas pelos materiais e design do vaso de pressão do reator e da tubulação primária. O vaso do reator e a tubulação primária devem suportar altas pressões e grandes tensões a temperaturas elevadas. Atualmente, porém, materiais e métodos aprimorados de fabricação têm permitido aumentos significativos nas pressões máximas, com aumentos correspondentes na eficiência térmica. As usinas termelétricas são projetadas atualmente para operar no ciclo Rankine supercrítico (ou seja, com pressões de vapor excedendo a pressão crítica da água22,1 MPa e temperaturas de entrada da turbina superiores a 600 ° C). As usinas supercríticas de combustíveis fósseis, que são operadas sob pressão supercrítica , têm eficiências em torno de 43% . As usinas a carvão mais eficientes e também muito complexas que são operadas sob pressões “ultra-críticas” (ou seja, cerca de 30 MPa) e usam reaquecimento em vários estágios atingem cerca de 48% de eficiência.

Reator Supercrítico de Água – SCWR

Características dos SCWRs
Propriedades típicas do líquido de arrefecimento no SCWR.

O ciclo Rankine supercrítico também é o ciclo termodinâmico dos reatores supercríticos de água. O reator de água supercrítico (SCWR) é um conceito de reator de geração IV, que é operado a pressão supercrítica (ou seja, superior a 22,1 MPa). O termo supercrítico neste contexto refere-se ao ponto crítico termodinâmico da água (T CR = 374 ° C; p CR = 22,1 MPa), e não deve ser confundido com a criticidade do núcleo do reator , que descreve as mudanças na população de nêutrons da o núcleo do reator .

Para SCWRs um ciclo de uma vez por meio de vapor tem sido previsto, omitindo qualquer recirculação do líquido de arrefecimento no interior do reactor. É semelhante ao dos reatores de água fervente , o vapor será fornecido diretamente à turbina a vapor e a água de alimentação do ciclo de vapor será fornecida de volta ao núcleo.

Assim como o reator de água supercrítico pode usar água leve ou água pesada como moderador de nêutrons . Como pode ser visto, existem muitos projetos de SCWR, mas todos os SCWRs têm uma característica fundamental, que é o uso de água além do ponto crítico termodinâmico como refrigerante primário. Como esse recurso permite aumentar a temperatura de pico , os reatores supercríticos de água são considerados um avanço promissor para as usinas nucleares devido à sua alta eficiência térmica (~ 45% vs. ~ 33% para as LWRs atuais).

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