Influence of cooling water temperature on performance of EPR nuclear power plant

• Autorzy: Laskowski Rafał , Smyk Adam , Uzunow Nikołaj

Warianty tytułu

PL

Wpływ temperatury wody chłodzącej na osiągi elektrowni jądrowej z reaktorem EPR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper analyses how cooling water temperature affects the performance of an EPR nuclear power plant. At higher cooling water temperatures, the power output and efficiency of the system are lower. One of the factors that influence the performance of a nuclear power plant is its geographical location, since mean water temperatures are lower in the northern part of Europe than in its southern part. Although the nature of changes and the trend related to the effect of cooling water temperatures are known, the quantitative effect has to be determined on a case-by-case basis. A power plant with most likely pressurized water reactors (PWR) is to be built in Poland, which is why a state-of-the-art EPR pressurized water reactor design was selected as a subject of the present analysis. Depending on the location of this power plant, various cooling water temperatures to cool down its condensers, and therefore various operating conditions of the cooling system can be achieved. It is important to note that due to the smaller available enthalpy drop in the turbine of an EPR unit compared to the turbines of conventional units, steam cooling conditions play a vital role in this case. To analyze how the temperature affects the performance of the power unit, a model of an EPR power plant was developed using the Ebsilon software.

PL

W artykule dokonano analizy wpływu temperatury wody chłodzącej na osiągi elektrowni jądrowej z reaktorem typu EPR. Wraz ze wzrostem temperatury wody chłodzącej następuje spadek mocy i sprawności układu. Osiągi elektrowni jądrowej zależą m.in. od położenia geograficznego, ponieważ na północy Europy średnie temperatury wody są niższe niż na południu Europy. Charakter zmian i tendencja wpływu temperatury wody chłodzącej są znane natomiast ilościowy wpływ należy określać indywidualnie dla każdej elektrowni. W Polsce ma zostać wybudowana elektrownia najprawdopodobniej z reaktorami PWR, dlatego do analizy wybrano jedną z najnowszych technologii z reaktorami typu wodno-ciśnieniowego typu EPR. W zależności od lokalizacji tej elektrowni możliwe do osiągnięcia są różne wartości temperatury wody chłodzącej skraplacze EJ a więc i różne warunki pracy układu chłodzenia. Warto podkreślić, iż ze względu na mniejszy rozporządzalny spadek entalpii w turbinie bloku jądrowego EPR, w stosunku do turbin bloków konwencjonalnych, warunki chłodzenia pary odgrywają tutaj istotną rolę. W celu przeprowadzenia analizy wpływu tej temperatury na osiągi bloku został stworzony model elektrowni z reaktorem EPR w programie Ebsilon [1].

Słowa kluczowe

EN

clear power plant performance; cooling system; steam condenser; cooling water temperature; EPR

PL

osiągi elektrowni jądrowej; układ chłodzenia; skraplacz; temperatura wody chłodzącej; EPR

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 1
• Strony: 57--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., fig.

Twórcy

autor

Laskowski Rafał

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

autor

Smyk Adam

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

autor

Uzunow Nikołaj

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] EBSILON Professional, https://www.steag-systemtechnologies.com/en/products/, ebsilon-professional, 2015.
• [2] Rusowicz A., Laskowski R., Grzebielec A., The numerical and experimental study of two passes power plant condenser, Thermal Science, 2017, Vol. 21, No. 1A, pp. 353-362.
• [3] Nehrebecki L., Elektrownie cieplne, WNT Warszawa 1974.
• [4] Chmielniak T., Technologie energetyczne, WNT Warszawa 2008.
• [5] Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F., Elektrownie, WNT Warszawa 2009.
• [6] Ganan J., Al-Kassir A. R., Gonzalez J. F., MacIias A., and Diaz M. A., Influence of the cooling circulation water on the efficiency of a thermo nuclear plant, Applied Thermal Engineering, vol.25,no.4,pp.485–494,2005.
• [7] Saari J., Kairko J., Vakkilainen E., Savolainen S., Comparison of power plant steam condenser heat transfer models for on-line condition monitoring, Applied Thermal Engineering 62 (2014) 37-47.
• [8] Grzebielec A., Rusowicz A., Thermal Resistance of Steam Condensation in Horizontal Tube Bundles. Journal of Power Technologies. Vol.91, No 1 (2011) pp.41-48.
• [9] Salij A., Wpływ jakości i niezawodności układu skraplaczy turbinowych na pracę bloku energetycznego, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 2011.
• [10] Praca zbiorowa pod redakcją Chmielniak T., Trela M., Diagnostics of New-Generation Thermal Power Plants, Gdańsk 2008.
• [11] Laskowski R., Smyk A., Lewandowski J., Rusowicz A., Cooperation of a steam condenser with a low-pressure part of a steam turbine in off-design conditions, American Journal of Energy Research, 3 (1) (2015), pp. 13-18.
• [12] Laković M.S., et.al., Impact of the cold end operating conditions on energy efficiency of the steam power plants, Thermal Science, vol. 14, pp. S53-S66, 2010.
• [13] Lalatendu Pattanayak, Biranchi Narayana Padhi Bibhakar Kodamasingh, Thermal performance assessment of steam surface condenser, Case Studies in Thermal Engineering, Volume 14, 100484, September, 2019.
• [14] Vedran Medica-Viola, Branimir Pavković, Vedran Mrzljak, Numerical model for on-condition monitoring of condenser in coal-fired power plants, International Journal of Heat and Mass Transfer, 117, 912-923, 2018.
• [15] Laskowski R., Smyk A., Lewandowski J., Rusowicz A., Grzebielec A., Selecting the cooling water mass flow rate for a power plant under variable load with entropy generation rate minimization, Energy, Volume 107, 2016, Pages 725-733.
• [16] Ahmet Durmayaz and Oguz Salim Sogut, Influence of cooling water temperature on the e ffi ciency of a pressurized-water reactor nuclear-power plant, INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY RESEARCH Int. J. Energy Res. 2006; 30:799–810.
• [17] Atria S. I., The influence of condenser cooling water temperature on the thermal efficiency of a nuclear power plant, Annals of Nuclear Energy, Vol. 80, pp. 371-378, 2015.
• [18] Kubowski J., Elektrownie jądrowe, wyd. II, WNT, Warszawa, 2014.
• [19] Jędral W., Efektywne energetycznie układy pompowe, OWPW Warszawa 2018.
• [20] Paska J., Surma T., Wykorzystanie odnawialnych zasobów energii w krajach Unii Europejskiej – stan obecny oraz perspektywy realizacji celów roku 2020, Rynek Energii 2(135)/2018.
• [21] Oziemski M., Topping Nuclear Power Plants Steam Cycles with Gas Turbines as the Way of Enhancing Their Efficiency, Proc. of the 5th International Conference on Power Generation Systems and Renewable Energy Technologies (PGSRET) 26-27 August, Turkey, 2019.
• [22] Jurkowski R., EPR Circuit - Overview, Framatome, December, 2019, lecture at Institute of Heat Engineering at Warsaw University of Technology.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).