Bir modüler nükleer reaktörün farklı akışkanlarla soğutulmasının termodinamik performansının araştırılması

Bu tezin amacı, modüler bir nükleer reaktörün farklı ikincil soğutucu akışkanlarla soğutulmasının termodinamik performansını araştırmaktır. Bu kapsamda, seçilen 8,1 MW ısıl gücünde ve temel soğutucu akışkan olarak LiF-BeF2 tuzu içeren bir modüler nükleer reaktörün üç farklı modda soğutma ve güç üretim çevrimleri tasarlanmıştır. Tasarlanan modlar; i) Yardımcı soğutucu akışkan olarak s-CO2 kullanılması, ii) Yardımcı soğutucu akışkan olarak s-Su kullanılması, iii) Yardımcı soğutucu akışkanlar olarak s-CO2, s-Su ve FLiNaK'ın entegre kullanımı. Bu çalışma modları için uygun çevrimler geliştirilerek enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu çerçevede, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda testleri yapılan 8,1 MW'lık nükleer reaktörün ısıl kapasitesi referans olarak alınmıştır. s-CO2'li çevrim için türbin işletme parametreleri 22,1 MPa ve 883 K; s-Su'lu çevrim için türbin işletme parametreleri 25 MPa, 1050 K alınmıştır. Sonuç olarak; yapılan hesaplamalar neticesinde, birinci modda %42,3 enerji verimi, %54,9 ekserji verimi, ikinci modda %40,1 enerji verimi, %52,01 ekserji verimi ve üçüncü modda %46,79 enerji verimi, %60,7 ekserji verimi olduğu hesaplanmıştır. Dolayısıyla, üçüncü mod tasarım bakımından yeni ve performans bakımından yüksek olmasına rağmen imalat ve işletim güvenliği bakımından ayrı bir çalışma kapsamında değerlendirilmelidir.