Bir nükleer santralin soğutma suyu sıcaklığına bağlı enerji ve ekserji analizi

Dünyada ve ülkemizde teknoloji ve endüstrinin gelişmesiyle daha fazla enerji üretimi için verimli, temiz, çevreci ve sürdürülebilir sistemlere ilgi artmıştır. Nükleer güç santralleri (NGS), fosil yakıta dayalı enerji santrallerine alternatif, düşük karbon ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip nükleer yakıt kullanan ve kesintisiz elektrik üretebilen güvenli sistemlerdir. Isı kaynaklı tüm enerji sistemlerinde olduğu gibi nükleer santrallerde açığa çıkan ısı enerjisinin tamamı kullanılabilir iş enerjisine dönüştürülememektedir. Bu sistemlerde yapılacak enerji ve ekserji analizleri ile sistem ve çevrenin etkileşimlerini anlamak ve çevre koşullarını değiştirerek sistemden elde edilebilecek verimliliği arttırmak mümkündür. Termodinamiğin ikinci yasasına bağlı olan ekserji hem sistem hem de soğutma suyunun elde edildiği çevre (ölü durum) koşullarına bağlıdır. Dolayısı ile çevre sıcaklığı sistemin verimini etkilemektedir. Bu çalışmada, enerji ihtiyaçlarına istinaden gelecekte ülkemizde Karadeniz bölgesinde kurulabilecek bir NGS için enerji ve ekserji analizleri, İran'da bulunan ve VVER (Voda-Vodyanoi Energetichesky Reactor) tipi basınçlı su reaktörü içeren Bushehr santralinin literatür verileri kullanılarak yapılmıştır. NGS'de kondansatöre giren soğutma suyu sıcaklığının sistemin ekserji verimliliğine etkisi Karadeniz'in aylara göre deniz suyu sıcaklığı değişimine bağlı olarak hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar sonucunda deniz suyu sıcaklığı mart ayında görülen en düşük 9,1 °C'den ağustos ayında en yüksek 24,7 °C'ye arttıkça NGS'nin yüzdelik enerji veriminin %34,19'dan %33,58'e düştüğü bulunmuştur. Deniz suyu sıcaklığının artması türbinlerden üretilen toplam işin azalmasına sebep olmuştur. Bunun sonucunda yüzdelik ekserji verimi %34,68'den %34,08'e düşmüştür. Aynı ay için hesaplanan ekserji ve enerji verimi karşılaştırıldığında, ekserji verimi enerji veriminden yaklaşık olarak %0,5 daha fazla bulunmuştur. Sistemin en verimli çalıştığı ve deniz suyu sıcaklığının en düşük olduğu mart ayı için elde edilen en düşük ekserji yıkımı ve tersinmezlik yüzdesi sırasıyla 1938,80 MW ve %64,57 olarak tespit edilmiştir.