Csillebérci kutatóreaktor hulladékhőjének hasznosítása - előtanulmány a paksi atomerőművi hulladékhő-hasznosításhoz
Amióta létrejöttek az első műszaki folyamatok (pl: gőzgépek), azzal együtt született meg a hulladékhő fogalma is. Napjainkban ugyancsak szinte minden műszaki folyamat veszteséges és ezek között meglehetősen sok olyan van, amiben akkora mértékű hőveszteség keletkezik, melyet alternatív technológiával akár hasznosítani lehetne valamilyen egyéb célra. Kutatásunk szempontjából legkézenfekvőbb példa erre a Paksi Atomerőmű, illetve az Energiatudományi Kutatóközpont csillebérci kutatóreaktora.
Magyarországon az atomerőműveket szabályozó törvény kimondja, hogy „Kiemelt” létesítmény esetén a felszíni vizek és víztartó képződmények hőszennyezés elleni védelme érdekében a kibocsátási ponttól folyásirányban számított 500 m-en lévő szelvény bármely pontján a befogadó víz hőmérséklete nem haladhatja meg a 30 °C-ot. 2019 nyarán voltak olyan magas környezeti hőmérsékletek, melyek miatt a Dunába visszaengedett víz hőmérséklete megközelítette a rendeletben foglalt maximum értékeket a Paksi Atomerőműnél.
A Paksi Atomerőmű esetében, ha a Dunába visszaengedett víz kismértékben meghaladná a rendeletben foglalt maximum értéket, akkor ennek az lenne a következménye, hogy az erőművet le kellene fokozni, azaz nem üzemelhetne a névleges teljesítményen, azonban, ha nagymértékben túllépné a visszaengedett víz hőmérséklete a 30 °C-ot, akkor az is elképzelhető lenne, hogy az erőmű egyes blokkjait le kellene állítani.
A csillebérci kutatóreaktor tekintetében 10 MW hő kerül ki a környezetbe, amit semmilyen módon sem hasznosítunk és amivel munkát is végezhetnénk, így villamosenergiát kinyerve ebből a hőből.
A kutatóreaktorból kifolyó 45 °C-os vizet hőforrásként kezeljük (hulladékhő) és erre tervezünk egy alacsony hőbevezetési átlaghőmérsékletű körfolyamatot, ami alkalmas a kiáramló víz hőmérsékletének csökkentésére, valamint kis mennyiségű villamosenergiát is lehet vele termelni, akár helyi felhasználásra. Ilyen alacsony hőforrás esetén a hagyományos víz/vízgőz munkaközeggel üzemelő Rankine-körfolyamat nem hatékony megoldás, így egy alternatív munkaközeget használó körfolyamatot használunk, más néven szerves Rankine-körfolyamat (angolul ORC).
A tanulmány során egy olyan rendszert szeretnénk tervezni a Csillebérci kutatóreaktor területére, amivel növelni lehet a hőelvonás mértékét, valamint villamosenergiát is lehet vele termelni. Reményeink szerint a bemutatott rendszer apróbb modifikációkkal alkalmas lesz a Paksi Atomerőműnél is hasonló feladatokat ellátni.
szerzők
-
Biró Bence
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc) -
Csekei Zalán
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Imre Attila
egyetemi tanár, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék