Innova&ve Gas-cooled Reactors: HTR & GFR - PowerPoint PPT Presentation

1 ¡ Innova&ve ¡Gas-­‑cooled ¡Reactors: ¡HTR ¡& ¡GFR ¡ “Gas(-­‑cooled) ¡is ¡be1er?” ¡ Guglielmo ¡Lomonaco ¡(University ¡of ¡Genova) ¡

2 ¡ High ¡Temperature ¡gas-­‑cooled ¡ Reactor ¡(HTR)

3 ¡ Fundamentals ¡of ¡HTR ¡Technology • Use ¡of ¡Brayton ¡vs. ¡Rankine ¡cycle ¡ Brayton Cycle • High ¡efficiency ¡ ¡ • High ¡temperature ¡He ¡gas ¡ ¡ (> ¡900 ¡°C) ¡ • Advanced ¡designs ¡with ¡or ¡without ¡ IHXs ¡ • Microsphere ¡Coated ¡ParTcle ¡Fuel ¡ (TRISO ¡CP) ¡ ¡

4 ¡ Different ¡types ¡of ¡HTRs • Fuel: ¡ o PrismaTc ¡block ¡type ¡ o Pin-­‑in-­‑block ¡ ¡ o Pebble-­‑bed ¡ Balance ¡of ¡plants: ¡ • o Direct ¡cycle ¡ o Indirect ¡cycle ¡ Size: ¡ • o Small ¡modular ¡ o Large ¡reactors ¡ ApplicaTon: ¡ • o Electricity ¡producTon ¡ o Heat ¡producTon ¡ ¡

5 ¡ HTRs ¡vs. ¡LWRs • Higher ¡efficiencies ¡ • Less ¡corrosion ¡problem ¡ • Single ¡phase ¡coolant ¡ • Gas ¡turbine ¡technology ¡instead ¡of ¡water ¡turbine ¡technology ¡ ¡ • Lower ¡power ¡density ¡and ¡higher ¡core ¡thermal ¡inerTa ¡ • Less ¡complicated ¡design ¡ • High ¡discharge ¡burn-­‑up ¡

6 ¡ 2 fuel pebbles per minute 2 fuel pebbles per minute 2 fuel pebbles per minute What ¡is ¡a ¡pebble-­‑bed ¡reactor? cooling gas cooling gas cooling gas cooling gas 360.000 360.000 360.000 heated fluid heated fluid heated fluid heated fluid to turbine to turbine to turbine to turbine cold fluid cold fluid cold fluid cold fluid from turbine from turbine from turbine from turbine pump pump pump pump Place ¡image ¡credits ¡here reinforced reinforced reinforced reinforced 3000 pebbles daily managed 3000 pebbles daily managed concrete concrete concrete concrete 350 pebbles discarded

Helium ¡flowpath Image ¡credits ¡go ¡here… 7 ¡

8 ¡ Gas-­‑cooled ¡Fast ¡Reactor ¡(GFR)

9 ¡ GFR ¡Advantages • High ¡efficiency ¡ ¡ • Low ¡operaTng ¡waste ¡ • Void ¡coefficient ¡is ¡small ¡(but ¡sTll ¡ posiTve) ¡ • Coolant ¡(He) ¡chemically ¡inert ¡ • Single ¡phase ¡coolant ¡

10 ¡ GFR ¡Disadvantages • Limited ¡He ¡turbine ¡experience ¡ • Material ¡technology ¡not ¡fully ¡developed ¡ • Gaseous ¡coolants ¡have ¡li1le ¡thermal ¡inerTa ¡ ¡ • Problems ¡in ¡heat ¡removal ¡during ¡accidents ¡due ¡to: ¡ o Lack ¡of ¡thermal ¡inerTa ¡of ¡the ¡core ¡structure ¡ o High ¡power ¡density ¡(> ¡40-­‑50 ¡kW/l) ¡