Ottimizzazione energetica del ciclo termico della centrale nucleare CANDU di Cernavoda in Romania

The agreement reached between Romania, AECL and Ansaldo Nucleare led to the construction and commissioning of Cernavoda units 1&2 CANDU NPP, in operation respectively since 1996 and 2007; while the project of two more units is scheduled to be completed within 2015. This work evaluates the thermal cycle performance of the existing units 1&2 and provides the required improvements to achieve the efficiency enhancement of new units 3&4. To fulfill this purpose a thermodynamic model, developed using PROBIT software, is used to investigate the areas of the cycle capable of significant upgrading. The energetic and exergetic analysis of different scenarios permitted to pinpoint the most important changes requested for the thermal cycle design: first of all the adoption of a 52” long blade for the last stage of low pressure turbine, then the employment of a new MSR equipped with a modern chevron vane “double pocket” arrangement and a reheater second stage. To increase the condenser vacuum level, tubes are spaced to promote heat exchange surface and a sponge ball cleaning system is used to increase the cleaning factor. Furthermore another high pressure heater is introduced in the feed water system, new bearings are adopted to minimize mechanical losses and the alternator efficiency is increased. Finally the sustainability of suggested improvements is established trough an economical investigation of the investment.

L’accordo raggiunto tra il governo rumeno, AECL e Ansaldo nucleare ha permesso la costruzione delle unità 1&2 della centrale nucleare CANDU di Cernavoda, in servizio rispettivamente dal 1996 a dal 2007; mentre il completamento del progetto delle due nuove unità 3&4 è previsto entro il 2015. Questo lavoro di tesi si pone l’obiettivo di valutare l’efficienza del ciclo termico delle unità 1&2 per stabilire le modifiche necessarie all’ottimizzazione energetica delle nuove unità 3&4. A tal fine è stato utilizzato un modello termodinamico, realizzato mediante il codice di calcolo PROBIT, per esaminare singolarmente le varie parti del ciclo e stabilire quali possano essere gli interventi migliorativi da apportare alla configurazione di impianto esistente. L’analisi energetica ed exergetica, condotte per diverse configurazioni, hanno permesso di individuare le modifiche più significative da apportare al progetto attuale: innanzitutto l’adozione di una pala allo scarico della turbina di bassa pressione da 52”, in secondo luogo l’utilizzo di un MSR con pannelli separatori del tipo “double-pocket” e dotato di un doppio “reheater”. Per migliorare il grado di vuoto raggiunto dal condensatore, lo scambio termico viene incrementato grazie ad una diversa disposizione dei tubi e all’utilizzo di un moderno sistema di pulizia a palle di spugna. Inoltre un ulteriore preriscaldatore di alta pressione viene inserito lungo la linea di preriscaldo, le perdite meccaniche sono ridotte grazie all’impiego di nuovi cuscinetti e quelle elettriche grazie ad un alternatore più efficiente. Per concludere il lavoro è stata infine dimostrata la sostenibilità economica dell’investimento proposto.