GTHTR300; A Nuclear power plant design with 50% generating efficiency

発電効率50%の原子力ガスタービン発電システム(GTHTR300)の設計

佐藤 博之  ; Yan, X. ; 橘 幸男 ; 國富 一彦 

Sato, Hiroyuki; Yan, X.; Tachibana, Yukio; Kunitomi, Kazuhiko

発電効率向上を目的に、最新の技術的知見をもとに高温ガス炉システムGTHTR300の設計改良を行った。圧縮機試験結果を反映することでタービン及び圧縮機の効率を向上させるとともに、炉心設計により原子炉出口温度950Cにおいても通常時及び減圧事故時の燃料最高温度が設計目標値以下となることを明らかにした。また、単結晶ニッケル基合金を採用することで、タービン入口温度950Cにおいてもタービン翼の健全性を確保できることを示した。これらサイクルパラメーターを反映したサイクル計算を行った結果、送電端における発電効率が45.6%から50.4%に向上することを示した。

Three major improvements have since been made to further increase efficiency for the GTHTR300. First, the cycle parameters are upgraded by utilizing the newly-acquired design data including those from component tests. Next, the core design is optimized to raise the reactor outlet coolant temperature from the baseline of 850C to the level of 950C demonstrated on the long-term test reactor operation. Finally, an advanced type of turbine blade material that has only recently entered in commercial service in aircraft engine is found to be useable for this design to realize a turbine inlet temperature of 950C without requiring blade cooling. These design improvements result in a nearly 5% gain in overall plant efficiency and enable the GTHTR300 to break the 50% efficiency barrier of nuclear plant while using only the existing technologies.