Integration of renewable energy systems into modular nuclearb reactors for sustainable regions

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: GÜLCAN KOCA

Danışman: ADNAN SÖZEN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, net sıfır karbon hedefi doğrultusunda enerji sektöründe tercih edilen yenilenebilir enerji sistemleri ile, bu hedef sürecinde önemli rol oynaması beklenen ve son yıllarda teknolojik gelişimi hız kazanan Küçük Modüler Reaktörler (SMR) entegre edilerek hibrit bir sistem incelenmiştir. Önerilen hibrit sistemde SMR, güneş ve rüzgar enerjisi ile entegre edilmiştir. Hibrit sistemin simülasyonu yapılmış ve performans analizleri gerçekleştirilmiştir. Coğrafik koşullara bağlı olarak düşük kapasite kullanımı, kesintili üretim ve düşük verimlilik gibi yenilenebilir enerji sistemlerinin zayıf yönlerinin avantaja çevrilmesi ve yeni nesil SMR sistemlerinden daha verimli üretim elde edilmesi amaçlanmıştır. Dünya genelinde 80'den fazla farklı tasarımı ve çeşitli teknolojilere sahip olan IV Nesil (Gen-IV) nükleer teknolojisi olarak adlandırılan SMR'ler arasından, Çin tarafından işletmeye alınan "Yüksek Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktör - Çakıl Yataklı Modül (HTR-PM)" teknolojisi, analizlerde referans sistem olarak seçilmiştir. Mevcut sistemde ısı değiştiricileri için gerekli olan ısı yüksek ve alçak basınç türbinlerinden alınan buhar ile sağlanırken, önerilen hibrit sistemde ihtiyaç duyulan buhar ısısı oluk (parabolik) kolektörler aracılığıyla sağlanmıştır. Ayrıca önerilen sistemde rüzgar türbinleri, sistemin iç enerji ihtiyacını karşılayacak şekilde tasarlanmış; rüzgar türbinlerinden elde edilen fazla üretim ise hidrojen üretiminde değerlendirilmiştir. Simülasyon ve performans analizlerinde, System Advisor Model (SAM) ve Mühendislik Eşitlik Çözücü (EES) uygulamalarından yararlanılmıştır. Önerilen sistemde türbinlerden toplam 220,25 MW güç elde edilmiştir. Mevcut SMR sistemine kıyasla; yüksek basınç türbininden 1,15 MW, alçak basınç türbininden 17,9 MW olmak üzere toplamda %8,8 oranında artışla 17,88 MW daha fazla üretim sağlanmıştır. Ayrıca rüzgar enerjisinden 17 MW üretim elde edilmiştir. Mevcut sistemin verimi %30,4 olarak hesaplanırken, önerilen hibrit sistemin verimi %36,4 olarak belirlenmiştir. Enerji ve ekserji kayıplarının en fazla olduğu bileşen yoğuşturucu olarak tespit edilmiştir. Ayrıca rüzgarın en fazla üretim yaptığı dönemde 50 m³ hidrojen elde edilmiştir.