Model generator uap di AS (Westinghouse dan Combustion Engineering)

Unit Westinghouse Advanced PWR tipe AP1000 menggunakan dua generator uap Delta 125, dengan masing-masing generator uap berdaya 1707,5 MWth. Generator uap Delta 125 merupakan evaporator tabung U berselubung vertikal dengan peralatan pemisah kelembapan terintegrasi. Tabung-tabung tersebut dibuat dari bahan dasar nikel Alloy 690 (Alloy 690TT) yang telah diolah secara termal. Tabung-tabung tersebut ditopang oleh pelat penyangga baja tahan karat feritik. Lubang-lubang pada pelat penyangga tabung dibuat dengan geometri lubang (lubang yang dibuat dengan TSP) untuk mendorong aliran berkecepatan tinggi di sepanjang tabung. Selongsong termal dan nozel air umpan dibuat dari material Alloy 690TT, yang sangat tahan terhadap erosi dan korosi. Desain yang disempurnakan bertujuan untuk menghilangkan kondisi yang terkait dengan terjadinya palu air generator uap. Desain ini menggunakan 210 pemisah primer modular dengan diameter riser 7 inci. Pengering kait ganda dan pengering saku digunakan, yang menyediakan permukaan berliku-liku untuk mengumpulkan kelembapan. Kualitas uap ditingkatkan hingga minimum yang dirancang, yaitu 99,75 persen. Pengumpul lumpur yang terletak di bagian bawah riser pemisah primer menyediakan area pasif untuk pengendapan lumpur sebelum fluida mencapai pelat penyangga tabung dan permukaan sekunder pelat tabung.^[4]

Pengumpul lumpur adalah kotak berlapis-lapis berbentuk bulat. Terletak di bagian bawah dek pemisah uap, di atas bagian lengkung bundel tabung, dengan saluran masuk di tengah kotak dan saluran keluar di tepi. Sebagian air resirkulasi, yang bergabung dengan air umpan, dapat masuk ke pengumpul lumpur dan mengalir dalam arah radius. Dengan menurunnya kecepatan aliran, partikel lumpur yang terbawa air dapat mengendap secara gravitasi, yang dapat dihilangkan saat terjadi pemadaman. Pengumpul lumpur adalah perangkat non-aktif dengan struktur padat, yang berdampak kecil pada struktur generator uap dan termohidraulik. Pengumpul lumpur dapat beroperasi selama operasi pabrik untuk mengumpulkan lumpur secara berkala dengan efisiensi dan keandalan yang tinggi. Dengan pengumpul lumpur, endapan lumpur pada lembaran pipa berkurang drastis, yang dapat sangat membantu mencegah korosi pada pipa. Daya generator uap adalah 1707,5 MWth. Tekanan desain sisi primer dan sekunder masing-masing adalah 17,13 MPa dan 8,17 MPa. Suhu desain sisi uap adalah 315,5°C, dan suhu saluran masuk primer adalah 321°C.

Generator uap resirkulasi Korea

Generator uap APR1400 adalah evaporator tipe cangkang vertikal dan tabung U dengan ekonomiser terintegrasi dan peralatan pemisah kelembapan, serta merupakan tipe yang ditingkatkan dan merupakan evolusi dari generator uap yang baru-baru ini beroperasi di Republik Korea. Pendingin reaktor memasuki plenum saluran masuk melalui nosel saluran masuk primer pada suhu 291–324°C, mengalir naik melalui lembaran tabung dan pipa lengkung U, lalu kembali melalui lembaran tabung ke plenum saluran keluar dan keluar melalui kedua nosel saluran keluar pada suhu 291°C.

Air umpan dengan suhu 232°C memasuki wilayah ekonomizer pada lembaran tabung di sisi kaki dingin bundel tabung, yang dipisahkan dari wilayah evaporator bawah oleh pelat pembagi sekunder. Di atas pelat distribusi aliran, air umpan mengalir ke atas dalam aliran berlawanan arah aksial, dipanaskan oleh konveksi paksa hingga mendekati kondisi jenuh di puncak ekonomizer. Pada ketinggian ini, air umpan yang dipanaskan bercampur dengan air downcomer kaki dingin dan fluida sekunder dari sisi kaki panas di bagian evaporator bundel tabung. Perpindahan panas melalui pendidihan nukleat terjadi di evaporator saat fluida sekunder mengalir ke atas yang terus meningkatkan kualitas uapnya. Pemisah uap yang dipasang pada pelat dek di bagian atas selubung bundel tabung memisahkan uap dari campuran dua fase. Uap yang terpisah (sekitar 25%) mengalir melalui pengering dan keluar dari nozel uap, sementara air (sekitar 75%) kembali ke downcomer. 10% dari total aliran air umpan dicampur dengan air yang disirkulasi ulang di downcomer untuk mengembunkan uap yang terbawa ke bawah, yang mungkin ada.

Peningkatan desain utama meliputi modifikasi sudut nosel outlet primer untuk meningkatkan operasi mid-loop, kontrol otomatis ketinggian air generator aliran untuk semua rentang operasi, penyempurnaan desain untuk mencegah getaran akibat aliran, dan penggunaan tabung Alloy 690TT. Untuk perawatan dan inspeksi, struktur internal di dalam generator uap dapat diakses melalui manway dan handhole. Tekanan desain sisi primer dan sisi sekunder masing-masing adalah 17,2 MPa dan 8,27 MPa. Temperatur desain sisi primer dan sisi sekunder masing-masing adalah 343°C dan 299°C.

Generator Uap Resirkulasi Kanada

Generator uap CANDU yang saat ini beroperasi adalah generator uap resirkulasi vertikal (RSG) yang dibuat oleh Babcock & Wilcox Canada Ltd. Satu-satunya pengecualian adalah unit Wolsong 1 di Republik Korea, yang menggunakan generator uap serupa yang dibuat oleh Foster Wheeler. Atomic Energy of Canada Limited (AECL), dan untuk beberapa unit, Ontario Hydro, memilih parameter desain utama untuk generator uap CANDU, termasuk material dan ukuran pipa, ukuran generator uap, dan parameter hidrolik termal utama. Para fabrikator melakukan desain detail peralatan. RSG CANDU sangat mirip dengan RSG PWR dengan beberapa perbedaan kecil dalam ukuran, material, suhu operasi, dan struktur penyangga tabung.

Meskipun ukuran RSG CANDU telah meningkat pesat seiring dengan desain reaktor berikutnya, RSG ini umumnya lebih kecil daripada RSG PWR, dan beroperasi pada suhu yang lebih rendah (suhu saluran masuk primer 290°C hingga 310°C). Suhu yang lebih rendah umumnya menunda timbulnya proses korosi yang diaktifkan secara termal seperti retak korosi tegangan air primer (PWSCC) atau retak korosi tegangan intergranular (IGSCC). Karena pendingin primer dalam reaktor CANDU adalah air berat (D20), ukuran tabung yang relatif kecil [12,7 mm (1/2") OD dan, pada unit yang lebih baru, 15,9 mm (5/8") OD] telah digunakan untuk meminimalkan inventaris air berat. Ukuran kepala primer (bawah) dan tabung yang lebih kecil meningkatkan kesulitan dalam melakukan aktivitas pemeliharaan seperti inspeksi tabung, penyumbatan, pelepasan, dll.

Ketebalan dinding tabung nominal berkisar antara 1,13 mm hingga 1,2 mm, tergantung pada jenis paduan tabung yang digunakan (misalnya Paduan 800M memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah daripada Paduan 600 yang membutuhkan tabung yang lebih tipis).

Area keragaman terpenting dalam desain CANDU terletak pada pemilihan material tabung; generator uap CANDU saat ini beroperasi dengan tabung yang terbuat dari Paduan 600 yang dianil pabrik dan bersuhu tinggi. (Alloy 600MA), Monel 400 dan titanium stabil Alloy 800.

Generator uap WWER Rusia

Generator uap yang digunakan pada pembangkit WWER-440 (PGV-440) dan WWER-1000 (PGV-1000 dan PGV-1000M) rancangan Rusia adalah penukar kalor selongsong dan tabung horizontal yang diproduksi oleh ZiO (Podolsk, Wilayah Moskow), Atommash (Volgodonsk, Wilayah Volgograd), dan Vitkovice (Ceko). Generator uap ini terdiri dari bejana tekan, bundel tabung penukar kalor horizontal, dua kolektor primer vertikal, sistem perpipaan air umpan, separator kelembapan, dan kolektor uap.

Pendingin primer memasuki generator uap melalui kolektor vertikal, mengalir melalui pipa baja tahan karat horizontal berbentuk U yang terendam, dan keluar melalui kolektor vertikal kedua. Ujung-ujung pipa menembus dinding kolektor (yang menjalankan fungsi yang sama dengan lembaran pipa pada generator uap PWR) dan diekspansi menggunakan proses ekspansi hidrolik atau eksplosif, lalu dilas pada permukaan dinding bagian dalam kolektor. Kolektor WWER-440 terbuat dari baja tahan karat austenitik yang distabilkan Ti. Kolektor WWER-1000 terbuat dari baja paduan rendah dengan sifat tarik yang lebih tinggi, dilapisi baja tahan karat. Pipa-pipa WWER-440 disusun dalam satu garis (koridor). Pipa-pipa WWER-1000 tersusun secara stagger. Kisi-kisi yang terdiri dari batang baja tahan karat dan pelat bergelombang yang dicap digunakan untuk memisahkan dan menopang pipa-pipa tersebut. Jarak antar penopang tabung adalah 700–750 mm.

Bejana generator uap berupa silinder horizontal baja karbon (WWER-440) atau baja bainitik paduan rendah (semua generator uap WWER yang lebih baru, lihat Tabel 2.5) yang terdiri dari cangkang tempa, ujung elips yang dicap, serta pipa cabang dan palka yang dicap dan dilas bersama. Kolektor pendingin primer panas dan dingin vertikal menembus bejana di dekat titik tengahnya. Air umpan disuplai ke bagian tengah bundel tabung WWER-400 melalui pipa berlubang. Pada generator uap WWER-1000, air umpan disuplai ke bagian atas sisi panas bundel tabung di bawah lembaran berlubang yang terendam. Bundel tabung terendam seluruhnya pada kedua desain. Desain generator uap WWER-440 dan WWER-1000 serupa, kecuali untuk: • Ukuran (generator uap WWER-1000 sekitar 4 meter lebih panjang) • Susunan tabung (koridor versus staggered) • Material kolektor • Lokasi pasokan air umpan • Pelat atas berlubang terendam (hanya WWER-1000) • Susunan pengering uap • Sistem distribusi air umpan darurat (hanya WWER-1000) • Susunan header uap • Material bejana.

Desain generator uap WWER-1200 (PGV-1000MKP) serupa dengan PGV-1000M, kecuali diameter bejana yang lebih besar (4200 mm) dan susunan bundel tabung koridor. Parameter generator uap lebih tinggi dan dirancang untuk diimplementasikan pada desain PLTN WWER yang lebih canggih.