KR20110121110A - 혼합 가스를 이용한 임계점 이동을 통한 초임계 브레이튼 사이클의 효율 향상 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루고, 이 폐회로를 작동유체가 순환하며, 상기 작동유체는 단성분의 작동유체에 하나 또는 그 이상의 다른 성분의 유체를 혼합한 혼합 작동유체이며, 상기 작동유체를 통해 임계온도는 열침원(Heat sink)의 온도 부근으로, 또한 임계압력은 터빈일과 압축기일의 차이인 순일을 최대화시킬 수 있는 사이클 압력 범위를 얻을 수 있는 방향으로 이동시킨다. 상기 압축기로 유입되는 상기 혼합 작동유체의 압축기 유입온도(K) 및 압축기 유입압력(MPa)을 상기 혼합 작동유체의 임계압력 및 임계온도 근방으로 유지하도록 제어하는 제어부를 구비하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서, 상기 열재생기와 냉각기를 연결하는 연결라인3과, 상기 냉각기와 상기 압축기를 연결하는 연결라인4를 더 구비하며, 상기 냉각기는, 상기 연결라인3의 주위로 냉각수를 흐르게 하는 냉각라인과, 이 냉각라인으로 냉각제를 공급하는 공급수단을 구비하며, 상기 제어부는, 상기 연결라인3을 통해 상기 냉각기로 유입되는 혼합 작동유체의 온도 및 압력을 감지하는 감지수단를 구비하며, 이 감지수단에 의한 감지에 따라서 상기 공급수단을 조절하는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 제공한다.

Description

혼합 가스를 이용한 임계점 이동을 통한 초임계 브레이튼 사이클의 효율 향상 시스템{System for increasing supercritical Brayton cycle efficiency through shift of critical point using gas mixture}
본 발명은 초임계 유체를 작동유체로 사용하는 열역학 사이클의 열이용 효율을 개선하는 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는, 단성분의 작동유체에 다른 종류의 유체를 적어도 한가지 이상 혼합함으로써 임계점을 변화시켜 단일한 상을 유지하는 초임계 영역을 변화시켜, 그에 따라 열역학 사이클의 작동온도와 압력을 변화시킴으로써 열역학 사이클의 효율을 향상하는 시스템에 관한 것이다.
기존의 화력, 원자력 발전소에서는 물과 수증기를 작동유체로 하는 랭킨 사이클을 이용함으로써 전력을 생산하고 있다. 그런데, 터빈 유입 온도가 높아지게 되면 단상의 가스를 이용하는 브레이튼 사이클의 효율이 더 높다는 것은 익히 알려져 있다.
특히, 사이클의 모든 부분에서 작동유체가 임계점 이상의 조건을 유지하며, 사이클의 최저 운전온도 및 압력 조건인 압축기 유입조건이 임계점 바로 위에 위치하는 열역학 사이클을 초임계 브레이튼 사이클이라고 한다. 또한, 초임계 브레이튼 사이클을 이용하여 발전하는 발전소(발전설비)를 초임계압력 발전소라고 한다. 또한, 초임계압력 발전소에서 사용되는 통상의 작동유체(초임계 작동유체)는, 임계압력 225.65kg/㎠ 이상, 임계온도 374℃(647K) 이상의 증기(작동유체)를 사용한다. 즉, 작동유체의 임계온도 및 임계압력이 상온, 상압보다 매우 높은 값을 갖는다. 이 의미는, 상기 초임계 브레이튼 사이클을 구현하기 어렵다는 것이다. 구체적으로는, 냉각기를 거쳐 압축기로 유입되는 작동유체에서 상변화가 일어나거나 또는, 작동유체를 상기 임계압력 및 임계온도까지 다시 상승시켜야 한다는 의미이다.
한편, 차세대 원자력 발전설비 중 활발히 연구되고 있는 소듐 고속 냉각로의 경우, 랭킨 사이클을 이용할 경우, 원자로 내부의 열을 전달하는 매체인 소듐과 전력 변환 계통에서 쓰이는 물이 열교환기 파단 사고로 인해 접촉시 폭발적인 반응으로 인한 심각한 안전성의 문제가 발생한다.
따라서, 물을 쓰는 랭킨 사이클이 아닌 이산화탄소를 작동유체로 하는 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
상기 초임계 브레이튼 사이클은 다음과 같은 이점을 가진다.
1) 사이클 내에서 상변화가 일어나지 않기 때문에 터빈이나 압축기에서 이상류에 의한 블레이드의 파괴 우려가 없다. 2) 그리고, 압축기의 유입 조건이 임계점 부근에 위치함으로써 작동유체의 높은 밀도로 인해 압축기가 마치 펌프와 같이 동작하여 소모 일이 크게 줄어든다. 결과적으로, 터빈 일(work)과 압축기 일의 차이로 나타내지는 순일의 양이 증가하여 사이클의 열이용 효율이 크게 증가한다.
초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클의 경우, 최고 온도와 최고 압력은 원자로의 운전 조건과 구조적 재료의 한계 등에 따라 제약을 받는다. 예를 들어, 최저 온도와 최저 압력의 경우, 작동유체가 2상으로 분리될 수 있는 임계점 아래로 내려가지 않도록 조절되어야 한다. 또한, 높은 밀도에 따른 압축기 일의 감소와 더불어 최대의 사이클 운전 온도범위와 최적의 압력범위를 얻도록 초임계 브레이튼 사이클의 최저온도와 최저압력은 작동유체의 임계점 바로 위에 위치하게 된다.
여러 유체 중에서 이산화탄소가 초임계 브레이튼 사이클의 작동유체로 선택되는 이유는 이산화탄소의 임계온도가 상온 근방임에 따라 냉각이 용이하며, 임계압력이 그 밖의 작동유체에 비해 낮은 편이라 초임계 상태로 만들기 쉬우며, 브레이튼 사이클 구성시 높은 압력비에 따른 출력 일의 상승을 기대할 수 있기 때문이다. 여기서, 임계온도를 더 낮춤으로써 열역학적으로 카르노 효율에 따른 효율 증대를 기대할 수 있으며, 임계압력을 변화시킴으로써 보다 높은 사이클 효율을 얻을 수 있는 압력비로 조절할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 단성분의 작동유체에 다른 종류의 유체를 적어도 하나 혼합함으로써 임계점을 변화시켜 단일한 상을 유지하는 초임계 영역을 변화시키고, 그에 따라 열역학 사이클의 작동온도와 압력을 변화시킴으로써 열역학 사이클의 효율을 향상하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
부가적으로는, 사이클의 열효율 증대를 위해 일반적으로 쓰이는 다수의 열재생기, 예열기 및 복수의 터빈이나 압축기를 설치할 필요 없이, 작동유체의 임계점을 변화시킴으로써 사이클 작동범위를 더 넓혀 효율 증대를 얻을 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 특징은, 초임계 브레이튼 사이클에 사용되는 작동유체의 임계점을 이동시킴으로써 사이클의 온도와 압력 범위를 더 높은 효율을 달성할 수 있는 방향으로 변화시키는 것이다.
초임계 브레이튼 사이클의 임계점을 변화시키기 위해서는 작동유체 자체를 다른 임계점을 가지는 유체로 바꾸는 방법이 있으나, 이는 물질마다 고유의 임계점이 정해져 있어 적합한 임계점을 가진, 초임계 브레이튼 사이클의 최고 온도와 압력에서 화학적 안전성을 지니는 적합한 물질을 구하기 어렵다.
따라서, 본 발명에서는 각 사용용도에 적합한 초임계 브레이튼 사이클에 있어서 작동유체에 하나 이상의 다른 종류의 유체를 혼합함으로써 임계점을 변화시켜 보다 높은 효율을 달성하는 방법을 제공한다. 실시예로서는, 현재 가장 널리 연구되고 있는 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클을 이산화탄소에 헬륨과 같은 다른 물질을 혼합함으로써 임계점을 이동시켜 보다 넓은 사이클 온도범위와 변화된 압력비에 따른 사이클 열이용 효율을 증가시킬 수 있는 방법을 제공한다.
구체적으로, 제1측면에 따른 본 발명은, 열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서,상기 작동유체는 2종류 이상의 작동유체를 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 제공한다.
또한, 제2측면에 따른 본 발명은, 열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서, 상기 작동유체는 이산화탄소와 헬륨을 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 제공한다.
또한, 제3측면에 따른 본 발명은, 원자력열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서, 상기 작동유체는 2종류 이상의 작동유체를 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 제공한다.
또한, 제4측면에 따른 본 발명은, 원자력열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서, 상기 작동유체는 이산화탄소와 헬륨을 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 제공한다.
또한, 제5측면에 따른 본 발명은, 원자력열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루고, 이 폐회로를 작동유체가 순환하며, 상기 작동유체는 이산화탄소와 헬륨을 혼합한 혼합 작동유체이며, 상기 압축기로 유입되는 상기 혼합 작동유체의 압축기 유입온도(K) 및 압축기 유입압력(MPa)을 상기 혼합 작동유체의 임계압력 및 임계온도 근방으로 유지하도록 제어하는 제어부를 구비하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서, 상기 열재생기와 냉각기를 연결하는 연결라인3과, 상기 냉각기와 상기 압축기를 연결하는 연결라인4를 더 구비하며, 상기 냉각기는, 상기 연결라인3의 주위로 냉각수를 흐르게 하는 냉각라인과, 이 냉각라인으로 냉각제를 공급하는 공급수단을 구비하며, 상기 제어부는, 상기 연결라인3을 통해 상기 냉각기로 유입되는 혼합 작동유체의 온도 및 압력을 감지하는 감지수단를 구비하며, 이 감지수단에 의한 감지에 따라서 상기 공급수단을 조절하는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 제공한다.
상기와 같은 본원 발명에 의하면, 고효율의 초임계 브레이튼 사이클을 구성함으로써 발전소의 전력 변환 계통의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 현재 대부분 발전소가 랭킨 사이클을 쓰고 있으나, 브레이튼 사이클을 사용함으로써 보다 작은 크기와 터빈과 압축기의 제작이 가능해져 초기 투자 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초임계 브레이튼 사이클 시스템을 나타낸 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 한편, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하 설명하는 내용을 일실시예에 이해되어야 한다.
[실시예]
도 1은 본 발명의 혼합 가스를 이용해 구성할 수 있는 초임계 브레이튼 사이클 시스템의 구성도이다. 일례로서, 이러한 초임계 브레이튼 사이클은 원자력 발전소 설비일 수 있다. 한편, 이하 설명되는 본 발명에 기재된 열원은, 일례로서 핵분열 및 핵융합을 포함하는 핵반응을 일으키며, 초임계의 작동유체를 사용하는 원자로로 이해될 수 있지만, 그 밖의 초임계 작동유체를 사용하는 열원을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 본 발명의 초임계 브레이튼 사이클 시스템은, 원자로일 수 있는 원자력열원(1)과, 팽창과정을 통해 일을 생성하는 터빈(2)과, 사이클 중간과정의 열을 회수하여 효율을 높이는 열재생기(3)와, 압축을 위해 작동유체를 냉각시키는 냉각기(4)와, 작동유체를 압축시켜 폐사이클을 완성하는 압축기(5)로 구성된다. 본 발며은 상기 작동유체를 통해 임계온도는 열침원(Heat sink)의 온도 부근(+50K)으로, 또한 임계압력은 터빈일과 압축기일의 차이인 순일을 최대화시킬 수 있는 사이클 압력 범위를 얻을 수 있는 방향으로 이동시킨다.
보다 구체적으로 상기 폐사이클을 설명하면, 상기 원자력열원(1)과 터빈(2)은 연결라인1(11)로 연결되어, 상기 원자력열원에 의해 소정의 임계 온도 및 압력 이상으로 가열된 초임계의 작동유체가 터빈(2)에 공급됨에 따라, 작동유체의 팽창과정을 거치면서 터빈을 회전시킨다.
또한, 상기 터빈(2)은 연결라인2(12)를 통해 상기 열재생기(3)로 연결되며, 이 열재생기(3)는 연결라인2(12)로부터의 열을 회수한다. 또한, 열재생기(3)는 연결라인3(13)을 통해 상기 냉각기(4)에 연결된다. 따라서, 상기 터빈(2) 내에서 팽장과정을 통해 팽창된 초임계의 작동유체는 상기 열재생기(3)를 거쳐 상기 냉각기(4)로 유입된다.
여기서, 상기 냉각기(4)에는, 초임계의 작동유체가 통과하는 연결라인3(13)을 복수회 권취하는 냉각라인(41)과, 이 냉각라인(41)을 통해 상기 연결라인3(13) 주위를 유동하며 열 교환하는 냉각제(예를 들면, 해수)를 저장하는 냉각원(42) 및, 상기 냉각원(42)으로부터의 냉각제 공급을 제어하는 제어부(43)가 구비됨에 따라, 상기 연결라인3(13)을 통해 냉각기(4)로 유입되는 초임계 작동유체의 온도를 소정의 온도로 제어하여 배출할 수 있게 된다.
한편, 상기 압축기(5)로의 상기 초임계 작동유체 유입조건은, 작동유체 임계점(압축기 유입온도 및 압축기 유입압력)에 가까울수록 압축기(5)가 펌프와 같이 작동함에 따라, 압축기 일이 일반 브레이튼 사이클의 경우보다 상당히 줄어들게 된다.
따라서, 상기 제어부(43)는, 일례로서 냉각기(4)로 유입되는 연결라인3(13) 내의 작동유체의 온도 및 압력을 센서(S)를 이용해서 감지하고, 이 감지 데이터를 참조로 펌프(P)를 이용하여 상기 냉각제 공급량을 조절함으로써, 상기 압축기 유입 온도 및 압축기 유입 압력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 냉각기(4)는 연결라인4(14)를 통해 상기 압축기(5)로 연결되며, 이 압축기(5)는 초임계 작동유체를 압축하게 된다.
또한, 상기 압축기(5)는 연결라인5(15)를 통해 상기 열재생기(3)로 연결되며, 이 열재생기(3)는 상기 냉각기(4) 및 압축기(5)를 거치면서 냉각된 초임계 작동유체를 상기 연결라인2(12)으로부터 회수된 열을 이용해서 소정 온도로 가열하게 된다.
또한, 상기 압축기(5)는 연결라인6(16)을 통해 상기 원자력열원(1)으로 연결되며, 다시 상기 연결라인(1)과 연결된다.
한편, 상기 압축기(5)와 터빈(2)은 운동전달수단으로 연결되며(예를 들면, 축연결되며), 상기 터빈(2)의 회전력에 의해 상기 압축기(5)가 회전된다. 또한, 상기 터빈(2)은 도시 생략된 발전기와 운동전달수단으로 연결됨에 따라, 터빈의 회전력에 의한 발전이 이루어지게 된다.
한편, 도 1에 있어서 화살표는 연결라인상에서의 작동유체의 진행방향을 나타낸다.
본 발명의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
기존의 작동유체에 하나 이상의 다른 종류의 유체를 혼합함으로써 임계점을 변화시킨다. 그리고, 변화된 임계점 근방에서, 상기 초임계 작동유체가 압축기에 유입되도록 유입조건, 즉 전체 사이클의 압력비, 냉각기(4)에서 냉각정도를 변화시켜 전체 사이클의 작동범위를 더 높은 효율을 달성할 수 있는 방향으로 조절한다.
이하의 표 1에는, 본 발명의 일례로서, 600MW 열출력의 원자로와 연결된 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클이 경우, 이산화탄소 작동유체에 헬륨을 혼합함으로써 임계점 이동이 이루어지고, 그에 따른 효율 증대를 보이고 있다.
임계온도 (K) 304 302 300 298 296 294 292
압축기 유입온도 (K) 305 303 301 299 297 295 293
임계압력 (MPa) 7.377 7.330 7.289 7.251 7.216 7.184 7.156
압축기 유입압력 (MPa) 7.379 7.340 7.344 7.263 7.226 7.195 7.166
초임계 사이클 효율 (%) 39.77 40.06 40.28 40.61 40.89 41.16 41.45
상기와 같은 표1를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 있어서는, 이산화탄소와 4몰% 농도의 헬륨을 혼합함으로써, 임계온도(K) 및 임계압력(MPa), 즉 임계점 이동이 273~304K 및 7.012~7.377MPa 범위 내로 되도록 했다. 상기 헬륨의 농도 범위는 4 내지 10몰%가 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우, 원하는 수준의 임계점 이동이 어렵다.
상기와 같은 본 발명에 따른 작동유체의 임계점 이동의 의미는, 통상의 초임계 작동유체(임계압력 225.65kg/㎠ 이상, 임계온도 374℃(647K) 이상)에 비해서, 임계온도 및 임계압력이 상온, 상압 근방으로 설정된다는 것이다.
또한, 상기 제어부(43)에 의한 압축기 유입온도(K) 및 압축기 유입압력(MPa) 제어는, 바람직하게는 압축기 유입온도 273~304K 및 7.012~7.377MPa로 설정되도록 할 수 있다.
본 발명의 특징은 사이클의 열효율 증대를 위해 일반적으로 쓰이는 다수의 열재생기, 예열기 및 복수의 터빈이나 압축기를 설치할 필요 없이, 작동유체의 임계점을 변화시킴으로써 사이클 작동범위를 더 넓혀 효율 증대를 얻을 수 있다는 점이다. 본 발명의 예시로 쓰인 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클의 경우, 단지 4% 몰 농도의 헬륨을 첨가하는 것만으로 1.67%의 효율 증대를 나타내게 된다.
한편, 대형 발전소의 전력 변환 계통 이외의 소규모 전력 변환 사이클의 경우는 작동 온도와 압력범위가 상대적으로 작기 때문에 임계점 이동에 따른 사이클 작동범위 변화가 더 커지고 그에 따라 효율 향상도 더 커질 수 있다.
1 : 원자력열원, 2 : 터빈,
3 : 열재생기, 4 : 냉각기,
5 : 압축기

Claims (15)

  1. 열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서,
    상기 작동유체는 2종류 이상의 작동유체를 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  2. 열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서,
    상기 작동유체는 이산화탄소와 헬륨을 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합에 의해, 혼합 작동유체의 임계온도는 열침원(Heat sink)의 온도 부근으로, 또한 임계압력은 터빈일과 압축기일의 차이인 순일을 최대화시킬 수 있는 사이클 압력 범위를 얻을 수 있는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 작동유체에는, 상기 헬륨이 4~10몰%농도 함유되는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 혼합 작동유체의 임계점이 273~304K 및 7.012~7.377MPa 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    압축기로 유입되는 혼합 작동유체의 유입온도(K) 및 유입압력(MPa)은, 293~305K 및 7.166~7.379MPa 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  7. 원자력열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서,
    상기 작동유체는 2종류 이상의 작동유체를 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  8. 원자력열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루며, 이 폐회로를 작동유체가 순환하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서,
    상기 작동유체는 이산화탄소와 헬륨을 혼합한 혼합 작동유체인 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 혼합에 의해, 혼합 작동유체의 임계점은 임계온도는 열침원(Heat sink)의 온도 부근으로, 또한 임계압력은 터빈일과 압축기일의 차이인 순일을 최대화시킬 수 있는 사이클 압력 범위를 얻을 수 있는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 혼합 작동유체에는, 상기 헬륨이 4~10몰% 농도 함유되는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 혼합 작동유체의 임계점이 273~304K 및 7.012~7.377MPa 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    압축기로 유입되는 혼합 작동유체의 유입온도(K) 및 유입압력(MPa)은, 273~304K 및 7.012~7.377MPa 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  13. 원자력열원과, 발전터빈, 열재생기, 냉각기 및 압축기가 연결라인으로 연결되어 폐회로를 이루고, 이 폐회로를 작동유체가 순환하며, 상기 작동유체는 이산화탄소와 헬륨을 혼합한 혼합 작동유체이며, 상기 압축기로 유입되는 상기 혼합 작동유체의 압축기 유입온도(K) 및 압축기 유입압력(MPa)을 상기 혼합 작동유체의 임계압력 및 임계온도 근방으로 유지하도록 제어하는 제어부를 구비하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템에 있어서,
    상기 열재생기와 냉각기를 연결하는 연결라인3과, 상기 냉각기와 상기 압축기를 연결하는 연결라인4를 더 구비하며,
    상기 냉각기는, 상기 연결라인3의 주위로 냉각수를 흐르게 하는 냉각라인과, 이 냉각라인으로 냉각제를 공급하는 공급수단을 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 연결라인3을 통해 상기 냉각기로 유입되는 혼합 작동유체의 온도 및 압력을 감지하는 감지수단를 구비하며, 이 감지수단에 의한 감지에 따라서 상기 공급수단을 조절하는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 혼합 작동유체에는, 상기 헬륨이 4~10몰% 농도 함유되는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 혼합 작동유체의 임계점이 273~304K 및 7.012~7.377MPa 범위를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 압축기로 유입되는 혼합 작동유체의 유입온도(K) 및 유입압력(MPa)을 273~304K 및 7.012~7.377MPa 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 초임계 브레이튼 사이클 시스템.
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