Thermodynamics in Nuclear Power Plant Systems Bahman Zohuri and Patrick McDaniel

Pages 693
Views 495
Thermodynamics in Nuclear Power Plant Systems Bahman Zohuri and Patrick McDaniel

Tags:

Preface

This text covers the fundamentals of thermodynamics required to understand electrical
power generation systems. It then covers the application of these principles
to nuclear reactor power systems. It is not a general thermodynamics text, but is a
thermodynamics text aimed at explaining the fundamentals and applying them to
the challenges facing actual nuclear power systems. It is written at an undergraduate
level, but should also be useful to practicing engineers.
It starts with the fundamental definitions of thermodynamic variables such as
temperature, pressure and specific volume. It defines the Zeroth Law of Thermodynamics.
It then explains open and closed systems. The Ideal Gas law is introduced
along with some of its limitations for real gases. Gas kinetic theory is then
introduced to provide a background for the Ideal Gas Law and a foundation for
understanding for the theory of specific heats. Then it moves on to the First Law of
Thermodynamics and its realization in the internal energy and enthalpy potentials.
After addressing several applications, it moves on to the Second Law of Thermodynamics
and the concept of entropy. It then approaches entropy from the statistical
mechanics viewpoint to validate that it truly is a measurable physical quantity. It
concludes the fundamental theory portion of the book by discussing irreversibility,
availability, and the Maxwell relations, touching slightly on the Third Law of
Thermodynamics.
The second portion of the book is devoted to specific applications of the fundamentals
to Brayton and Rankine cycles for power generation. Brayton cycle compressors,
turbines, and recuperators are covered, along with the fundamentals of
heat exchanger design. Rankine steam generators, turbines, condensers, and pumps
are discussed. Reheaters and feed water heaters are also covered. Ultimate heat
rejections by circulating water systems are also discussed.
The third part of the book covers current and projected reactor systems and how
the thermodynamic principles are applied to their design, operation and safety analyses.
Detailed appendices cover metric and English system units and conversions, detailed
steam and gas tables, heat transfer properties, and nuclear reactor system
descriptions.

Contents

1 Definitions and Basic Principles  1
1.1 Typical Pressurized Water Reactor 1
1.2 Scope of Thermodynamics  3
1.3 Units  5
1.3.1 Fundamental Units  5
1.3.2 Thermal Energy Units  6
1.3.3 Unit Conversion  7
1.4 Classical Thermodynamics  7
1.5 Open and Closed Systems 8
1.6 System Properties ����������������������������������������������������������������������������� 10
1.6.1 Density ��������������������������������������������������������������������������������� 11
1.6.2 Pressure �������������������������������������������������������������������������������� 11
1.6.3 Temperature �������������������������������������������������������������������������� 13
1.7 Properties of the Atmosphere ����������������������������������������������������������� 15
1.8 The Laws of Thermodynamics ��������������������������������������������������������� 16
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 16
2 Properties of Pure Substances ��������������������������������������������������������������� 17
2.1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������� 17
2.2 Properties of Pure Substances—Phase Changes ������������������������������ 19
2.2.1 Phases of Pure Substances ��������������������������������������������������� 21
2.2.2 Equations of State ���������������������������������������������������������������� 21
2.3 Ideal Gas ������������������������������������������������������������������������������������������� 22
2.4 Real Gases and Vapors ��������������������������������������������������������������������� 24
2.4.1 Simple Real Gas Equations of State ������������������������������������ 24
2.4.2 Determining the Adjustable Parameters ������������������������������� 25
2.4.3 Other Useful Two Parameter Equations of State ����������������� 28
2.4.3.1 Redlich-Kwong Equation of State ������������������������ 28
2.4.3.2 Peng-Robinson Equation of State ������������������������� 29
2.4.4 Common Equations of State with Additional Parameters ���� 30
2.4.4.1 Beattie-Bridgeman Equation of State ������������������� 30
2.4.4.2 Benedict-Webb-Rubin Equation of State �������������� 31
xii Contents
2.4.4.3 Virial Equation of State ����������������������������������������� 31
2.4.4.4 Equation of State Comparison ������������������������������ 33
2.4.5 The Liquid-Vapor Region ���������������������������������������������������� 37
2.5 T – V Diagram for a Simple Compressible Substance ��������������������� 39
2.6 P – V Diagram for a Simple Compressible Substance ��������������������� 40
2.7 P – V – T Diagram for a Simple Compressible Substance ��������������� 40
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 44
3 Mixture ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 45
3.1 Ideal Gas Mixtures ��������������������������������������������������������������������������� 45
3.1.1 Avogadro’s Number ������������������������������������������������������������� 45
3.1.2 Mass Fractions ��������������������������������������������������������������������� 46
3.1.3 Mole Fractions ��������������������������������������������������������������������� 46
3.1.4 Dalton’s Law and Partial Pressures �������������������������������������� 47
3.1.5 Amagat’ s Law and Partial Volumes ������������������������������������ 48
3.2 Real Gas Mixtures ���������������������������������������������������������������������������� 49
3.2.1 Pseudo Critical States for Mixtures—Kay’s Rule ���������������� 49
3.2.2 Real Gas Equations of State ������������������������������������������������� 49
3.3 Liquid Mixtures �������������������������������������������������������������������������������� 50
3.3.1 Conservation of Volumes ����������������������������������������������������� 50
3.3.2 Non-Conservation of Volumes and Molecular Packing ������� 50
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 51
4 Work and Heat ���������������������������������������������������������������������������������������� 53
4.1 Introduction of the Work and Heat ��������������������������������������������������� 53
4.2 Definition of Work ��������������������������������������������������������������������������� 53
4.3 Quasi-Static Processes ��������������������������������������������������������������������� 56
4.4 Quasi-Equilibrium Work Due to Moving Boundary ������������������������ 57
4.5 Definition of a Cycle in Thermodynamic ���������������������������������������� 61
4.6 Path Functions and Point or State Functions ����������������������������������� 63
4.7 PdV Work for Quasi-Static Process ������������������������������������������������ 65
4.8 Non-equilibrium Work ��������������������������������������������������������������������� 67
4.9 Other Work Modes ��������������������������������������������������������������������������� 68
4.10 Reversible and Irreversible Process ������������������������������������������������� 77
4.11 Definition of Energy (Thermal Energy or Internal Energy) ������������� 79
4.12 Definition of Heat ���������������������������������������������������������������������������� 80
4.13 Comparison of Work and Heat ��������������������������������������������������������� 81
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 84
5 First Law of Thermodynamics �������������������������������������������������������������� 85
5.1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������� 85
5.2 System and Surroundings ����������������������������������������������������������������� 88
5.2.1 Internal Energy ��������������������������������������������������������������������� 88
5.2.2 Heat Engines ������������������������������������������������������������������������ 89
5.3 Signs for Heat and Work in Thermodynamics ��������������������������������� 90
5.4 Work Done During Volume Changes ����������������������������������������������� 90
Contents xiii
5.5 Paths Between Thermodynamic States �������������������������������������������� 93
5.6 Path Independence ��������������������������������������������������������������������������� 96
5.7 Heat and Work ���������������������������������������������������������������������������������� 98
5.8 Heat as Energy in Transition ������������������������������������������������������������ 99
5.9 The First Law of Thermodynamics Applied to a Cycle ������������������� 100
5.10 Sign Convention ������������������������������������������������������������������������������� 101
5.11 Heat is a Path Function ��������������������������������������������������������������������� 101
5.12 Energy is a Property of System �������������������������������������������������������� 103
5.13 Energy of an Isolated System is Conserved ������������������������������������� 104
5.14 Internal Energy and the First Law of Thermodynamics ������������������ 106
5.15 Internal Energy of an Ideal Gas ������������������������������������������������������� 111
5.16 Introduction to Enthalpy ������������������������������������������������������������������ 112
5.17 Latent Heat ��������������������������������������������������������������������������������������� 114
5.18 Specific Heats ����������������������������������������������������������������������������������� 115
5.19 Heat Capacities of an Ideal Gas ������������������������������������������������������� 122
5.20 Adiabatic Processes for an Ideal Gas ����������������������������������������������� 124
5.21 Summary ������������������������������������������������������������������������������������������ 129
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 130
6 The Kinetic Theory of Gases ������������������������������������������������������������������ 131
6.1 Kinetic Theory Basis for the Ideal Gas Law ������������������������������������ 131
6.2 Collisions with a Moving Wall ��������������������������������������������������������� 135
6.3 Real Gas Effects and Equations of State ������������������������������������������ 136
6.4 Principle of Corresponding States ���������������������������������������������������� 137
6.5 Kinetic Theory of Specific Heats ����������������������������������������������������� 138
6.6 Specific Heats for Solids ������������������������������������������������������������������ 141
6.7 Mean Free Path of Molecules in a Gas �������������������������������������������� 142
6.8 Distribution of Mean Free Paths ������������������������������������������������������ 144
6.9 Coefficient of Viscosity �������������������������������������������������������������������� 146
6.10 Thermal Conductivity ���������������������������������������������������������������������� 150
Reference ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 151
7 Second Law of Thermodynamics ���������������������������������������������������������� 153
7.1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������� 153
7.2 Heat Engines, Heat Pumps, and Refrigerators ��������������������������������� 153
7.3 Statements of the Second Law of Thermodynamics ������������������������ 155
7.4 Reversibility ������������������������������������������������������������������������������������� 156
7.5 The Carnot Engine ��������������������������������������������������������������������������� 156
7.6 The Concept of Entropy ������������������������������������������������������������������� 159
7.7 The Concept of Entropy ������������������������������������������������������������������� 161
7.8 Entropy for an Ideal Gas with Variable Specific Heats �������������������� 163
7.9 Entropy for Steam, Liquids and Solids �������������������������������������������� 165
7.10 The Inequality of Clausius ��������������������������������������������������������������� 166
7.11 Entropy Change for an Irreversible Process ������������������������������������� 168
7.12 The Second Law Applied to a Control Volume �������������������������������� 169
xiv Contents
8 Reversible Work, Irreversibility, and Exergy (Availability) ��������������� 173
8.1 Reversible Work, and Irreversibility ������������������������������������������������ 173
8.2 Exergy ���������������������������������������������������������������������������������������������� 176
9 Gas Kinetic Theory of Entropy �������������������������������������������������������������� 181
9.1 Some Elementary Microstate and Macrostate Models ��������������������� 182
9.2 Stirling’s Approximation for Large Values of N ������������������������������ 187
9.3 The Boltzmann Distribution Law ����������������������������������������������������� 188
9.4 Estimating the Width of the Most Probable
Macrostate Distribution �������������������������������������������������������������������� 192
9.5 Estimating the Variation of W with the Total Energy ���������������������� 194
9.6 Analyzing an Approach to Thermal Equilibrium ����������������������������� 196
9.7 The Physical Meaning of β ������������������������������������������������������������ 197
9.8 The Concept of Entropy ������������������������������������������������������������������� 198
9.9 Partition Functions ��������������������������������������������������������������������������� 199
9.10 Indistinguishable Objects ����������������������������������������������������������������� 200
9.11 Evaluation of Partition Functions ����������������������������������������������������� 207
9.12 Maxwell-Boltzmann Velocity Distribution �������������������������������������� 211
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 212
10 Thermodynamic Relations ��������������������������������������������������������������������� 213
10.1 Thermodynamic Potentials ��������������������������������������������������������������� 213
10.2 Maxwell Relations ��������������������������������������������������������������������������� 216
10.3 Clapeyron Equation �������������������������������������������������������������������������� 220
10.4 Specific Heat Relations Using the Maxwell Relations �������������������� 221
10.5 The Difference Between the Specific Heats for a Real Gas ������������ 223
10.6 Joule-Thomson Coefficient �������������������������������������������������������������� 224
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 225
11 Combustion ���������������������������������������������������������������������������������������������� 227
11.1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������������� 227
11.2 Chemical Combustion ���������������������������������������������������������������������� 229
11.3 Combustion Equations ��������������������������������������������������������������������� 230
11.4 Mass and Mole Fractions ����������������������������������������������������������������� 233
11.5 Enthalpy of Formation ��������������������������������������������������������������������� 235
11.6 Enthalpy of Combustion ������������������������������������������������������������������� 239
11.7 Adiabatic Flame Temperature ���������������������������������������������������������� 239
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 242
12 Heat Transfer ������������������������������������������������������������������������������������������� 243
12.1 Fundamental Modes of Heat Transfer ���������������������������������������������� 243
12.2 Conduction ��������������������������������������������������������������������������������������� 244
12.3 Convection ��������������������������������������������������������������������������������������� 244
12.4 Radiation ������������������������������������������������������������������������������������������ 245
12.5 Heat Conduction in a Slab ���������������������������������������������������������������� 248
Contents xv
12.6 Heat Conduction in Curve-Linear Geometries ������������������������������ 249
12.7 Convection ������������������������������������������������������������������������������������� 253
12.8 Boundary Layer Concept ��������������������������������������������������������������� 254
12.9 Dimensionless Numbers or Groups ����������������������������������������������� 259
12.10 Correlations for Common Geometries ������������������������������������������� 261
12.11 Enhanced Heat Transfer ����������������������������������������������������������������� 269
12.12 Pool Boiling and Forced Convection Boiling �������������������������������� 272
12.13 Nucleate Boiling Regime ��������������������������������������������������������������� 276
12.14 Peak Heat Flux ������������������������������������������������������������������������������� 279
12.15 Film Boiling Regime ���������������������������������������������������������������������� 281
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 283
13 Heat Exchangers ������������������������������������������������������������������������������������� 285
13.1 Heat Exchangers Types ������������������������������������������������������������������ 285
13.2 Classification of Heat Exchanger by Construction Type ��������������� 288
13.2.1 Tubular Heat Exchangers ������������������������������������������������� 288
13.2.2 Plate Heat Exchangers ����������������������������������������������������� 289
13.2.3 Plate Fin Heat Exchangers ����������������������������������������������� 290
13.2.4 Tube Fin Heat Exchangers ����������������������������������������������� 290
13.2.5 Regenerative Heat Exchangers ���������������������������������������� 291
13.3 Condensers ������������������������������������������������������������������������������������� 291
13.4 Boilers �������������������������������������������������������������������������������������������� 292
13.5 Classification According to Compactness �������������������������������������� 292
13.6 Types of Applications ��������������������������������������������������������������������� 293
13.7 Cooling Towers ������������������������������������������������������������������������������ 293
13.8 Regenerators and Recuperators ������������������������������������������������������ 294
13.9 Heat Exchanger Analysis: Use of the LMTD �������������������������������� 299
13.10 Effectiveness-NTU Method for Heat Exchanger Design ��������������� 307
13.11 Special Operating Conditions ��������������������������������������������������������� 313
13.12 Compact Heat Exchangers ������������������������������������������������������������� 314
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 318
14 Gas Power Cycles ������������������������������������������������������������������������������������ 319
14.1 Introduction ������������������������������������������������������������������������������������ 319
14.1.1 Open Cycle ����������������������������������������������������������������������� 323
14.1.2 Closed Cycle �������������������������������������������������������������������� 324
14.2 Gas Compressors and Brayton Cycle ��������������������������������������������� 324
14.3 The Non-Ideal Brayton Cycle �������������������������������������������������������� 331
14.4 The Air Standard Cycle ������������������������������������������������������������������ 335
14.5 Equivalent Air Cycle ���������������������������������������������������������������������� 339
14.6 Carnot Cycle ����������������������������������������������������������������������������������� 340
14.7 Otto Cycle �������������������������������������������������������������������������������������� 344
14.7.1 Mean Effective Pressure (Otto Cycle) ����������������������������� 347
14.8 Diesel Cycle ����������������������������������������������������������������������������������� 350
14.8.1 Mean Effective Pressure (Diesel Cycle) �������������������������� 354
xvi
14.9 Comparison of Otto and Diesel Cycles ������������������������������������������ 355
14.10 Dual Cycle �������������������������������������������������������������������������������������� 357
14.10.1 Mean Effective Pressure for Dual Cycle ������������������������ 360
14.11 Stirling Cycle ���������������������������������������������������������������������������������� 361
14.12 Ericsson Cycle �������������������������������������������������������������������������������� 364
14.13 Atkinson Cycle ������������������������������������������������������������������������������� 366
14.14 Lenoir Cycle ����������������������������������������������������������������������������������� 368
14.15 Deviation of Actual Cycles from Air Standard Cycles ������������������ 370
14.16 Recuperated Cycle ������������������������������������������������������������������������� 370
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 373
15 Vapor Power Cycles �������������������������������������������������������������������������������� 375
15.1 The Basic Rankine Cycle ��������������������������������������������������������������� 375
15.2 Process Efficiency �������������������������������������������������������������������������� 380
15.3 The Rankine Cycle with a Superheater ������������������������������������������ 385
15.4 External Reversibilities ������������������������������������������������������������������ 387
15.5 Superheated Rankine Cycle with Reheaters ���������������������������������� 389
15.6 Feed Water Heaters ������������������������������������������������������������������������ 392
15.6.1 Open or Direct Contact Feedwater Heaters ��������������������� 392
15.6.2 Closed Feed Water Heaters with Drain Pumped
Forward Second Type ������������������������������������������������������� 394
15.6.3 Closed Feed Water Heaters with Drain Pumped
Forward Third Type ��������������������������������������������������������� 396
15.7 The Supercritical Rankine Cycle ��������������������������������������������������� 400
Reference ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 400
16 Circulating Water Systems ��������������������������������������������������������������������� 401
16.1 Introduction ������������������������������������������������������������������������������������ 401
16.2 Cooling Power Plants ��������������������������������������������������������������������� 404
16.2.1 Steam Cycle Heat Transfer ���������������������������������������������� 405
16.2.2 Cooling to Condense the Steam and Discharge
Surplus Heat ��������������������������������������������������������������������� 407
16.3 Circulating Water Systems ������������������������������������������������������������� 408
16.4 Service or Cooling Water Systems ������������������������������������������������� 410
17 Electrical System ������������������������������������������������������������������������������������� 413
17.1 Introduction ������������������������������������������������������������������������������������ 413
17.2 Balancing the Circuit to Maximize the Energy Delivered
to the Load �������������������������������������������������������������������������������������� 413
17.3 Optimizing the Transmission of Energy to the Load ��������������������� 416
17.4 Overview of an Electrical Grid System ����������������������������������������� 417
17.5 How Power Grids System Work ���������������������������������������������������� 418
17.5.1 Electrical Alternating (AC) ���������������������������������������������� 420
17.5.2 Three-Phase Power ����������������������������������������������������������� 420
17.5.3 Transmission System �������������������������������������������������������� 421
Contents
xvii
17.5.4 Substation (Terminal Station) System ������������������������������ 421
17.5.5 Zone Substation System ��������������������������������������������������� 422
17.5.6 Regulator Bank System ���������������������������������������������������� 423
17.5.7 Taps System ��������������������������������������������������������������������� 424
17.5.8 At the House Level ����������������������������������������������������������� 425
17.5.9 Safety Devices: Fuses, Circuit Breakers, Plugs
and Outlets ����������������������������������������������������������������������� 428
17.5.10 Control Centers ���������������������������������������������������������������� 431
17.5.11 Interstate Power Grids ������������������������������������������������������ 431
17.6 United States Power Grid ��������������������������������������������������������������� 431
17.7 Smart Power Grid (SG) ������������������������������������������������������������������ 435
Reference ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 436
18 Nuclear Power Plants ������������������������������������������������������������������������������ 437
18.1 Fission Energy Generation ������������������������������������������������������������� 437
18.2 The First Chain Reaction ��������������������������������������������������������������� 438
18.3 Concepts in Nuclear Criticality ������������������������������������������������������ 441
18.4 Fundamental of Fission Nuclear Reactors ������������������������������������� 441
18.5 Reactor Fundamentals �������������������������������������������������������������������� 443
18.6 Thermal Reactors ��������������������������������������������������������������������������� 444
18.7 Nuclear Power Plants and Their Classifications ���������������������������� 445
18.8 Classified by Moderator Material �������������������������������������������������� 445
18.8.1 Light Water Reactors (LWR) ������������������������������������������� 445
18.8.2 Graphite Moderated Reactors (GMR) ������������������������������ 446
18.8.3 Heavy Water Reactors (HWR) ����������������������������������������� 447
18.9 Classified by Coolant Material ������������������������������������������������������� 449
18.9.1 Pressurized Water Reactors (PWR) ���������������������������������� 449
18.9.1.1 The Arrangement of PWR ������������������������������� 449
18.9.1.2 Advantages of PWR ���������������������������������������� 450
18.9.1.3 Drawbacks of PWR ����������������������������������������� 451
18.9.1.4 Pressuriser �������������������������������������������������������� 451
18.9.2 Boiling Water Reactor (BWR) ����������������������������������������� 451
18.9.3 Gas Cooled Reactors (GCR) �������������������������������������������� 452
18.10 Classified by Reaction Type ����������������������������������������������������������� 455
18.10.1 Fast Neutron Reactor (FNR) �������������������������������������������� 455
18.10.2 Thermal Neutron Reactor ������������������������������������������������� 457
18.10.3 Liquid Metal Fast Breeder Reactors (LMFBR) ��������������� 458
18.11 Nuclear Fission Power Generation ������������������������������������������������� 461
18.12 Generation IV Nuclear Energy Systems ���������������������������������������� 462
18.13 Technological State of the Art and Anticipated Developments ������ 464
18.14 Next Generation Nuclear Plant (NGNP) ���������������������������������������� 467
18.15 Generation IV Systems ������������������������������������������������������������������ 468
18.15.1 Very High Temperature Reactor (VHTR) ���������������������� 470
18.15.2 Molten Salt Reactor (MSR) ������������������������������������������� 471
18.15.3 Sodium Cooled Fast Reactor (SFR) ������������������������������� 473
Contents
xviii
18.15.4 Super Critical Water Cooled Reactor (SCWR) �������������� 474
18.15.5 Gas Cooled Fast Reactor (GFR) ������������������������������������ 477
18.15.6 Lead Cooled Fast Reactor (LFR) ����������������������������������� 480
18.16 Next Generation of Nuclear Power Reactors
for Power Production ��������������������������������������������������������������������� 480
18.17 Goals for Generation IV Nuclear Energy Systems ������������������������ 482
18.18 Why We Need to Consider the Future Role
of Nuclear Power Now ������������������������������������������������������������������� 484
18.19 The Generation IV Roadmap Project ��������������������������������������������� 487
18.20 Licensing Strategy Components ���������������������������������������������������� 488
18.21 Market and Industry Status and Potentials ������������������������������������� 489
18.22 Barriers ������������������������������������������������������������������������������������������� 490
18.23 Needs ���������������������������������������������������������������������������������������������� 491
18.24 Synergies with Other Sectors ��������������������������������������������������������� 492
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 493
19 Nuclear Fuel Cycle ���������������������������������������������������������������������������������� 497
19.1 The Nuclear Fuel Cycle ����������������������������������������������������������������� 497
19.2 Fuel Cycle Choices ������������������������������������������������������������������������ 501
19.3 In Core Fuel Management �������������������������������������������������������������� 504
19.4 Nuclear Fuel and Waste Management �������������������������������������������� 505
19.4.1 Managing HLW from Used Fuel �������������������������������������� 506
19.4.2 Recycling Used Fuel �������������������������������������������������������� 509
19.4.3 Storage and Disposal of Used Fuel and Other HLW ������� 510
19.4.4 Regulation of Disposal ����������������������������������������������������� 514
19.5 Processing of Used Nuclear Fuel ��������������������������������������������������� 515
19.5.1 Reprocessing Policies ������������������������������������������������������ 515
19.6 Back End of Fuel Cycle ����������������������������������������������������������������� 516
20 The Economic Future of Nuclear Power ����������������������������������������������� 519
20.1 Introduction ������������������������������������������������������������������������������������ 519
20.2 Overall Costs: Fuel, Operation and Waste Disposal ���������������������� 520
20.2.1 Fuel Costs ������������������������������������������������������������������������� 521
20.2.2 Future Cost Competitiveness ������������������������������������������� 525
20.2.3 Major Studies on Future Cost Competitiveness ��������������� 526
20.2.4 Operations and Maintenance (O&M) Costs ��������������������� 532
20.3 Production Costs ���������������������������������������������������������������������������� 532
20.3.1 Costs Related to Waste Management ������������������������������� 535
20.3.2 Life-Cycle Costs (U.S. Figures) ��������������������������������������� 538
20.3.3 Construction Costs ����������������������������������������������������������� 538
20.4 Comparing the Economics of Different Forms
of Electricity Generation ���������������������������������������������������������������� 539
20.5 System Cost ������������������������������������������������������������������������������������ 540
20.6 External costs ��������������������������������������������������������������������������������� 540
Reference ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 544
Contents
xix
21 Safety, Waste Disposal, Containment, and Accidents �������������������������� 545
21.1 Safety ���������������������������������������������������������������������������������������������� 545
21.2 Nuclear Waste Disposal ����������������������������������������������������������������� 546
21.3 Contamination �������������������������������������������������������������������������������� 548
21.4 Accidents ���������������������������������������������������������������������������������������� 550
References ������������������������������������������������������������������������������������������������� 552
Appendix A: Table and Graphs Compilations ������������������������������������������� 553
Index ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 679
Contents