เครื่องกำเนิดไอน้ำยวดยิ่ง เป็น หม้อไอน้ำชนิดหนึ่งที่ทำงานที่ ความดันและอุณหภูมิ ยวดยิ่งซึ่ง มักใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

ตรงกันข้ามกับหม้อไอน้ำแบบต่ำกว่าจุดวิกฤตที่เกิดฟองไอน้ำ เครื่องกำเนิดไอน้ำแบบเหนือจุดวิกฤตทำงานเหนือความดันวิกฤต  – 22 เมกะปาสคาล (3,200  psi ) และอุณหภูมิ 374 °C (705 °F) ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ความหนาแน่น ของน้ำเหลวจะลดลงอย่างราบรื่นโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะ จนไม่สามารถแยกแยะได้จากไอน้ำอุณหภูมิของน้ำจะลดลงต่ำกว่าจุดวิกฤตเมื่อทำงานในกังหัน แรงดันสูงและเข้าสู่ คอนเดนเซอร์ของเครื่องกำเนิดส่งผลให้ใช้เชื้อเพลิงน้อยลงเล็กน้อย ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องกำเนิดไอน้ำแบบเหนือจุดวิกฤตสูงกว่าโรงไฟฟ้าที่มีไอน้ำแบบต่ำกว่าจุดวิกฤต เนื่องจากประสิทธิภาพทางเทอร์โมไดนามิกส์มีความสัมพันธ์โดยตรงกับขนาดของการลดลงของอุณหภูมิ ที่ความดันเหนือจุดวิกฤต ไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลในกังหันได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น (ตามทฤษฎีของคาร์โนต์ )

ในทางเทคนิคแล้ว คำว่า "หม้อไอน้ำ" ไม่ถูกต้องสำหรับเครื่องกำเนิดไอน้ำแรงดันสูงยิ่งยวด เพราะไม่มีการเดือดเกิดขึ้น

เครื่องกำเนิดไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดในปัจจุบันบางครั้งเรียกว่าหม้อไอน้ำเบนสัน^{[ 1 ]}ในปี พ.ศ. 2465 มาร์ค เบนสันได้รับสิทธิบัตรสำหรับหม้อไอน้ำที่ออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำที่ความดันสูง

ความปลอดภัยเป็นข้อกังวลหลักเบื้องหลังแนวคิดของเบนสัน เครื่องกำเนิดไอน้ำรุ่นก่อนๆ ถูกออกแบบมาสำหรับแรงดันค่อนข้างต่ำ สูงสุดประมาณ 100  บาร์ (10  เมกะปาสคาล ; 1,450  ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ) ซึ่งสอดคล้องกับเทคโนโลยีล้ำสมัยในการพัฒนาเครื่องกังหันไอน้ำในขณะนั้น คุณลักษณะทางเทคนิคที่โดดเด่นอย่างหนึ่งคือถังแยกน้ำ/ไอน้ำแบบยึดด้วยหมุดย้ำ ถังเหล่านี้เป็นจุดที่ท่อบรรจุน้ำสิ้นสุดลงหลังจากผ่านเตาเผาหม้อไอน้ำแล้ว

ถังพักน้ำเหล่านี้ถูกออกแบบมาให้บรรจุน้ำเพียงบางส่วน และเหนือระดับน้ำจะมีช่องว่างที่เต็มไปด้วยแผ่นกั้น ซึ่งเป็นที่ที่ไอน้ำและไอน้ำจากหม้อไอน้ำมารวมกัน หยดน้ำที่ปะปนอยู่จะถูกแผ่นกั้นดักจับและส่งกลับไปยังถาดรองน้ำ ไอน้ำที่แห้งเกือบหมดจะถูกส่งออกจากถังพักน้ำเป็นไอน้ำที่แยกตัวออกมาจากหม้อไอน้ำ ถังพักน้ำเหล่านี้มักเป็นสาเหตุของการระเบิดของหม้อไอน้ำซึ่งโดยปกติแล้วจะส่งผลร้ายแรงอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม ถังนี้สามารถกำจัดออกไปได้อย่างสิ้นเชิงหากหลีกเลี่ยงกระบวนการแยกด้วยการระเหยโดยสิ้นเชิง ซึ่งจะเกิดขึ้นได้หากน้ำเข้าสู่หม้อไอน้ำด้วยความดันที่สูงกว่าความดันวิกฤต (3,206 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว, 22.10 เมกะปาสคาล) ถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต (706 องศาฟาเรนไฮต์, 374 องศาเซลเซียส) แล้วขยายตัว (ผ่านหัวฉีดแบบง่าย) กลายเป็นไอน้ำแห้งที่ความดันต่ำกว่าวิกฤต ซึ่งสามารถทำได้ที่วาล์วควบคุมการไหลที่อยู่ด้านล่างของส่วนระเหยของหม้อไอน้ำ

เมื่อเทคโนโลยีของเบนสันได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การออกแบบหม้อไอน้ำก็เริ่มแตกต่างไปจากแนวคิดดั้งเดิมที่มาร์ค เบนสันนำเสนอ ในปี 1929 หม้อไอน้ำทดสอบที่สร้างขึ้นในปี 1927 เริ่มใช้งานในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่การ์เทนเฟลด์ในเบอร์ลินเป็นครั้งแรกในโหมดซับคริติคอลโดยเปิดวาล์วควบคุมการไหลเต็มที่ หม้อไอน้ำเบนสันตัวที่สองเริ่มใช้งานในปี 1930 โดยไม่มีวาล์วควบคุมแรงดันที่ความดันระหว่าง 40 ถึง 180 บาร์ (4 ถึง 18 เมกะปาสคาล; 580 ถึง 2,611 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ที่โรงงานผลิตสายเคเบิลในเบอร์ลิน การใช้งานนี้ถือเป็นการกำเนิดของหม้อไอน้ำเบนสันแบบปรับแรงดันได้สมัยใหม่ หลังจากนั้น สิทธิบัตรดั้งเดิมก็ไม่ได้ถูกนำมาใช้อีกต่อไป อย่างไรก็ตาม ชื่อ "หม้อไอน้ำเบนสัน" ยังคงถูกใช้ต่อไป

พ.ศ. 2490: หน่วยที่ 6 ที่โรงไฟฟ้าฟิโลในฟิโล รัฐโอไฮโอเป็นหน่วยผลิตไฟฟ้าพลังไอน้ำเหนือวิกฤตเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก^{[ 2 ]}และสามารถดำเนินการได้ในระยะสั้นที่ระดับเหนือวิกฤตยิ่งยวด^{[ 3 ]}ต้องรอจนถึงปี พ.ศ. 2555 จึงจะมีโรงไฟฟ้าถ่านหินแห่งแรกของสหรัฐฯ ที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการที่อุณหภูมิเหนือวิกฤตยิ่งยวดเปิดทำการ คือโรงไฟฟ้าถ่านหินจอห์น ดับเบิลยู เทิร์ก จูเนียร์ในรัฐอาร์คันซอ^{[ 3 ]}

มีการคาดการณ์ว่านวัตกรรมสองอย่างจะช่วยปรับปรุงเครื่องกำเนิดไอน้ำแบบไหลผ่านครั้งเดียวให้ดีขึ้น :

• เครื่องกำเนิดไอน้ำแบบดึงความร้อนกลับมาใช้ใหม่ชนิดใหม่ ซึ่งใช้หม้อไอน้ำแบบเบนสันเป็นพื้นฐาน ได้ถูกนำมาใช้งานอย่างประสบความสำเร็จที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วมคอตแทมในภาคกลางของประเทศอังกฤษ
• ท่อแนวตั้งในผนังห้องเผาไหม้ของเครื่องกำเนิดไอน้ำที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ผสานข้อดีในการใช้งานของระบบเบนสันเข้ากับข้อดีด้านการออกแบบของหม้อไอน้ำแบบดรัม การก่อสร้างโรงไฟฟ้าต้นแบบแห่งแรก คือ โรงไฟฟ้าเหยาเหมิงในประเทศจีนเริ่มขึ้นในปี 2544

เมื่อวันที่ 3 มิถุนายน 2557 องค์กรวิจัย CSIROของรัฐบาลออสเตรเลียประกาศว่าพวกเขาสร้าง 'ไอน้ำวิกฤตยิ่งยวด' ที่ความดัน 23.5 MPa (3,410 psi) และ 570 °C (1,060 °F) ซึ่งอ้างว่าเป็นสถิติโลกสำหรับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์^{[ 4 ]}

คำจำกัดความเหล่านี้เกี่ยวกับการผลิตไอน้ำพบได้ในรายงานเกี่ยวกับการผลิตถ่านหินในประเทศจีนที่ตรวจสอบโดยศูนย์ความก้าวหน้าของอเมริกา^{[ 5 ]}

• สภาวะกึ่งวิกฤต – ที่อุณหภูมิสูงสุด 705  °F (374  °C ) และความดัน 3,208  psi (221.2  บาร์ ) ( จุดวิกฤตของน้ำ)
• สภาวะวิกฤตยิ่งยวด – สูงถึง 1,000–1,050  °F (538–566  °C ); ต้องใช้วัสดุขั้นสูง
• สภาวะวิกฤตยิ่งยวด – สูงถึง 1,400  °F (760  °C ) และระดับความดัน 5,000  psi (340  บาร์ ) (นวัตกรรมเพิ่มเติมที่ไม่ได้ระบุไว้ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้มากยิ่งขึ้น)

โดยทั่วไปไอน้ำจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะเข้าสู่กังหันที่ค่าต่ำกว่าวิกฤต – สำหรับเครื่องกำเนิดไอน้ำแบบ U-Tube จะอยู่ที่ 77 บาร์ (1,117 psi) และ 294 °C (561 °F) โดยมีอุณหภูมิและความดันที่เทียบเคียงได้สำหรับเครื่องกำเนิดไอน้ำแบบไหลผ่านครั้งเดียว^{[ 6 ]}

บางครั้งมีการใช้คำว่า "เทคโนโลยีอัลตร้าซูเปอร์คริติคอลขั้นสูง" (AUSC) หรือ "เทคโนโลยี 700°C" เพื่ออธิบายเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีน้ำอุณหภูมิสูงกว่า 700 °C (1,292 °F) ^{[ 7 ]}

คำว่าประสิทธิภาพสูง การปล่อยมลพิษต่ำ ("HELE") ถูกใช้โดยอุตสาหกรรมถ่านหินเพื่ออธิบายการผลิตถ่านหินแบบซูเปอร์คริติคอลและอัลตร้าซูเปอร์คริติคอล^{[ 8 ] [ 9 ]}

บริษัท Mitsubishi Hitachi Power Systems ซึ่งเป็นผู้นำในอุตสาหกรรม (ณ ปี 2019) ได้จัดทำแผนภูมิประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าแบบวงจรผสมกังหันก๊าซ ( ค่าความร้อนต่ำ ) ไว้ที่ต่ำกว่า 55% สำหรับอุณหภูมิขาเข้ากังหันก๊าซที่ 1,250 °C (2,282 °F) ประมาณ 56% สำหรับ 1,400 °C (2,552 °F) ประมาณ 58% สำหรับ 1,500 °C (2,732 °F) และ 64% สำหรับ 1,600 °C (2,912 °F) ซึ่งทั้งหมดนี้สูงกว่าเกณฑ์ (เนื่องจากประสิทธิภาพของคาร์โนต์) สำหรับเทคโนโลยี AUSC หรือ Ultra-supercritical ซึ่งยังคงถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิของไอน้ำ^{[ 10 ]}

• เครื่องปฏิกรณ์น้ำยวดยิ่ง
• หม้อไอน้ำ

• เทอร์โมพีเดีย, "หม้อไอน้ำเบนสัน"