MỤC LỤC MỤC LỤC A./ ĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN .5 I./ Lịch sử lượng hạt nhân: .5 II./ Kiến thức bản: 1./ Cấu tạo hạt nhân: 3./ Phản ứng hạt nhân: a./ Phản ứng nhiệt hạch : B./ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 10 I./ Năng lượng hạt nhân: Nguồn lượng tương lai 10 1./ Năng lượng hạt nhân-giải vấn đề môi trường, kinh tế, tình trạng “khát” lượng 10 a./ Khái niệm: 11 b./ Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) giới: 11 c./ Tình hình phát điện lượng hạt nhân: .12 d./ Xu điện hạt nhân giới: 13 II./ Năng lượng hạt nhân - giá phải trả đắt 15 1./ Vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986: 15 a./ Hậu quả: 15 b./ Hướng khắc phục: 16 2./ Chiến tranh hạt nhân: 16 2.1./ Vũ khí hạt nhân: 16 Vũ khí hạt nhân (Tiếng Anh: nuclear weapon) loại vũ khí hủy diệt hàng loạt mà lượng phản ứng phân hạch nhiệt hạch gây 16 2.3./ Hậu quả: 20 I./ Châu Á: .21 1./ Tình hình chung: 22 Cùng với xu hướng phát triển nhà máy điện hạt nhân giới nói chung châu Á nói riêng, việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân Việt Nam trọng để giảm bớt gánh nặng lượng ô nhiễm 22 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu III./ QUẢN LÝ CHẤT THẢI: 25 PHẦN 3: KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu PHẦN MỞ ĐẦU 1./ Lý chọn đề tài: Cuộc sống trái đất dựa vào q trình khơng tái tạo, gắn liền với việc sản xuất tiêu thụ với nhịp độ ngày cao điện dạng nhiên liệu khác nhu cầu sống Trữ lượng khai thác nhiên liệu dầu mỏ, khí tự nhiên, than…, dù có lớn đến đâu đến lúc phải cạn kiệt Đến lúc sống người sao? Trước tình hình đó, khơng nhà khoa học tìm đến nguồn lượng hạt nhân khẳng định hạt nhân giải pháp hữu hiệu cho vấn đề khủng hoảng lượng Trái Đất; hạt nhân giải pháp bảo vệ môi trường, cách giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính Ngành lượng hạt nhân phát triển cho phép dành riêng nguồn hữu cho việc thỏa mãn nhu cầu nhân loại lượng hóa học, sinh học nhiều lượng khác… Ngược lại, có ý kiến chống đối lại lên án lò phản ứng hạt nhân nguy tiềm tàng dẫn đến chỗ phá hủy môi trường sống Mặc dù lượng hạt nhân mang lại hiệu kinh tế cao Chính phủ biết hiểm hoạ có cố xảy Vì vậy, người ủng hộ phản đối sử dụng lượng hạt nhân tiếp tục có tranh luận vấn đề dường khó đạt đồng thuận Những người ủng hộ cho rằng: lượng hạt nhân khơng phát tán chất gây nhiễm khơng khí chất thải nhiều so với nhà máy chạy nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu kinh tế lại nhiều Ngược lại, người tham gia chiến dịch chống hạt nhân lợi ích chi phí khơng so với mối lo ngại an toàn liên quan đến chất thải hạt nhân trước mắt lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng người Tóm lại “Năng lượng hạt nhân- Vấn đề tồn cầu” - vấn đề nóng bỏng nay, khơng nhà khoa học sinh viên quan tâm Tôi chọn đề tài với hy vọng đáp ứng phần nhu cầu bạn Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu 2./ Đối tượng nghiên cứu: Trong đề tài ta sâu tìm hiểu vấn đề lớn: + Những kiến thức lượng hạt nhân + Vì lượng hạt nhân đánh giá nguồn lượng tương lai + Vì mối nguy hiểm với người 3./ Mục đích nhiệm vụ: a./ Mục đích: + Trang bị cho thân kiến thức hạt nhân nguyên tử + So sánh mạnh, tác hại mà lượng hạt nhân mang lại; để từ đưa cách phát triển, giải khắc phục nguồn lượng b./ Nhiệm vụ: Tìm hiểu trình hình thành, phát triển, cấu tạo hạt nhân để hiểu chế hoạt động nhà máy điện nguyên tử 4./ Phạm vi nghiên cứu: + Các vấn đề lượng hạt nhân + Tìm hiểu số nhà máy điện hạt nhân nguyên tử + Xu hướng phát triển điện hạt nhân giới Việt nam 5./ Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp đọc sách nghiên cứu tài liệu + Phương pháp nghiên cứu tổng hợp lý thuyết + Phương pháp tìm tài liệu trực tuyến internet Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu PHẦN NỘI DUNG A./ ĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN I./ Lịch sử lượng hạt nhân: Lịch sử lượng hạt nhân khởi đầu với việc xây dựng mơ hình nguyên tử Năm 1912, nhà vật lý Ernest Rutherford (1871 - 1937) người Anh, sau phát hạt nhân nguyên tử với nhà vật lý Niels Bohr (1885 - 1962) người Đan Mạch đề xuất mơ hình ngun tử: Ngun tử gồm hạt nhân tích điện dương bao quanh electron Năm 1913, Rutherford phát proton Năm 1932, nhà vật lý James Chadwick (1891 1974) người Anh phát nơtron Năm 1939, nhà vật lý Frederic Joliot-Curie (1900 - 1958) người Pháp với trợ lý Lew Kowaski Hans Von Halban chứng minh tượng phân rã hạt nhân (phân hạch) urani kéo theo toả nhiệt lớn Việc phát phản ứng dây chuyền sau cho phép khai thác lượng hạt nhân Trong thời gian Đại chiến giới lần thứ II (1939-1945), nghiên cứu tượng phân hạch tiếp tục tiến hành Mỹ Kế hoạch Mahattan phát động với mục đích chế tạo vũ khí hạt nhân mà hệ vụ nổ hạt nhân (bom nguyên tử) hai thành phố Hiroshima Nagasaki (Nhật Bản) vào tháng năm 1945 Ngay sau chiến tranh, nghiên cứu lượng phân hạch tiếp tục tiến hành để sử dụng vào mục đích dân sự; phục vụ nghiên cứu, y tế, lượng, cơng nghiệp, an ninh quốc phịng… II./ Kiến thức bản: 1./ Cấu tạo hạt nhân: - Theo giả thiết Ivanenko-Haidenbec đưa năm 1932 hạt nhân nguyên tử cấu tạo hai loại hạt sau: Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu  Proton (ký hiệu: p) hạt mang điện dương, trị số tuyệt đối điện tích nguyên tố e electron (1,6.10-19C ), có khối lượng nghỉ mp=1,67252.10-27 kg  Nơ tron (ký hiệu: n) hạt khơng mang điện, có khối lượng nghỉ mn=1,67482.10-27 kg - Hai loại hạt proton notron có tên gọi chung nuclon Số proton hạt nhân số thứ tự Z nguyên tử bảng tuần hồn Mendeleep Điện tích hạt nhân +Ze Tổng số nuclon hạt nhân gọi số khối lượng (ký hiệu: A ) Như số notron hạt nhân là: N=A-Z Người ta thường ký hiệu hạt nhân nguyên tử A Z X Trong nguyên tử, toàn khối lượng tập trung hạt nhân khối lượng electron bé so với khối lượng hạt nhân Có thể coi hạt nhân nguyên tử cầu bán kính R ( R phụ thuộc vào số khối theo công thức: R=1,2.10-15A1/3 (m) ) - Trong hạt nhân, nuclon tương tác lực hút, gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân không phài lực tĩnh điện, khơng phụ thuộc vào điện tích nuclon So với lực điện từ lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ lớn (cịn gọi lực tương tác mạnh) có tác dụng hai nuclon cách khoảng ngắn, nhỏ kích thước hạt nhân Điều có nghĩa là, bán kính tác dụng lực hạt nhân khoảng 10 -15 m Muốn tách nuclon khỏi hạt nhân, cần phải tốn lượng để thắng lực hạt nhân 2./ Quan hệ lượng khối lượng : - Bằng kỹ thuật xác, người ta đo khối lượng hạt nhân, proton nơtron riêng lẻ Người ta chứng minh khối lượng m hạt nhân nhỏ khối lượng tổng nuclon lượng: ∆m =Zmp +(A-Z)mn, ∆ m gọi độ hụt khối hạt nhân - Theo định luật bảo toàn khối lượng, vấn đề chấp nhận Vậy khối lượng thiếu hụt đâu? Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu - Thực khối lượng khơng đi, mà tồn dạng lượng Công thức tiếng Albert Einstein (1879 - 1955): E = mc cho phép xác định lượng Trong công thức này, E lượng, m khối lượng, c vận tốc ánh sáng chân không (300.000 km/s) - Trong trường hợp thiếu hụt khối lượng nêu trên, lượng tương ứng độ hụt khối nhân với c2 Năng lượng gọi lượng liên kết, có giá trị lượng cần cung cấp cho hạt nhân để tách thành nucleon riêng rẽ: Wlk = ∆m.c - Năng lượng liên kết nucleon (tương ứng với mức thiếu hụt khối lượng nucleon đó) gọi lương liên kết riêng không giá trị hạt nhân Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho độ bền vững hạt nhân Năng lượng nhỏ hạt nhân nhẹ (ví dụ như: natri, nhôm); tăng dần lên hạt nhân trung bình vào khoảng 56 (sắt), sau giảm dần Điều chứng tỏ nguyên tử liên kết chặt chẽ nguyên tử trung bình Do đó, tất biến đổi có xu hướng tạo hạt nhân trung bình cho phép giải phóng lượng hạt nhân Những biến đổi gọi phản ứng hạt nhân 3./ Phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân trình vật lý, xảy tương tác mạnh hạt nhân với hạt nhân khác với nuclon, qua trình hạt nhân nguyên tử thay đổi trạng thái ban đầu (thành phần, lượng ) tạo hạt nhân hay hạt mới(các tia phóng xạ) giải phóng lượng Chính nhờ phản ứng hạt nhân mà người ngày hiểu biết sâu sắc cấu trúc vi mô giới vật chất mn hình mn vẻ Ví dụ: Bắn phá hạt nhân nguyên tử Liti (6Li) hạt hydro (2H) nguyên tử Heli (4He) giải phóng 22,4 MeV Li + 2H → 4He + 22,4 MeV Trong đó: mLi = 6,015 u, mHe = 4,0026 u mH = 2,014 u (u: đơn vị khối lượng nguyên tử) chênh lệch khối lượng: Δm = mLi + mH - 2.mHe = 0,0238 u Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu → lượng giải phóng = lượng chênh lệch: ΔE = Δm.c = 22,4MeV - Có hai loại phản ứng hạt nhân giải phóng lượng: a./ Phản ứng nhiệt hạch : Phản ứng nhiệt hạch hay tổng hợp nhiệt hạch việc kết hợp hạt nhân nhẹ để tạo nên hạt nhân nặng Phản ứng kéo theo giải phóng lượng lớn Ví dụ: 1 H + 13 H → 24 He + 01n Phản ứng tỏa lượng khoảng 18 MeV Phản ứng nhiệt hạch khó thực hiện, hạt nhân hạt tích điện dương, muốn cho chúng kết hợp với ta phải cung cấp cho chúng động đủ lớn để thắng lực đẩy Cu-lơng chúng Đó trường hợp chúng bị đưa lên nhiệt độ cao Chính phản ứng xảy nhiệt độ cao nên có tên phản ứng nhiệt hạch * Tổng hợp tự nhiên: Trong tự nhiên, tổng hợp hạt nhân tồn mơi trường có nhiệt độ cực cao ngơi sao, ví dụ mặt trời Bên mặt trời, nhiệt độ lên tới hàng chục triệu độ cho phép xảy tổng hợp hạt nhân nhẹ hạt nhân hyđrô thành hạt nhân hêli: 1 H + 13 H → 24 He + 01n Những phản ứng nhiệt hạch giải phóng nhiều lượng, điều giải thích nhiệt độ mặt trời cao Chỉ phần nhỏ lượng xạ từ mặt trời đến trái đất Trên ngơi có khối lượng lớn mặt trời, nhiệt độ cao cho phép tổng hợp hạt nhân nặng hyđrô Những hạt nhân tạo nên hạt nhân cacbon, oxy sắt lịng ngơi nóng Trang Hình A.1 Sự phân hạch Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu * Tổng hợp trái đất: Trên trái đất, người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt Đó nổ bom nhiệt hạch (bom khinh khí hay bom H - Bom hidro) Vì lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch lớn, nhiên liệu nhiệt hạch coi vơ tận tự nhiên, nên vấn đề đặt làm thực phản ứng nhiệt hạch dạng kiểm soát được, để đảm bảo cung cấp lượng lâu dài cho nhân loại * Hai hướng nghiên cứu phịng thí nghiệm: - Với nồng độ nhỏ, hỗn hợp đồng vị khí hyđro (đơteri triti) chứa bên vách ngăn vơ hình tạo nên từ trường Các hạt nhân đưa lên nhiệt độ 100 triệu độ thiết bị tổng hợp kiểu Tokamak - Với nồng độ lớn, hỗn hợp đồng vị hyđro chứa viên bi nhỏ chiếu chùm tia laser mạnh b./ Phân hạch phản ứng dây chuyền : Phân hạch xảy hạt nhân nặng (ví dụ hạt nhân nguyên tử 235U ) bị va đập nơtron tách thành hai hạt nhân nhỏ Phản ứng phân hạch hạt nhân – gọi phản ứng phân rã nguyên tử - trình vật lý hạt nhân hố học hạt nhân mà hạt nhân nguyên tử bị phân chia thành hai nhiều hạt nhân nhỏ vài sản phẩm phụ khác Sự phân hạch nguyên tố nặng( ví dụ 235 U ) phản ứng toả nhiệt giải phóng lượng lượng đáng kể dạng tia gama động hạt giải phóng; đồng thời có hai ba nơtron tạo Các nơtron đến lượt chúng lại gây phân hạch hạt nhân khác q trình tiếp diễn Như xuất phát từ phân hạch khối urani, ta không khống chế nơtron, sinh hai phân hạch, 4, 8, 16, 32 Những phân hạch thành chuỗi gọi phản ứng dây 94 140 chuyền 01n + 235 92 U → 38 Sr + 54 Xe + n Hai ứng dụng chủ yếu phản ứng dây chuyền lò phản ứng hạt nhân bom hạt nhân Trong lò phản ứng hạt nhân, phản ứng dây chuyền giữ ổn Trang Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu định mức định, có nghĩa phần lớn nơtron bị bắt giữ lại, để không sinh phân hạch Mỗi lần phân hạch cần nơtron gây phân hạch để giải phóng lượng liên tục.Nhiên liệu phân hạch phần lớn lò phản ứng hạt nhân 235 U hay 239 Pu Còn bom hạt nhân, phản ứng dây chuyền phải thật mạnh thời gian ngắn B./ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN I./ Năng lượng hạt nhân: Nguồn lượng tương lai Trong nhu cầu sử dụng nguồn lượng phục vụ sản xuất đời sống ngày cao, nguồn ngun liệu hố thạch, dầu thơ, than đá, khí đốt ngày khan hiếm, giá ngày tăng buộc nhiều Chính phủ tìm đến nguồn lượng hạt nhân thay cho nguồn nguyên liệu khác Giá trị kinh tế đem lại từ lượng hạt nhân khơng nhỏ nên Chính phủ xác định lượng hạt nhân nguồn lượng tương lai 1./ Năng lượng hạt nhân-giải vấn đề mơi trường, kinh tế, tình trạng “khát” lượng Hiện giá dầu thô mức cao, vấn đề khí thải sử dụng nhiên liệu hố thạch nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện trở ngại Theo nghị định thư Kyoto ký năm 1997, đến năm 2010 nước cơng nghiệp hố phải giảm 5,2% tổng lượng khí gây hiệu ứng nhà kính so với năm 1990 khí bị nghi gây nên tượng ấm lên tồn cầu Chính lý đe doạ đến an ninh lượng, làm thiệt hại kinh tế nhiều nước Phụ thuộc nguồn dầu mỏ, khí đốt, than đá từ bên ngồi buộc Chính phủ nước phải suy nghĩ nghiêm túc đến nguồn lượng hạt nhân Theo báo cáo thường niên IAEA, năm 2003 lượng hạt nhân cung cấp 16% sản lượng điện toàn cầu Vào cuối năm 2003, tồn giới có 439 nhà máy điện hạt nhân vào hoạt động Độ an toàn nhà máy điện hạt nhân, thiết bị có liên quan liên tục tăng cường, cố phát điện hạt nhân toàn giới xảy không đáng kể Vấn đề: Mặc dù lượng hạt nhân mang lại hiệu kinh tế cao Chính phủ biết hiểm hoạ có cố xẩy Vì vậy, người ủng Trang 10 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề tồn cầu đa Ba cơng ty xin cấp giấy phép NRC xây dựng địa điểm mới, nguồn điện dự trữ để sử dụng tương lai d./ Xu điện hạt nhân giới: Điện hạt nhân có lịch sử 50 năm, đóng góp to lớn cho phát triển kinh tế - xã hội nhiều quốc gia góp phần bảo vệ môi trường Tuy nhiên, quan điểm người chia thành hai cực: ủng hộ chống đối * Bức tranh điện hạt nhân toàn cầu: Theo thống kê Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), vào cuối năm 2002, toàn giới có 441 nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) hoạt động Những nhà máy cung cấp 16% tổng sản lượng điện toàn cầu năm 2002, hay 2.574 tỷ kWh Bảy nhà máy ĐHN khác khởi công xây dựng năm 2002, có sáu ấn Độ, CHDCND Triều Tiên, đưa tổng số nhà máy xây dựng toàn giới 32 Hình B.3 Tình hình phát triển điện hạt nhân Trong năm 2002, nước giới (tính đến năm 2005) có nhà máy ĐHN ngừng hoạt động, với Bulgaria Anh Tại Tây Âu, có 146 lị phản ứng Civaux-2 Pháp lò gia nhập vào mạng lưới ĐHN từ năm 1999 Cùng với nâng cấp mở rộng, tổng công suất chắn gần mức nay, Bỉ, Đức Thuỵ Điển định loại bỏ ĐHN Trang 13 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề tồn cầu Khả lớn cơng suất nằm Phần Lan Vào tháng 5/2002, Quốc hội Phần Lan phê chuẩn ''quyết định nguyên tắc'' phủ xây dựng nhà máy ĐHN thứ năm Khơng có nhà máy ĐHN triển khai Mỹ kể từ năm 1978 nhiều nhà máy, ngừng hoạt động, tái khởi động kể từ năm 1998 Ở Canada, việc mở rộng sản xuất ĐHN ngắn hạn diễn hình thức tái khởi động vài tất tám nhà máy (trong tổng số 22 nhà máy) bị đóng cửa Tại châu Phi, có nhà máy ĐHN hoạt động nằm Nam Phi Tại Mỹ La tinh, có sáu nhà máy, chia cho ba nước Argentina, Brazil Mexico * Chống đối ủng hộ Lithuania nước có tỷ trọng ĐHN cao giới (80,1%), tiếp đến Pháp (78%), Slovakia (65,4%) Bỉ (57,3%) Đây số khơng nhỏ Tuy nhiên, nhóm chống đối lại cho rằng, nhà máy ĐHN tạo chất thải phóng xạ gây chết người, họ kịch liệt phản đối việc vận chuyển chúng, đặc biệt nhóm Hồ Bình Xanh Trong đó, người ủng hộ, đặc biệt nhà khoa học, cho chất thải phóng xạ khơng phải điểm yếu mà đặc thù lượng hạt nhân So với lượng thải khổng lồ nhiên liệu hoá thạch vào khí quyển, lượng chất thải hạt nhân nhỏ, khơng đáng kể cất giữ mà khơng gây nguy hại cho người môi trường * Bao VN có ĐHN ? Một câu hỏi đặt nhiều vấn đề nhạy cảm Trước đây, theo kế hoạch, VN có ĐHN vào năm 2017; sau trình diễn Diễn đàn Cơng nghiệp ngun tử Nhật tổ chức VN, thời điểm kéo lại gần hơn, năm 2012 - thời điểm gây tranh luận Theo chuyên gia, VN chưa đủ điều kiện để có ĐHN vào thời điểm nêu Thứ nhất, nguồn nhân lực thiếu, cần phải đào tạo từ Thứ hai, hệ thống pháp luật hạt nhân chưa có văn hóa quản lý cơng nghiệp chưa hình thành Thứ ba, hệ công nghệ ĐHN (thế hệ thứ 3) chưa an toàn, để Trang 14 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu thời gian hệ thứ đời, có đặc điểm an tồn nội tại, phụ thuộc vào sai sót nhân viên vận hành, lúc thời điểm thích hợp để ta có nhà máy ĐHN II./ Năng lượng hạt nhân - giá phải trả đắt 1./ Vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986: a./ Hậu quả: - Vụ tai nạn lúc 01h23 ngày thứ 7, 26/4/1986 nhà máy điện Chernobyl gây thảm hoạ hạt nhân tồi tệ lịch sử giới Sai lầm thiết kế điều khiển tạo thành vụ nổ mạnh đến mức thổi bay phần nặng nghìn lị phản ứng số 4, phát tán vơ số chất phóng (Hình B.4 tàn tích vụ nổ hạt nhân) xạ vào mơi trường sống Con số thiệt hại nhân mạng thảm họa điều gây tranh cãi Họ ước tính 4.000 người khác chết sau nhiễm phóng xạ Tuy nhiên, tổ chức Hồ bình Xanh cho rằng, số cao nhiều lên đến 93.000 người Trong đó, theo số liệu thức có 31 nạn nhân thiệt mạng tức sau tiếng nổ Vấn đề nghiêm trọng Liên Xơ cố tình che giấu thảm họa này, âm thầm xây dựng khối bê tông cốt thép khổng lồ để lấp lò phản ứng bị nổ Nhưng thời gian xây, chất phóng xạ kịp lan tỏa xung quanh gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người Chính quyền Liên Xơ, cố tình che giấu thảm họa này, khơng cho ngừng trình sản xuất mà tiếp tục sản xuất thêm 14 năm sau thảm họa đóng cửa hoàn toàn vào năm 2000 sức ép quốc tế Một vùng cách li có bán kính 30km thiết lập quanh Chernobyl điểm nhiễm phóng xạ đậm đặc hành tinh Tới ngày đầu tháng 5/1986, nhóm trực tiếp giải hậu vụ nổ đưa cảnh báo lượng phóng xạ bị rị rỉ bắt đầu tăng trở lại Họ lo ngại lõi lò phản ứng bị tan chảy thiêu đốt hệ thống móng làm bị sập, đồng thời khiến số nhiên liệu hạt nhân bên bị nổ lần Các chuyên Trang 15 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu gia lo sợ vụ nổ thứ hai lớn nhiều so với vụ May mắn không xảy vụ nổ lớn thứ hai nhiều chun gia lo ngại Thay vào việc hình thành nên khối đá bọt lò phản ứng Số nhiên liệu hạt nhân lại chảy vào khoang trống bên lị phản ứng hố cứng Nhưng cịn 160 chất phóng xạ nằm lịng đất Chernobyl khơng dám bom hẹn có phát nổ hay không phát nổ vào lúc b./ Hướng khắc phục: Hai mươi hai năm sau thảm họa hạt nhân Chernobyl, “nhà che” rộng hơn, kiên cố để che giấu vết tích đổ nát vụ nổ nhà máy điện hạt nhân xây dựng Nhà che nhằm ngăn ngừa phát tán chất độc tồn đọng → Hậu thảm hoạ Chernobyl hình dung qua thực tế rằng, hệ gây tai nạn khơng thể tự giải tận gốc Họ đủ sức kìm chế tác hại chờ hệ mai sau có cách giải dứt điểm Ngày nhà khoa học cố gắng tìm cách để khắc phục triệt để tác hại tồn đọng vụ nổ Việc làm tốn nhiều Theo chuyên gia ước tính, lượng phóng xạ từ vụ nổ Chernobyl cao gấp hàng trăm lần hai bom nguyên tủ Mỹ ném xuống Nhật Bản năm 1945 Ông Vladimir Chuprov thuộc tổ chức Hịa Bình Xanh nhận xét: “Năng lượng hạt nhân cho thấy giá phải trả cho đắt đến nào” 2./ Chiến tranh hạt nhân: 2.1./ Vũ khí hạt nhân: (a) Khái niệm: Vũ khí hạt nhân (Tiếng Anh: nuclear weapon) loại vũ khí hủy diệt hàng loạt mà lượng phản ứng phân hạch nhiệt hạch gây Cho đến nay, có hai bom hạt nhân dùng Đệ nhị chiến: bom thứ ném xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày tháng năm 1945 có tên Little Boy, làm từ uranium; sau có tên Trang 16 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu Fat Man ném xuống Nagasaki, Nhật Bản ba ngày sau đó, làm từ plutonium (b) Lịch sử vũ khí hạt nhân: Vũ khí hạt nhân vấn đề trọng tâm căng thẳng trị quốc tế đóng vai trị quan trọng vấn đề xã hội từ khởi đầu từ năm 1940 Vũ khí hạt nhân thường coi biểu tượng phi thường người việc sử dụng sức mạnh tự nhiên để hủy diệt người Những vũ khí hạt nhân Hoa Kỳ chế tạo với giúp đỡ Anh Quốc Đệ nhị chiến, phần dự án Manhattan tối mật Lúc đầu, việc chế tạo vũ khí hạt nhân lo sợ Đức Quốc xã chế tạo sử dụng trước quân đội đồng minh Nhưng cuối hai thành phố Nhật Bản Hiroshima Nagasaki lại nơi chịu sức tàn phá bom nguyên tử vào năm 1945 Liên Xô chế tạo thử nghiệm vũ khí hạt nhân vào năm 1949 Cả Hoa Kỳ Liên Xô phát triển vũ khí hạt nhân nhiệt hạch vào năm thập niên 1950 Việc phát minh tên lửa hoạt động ổn định vào năm 1960 làm cho khả mang vũ khí hạt nhân đến nơi giới thời gian ngắn trở thành thực Hai siêu cường chiến tranh lạnh chấp nhận chiến dịch nhằm hạn chế việc chạy đua vũ khí hạt nhân nhằm trì hịa bình mong manh lúc Một số quốc gia khác phát triển vũ khí hạt nhân thời gian này, Anh Quốc, Pháp, Trung Quốc Vào đầu năm 1990, nước kế thừa Liên Xô trước nước Nga với Hoa Kỳ cam kết giảm số đầu đạn hạt nhân dự trữ để gia tăng ổn định quốc tế Mặc dù vậy, việc phổ biến vũ khí hạt nhân tiếp tục Pakistan thử nghiệm vũ khí họ vào năm 1998, CHDCND Triều Tiên cơng bố phát triển vũ khí hạt nhân vào năm 2004 (c) Các loại vũ khí hạt nhân: Trang 17 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề tồn cầu Hình B.5 Thiết kế hai loại bom nguyên tử - Bom nguyên tử hay gọi bom A Loại bom lấy lượng từ q trình phân hạch (cịn gọi phân rã hạt nhân) Một vật liệu có khả phân rã lắp ráp vào khối lượng tới hạn, khởi phát phản ứng dây chuyền phản ứng gia tăng theo tốc độ hàm mũ, giải lượng khổng lồ Q trình thực cách bắn mẫu vật liệu chưa tới hạn vào mẫu vật liệu chưa tới hạn khác để tạo trạng thái gọi siêu tới hạn - Bom khinh khí, cịn gọi bom hydro, bom H hay bom nhiệt hạch Loại bom lấy lượng nhiều từ trình nhiệt hạch (cịn gọi tổng hợp hạt nhân) Trong loại vũ khí này, xạ nhiệt từ vụ nổ phân rã hạt nhân dùng để nung nóng nén đầu mang tritium, deuterium, lithium, từ xảy phản ứng nhiệt hạch với lượng giải thoát lớn hàng ngàn lần so với bom nguyên tử - Người ta tạo vũ khí tinh vi cho số mục đích đặc biệt Vụ nổ hạt nhân thực nhờ luồng xạ neutron xung quanh vũ khí hạt nhân, có mặt vật liệu phù hợp (như đồng vàng) gia tăng độ nhiễm phóng xạ Người ta thiết kế vũ khí hạt nhân cho phép neutron nhiều nhất; bom gọi bom neutron 2.2./ Sở hữu, kiểm soát luật pháp vũ khí hạt nhân Trang 18 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề tồn cầu Đã có hai ngàn vụ nổ hạt nhân việc thử nghiệm hạt nhân, chủ yếu quốc gia sau thực hiện: Hoa Kỳ, Liên Xô, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ Pakistan Hiện có hiệp ước quốc tế để chống việc phổ biến vũ khí hạt nhân Hiệp ước khơng phổ biến vũ khí hạt nhân, hay biết đến với tên NPT ( viết tắt tên tiếng Anh: Nuclear Non-Proliferation Treaty) Các nước cơng bố sở hữu vũ khí hạt nhân Hoa Kỳ, Nga, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan CHDCND Triều Tiên Thêm vào đó, Israel cộng đồng quốc tế cho sở hữu bom hạt nhân nước chưa thức khẳng định hay phủ định Iran Syria bị Hoa Kỳ cáo buộc có sở hữu vũ khí hạt nhân Có bốn quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân từ bỏ Kazakhstan, Belarus Ukraina sở hữu số lớn đầu đạn hạt nhân cũ từ thời Liên Xô, nhiên ba quốc gia giao nộp lại cho Nga kí vào NPT Có năm quốc gia khơng tự sở hữu sản xuất vũ khí hạt nhân chia sẻ Hoa Kỳ, Bỉ, Đức, Italia, Thổ Nhĩ Kỳ Hà Lan Trước đây, Canada Hy Lạp tham gia chương trình Các quốc gia Hoa Kỳ chia vũ khí hạt nhân (quyền sở hữu thuộc Hoa Kỳ) để sử dụng cho huấn luyện tác chiến chiến dịch NATO Cơ quan quốc tế Liên Hiệp Quốc giám sát vấn đề liên quan tới vũ khí hạt nhân Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế * Hiệp ước phi vũ khí hạt nhân Trung Á có hiệu lực Hiệp ước cấm hoạt động liên quan vũ khí hạt nhân vùng lãnh thổ tương ứng, bao gồm việc tiếp nhận, sở hữu, triển khai, thử nghiệm sử dụng vũ khí hạt nhân Được Tổng thống Uzbekistan Islam Karimov đề xuất thức năm 1993, hiệp ước đưa lấy chữ ký từ ngày 8/9/2006 đến quốc gia Trung Á, gồm Kazakhstan, Kyrgyzstan, Tajikistan, Turkmenistan Uzbekistan, phê chuẩn Trang 19 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu Các hiệp ước khu vực phi hạt nhân khác gồm hiệp ước thiết lập năm 1967 Mỹ Latinh Caribe, hiệp ước Nam Thái Bình Dương năm 1985, Đông Nam Á năm 1995 châu Phi năm 1996 2.3./ Hậu quả: Chiến tranh hạt nhân để lại hậu to lớn không cho hệ lúc mà cho hệ sau 2.4./ Ảnh hưởng vụ nổ hạt nhân Hình B.6 Vụ nổ hạt nhân - Năng lượng từ vụ nổ vũ khí hạt nhân bốn loại sau đây: • Áp lực — 40-60% tổng lượng • Bức xạ nhiệt — 30-50% tổng lượng • Bức xạ ion — 5% tổng lượng • Bức xạ dư (bụi phóng xạ) — 5-10% tổng lượng - Lượng lượng giải thoát loại phụ thuộc vào thiết kế vũ khí mơi trường mà vụ nổ hạt nhân xảy Bức xạ dư lượng giải thoát sau vụ nổ, loại khác giải - Năng lượng giải thoát vụ nổ bom hạt nhân đo kiloton megaton - tương đương với hàng ngàn hàng triệu thuốc nổ TNT (tri-nitro-toluen) - Mức độ tàn phá ba loại lượng khác tùy theo kích thước bom Bức xạ nhiệt suy giảm theo khoảng cách chậm nhất, đó, bom lớn hiệu ứng phá hủy nhiệt mạnh Bức xạ ion bị suy giảm nhanh chóng khơng khí, nên nguy hiểm vũ khí hạt nhân hạng nhẹ Áp lực suy giảm nhanh xạ nhiệt chậm xạ ion 2.5./ Chiến tranh hạt nhân * Vụ ném bom nguyên tử Hiroshima Nagasaki kiện hai bom nguyên tử Quân đội Hoa Kỳ sử dụng vào ngày gần cuối Đệ nhị chiến Nhật Bản Ngày tháng năm 1945, bom nguyên tử thứ mang tên "Little Boy" thả xuống thành phố Hiroshima - Nhật Bản Sau Trang 20 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu hơm, ngày tháng năm 1945, bom thứ hai mang tên "Fat Man" phát nổ bầu trời thành phố Nagasaki * Quả bom nguyên tử "Little Boy" thả bầu trời trung tâm Hiroshima Quả bom nổ cách mặt đất khoảng 600 m với đương lượng nổ 13 kiloton (vũ khí nguyên tử sử dụng U-235 bị coi khơng có hiệu cao, có 1,38% khối lượng chúng phân hạch) Quả bom "Fat Man", mang lõi khoảng 6,4 kg Plutonium 239 thả xuống thung lũng công nghiệp thành phố Nagasaki 43 giây sau, nổ 469 mét cách mặt đất Vụ nổ có đương lượng 21 kiloton, nhiệt độ cao đạt 3.871°C (7.000° Fahrenheit) sức gió khoảng 1.000 km/giờ * Có nhiều nguyên nhân khiến số xác người thiệt mạng khơng thống Các số liệu khác được thống kê vào thời điểm khác Rất nhiều nạn nhân chết sau nhiều tháng, chí nhiều năm hậu phóng xạ Theo ước tính, 140.000 người dân Hiroshima chết vụ nổ hậu Số người thiệt mạng Nagasaki 74.000 Ở hai thành phố,phần lớn người chết thường dân * Phải chăng, việc Mỹ ném bom nguyên tử xuống Nhật Bản tàn sát lúc Hình B.7 Hơn nửa kỷ qua, hình hàng trăm nghìn người nhằm mục đích ảnh ký ức đe dọa nhân dân giới “sức hãi hùng chiến tranh tàn bạo người mạnh nguyên tử” Mỹ, mở đầu thời kỳ chạy đua vũ trang, vũ khí nguyên tử Mỹ nước đế quốc, đe dọa sống nhân loại C./ TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN: I./ Châu Á: Theo báo cáo Tổ chức Năng lượng Nguyên tử Thế giới (IAEA) đưa ra, với 18 32 lò phản ứng hạt nhân xây dựng nhiều lò dự kiến xây dựng nước châu Á, khu vực châu Á đầu Trang 21 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu việc quan tâm sử dụng điện hạt nhân Bản báo cáo rằng: "Năng lượng, điện lượng hạt nhân cho giai đoạn từ tới năm 2030" quốc gia Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc Ấn Độ coi trọng nước trở thành tâm điểm việc mở rộng lượng hạt nhân toàn giới "Tại Nhật Bản Hàn Quốc, vấn đề bùng nổ dân số mà thiếu thốn tài nguyên dầu lửa khí đốt vậy, lượng hạt nhân trở nên vô hấp dẫn xét đến lý an ninh lượng Đặc biệt với Nhật Bản, yêu cầu giảm lượng phát thải khí gây hiệu ứng lý quan trọng để lựa chọn lượng hạt nhân" Một số nước châu Á khác có kế hoạch mở rộng cơng suất điện hạt nhân xây dựng nhà máy thể thực điều Pakistan có kế hoạch xây dựng lị phản ứng hạt nhân bổ xung vào số lượng nhà máy có Indonesia có kế hoạch xây dựng lị phản ứng hạt nhân với tổng cơng suất 1.000MW… Nhìn chung, châu Á khu vực phải nhập lượng nên lợi có độc lập lượng II./ Việt Nam: 1./ Tình hình chung: Cùng với xu hướng phát triển nhà máy điện hạt nhân giới nói chung châu Á nói riêng, việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân Việt Nam trọng để giảm bớt gánh nặng lượng ô nhiễm Do đó, Chính phủ xem xét việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử Việt Nam Thực chất định mang tính chiến lược, cần xem xét, cân nhắc kỹ phát triển điện nguyên tử đồng nghĩa với việc đưa nước ta từ nước không hạt nhân thành Trang 22 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu nước hạt nhân chủ trương Đảng Nhà nước Việt Nam sử dụng lượng ngun tử cho mục đích hịa bình Phát triển điện nguyên tử có nhiều mặt lợi cịn nhiều vấn đề khó khăn Điện ngun tử phát triển góp phần đa dạng nguồn cung cấp điện năng, góp phần đảm bảo an ninh lượng, bảo vệ mơi trường hoạt động bình thường nhà máy khơng tạo khí nhiễm Phát triển điện ngun tử cịn có nghĩa nâng cao tiềm lực khoa học, công nghệ công nghiệp Việt Nam Tuy nhiên khó khăn khơng phần quan trọng: vấn đề tài chính; vấn đề đảm bảo an toàn cho hoạt động nhà máy; vấn đề giao công nghệ; vấn đề nhân lực cho ngành, cho dự án; vấn đề pháp quy hạt nhân v.v…Do cần xem xét cân nhắc vơ kỹ lưỡng 2./ Một số quan điểm sách phát triển điện nguyên tử Việt Nam tóm tắt sau: - Điện nguyên tử thành phần sách đa dạng hóa nguồn sách phát triển khoa học cơng nghệ đảm bảo phát triển lượng bền vững an ninh lượng - Điện nguyên tử phải xem xét lựa chọn bình đẳng với dạng lượng khác phải cạnh tranh với dạng lượng khác giá, môi trường - Phát triển điện nguyên tử phải đảm bảo điều kiện an tồn có phương án tốt xử lý chất thải phóng xạ - Phải có chấp nhận công chúng, xã hội - Dự án điện nguyên tử đòi hỏi thời gian chuẩn bị dài từ 13-15 năm kể từ định, nhà nước cần có chủ trương sớm Dự án nghiên cứu tiền khả thi xây dựng nhà máy điện nguyên tử Việt Nam Chính phủ cho phép triển khai thực từ tháng 12/2001 Tháng 11/2003 Viện Năng lượng hoàn thành Báo cáo Việc tiếp thu ý kiến đóng góp cho báo cáo thành viên Tổ Chỉ đạo dự án điện nguyên tử thực đầu năm 2004 Tháng 8/2004, Viện Năng lượng hồn chỉnh báo cáo trình Bộ Cơng nghiệp Bộ tiến hành thẩm định dự án, hiệu chỉnh trình Trang 23 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề tồn cầu Chính phủ Việt Nam Chính phủ xem xét trình Quốc hội Việc dự án Quốc hội phê chuẩn sở pháp lý cho hoạt động triển khai thực Giai đoạn nghiên cứu khả thi, thiết kế kỹ thuật, lập hồ sơ mời thầu, lựa chọn đối tác v.v Trong trường hợp thực chương trình hạt nhân, số lượng nhà máy điện nguyên tử xây dựng tùy thuộc vào nhu cầu điện năng, khả tiếp thu chuyển giao công nghệ cân nhắc kinh tế tài tương lai Trong trường hợp dự án điện nguyên tử Chính phủ phê duyệt Quốc hội phê chuẩn sớm, số mốc thời gian quan trọng sau ghi nhận: - Năm 2007: trình Quốc hội xem xét phê duyệt Luật Nguyên tử Cơ - Năm 2012 - 2013: Bắt đầu khởi công xây dựng nhà máy điện nguyên tử - Năm 2017 - 2018: Vận hành tổ máy điện nguyên tử Việt Nam Một vài kết báo cáo nghiên cứu tiền khả thi: - Địa điểm xây dựng nhà máy lựa chọn xã Phước Dinh (Ninh Phước) xã Vĩnh Hải (Ninh Hải) tỉnh Ninh Thuận - Nhiều khả Việt Nam tiếp nhận cơng nghệ lị nước áp lực PWR, mà chiếm 60% số lò vận hành giới Nhà máy có tổ máy công suất khoảng x 1000 MW Tổng mức đầu tư khoảng 3652 triệu USD, với giá thành quy dẫn điện 3,72 US cent/kWh Địa điểm xây dựng bãi thải phóng xạ tiếp tục khảo sát khu vực tỉnh Ninh Thuận khu vực xung quanh Thời điểm chưa có định thức chương trình điện hạt nhân Chính phủ Bộ Cơng nghiệp tiếp thu ý kiến nhà khoa, công chúng Việt Nam nói chung địa phương khu vực dự định xây dựng nhà máy nói riêng Chỉ sở có đánh giá đắn cân lượng; khả khoa học công nghệ lực cơng nghiệp nước; tài chính, tính kinh tế; có hợp tác, ủng hộ nước Trang 24 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu chấp thuận cơng chúng Chính phủ định dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tử Việt Nam Sự lựa chọn đắn góp phần tích cực phát triển kinh tế nước nhà III./ QUẢN LÝ CHẤT THẢI: Thế giới có xu hướng sử dụng ngày nhiều lượng hạt nhân Do đó,việc quản lý, xử lý chất thải phóng xạ nhiên liệu sử dụng lò phản ứng hạt nhân ''vấn đề cấp bách'' IAEA đưa thời hạn sử dụng công nghệ hạt nhân vấn đề kéo dài thời hạn hoạt động nhà máy điện hạt nhân Ở Liên Bang Nga, luật quản lý chất thải phóng xạ an tồn hạt nhân thơng qua, tạo điều Hình C.2 Thùng chứa chất thải hạt nhân làm từ gốm ziri-con nhốt phóng xạ kiện thuận lợi cho hợp tác Nga với nước sau 1.400 năm khác lưu giữ nhiên liệu sử dụng Luật Nga cho phép họ nhập nhiên liệu hạt nhân sử dụng từ nước khác để lưu giữ Đáng ý năm 2003, sở lưu giữ chất thải hạt nhân HABOG Hà Lan, có tuổi thọ vận hành 100 năm, khánh thành Sự tham gia người dân địa phương, việc xây dựng sở có vai trị quan trọng Vấn đề ''quan tâm'' hội nghị đánh giá đầu tiên, gồm Bên ký kết Công ước chung An toàn quản lý nhiên liệu hạt nhân sử dụng An toàn quản lý chất thải phóng xạ tổ chức Viên tháng 11/2003 có số nước xây dựng chiến lược lâu dài quản lý nhiên liệu hạt nhân sử dụng chất thải phóng xạ Hiện số quốc gia tham gia Công ước An toàn quản lý nhiên liệu hạt nhân sử dụng An toàn quản lý chất thải phóng xạ cịn ít, vào cuối năm 2003 có 33% nước tham gia Trang 25 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu PHẦN 3: KẾT LUẬN Đứng trước tình hình khủng hoảng lượng nay, lượng hạt nhân thật thể ưu điểm Cung cấp nguồn lượng thay nguồn lượng dần khan hiếm, đáp ứng nhu cầu tăng lượng, thân thiện với môi trường…Chúng ta thấy lượng hạt nhân thật nguồn lượng tương lai Nhưng lượng hạt nhân - “một người bạn” mang lại nguy hiểm ta để vượt khỏi tầm kiểm sốt, dùng mục đích phi hịa bình Từ việc Mỹ thả hai bom nguyên tử xuống hai thành phố Hiroshima Nagasaki - Nhật năm 1945 làm thiệt mạng hàng trăm ngàn người, di chứng để lại thật khủng khiếp Đến vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986 cướp hàng trăm ngàn tính mạng, gây nhiễm mơi trường trầm trọng khơng vùng xunh quanh mà cịn lan rộng xa Hiện vũ khí hạt nhân vấn đề vơ nóng bỏng giới, đe dọa hịa bình nhiều nước… Nhìn thấy điều đó, hiểu rằng, lượng hạt nhân “bạn” hay “thù” tùy vào mục đích sử dụng, khả kiểm sốt nguồn lượng Hãy để lượng hạt nhân trở thành “người bạn”, sử dụng để phục vụ cho lợi ích đáng Đừng để nguồn lượng diệu kỳ đe dọa đến sức khỏe, tính mạng người Trang 26 Tiểu luận: Năng lượng hạt nhân – Vấn đề toàn cầu TÀI LIỆU THAM KHẢO David Halliday-Robert Resnick-Jearl Walker. Tập sáu:Quang học vật lý lượng tử Nhà xuất giáo dục năm 2007 Ts Thái Khắc Định-Tạ Hưng Qúy