Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của nhân loại,nhiều phát minh mới,ứng dụng mới được đưa vào thực tiễn nâng tầm đời sống con người lên một tầm cao mới.Nhưng đi kèm với tiến bộ đó là những vấn đề cần khắc phục mà bức thiết nhất đó là “năng lượng”.Các nguồn năng lượng mới ngày càng được phát triển và sử dụng để thay thế những nguồn năng lượng truyền thống sẽ cạn kiệt dần theo thời gian.Đề tài này chúng ta sẽ nghiên cứu về năng lượng hạt nhân,cụ thể hơn là thế hệ thứ 2 .Một nguồn năng lượng mới đang dần mang lại sự hiệu quả cho con người.Và một ứng dụng hết sức quan trọng của nó,đó chính là sản xuất điện hạt nhân.Qua đề tài chúng ta có thể biết được khái niệm,quá trình phát triển của năng lượng hạt nhân,nguyên lí sản xuất điện hạt nhân bằng các nhà máy điện nguyên tử và tính ứng dụng của nó cho chính chúng ta.
Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN Đề tài: “ Năng Lượng Hạt Nhân Thế Hệ Thứ 2” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Khố: ThS HỒNG TRÍ PHẠM NGỌC PHƯỜNG 10203063 102030A 2010 - 2014 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng quản lý lượng mơn học tốn quan trọng toàn giới Thế giới nhân loại khơng thể trì thiếu lượng Trước nguy nguồn tài nguyên thiên nhiên dần cạn kiệt, đồng nghĩa với việc nguồn lượng vô giá bị Thì phát minh cải tiến ngành lượng : đại dương, nhiệt địa, sinh khối, hạt nhân,gió……Đã góp phần đáp ứng hầu hết nhu cầu sống nhân loại môi trường Trong đề tài lần em xin trình bày lượng hạt nhân hệ thứ Xin chân thành cám ơn thầy HOÀNG TRÍ tận tình giảng dạy hướng dẫn em hồn thành đề tài mơn học : Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Qua môn học giúp em nắm vững số kiến thức chuyên ngành lượng , cách hoạt động hệ thống lượng Do kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em xin chân thành cám ơn Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy SVTH :Phạm Ngọc Phường Lớp: 102030A SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày….tháng… năm 2014 Giáo viên hướng dẫn: Th.s : Hoàng Trí SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí TĨM TẮT TIỂU LUẬN TÊN ĐỀ TÀI: Năng Lượng Hạt Nhân Thế Hệ Thứ Ngày với phát triển không ngừng nhân loại,nhiều phát minh mới,ứng dụng đưa vào thực tiễn nâng tầm đời sống người lên tầm cao mới.Nhưng kèm với tiến vấn đề cần khắc phục mà thiết “năng lượng”.Các nguồn lượng ngày phát triển sử dụng để thay nguồn lượng truyền thống cạn kiệt dần theo thời gian.Đề tài nghiên cứu lượng hạt nhân,cụ thể hệ thứ Một nguồn lượng dần mang lại hiệu cho người.Và ứng dụng quan trọng nó,đó sản xuất điện hạt nhân.Qua đề tài biết khái niệm,q trình phát triển lượng hạt nhân,ngun lí sản xuất điện hạt nhân nhà máy điện ngun tử tính ứng dụng cho Phạm Ngọc Phường SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HẠT NHÂN Năng Lượng Hạt Nhân Phản Ứng Hạt Nhân CHƯƠNG II: SẢN XUẤT ĐIỆN HẠT NHÂN Quá Trình Hình Thành Và Phát Triển .8 Sự Hình Thành Nhà Máy Điện Nguyên Tử .8 Mơ Hình Nhà Máy Điện Hạt Nhân CHƯƠNG III: SỰ PHÁT TRIỂN ĐIỆN HẠT NHÂN………… .12 CHƯƠNG IV: NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN THẾ HỆ THỨ 2……………………………….14 Khái niệm…………………………………………………………………………… …14 Phân loại…………………………………………………………………………………14 CHƯƠNG V: ĐIỆN HẠT NHÂN Ở VIỆT NAM………………………………………………20 Sự phát triển điện hạt nhân Việt Nam…………………………………………………20 Những Vấn Đề Thận Trọng Và Cân Nhắc Đối Với Việc Phát Triển Điện Hạt Nhân Việt Nam…………………………………………………………………………………… 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Chương I Th.s Hồng Trí : GIỚI THIỆU VỀ HẠT NHÂN Năng Lượng Hạt Nhân: Năng lượng hạt nhân loại công nghệ hạt nhân thiết kế để tách lượng hữu ích từ hạt nhân ngun tử thơng qua lị phản ứng hạt nhân có kiểm sốt Phương pháp sử dụng phân hạch hạt nhân, phương pháp khác bao gồm tổng hợp hạt nhân phân rã phóng xạ Tất lị phản ứng với nhiều kích thước mục đích sử dụng khác nhau[1] dùng nước nung nóng để tạo nước sau chuyển thành để phát điện tạo lực đẩy I Phản ứng hạt nhân trình vật lý, xảy tương tác mạnh hạt nhân với hạt nhân khác với nucleon khoảng cách nhỏ khoảng fm, qua trình hạt nhân nguyên tử thay đổi trạng thái ban đầu (thành phần, lượng ) tạo hạt nhân hay hạt 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 II Phản Ứng Hạt Nhân: Nguồn Gốc: Phản ứng phân hạch hạt nhân Enrico Fermi thực hành công vào năm 1934 nhóm ơng dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium[12] Năm 1938, nhà hóa học người Đức Otto Hahn[13] Fritz Strassmann, với nhà vật lý người Úc Lise Meitner[14] Otto Robert Frischcháu Meitner [15], thực thí nghiệm tạo sản phẩm urani sau bị nơtron bắn phá Họ xác định nơtron tương đối nhỏ cắt hạt nhân nguyên tử urani lớn thành hai phần nhau, kết đáng ngạc nhiên Rất nhiều nhà khoa học, có Leo Szilard người nhận thấy phản ứng phân hạch sinh thêm nơtron, phản ứng hạt nhân dây chuyền kéo dài tạo Các nhà khoa SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí học tâm đắc điều số quốc gia (như Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Pháp, Đức Liên Xơ) đề nghị với phủ họ ủng hộ việc nghiên cứu phản ứng phân hạch hạt nhân Tại Hoa Kỳ, nơi mà Fermi Szilard di cư đến đây, kiến nghị dẫn đến đời lò phản ứng mang tên Chicago Pile-1, đạt khối lượng tới hạn vào ngày tháng 12 năm 1942 Cơng trình trở thành phần dự án Manhattan, dự án xây dựng lò phản ứng lớn Hanford Site (thành phố trước Hanford, Washington) để làm giàu plutoni sử dụng vũ khí hạt nhân thả xuống thành phố Hiroshima Nagasaki Nhật Bản Việc cố gắng làm giàu urani song song tiến hành thời gian Sau chiến thứ 2, mối đe dọa việc nghiên cứu lị phản ứng hạt nhân ngun nhân thúc đẩy việc phổ biến công nghệ vũ khí hạt nhân nhanh chóng[cần dẫn nguồn], kết hợp với mà nhà khoa học nghĩ, đoạn đường phát triển dài để tạo bối cảnh mà theo việc nghiên cứu lị phản ứng phải đặt kiểm soát phân loại chặt chẽ phủ Thêm vào đó, hầu hết việc nghiên cứu lò phản ứng tập trung chủ yếu vào mục đích quân Trên thực tế, khơng có bí mật cơng nghệ, sau sinh số nhánh nghiên cứu quân đội Hoa Kỳ từ chối tuân theo đề nghị cộng đồng khoa học đất nước việc mở rộng hợp tác quốc tế nhằm chia sẻ thơng tin kiểm sốt vật liệu hạt nhân Năm 2006, vấn đề trở nên khép kín với Hội Năng lượng Hạt nhân Tồn cầu Phân Loại Phản Ứng Hạt Nhân: Phản ứng phân hạch hạt nhân : Còn 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 Vì thế, phân hạch dạng chuyển hoá Các sản phẩm phụ bao gồm hạt neutron, photon tồn dạng tia gamma, tia beta tia alpha Sự phân hạch nguyên tố nặng phản ứng toả nhiệt giải phóng lượng lượng đáng kể dạng tia gama động hạt giải phóng (đốt nóng vật chất nơi xảy phản ứng phân hạch).( Năng lượng phản ứng phân hạch hạt nhân sản sinh SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí dùng nhà máy điện hạt nhân vũ khí hạt nhân Sư phân hạch xem nguồn lượng hữu dụng số vật chất gọi nhiên liệu hạt nhân, vừa sản sinh nơtron tự vừa kích hoạt phản ứng phân hạch tác động nơtron tự Nhiên liệu hạt nhân phần phản ứng dây chuyền tự trì mà giải phóng lượng mức kiểm sốt lị phản ứng hạt nhân mức khơng thể kiểm sốt dùng chế tạo loại vũ khí hạt nhân) Hình : Phản Ứng Phân Hạch Hạt Nhân 2.2 Phản ứng tổng hợp hạt nhân,phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng hợp hạch, vật lý học, trình hạt nhân hợp lại với để tạo nên nhân nặng Cùng với trình phóng thích lượng hay hấp thụ lượng tùy vào khối lượng hạt nhân tham gia Nhân sắt vànickel có lượng kết nối nhân lớn tất nhân khác nên bền vững nhân khác Sự kết hợp hạt nhân nguyên tử nhẹ sắt nickel phóng thích lượng với nhân nặng hấp thụ lượng SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí Hình : Phản Ứng Nhiệt Hạch Hạt Nhân Chương II: SẢN XUẤT ĐIỆN HẠT NHÂN Quá Trình Hình Thành Và Phát Triển : - Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân nhà máy tạo điện quy mô công nghiệp, sử dụng lượng thu từ phản ứng hạt nhân Các loại máy điện nguyên tử phổ biến thực tế nhà máy nhiệt điện, chuyển tải nhiệt thu từ phản ứng phân hủy hạt nhânthành điện Đa số thực phản ứng dây chuyền có điều khiển lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt nhân với nguyên liệu ban đầu làđồng vị Uran 235 sản phẩm thu sau phản ứng thường Pluton, neutron lượng nhiệt lớn Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh tia phóng xạ rị rỉ ngồi) qua máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo nước áp suất cao làm quay cácturbine nước, quay máy phát điện, sinh điện - Khi trình sản xuất vả xử lý chất thải bảo đảm an toàn cao, nhà máy điện nguyên tử sản xuất lượng điện tương đối rẻ so với nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hoàng Trí Sự Hình Thành Nhà Máy Điện Ngun Tử: - Ngày 27 tháng năm 1954, nhà máy điện hạt nhân Obninsk Liên Xô trở thành nhà máy điện hạt nhân giới sản xuất điện hịa vàomạng lưới với cơng suất khơng tải khoảng MW điện Hình : Nhà Máy Cattenom,Một Trong 10 Nhà Máy Điện Hạt Nhân Lớn Nhất Thế Giới - Sau vào năm 1954, Lewis Strauss chủ tịch Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Hoa Kỳ (U.S AEC tên gọi trước Ủy ban Điều phối Hạt nhânHoa Kỳ (Nuclear Regulatory Commission) Bộ Năng lượng Hoa Kỳ) nói điện tương lai "too cheap to meter" (quá rẻ để sử dụng) U.S AEC đưa vài chứng dè dặt đề cập đấn vấn đề phân hạch hạt nhân lên Quốc Hội Hoa Kỳ vịng vài tháng trước đó, quy hoạch "các chi phí bị cắt giảm xuống khoảng với chi phí phát điện từ nguồn truyền thống " Strauss lúc mập mờ đề cập đến hợp hạch hydro vốn bí mật vào thời điểm phân hạch urani, dù ý định Strauss làm sáng tỏ cộng đồng với lời hứa giá lượng rẽ từ phân hạch hạt nhân Sự thất vọng gia tăng sau nhà máy điện hạt nhân không cung cấp lượng đủ để đạt mục tiêu "too cheap to meter." - Năm 1955 "Hội nghị Geneva đầu tiên" Liên Hiệp Quốc tập hợp phần lớn nhà khoa học kỹ sư bàn khám phá công nghệ Năm 1957EURATOM thành lập Cộng đồng Kinh tế châu Âu (bây Liên minh châu Âu) Cũng năm quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế thành lập SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hoàng Trí Sau qua tua-bin, nước làm nguội ngưng tụ thành nước nhiệt độ thấp Nước nguội đưa trở lại lò phản ứng quy trình lập lại 3.2 Mơ hình nhà máy điện hạt nhân : Hình : Mơ Hình Nhà Máy Điện Hạt Nhân Kiểu Nước Sôi SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hoàng Trí Chương III: SỰ PHÁT TRIỂN ĐIỆN HẠT NHÂN - Công suất lắp đặt hạt nhân tăng tương đối nhanh chóng từ gigawatt (GW) năm 1960 đến 100 GW vào cuối thập niên 1970, 300 GW vào cuối thập niên 1980 Kể từ cuối thập niên 1980 cơng suất tồn cầu tăng cách chậm chạp đạt 366 GW năm 2005 Giữa khoảng thời gian 1970 1990, có 50 GW cơng suất trình xây dựng (đạt đỉnh 150 GW vào cuối thập niên 1970 đầu 1980) — năm 2005 có khoảng 25 GW công suất quy hoạch Hơn 2/3 nhà máy hạt nhân đặt hàng sau tháng năm 1970 cuối bị hủy bỏ - Trong suốt thập niên 1970 1980 việc tăng chi phí (liên quan đến giai đoạn xây dựng mở rộng thay đổi mặc chế kiện tụng nhóm phản đối)[24] giảm giá nhiên liệu hóa thạch làm cho nhà máy lượng hạt nhân giai đoạn xây dựng không sức hấp dẫn Vào thập niên 1980 (Hoa Kỳ) 1990 (châu Âu), tăng trưởng tải lượng điện đạt ngưỡng tự hóa điện bổ sung thêm lượng lớn công suất tối thiểu vốn trở nên khơng cịn hấp dẫn - Cuộc khủng hoảng dầu hỏa năm 1973 tác động đến nhiều quốc gia nặng Pháp Nhật Bản vốn nước phụ thuộc phần lớn vào lượng dầu hỏa để phát điện (tương ứng 39% Pháp 73% Nhật) động lực để nước SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí đầu tư vào lượng hạt nhân Ngày nay, lượng điện từ lượng hạt nhân Pháp chiếm 80% Nhật Bản 30% sản lượng điện nước - Sự chuyển dịch việc gia tăng sử dụng lượng hạt nhân cuối kỷ 20 xuất phát từ lo sợ tai nạn hạt nhân tiềm ẩn mức độ nghiêm trọng vụ tai nạn, xạ mức độ ảnh hưởng xạ cộng đồng, phát triển hạt nhân, ngược lại, chất thải hạt nhân thiếu dự án chứa chất thải sau Những rủi ro trước mắt sức khỏe an toàn dân chúng tai nạn năm 1979tại Three Mile Island thảm họa Chernobyl năm 1986 vấn đề quan trọng thúc đẩy việc ngừng xây dựng nhà máy điện hạt nhân số quốc gia, tổ chức sách cơng cộng Brookings Institution đề nghị lị phản ứng hạt nhân không đặt hàng Hoa Kỳ việc nghiên cứu Viện bao gồm phần chi phí chiếm 15– 30% tuổi thọ so với nhà máy điện chạy than khí thiên nhiên - Khơng giống tai nạn Three Mile Island, thảm hoạ Chernobyl nghiêm trọng nhiều không làm tăng thêm điều lệ ảnh hưởng đến lò phản ứng phương Tây kể từ lò phản ứng Chernobyl, lò phản ứng theo thiết kế RBMK, bàn cãi sử dụng Liên Xơ, ví dụ thiếu tịa nhà chống phóng xạ "vững vàng" Một số lị phản ứng kiểu sử dụng ngày Tuy nhiên, thay đổi thực khâu phản ứng (sử dụng urani làm giàu thấp) hệ thống điều khiển (ngăn chặn vơ hiệu hóa hệ thống an tồn) để giảm khả xuất tai nạn tương tự - Sau đó, tổ chức quốc tế nâng cao độ nhận thức an toàn phát triển chuyên nghiệp vận hành chức liên quan đến hạt nhân thành lập với tên gọi WANO; World Association of Nuclear Operators - Ngược lại, nước Ireland, New Zealand Ba Lan cấm chương trình hạt nhân Úc (1978), Thụy Điển (1980) Ý (1987) (bị ảnh hưởng Chernobyl) thực trưng cầu dân ý bỏ phiếu chống lại lượng hạt nhân SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí Chương IV: NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN THẾ HỆ THỨ Khái niệm : • Lò phản ứng hạt nhân hệ kiểu thiết kế lò phản ứng hạt nhân, thuộc nhóm lị phản ứng thương mại xây dựng cuối thập niên 1990 Lò phản ứng hệ nguyên mẫu bao gồm PWR, BWR, CANDU, AGR, VVER • Các lị khác với lị phản ứng hệ 1, lò phản ứng lượng kiểu trước đó, Shippingport, Magnox, Fermi 1, Dresden • Trên giới có 440 lị hệ hai có tổng cơng suất đạt 370 Gigawatt Phân loại: 2.1 Lò phản ứng nước áp lực: - Lò phản ứng nước áp lực (PWR) hai loại lò phản ứng hạt nhân thuộc nhóm lị phản ứng nước nhẹ, loại lị sử dụng phổ biến nước phương tây Trong lò PWR, phận làm lạnh sơ cấp (nước) bơm vào lòi lò phản ứng áp suất cao, lõi nước nung nóng nhiệt tạo từ phản ứng hạt nhân Nước nung nóng sau chảy đến phận thứ cấp để truyền nhiệt mà mang, lượng nhiệt làm nước sôi tạo nước để quay tuốc bin, phát điện Khác với lò phản ứng nước nhẹ chỗ áp suất phận sơ cấp tuần hồn mà khơng có q trình sơi lị phản ứng Tất lị phản ứng nước nhẹ ban đầu dùng nước nhẹ phân làm lạnh điều hòa nơtron SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hoàng Trí Hình : Mơ hình lị phản ứng nước áp lực (PWR) - Các PWR ban đầu thiết kế cho lò phản ứng tàu ngầm nguyên tử sử dụng thiết kế ban đầu nhà máy điện hạt nhân thương mại hệ nhà máy điện hạt nhân Shippingport - PWR vận hành Hoa Kỳ loại lò phản ứng hệ II Các lò VVER Nga tương tự Hoa Kỳ, PWR Pháp vận hành số lò PWR để tạo đa số lượng điện họ 2.2 Lò phản ứng hạt nhân nước sơi: Lị phản ứng hạt nhân nước sơi (BWR) hay cịn gọi tắt lị phản ứng nước sơi lị phản ứng hạt nhân thuộc nhóm nước nhẹ, sử dụng để sản xuất điện Đây kiểu lò phản ứng hạt nhân sản xuất điện phổ biến thứ sau kiểu lò phản ứng nước áp lực (PWR), thuộc nhóm lị phản ứng nước nhẹ BWR phịng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ Idaho công ty General Electric phát triển vào thập niên 1950 Nhà sản xuất sản xuất kiểu lò GE Hitachi Nuclear Energy, đặc biệt công đoạn thiết kế xây dựng Thiết kế BWR ứng dụng nhà máy điện hạt nhân Fukushima I, nhà máy bị hư hỏng trận động đất sóng thần Tohoku vào tháng năm 2011 SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí Hình : Lị phản ứng nước sơi (BWR) Vỏ áp lực lò phản ứng (RPV) Nguyên liệu hạt nhân Cần điều khiển phản ứng Bơm tuần hồn Mơ tơ kiểm sốt cần điều khiển phản ứng Hơi nước Nước cấp Tuốc bin áp lực cao (HPT) Tuốc bin áp lực thấp 10 Máy phát điện 11 Bộ kích 12 Bồn đơng lạnh 13 Dàn giải nhiệt 14 Bộ phận làm nóng trước vào lò 15 Bơm nước cấp 16 Bơm nước lạnh 17 Bê tông bao bọc nhà máy Cơ chế hoạt động BWR : BWR sử dụng nước khử khoáng để làm lạnh điều khiển nơtron Nhiệt tạo từ phản ứng phân hạch lõi lị phản ứng, nung sơi nước để tạo nước Hơi nước sử dụng trực tiếp để quay turbine, sau nước làm lạnh phân ngưng tụ trở dạng lỏng Nước sau ngưng tụ tiếp tục quay trở lõi lị phản ứng tiếp tục chu trình tuần hồn Nước lạnh trì khoảng 75 atm (7,6 MPa, 1000–1100 psi) sôi lõi nhiệt độ khoảng 285 °C (550 °F) Nếu so sánh với lị PWR, lị PWR khơng cho phép nước sơi sáp suất cao trì suốt q trình tuần hồn nó, vào khoảng 158 atm (16 MPa, 2300 psi) 2.3 Lò phản ứng CANDU : - Là tên viết tắn CANada Deuterium Uranium, mẫu lò phản ứng Canada thiết kế, sử dụng Nước Nặng ởÁp Suất Cao Nước nặng deuterium oxit, làm dung dịch trung hịa nguồn lạnh, nhiên liệu sửdụng uranium tự nhiên Đặc điểm trội CANDU thểhiện nhiên liệu sử dụng, môi trường trung hòa cấu trúc lõi lò SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí CANDU có hiệu suất hoạt động cao lò phản ứng sử dụng uranium, dùng khoảng 15% uranium so với loại lò nước áp suất cho MW điện tạo Sử dụng uranium tự nhiên có nguồn cung cấp mở rộng trình lọc dễ dàng - Tất nước sản suất nguồn nhiên liệu rẻ tiên này, tất nhiên phải có mở uranium tự nhiên Vì sử dụng nước nặng, nên nhiên liệu không cần phải qua q trình làm giầu Các lị CANDU cấp nhiên liệu thơng q hệ thống bình nhiên liệu phóng xạ thấp, bao gồm ống qua sử dụng lò phản ứng nước nhẹ Điều hạn chế phụ thuộc nguồn uranium xảy trình khan hiểm hay giá leo thang - Nước nặng Deuterium oxide cps hiệu suất lớn khả hấp thụ neutron chậm cao thích hợp với tất hệ thống lò thương mại đương thời Bằng việc trì phản ứng dây truyền sử dụng nhiên liệu uranium tự nhiên Nước nặng có thời gian hoạt động cao thời gian sống dự án tái sử dụng - Một điểm trội CANDU thiết kế lõi lò Lõi lò chứa nhiều ống nhiên liệu nhỏ, bình áp suất lớn Nó cho phép nạp nhiên liệu máy hoạt động với hiệu suất cao Khả di chuyển nhiên liệu ống áp suất cho phép khả đốt cháy đạt hiệu tối ưu lò phản ứng Và điều quan trọng thời gian sống lị kéo dài, thành phần lõi lị thay thấy cần thiết SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:10203063 Hình Mơ hình hệ thống lị CANDU Chương V: ĐIỆN HẠT NHÂN Ở VIỆT NAM I Sự phát triển điện hạt nhân việt nam : Điện hạt nhân nhà nghiên cứu quy hoạch lượng xem xét, lựa chọn tham gia vào cấu nguồn điện tương lai để đáp ứng nhu cầu điện năng, góp phần đảm bảo an ninh cung cấp lượng đất nước - Theo kết nghiên cứu tiền khả thi dự án nhà máy ĐHN Bộ Công nghiệp Bộ Khoa học Công nghệ thực hiện, xem xét phương án dự báo nhu cầu sở khả khai thác tài nguyên lượng theo phương án cao, khả khai thác tài nguyên bắt đầu không cân đối nhu cầu lượng sơ cấp lượng thiếu hụt 2,67 triệu TOE (tấn dầu quy đổi) vào năm 2015 Thiếu hụt tăng, đến năm 2020 25 triệu TOE, năm 2030 62,8 triệu TOE năm 2040 90 triệu TOE Về điện năng, đến năm 2015 thiếu tỉ KWh, năm 2020 thiếu từ 36-65 tỉ KWh, năm 2030 thiếu 119-188 tỉ KWh năm 2040 thiếu 200-340 tỉ KWh Các nghiên cứu cho thấy rằng, dự báo nhu cầu điện tăng chậm dần sau năm 2020, khoảng 4,9-5,6% giai đoạn 2021-2030 3-3,5% giai đoạn 2031-2040, khả khai thác tài nguyên lượng nước hạn chế, với giải pháp huy động nguồn lượng mới, nhập nhiên liệu lượng, cần phải xem xét phương án xây dựng nhà máy ĐHN (Xem bảng) - Như vậy, nhà máy ĐHN xây dựng Việt Nam với công suất từ 2.000 MW (phương án sở) đến 4.000 MW (phương án cao) giai đoạn đến năm 2020 sở phương án tổng hòa cân đối nguồn có tính đến tiết kiệm lượng - Phát triển ĐHN góp phần đảm bảo an ninh lượng, yếu tố quan trọng quy hoạch phát triển lượng, đặc biệt tình hình diễn biến trị phức tạp Với uran chủ yếu Úc Canada cung cấp, quốc gia ổn định trị Đối với nhà máy ĐHN, giai đoạn đầu, phải nhập nhiên liệu cho nhà máy hoạt động, nhiên lượng nhiên liệu tiêu thụ hàng năm không lớn, nên dự trữ nhiều năm (nhà máy điện chạy than công suất 1.000 MW hàng năm tiêu thụ 2,6 triệu than, nhà máy ĐHN công suất, hàng năm tiêu thụ khoảng 30 nhiên liệu hạt nhân) Ngồi ra, q trình nội địa hóa ngành cơng nghiệp này, bước làm chủ số khâu sản xuất nhiên liệu Trữ lượng uran nước ta yếu tố tiềm việc sản xuất phần nhiên liệu hạt nhân nước Điện hạt nhân đóng góp vào nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, góp phần nâng cao trình độ khoa học, công nghệ công nghiệp quốc gia - Phát triển ĐHN dẫn đến phát triển sở hạ tầng, đào tạo phát triển đội ngũ cán khoa học kỹ thuật đội ngũ công nhân với trình độ kỹ thuật kỷ luật cao, thúc đẩy phát triển quan nghiên cứu triển khai nhiều ngành sản xuất công nghiệp, xây dựng Đây địi hỏi nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước Các cường quốc giới Mỹ, Liên Xô (cũ) số nước châu Á (Trung Quốc, Nhật, Hàn Quốc ) thơng qua chương trình phát triển điện hạt nhân mà nâng cao tiềm lực khoa học, công nghệ cơng nghiệp quốc gia ĐHN góp phần giải vấn đề môi trường phát triển lượng bền vững Bảo vệ môi trường ngày trở nên quan trọng chiến lược phát triển lượng bền vững quốc gia Các dạng nhiên liệu hóa thạch truyền thống phát thải khí gây ô nhiễm môi trường khí gây hiệu ứng nhà kính Ví dụ, nhà máy nhiệt điện than cơng suất 1.000 MW năm phát thải vào môi trường 320.000 tro (chứa 400 kim loại nặng As, Cd, Co, Pb, Hg, Ni V), 44.000 SO2, 22.000 NOx triệu CO2 Điện hạt nhân xem nguồn lượng sạch, khơng phát thải khí nhiễm mơi trường khí gây hiệu ứng nhà kính, góp phần bảo vệ mơi trường chiến lược phát triển lượng bền vững Với cơng nghệ ĐHN khơng có tai nạn kiểu Chernobyl để làm ảnh hưởng tới mơi trường Các chất thải phóng xạ phát triển ĐHN số lượng hồn tồn kiểm sốt cơng nghệ thiết bị đại, không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường Theo Georges Charpak Lửa ma trơi nấm nguyên tử (Feux Follets et Champignons Nucleaires) độ chiếu xạ dân chúng quanh nhà máy ĐHN hoạt động bình thường nhỏ phần trăm nhà máy điện chạy than Thay nhà máy ĐHN nhà máy điện chạy than để giảm độ chiếu xạ cho dân chúng điều không xác Xu phát triển ĐHN giới thuận lợi cho Việt Nam xem xét định chủ trương xây dựng nhà máy ĐHN Lịch sử phát triển ĐHN giới trải qua giai đoạn sau: - Giai đoạn thập niên 1960-1970 giai đoạn khởi đầu công nghệ chưa thương mại hóa, phát triển ĐHN chủ yếu nhằm mục tiêu phát triển khoa học công nghệ xây dựng tiềm lực hạt nhân bảo đảm an ninh quốc gia - Giai đoạn thập niên 1970-1980 cơng nghệ thương mại hóa cao khủng hoảng dầu mỏ, nên nhiều quốc gia đẩy nhanh tốc độ phát triển ĐHN, đưa tỷ trọng ĐHN toàn giới tăng gần hai lần, từ 9% lên 17% - Giai đoạn thập niên 1980-1990, sau cố Chernobyl, không chấp nhận công chúng, yếu tố trị cạnh tranh yếu kinh tế việc tăng cao yêu cầu an toàn làm cho tốc độ xây dựng nhà máy ĐHN giảm mạnh, số nước cịn có chủ trương loại bỏ ĐHN Đức, Thụy Điển - Giai đoạn từ đầu kỷ này, mà yếu tố môi trường toàn cầu an ninh lượng trở nên có ý nghĩa định cơng nghệ ĐHN ngày nâng cao xu hướng phát triển ĐHN có thay đổi tích cực, hứa hẹn tương lai tốt đẹp phạm vi toàn cầu (Tầm nhìn năm 2020 Mỹ phát triển ĐHN đề nghị tăng 10.000 MW công suất phát cho 104 nhà máy ĐHN có 50.000 MW cho nhà máy ĐHN xây đến năm 2020; Phần Lan đấu thầu tháng 10-2003 xây tổ máy thứ công suất 1.600 MW công nghệ EPR Pháp; Anh quay trở lại phát triển ĐHN thiếu hụt lượng, Indonesia lập dự án khả thi dự kiến đưa tổ máy ĐHN 1.000 MW vào vận hành năm 2015 ) Trên sở đó, nước có ý định từ bỏ ĐHN (Đức, Thụy Điển) phải xem xét lại có kế hoạch điều chỉnh Với xu phát triển tương đối tốt, nên đầu tư nghiên cứu công nghệ (cải tiến công nghệ phát triển công nghệ đại hệ thứ IV thứ V) quan tâm lớn đầu tư nghiên cứu trung bình khoảng tỉ đơ-la Mỹ/năm - Hiện nay, giới có 441 lị phản ứng hạt nhân vận hành (châu Á có 95 lò) cung cấp khoảng 16% sản lượng điện 32 lị phản ứng xây dựng (châu Á có 19 lò) Các quốc gia xung quanh Việt Nam Nhật, Hàn Quốc, Ấn Độ Trung Quốc có chương trình ĐHN phát triển chương trình thực đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế xã hội nâng cao tiềm lực khoa học công nghệ quốc gia II Những Vấn Đề Thận Trọng Và Cân Nhắc Đối Với Việc Phát Triển Điện Hạt Nhân Việt Nam: Trong điều kiện hoạt động bình thường, điện hạt nhân coi dạng lượng sạch, gây tác động xấu đến môi trường chiếm dụng đất đai, khơng địi hỏi phải di dân lớn không phát thải chất gây ô nhiễm môi trường khí gây hiệu ứng nhà kính Tuy nhiên, lại làm nảy sinh vấn đề khác mà cần phải xem xét đánh giá An toàn hạt nhân - Đây vấn đề gây lo ngại sâu sắc, đặc biệt sau tai nạn hạt nhân Chernobyl (Liên Xô cũ) số cố hạt nhân xảy giới - Về nguyên tắc, hoạt động người tiềm ẩn rủi ro cố Công nghiệp hạt nhân ngành công nghiệp khác, khơng nằm ngồi quy luật chung Tuy nhiên, tính nhạy cảm cơng khai ngành công nghiệp hạt nhân, nên cố dù nhỏ gây quan tâm lớn công chúng, tai nạn lớn ngành khác (như vụ vỡ đập thủy điện Trung Quốc năm 1979 làm chết hàng chục ngàn người) lại không công luận biết đến - Các cố tai nạn hạt nhân xảy nguyên nhân sau: + Về kỹ thuật: lỗi thiết kế, thi công xây dựng, lắp đặt + Về luật lệ: quy phạm vận hành, bảo dưỡng, tra, cấp phép + Về người: trình độ kỹ thuật, kỷ luật xây dựng, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng - Tai nạn Chernobyl sai sót thân thiết kế vi phạm quy chế vận hành người Thiết kế lò Chernobyl khơng có vỏ bọc bê tơng cốt thép, nên cố xảy ra, lượng lớn chất phóng xạ mơi trường, gây nhiễm bẩn phóng xạ vùng rộng lớn Hiện nay, loại lò thương mại giới có vỏ bọc bê tông cốt thép, cố xảy ra, chất phóng xạ bị giữ lại vỏ bọc Các chuyên gia điện hạt nhân(ĐHN) khẳng định không xảy tai nạn hạt nhân kiểu Chernobyl Theo chuyên gia kỹ thuật, lò phản ứng thương mại đạt đến độ an toàn cao (xác suất xảy cố nghiêm trọng khoảng phần triệu) công nghệ lò phản ứng ngày cải tiến, đảm bảo an toàn hơn, thời gian xây dựng rút ngắn, tăng khả cạnh tranh kinh tế - Xét cho lỗi người quan trọng Tai nạn Chernobyl người khơng tn thủ quy phạm tiến hành thí nghiệm lò phản ứng Sự cố xảy sở sản xuất nhiên liệu hạt nhân Tokai (Nhật) vi phạm quy định yếu hệ thống tra cấp phép Cơ sở nhà máy ĐHN, mà sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân Việc đảm bảo hoạt động an toàn sở hạt nhân, có nhà máy ĐHN, địi hỏi phải có đội ngũ cán có trình độ cao, có kỷ luật hệ thống luật lệ đảm bảo tuân thủ yêu cầu nghiêm ngặt an tồn Hoạt động lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt 20 năm qua khẳng định trình độ đội ngũ cán Việt Nam quản lý, vận hành bảo dưỡng lò phản ứng hạt nhân-một mơ hình thu nhỏ nhà máy ĐHN Từ đến có nhà máy ĐHN Việt Nam, khoảng 15 năm cho việc đào tạo học hỏi kinh nghiệm từ học thành công thất bại giới - Một vấn đề cần lưu ý: Trung Quốc có kế hoạch đẩy mạnh chương trình phát triển ĐHN Trung Quốc có bảy nhà máy hoạt động, bốn nhà máy xây dựng sáu nhà máy có kế hoạch xây dựng Đến năm 2010, dự kiến sản lượng ĐHN Trung Quốc tăng gấp 10 lần so với năm 1997 Việc xây dựng nhà máy ĐHN phía Nam Trung Quốc thực đặt Việt Nam nằm phạm vi ảnh hưởng nhà máy ĐHN, (đặc biệt miền Bắc Việt Nam chịu ảnh hưởng gió mùa Đơng Bắc) Do đó, xét phương diện vùng địa lý, thực tế, việc xây dựng nhà máy ĐHN Việt Nam bổ sung thêm phần vào lo ngại cơng chúng an tồn hạt nhân - Nhà máy ĐHN có giới từ 50 năm nay, có 441 lị phản ứng hạt nhân hoạt động 32 nước, thực tế chúng hoạt động an toàn nhiều nước phát triển phát triển (cho đến nay, nghe nói đến vài cố) Tuy nhiên, tính đặc biệt nó, cố hạt nhân dù mức độ phải thơng báo nhanh tồn giới, theo hệ thống riêng Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế Sự cố hạt nhân vấn đề nhạy cảm dễ gây lo ngại công chúng Tuy nhiên, lo ngại nhiều không thông tin đầy đủ ngành cơng nghiệp này, chí đơi bị thổi phồng lợi dụng Quản lý, chôn cất chất thải phóng xạ Chất thải nhà máy ĐHN nhiều số lượng so với nhà máy nhiệt điện khác chất thải nguy hiểm (chất thải hoạt độ cao) lại nằm nhiên liệu cháy Có hai cách chủ yếu để xử lý: - Chôn cất: nhiên liệu cháy sau thời gian lưu giữ nhà máy nơi lưu giữ tạm thời (khoảng 40 - 50 năm) đưa chôn cất nơi dành riêng - Tái chế: nhiên liệu cháy đem xử lý nhằm tách Plutoni Urani để tái sử dụng, phần bã thải lại chứa sản phẩm phân hạch nguyên tố nhóm Actinit thường gọi chất thải hoạt độ cao thủy tinh hóa đem chơn cất - Việc lựa chọn chiến lược quản lý nhiên liệu cháy phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, trị sách lượng nước Dù áp dụng chiến lược nhiên liệu cháy hay chất thải hoạt độ cao phải xử lý thích hợp, vận chuyển đến địa điểm dành riêng để chôn cất Người ta chấp nhận rộng rãi phương pháp chôn cất địa tầng sâu, dùng loạt hàng rào tự nhiên nhân tạo để lập chất thải phóng xạ xét mặt địa lý, địa chất dân cư Tuy nhiên, thường phải sau 30-40 năm kể từ nhà máy hoạt động, người ta phải xử lý chôn cất Vì vậy, có điện hạt nhân vào năm 2020 sau năm 2050 phải lo chơn chất thải phóng xạ dài ngày Lúc chắn có cơng nghệ để xử lý, biến chất thải dài ngày thành - ngắn ngày không cịn phóng xạ Cơng nghệ xử lý chất thải đầu tư nghiên cứu mạnh nước tiên tiến Nhiệm vụ có ĐHN phải quản lý an toàn nhiên liệu sử dụng sở công nghệ chấp nhận giới (lưu giữ ướt khơ) Các nhà máy ĐHN có bể lưu giữ nhiên liệu sử dụng có đủ dung tích chứa 20 năm hoạt động nhà máy Khi xây dựng nhà máy ĐHN việc tính đến Ngồi ra, cịn có kho lưu giữ khô nằm khuôn viên nhà máy xây dựng theo tiêu chuẩn giới Vấn đề đầu tư cung cấp tài - Trước đây, nước phát triển điện hạt nhân, ngồi mục đích cung cấp điện, cịn nhằm mục tiêu quan trọng tăng cường tiềm lực quốc gia Vì vậy, công nghiệp điện hạt nhân nhận ưu đãi lớn nhà nước, yếu tố cạnh tranh kinh tế nhiều khơng tính đến - Ngày nay, hầu hết quốc gia đặt yếu tố cạnh tranh kinh tế lên hàng đầu xem xét đầu tư cho điện hạt nhân Trong số nhà máy điện hạt nhân bị đóng cửa gần đây, số hết thời hạn sử dụng, số khơng cạnh tranh mặt kinh tế (ví dụ số nhà máy Mỹ) loại lò cũ, cơng suất thấp Có hai quan điểm xem xét việc đầu tư phát triển điện hạt nhân: - Điện hạt nhân đưa vào sau nguồn nhiên liệu nước sử dụng hết - Điện hạt nhân đưa vào sớm để tiết kiệm, kéo dài thời gian sử dụng nguồn nhiên liệu nước nhằm mục đích khác (quan điểm nằm chiến lược đảm bảo an ninh lượng quốc gia) - Do yêu cầu an tồn cơng nghệ phí đầu tư nhà máy ĐHN thường cao (1.700-2.300 đô-la Mỹ/kW) so với loại nhà máy nhiên liệu thông thường chạy than, dầu, khí (600-1.200 đơ-la Mỹ/kW) Tuy nhiên, xu chi phí đầu tư ĐHN giảm dần (ví dụ theo thơng báo nước, cơng nghệ APR-1400 Hàn Quốc khoảng 1.000-1.200 đô-la Mỹ/kW, ACR Canada khoảng 1.000 đô-la Mỹ/kW) Tuy giá thành xây dựng cao, nhà máy ĐHN lại có chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp Do có số vận hành cao (khoảng 7.000giờ/năm), nên sản lượng điện tạo nhiều loại nhà máy khác cơng suất Vì giá thành ĐHN nhiều trường hợp cạnh tranh với dạng điện khác Ví dụ Nhật, ĐHN rẻ tất loại điện năng, Nhật tất loại nhiên liệu phải nhập ngoại - Do thị trường ĐHN bão hòa nước Bắc Mỹ Tây Âu, nên có nhiều công ty chào mời Việt Nam, hội thuận lợi việc tìm nguồn vốn thu xếp tài (do cung lớn cầu) Hiện có ba phương thức thu xếp tài cho dự án ĐHN: vay thương mại, đầu tư BOO BOT áp dụng chế phát triển (CDM) Tuy nhiên, phương án vay thương mại từ nước cung cấp thiết bị ĐHN Vấn đề đào tạo nhân lực để quản lý, vận hành nhà máy điện hạt nhân - Việc nâng cao dân trí, tăng cường trình độ văn hóa, kỷ luật lao động, ý thức xã hội người dân mục tiêu yêu cầu nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Trong đà phát triển đất nước, người Việt Nam sau mươi, mười lăm năm có thay đổi chất, họ có trình độ khoa học công nghệ, ý thức xã hội kỷ luật lao động - Khi định chủ trương xây dựng nhà máy điện hạt nhân, Chính phủ đầu tư cho chương trình đào tạo nhà chun mơn công nhân lành nghề trường đại học, trung tâm đào tạo nước Một dự án điện hạt nhân thường kéo dài từ 12 đến 15 năm, quãng thời gian đủ để đào tạo đội ngũ cán Ngoài ra, hợp đồng cung cấp nhà máy điện hạt nhân, nhà thầu đảm nhận đào tạo nhân lực cho việc quản lý vận hành Theo kinh nghiệm nước, cần đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân vận hành hai năm trước đưa nhà máy vào hoạt động - Những ý kiến cho quản lý vận hành nhà máy điện hạt nhân tương lai khơng có sở khoa học Như nói trên, lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt-một mơ hình thu nhỏ nhà máy điện hạt nhân Mỹ bỏ lại sau chiến tranh - khôi phục, cải tiến, bảo dưỡng, vận hành an tồn khai thác có hiệu 20 năm qua, chứng sinh động cho nhận định Ngồi ra, nhiều cơng trình cơng nghiệp lớn, đại, địi hỏi độ an tồn cao quốc gia thủy điện lớn, nhiệt điện khí, điều khiển máy bay, quản lý cảng hàng khơng… đội ngũ cán ta hoàn toàn làm chủ Không lẽ người Việt Nam lại dân tộc khác, quản lý vận hành nhà máy ĐHN Vấn đề phải sớm có định chủ trương phát triển ĐHN Có dấn thân vào làm, ta có hội đào tạo đội ngũ ngành để sẵn sàng tiếp thu làm chủ công nghệ ĐHN TÀI LIỆU THAM KHẢO ... chống lại lượng hạt nhân SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:1 020 3063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Th.s Hồng Trí Chương IV: NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN THẾ HỆ THỨ Khái niệm : • Lị phản ứng hạt nhân hệ kiểu... Nam…………………………………………………………………………………… 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 SVTH:Phạm Ngọc Phường MSSV:1 020 3063 Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng Chương I Th.s Hồng Trí : GIỚI THIỆU VỀ HẠT NHÂN Năng Lượng Hạt Nhân: Năng lượng hạt. .. kín với Hội Năng lượng Hạt nhân Tồn cầu Phân Loại Phản Ứng Hạt Nhân: Phản ứng phân hạch hạt nhân : Còn gọi phản ứng phân rã nguyên tử - trình vật lý hạt nhân hoá học hạt nhân mà hạt nhân nguyên