Đề tài: Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lương nguyên tử docx

►Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh nguyên liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt… lò phản ứng hạt nhân có cấu tạo khác nhau.. ►Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu Uran-235 nghè

BÀI CEMINA TRANG BỊ

ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

Đề bài : Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết

bị năng lương nguyên tử

GVHD : Nguyễn Đình Long SVTH : Nguyễn Văn Chương MSSV : 48132035

1. Cấu tạo của thiết bị năng lượng nguyên tử

có các bộ phân sau :

nơi xảy ra phản ứng phân hạch

sinh ra từ phân hạch hạt nhân được dùng để tạo hơi

máy phát điện và quay chân vịt

nước, chuyển nó trở lại thành pha lỏng

►Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh

nguyên liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt… lò phản ứng hạt nhân có cấu tạo khác nhau.

Hình 3-1 Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân.

►Thanh nhiên liệu : Nguyên liệu thường được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân là Uran-

235, Uran-233, hoặc Plutoni-239 Phản ứng

dây truyền được xẩy ra dưới tác động ban đầu của các notron

►Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu Uran-235 nghèo, notron kích hoạt là các

notron năng lượng thấp (notron chậm) Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng Pu-239 hoặc

Uran-235 giầu, thường sử dụng notron kích

hoạt có năng lượng lớn (notron nhanh)

►Các lò phản ứng hạt nhân thông thường hiện nay, sử dụng nguyên liệu UO2 chứa 5%

Uran-235 Thanh nhiên liệu cho các lò phản ứng hạt nhân được làm thành dạng viên

Uranium oxide hình trụ, hình cầu, tấm…

Chúng được xếp vào các hộp zircalloy 4 (hợp kim của zirconium, rất bền, chịu được nhiệt

độ cao và không hấp thụ nơtron) Phổ biến nhất là dạng hình trụ, tập hợp thành bó

vuông gồm khoảng 200 thanh Người ta còn chừa một số vị trí trong đó để đặt các thanh điều khiển.

Các dạng thanh nhiên liệu thường sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân

1.2 phân loại các lò phăn ứng hạt nhân

Có nhiều cách phân loại lò phản ứng hạt nhân, dưới đây là cách phân loại phổ biến nhất, dựa vào các

chất làm chậm và chất truyền nhiệt sử dụng trong

lò phản ứng

► Lò phản ứng nước – nước: Các thanh nhiên liệu được xếp trong hộp đặt trong vùng phản ứng

Nước vừa làm chất truyền nhiệt, vừa làm chất làm chậm Nước làm chất truyền nhiệt được đưa vào bên trong lò phản ứng, chạy dọc theo vùng phản ứng từ dưới lên trên Áp suất trong lò phản ứng

nước – nước khoảng 1-2MPa

► Lò phản ứng graphite: Graphite được sử dụng làm chất làm chậm, chất truyền nhiệt trong lò

phản ứng graphite có thể là nước nhẹ, nước nặng, gas, hoặc kim loại nóng chẩy

► Lò phản ứng sử dụng notron kích hoạt năng lượng lớn (notron nhanh): Nguyên liệu sử dụng trong lò

là hỗn hợp U235 và Pu239 được làm giầu (15%) Phản ứng dây truyền xẩy ra dưới tác động kích

hoạt của các notron nhanh Bao quanh vùng phản ứng là các tấm U238 hoặc Th232 có nhiệm vụ hấp thu toàn bộ các hạt notron nhanh, còn gọi là vùng tái sinh nguyên liệu Các tấm U238 và Th232 khi hấp thụ notron sẽ trở thành Pu239, U233, nó sẽ tách ra trong quá trình tái chế

► Lò nhiệt độ cao tải nhiệt bằng tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm Loại lò này vẫn chưa được vận hành thương mại, là một

phương án thay thế cho thiết kế thông thường Nó dùng graphite là chất làm chậm và khí helium là chất tải nhiệt

►Đặc điểm nổi bật của HTGR là có độ an

toàn cao Nhiên liệu của chúng được bọc

trong lớp vỏ gốm chịu được nhiệt độ trên

1.600oC trong khi nhiệt độ làm việc hiệu

quả của lò là 95 độ C Helium được dẫn trực tiếp tới turbin

►Ngoài ra, còn có một số lò cải tiến khác với tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ được nâng lên đang trong quá trình xin cấp phép ở một số nước và có thể được xây

dựng vào năm 2010.

► Tên và kí hiệu các loại lò phản ứng thông dụng

trên thế giới

► ABWR - Lò nước sôi cải tiến

AGR - Lò cải tiến, dùng graphite làm chất làm

chậm, gas làm chất truyền nhiệt

BWR - Lò nước sôi

FBR - Lò phản ứng sử dụng notron kích họat năng lượng lớn (notron nhanh)

GCR - Lò phản ứng dùng graphite làm chất làm

chậm, gas làm chất truyền nhiệt

HTGR - Lò nhiệt độ cao, tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm

HWGCR - Lò phản ứng dùng nước nặng làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt

HWLWR - Lò phản ứng dùng nước nhẹ làm chất truyền nhiệt, nước nặng làm chất làm chậm

► РБМК - Lò phản ứng dùng graphite làm chất làm chậm, nước nhẹ làm chất dẫn nhiệt.

2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lượng nguyên tử.

2.1 Nhiên liệu dùng cho nhà máy hạt nhân

► Nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân có thể sử

dụng các chất có khả năng phân hạch như

Uranium hoặc Plutonium

nên chỉ sử dụng làm nhiên liệu cho lò phản ứng

hấp thu nơtron và sử dụng chúng một cách hiệu quả như lò nước nặng hoặc lò phản ứng làm nguội bằng khí và dùng chất làm chậm than chì

► Nước làm nhẹ có thể dễ điều chế và rẻ tiền,

nhưng khả năng hấp thu nơtron lớn, nên không

thể sử dụng Uranium tự nhiên làm nhiên liệu cho

lò phản ứng nước nhẹ.

► Lò phản ứng nước nhẹ sử dụng nhiên liệu

Uranium được làm giàu trên dưới 4% ở dạng ôxít Uranium Còn Pu thì thích hợp làm nhiên liệu cho

lò phản ứng tái sinh nhanh

dây chuyền, cần phải hãm bớt nơtron tốc độ cao thành nơtron nhiệt

► Như vậy, vật liệu làm chậm nơtron được gọi là

chất làm chậm

a Hấp thu nơtron hiệu quả.

b Giảm tốc độ của nơtron với hiệu suất cao.

► Vì vậy, vật liệu thích hợp cho chất làm chậm

thường là những nguyên tố có số nguyên tử nhỏ.Các loại chất làm chất làm chậm thông thường:

► 1 Nước nhẹ (nước thông thường) có hiệu suất

làm chậm rất tốt, giá thành rẻ nhưng có nhược điểm là hấp thu nơtron một cách lãng phí

► 2 Nước nặng cũng có hiệu suất làm chậm tốt; do không hấp thu nơtron một cách lãng phí, nên có thể nói đây là chất làm giảm tốc lý tưởng, nhưng giá thành rất cao và khó điều chế

► 3 Than chì (Graphite) tuy hiệu suất làm chậm

thấp, nhưng lại ít hấp thu nơtron và giá tương

đối rẻ

2.2 nguyên Lý hoạt động

► 1) "Reactor" (Tạm dịch là "Lò phản ứng nguyên

tử): Gồm có 1 lò phản ứng nguyên tử và các bộ phận kiểm soát, điều hòa sự phát nhiệt năng

► 2) "Primary System" (Tạm dich là Hệ Thống

Chính): Gồm có các hệ thống nước hay nước nặng ("Water": H2O hay là "Heavy Water": D2O) luân lưu để lấy nhiệt năng từ lò phản ứng (Nuclear

Reactor)

► 3) "Secondary System" (Tạm dịch là Hệ thống

Phụ) gồm các mạch nước thường, chuyển nhiệt

("Heat Exchanger") từ Hệ Thống Chính, tạo ra hơi nước thường (H2O) ở nhiệt độ và áp suất cao,

dùng để phun vào, làm quay những "Turbine" sinh

ra điện như "Dynamo"

► Hơi nước nóng chạy "Turbine" được tận dụng đến tối đa để tránh phí phạm nhiên liệu nguyên tử, và giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường (Tăng nhiệt

độ của sông ngòi do hơi nước nóng thải ra)

► 4) "Electrical System": (Tạm dịch là Hệ Thống

Điện) Gồm các hệ thống liên quan đến mạch điện bên trong nhà máy, điều chỉnh lương điện phát ra

để cung cấp cho giới tiêu thụ Hơn nữa, còn có

"Feed Back" qua các "System" khác để điều hòa công suất Và khi khởi động toàn bộ nhà máy, một

hệ thống phát điện nhỏ, riêng rẽ được xử dụng

"System" nào cũng có những hệ thống báo động,

và các hệ thống tự động đóng hay mở các "Valve" nước và các mạch điện khác nhau, tùy theo từng

sự việc bất bình thường hay nguy cấp xẩy đến

Lò phản ứng

nhanh làm mát bằng khí (gas-

cooled fast reactor

- GFR)

►Lò phản ứng nhanh làm

mát bằng chì (lead-cooled fast reactor - LFR)

►Lò phản ứng muối nóng

chảy (molten salt reactor - MSR)

►Lò phản ứng

nhanh làm mát bằng natri

(sodium-cooled fast reactor –

SFR)

►Lò phản ứng làm mát bằng nước siêu tới hạn

(supercritical water-cooled reactor -

SCWR)

► Lò phản ứng nhiệt độ rất cao (very

high

temperature reactor -

VHTR)/Nhà máy hạt

nhân thế hệ tiếp theo

(next -

generation nuclear plant

- NGNP)

Tài liệu tham khảo :

Th.s : Nguyễn Đình Long

điện nguyên tử http://nuclearvn.blogsome.com

► Phát triển lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới

Và Cục An toàn bức xạ hạt nhân

http://www.varans.gov.vn