vận dụng các nguyên lý khmt tìm hiểu về nhà máy điện hạt nhân - điện hạt nhân và phát triển bền vững

Sự phát triển của các nhà máy điện hạt nhân 3.. • Điện hạt nhân là điện được sản sinh thông qua sự chuyển đổi nguồn năng lượng của phản ứng phân rã hạt nhân dây chuyền... a.Phản ứng phâ

TÌM HIỂU VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT

NHÂN ĐIỆN HẠT NHÂN VÀ PHÁT TRIỂN

-BỀN VỮNG

GV:PGS- TS VŨ CHÍ HIẾU

HV : HÀNG LÊ THIÊN THANH

Chương 1: Tổng quan về điện hạt nhân

Chương 2 : Sản xuất điện hạt nhân

Chương 3 : Điện hạt nhân và phát triển bền vững

Chương 4 : Nên hay không nên xây dựng

nhà máy điện hạt nhân ở Việt Nam ?

Chương 5 : Giải pháp

I Điện hạt nhân là gì ?

II Cơ sở khoa học của điện hạt nhân.

III Lịch sử phát triển của điện hạt nhân

1 Sự phát triển của lí thuyết hạt nhân

2 Sự phát triển của các nhà máy điện hạt nhân

3 Các thế hệ lò phản ứng

• Điện hạt nhân là điện được sản sinh

thông qua sự chuyển đổi nguồn năng

lượng của phản ứng phân rã hạt nhân dây chuyền.

a.Phản ứng phân hạch:

Khi một nơtron bắn phá hạt nhân U235, hạt nhân

bị tách thành hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hơn kèm theo việc giải phóng năng lượng ở dạng động

năng, bức xạ gamma và phát ra các nơtron tự do, các nơtron tự do này là tiếp tục bắn phá các hạt nhân khác để tạo ra phản ứng hạt nhân dây

chuyền

Quá trình mà nguyên tử không bền giải thoát năng lượng dư của nó gọi là sự phân rã phóng xạ

+ Hạt nhân nhẹ, với ít Proton và nơtron trở lên ổn định sau một lần phân rã

+ Hạt nhân nặng như Radi hay Urani phân rã,

những hạt nhân mới được tạo ra có thể vẫn không

ổn định, mà giai đoạn ổn định cuối cùng chỉ đạt

được sau một số lần phân rã

b.Sự phân rã phóng

xạ

•Ví dụ: Urani 238 có 92 proton và 146 nơtron luôn mất đi 2 proton và 2 nơtron khi phân rã

•Số lượng proton còn lại sau một lần Urani phân

rã là 90, nhưng hạt nhân có số lượng proton 90 lại là Thori, vì vậy Urani 238 sau một lần phân rã

sẽ làm sinh ra Thori 234 cũng không ổn định và

sẽ trở thành Protatini sau một lần phân rã nữa

•Hạt nhân ổn định cuối cùng là chì chỉ được sinh

ra sau lần phân rã thứ 14

•Quá trình phân rã này xảy ra đối với nhiều hạt

nhân phóng xạ có ở trong môi trường

b.Sự phân rã phóng

xạ

Protati ni

• Bức xạ Gamma

Bức xạ Gamma là năng lượng sóng điện từ Nó đi được khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh Khi tia gamma bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma va chạm với các nguyên tử Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổn hại cho da và các mô ở bên trong Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm

chắn lý tưởng đối với tia gamma.

Hạt nhân giải thoát năng lượng dư dưới dạng các sóng điện từ và các dòng phân tử Năng lượng đó được gọi là bức xạ

c Bức xạ

1.Sự phát triển của lí thuyết hạt nhân

•Xây dựng mô hình nguyên tử

•Năm 1912, phát hiện ra hạt nhân ,đề xuất một mô hình nguyên tử

•Năm 1939, chứng minh rằng hiện tượng phân rã hạt nhân (phân hạch) urani kéo theo sự toả nhiệt rất lớn

•2/12/1942 : Chuỗi phản ứng nguyên tử - Chicago, Mỹ.

•16/07/1945: Cuộc thử nghiệm bom nguyên - Mỹ,

•Nổ bơm nguyên tử Hiroshima (Little boy) vào ngày 6/08/1945

và Nagasaki ( Fat man) - Nhật Bản vào 9/ 8/ 1945 Cuối tháng 8 Nhật đầu hàng, kết thúc chiến tranh Thế giới thứ II

III.Lịch sử phát triển của điện hạt nhân

2.Sự phát triển của các nhà máy điện hạt nhân

Năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục được sử dụng Năm 2020 Việt Nam sẽ có 2 nhà máy điện hạt nhân được đặt tại Ninh Thuận.

III.Lịch sử phát triển của điện hạt nhân

Thời gian Sự kiện

28/03/1979 Tai nạn tồi tệ nhất của nước Mỹ, nhà máy Three

Miles Islands

1986 Nhà máy điện thứ 100 của Mỹ đi vào hoạt động

26/04/1986 Hai vụ nổ xảy ra ở nhà máy số 4 – Chernobyl – Xô

Viết cũ.Một lượng rất lớn phóng xạ thoát ra ngoài

03/2011 nhà máy điện Fukushima – Nhật nỗ hai trong bốn

nhà máy điện hạt nhân

2.Sự phát triển của các nhà máy điện hạt nhân.

Tùy thuộc vào việc

3 Các thế hệ lò phản ứng

Cơ cấu loại lò được sử dụng trên thế giới

III.Lịch sử phát triển của điện hạt nhân

I Nhà máy điện hạt nhân

1.Vị trí đặt nhà máy điện hạt nhân

2.Mô hình 1 nhà máy điện hạt nhân

3 Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân

4.Cấu tạo thanh Uranium

II Quá trình sản xuất điện

III Quá trình xử lý chất thải.

IV.Công nghệ hiện nay

1.Các loại lò phản ứng thế hệ 3 và 3+:

2.Lò phản ứng Việt Nam dự định sử dụng.

1 Vị trí nhà máy điện hạt nhân

Nhà máy điện hạt nhân thường được chọn đặt ở bờ biển( thềm lục địa vững ít hoạt động địa chất.) đáp ứng yêu cầu cung cấp nước cho hệ thống làm mát Do vậy thiết kế nhà máy điện hạt nhân phài tính đến rủi ro về :Lụt lội, sống thần

Tuy nhiên WEC ( World Energy Council) đã tăng nguy cơ gây

ra thảm hoạ : động đất, lốc xoáy, vòi rồng, bão lớn nhiệt đới,lụt, thây đổi khí hậu, nhiệt độ tăng,hạn hán, bão tuyết…

 Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận I đặt tại xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh

Thuận

 Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2 đặt tại

xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận

I Nhà máy điện hạt nhân

Nhà máy điện hạt nhân Fukushima

2.Mô hình 1 nhà máy điện hạt nhân

Về cơ bản : một nhà máy điện hạt nhân có :

2.Mô hình 1 nhà máy điện hạt nhân

II Nhà máy điện hạt nhân

Nhà máy điện hạt nhân lò EPR

• Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị có

thể điều khiển và kiểm soát phản ứng phân hạch để thu được năng lượng nhiệt do phản ứng phân hạch tạo ra.

3.Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân

II Nhà máy điện hạt nhân

3.Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân

Giảm tốc độ của các nơtron sinh ra

Thu nhiệt sinh ra

Điều chỉnh quá trình phân hạch Tạo ra sự phân

hạch

3.Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân

nước

II Nhà máy điện hạt nhân

4.Cấu tạo thanh Uranium

-Uranium hoặc

Plutonium

-Uranium tự nhiên chỉ chứa 0,7% 235U phân hạch : lò nước nặng

hoặc lò phản ứng làm

nguội bằng khí và dùng chất làm chậm than chì

- Uranium được làm giàu trên dưới 4% ở dạng ôxít Uranium : Lò phản ứng nước nhẹ

1 2

7 3

6

VI Xử lý chất thải.

1.Chất thải

8 gi i pháp cho ch t th i h t nhân ải pháp cho chất thải hạt nhân ất thải hạt nhân ải pháp cho chất thải hạt nhân ạt nhân

1 Đưa vào không gian

2 Chôn sâu trong lòng đất

3 Chôn lấp dưới đáy biển

4 Chôn lấp vào vùng chìm

hút

5 Chôn dưới sông băng

6 Cất giữ trong đá nhân tạo

7 Rút ngắn chu kỳ bán rã

8 Tái chế chất thải hạt nhân

2.Xử lý chất thải

•Quy trình

có thể hạn chế đến mức tối đa chất thải phóng xạ

từ lò phản ứng lên đến 99% , đồng thới đốt chất thải cũng tạo ra năng lượng

III Xử lý chất thải.

• Hệ thống

phân huỷ chất thải của các nhà khoa học làm thành 2 giai đoạn

• Giai đoạn 1 :

75% chất thải gốc được phá huỷ trong mức tiêu chuẩn,

bước này sản sinh ra năng lượng, nhưng

nó không phá huỷ chất thải tồn tại lâu,chất

có số lượng nguyên tử cao hơn

uranium,chất thải có độc tính phóng xạ cao ( bùn phóng xạ)

bùn phóng xạ

sẽ được phá huỷ trong CFNS dựa trên sự kết hợp của phản ứng phân

hạch và nung tan chảy,

điểm mạnh của sự kết hợp trên nẳm

ở khả năng đốt chất bùn phòng xạ

nguy hiểm.

• 1 hệ thống có thể xử lý chất thải của 10-

15 nhà máy điện hạt nhân ( loại lò

LWRs)

• Thế hệ III và III+ :

Các lò phản ứng tiên tiến

• Thế hệ IV Thế hệ lò phản ứng tiếp theo

IV.Công nghệ điện hạt nhân hiện nay

Nhà máy điện hạt nhân thế hệ

1600 MW

SWR 1000-

1250 MW

AP 1000

Hoa Kỳ

Pháp và Đức

Ưu điểm

trường

Nhà máy điện hạt nhân thế hệ

III và III+

Tên lò Thế hệ

Nơi sản xuất

Công suất Ưu điểm

Đặc trưng

VVER-92 Thế hệ thứ 3+ Nga MWe 1000

An toàn hệ thống an toàn thụ động kết hợp với hệ thống an toàn chủ động

-Lò hơi nằm ngang -Thanh nhiên hình lục giác

• 2.Lò phản ứng Việt Nam dự định sử dụng.

bền vững

I Vai trò của điện hạt nhân

1 Cơ cấu năng lượng của thế giới

2 Cơ cấu năng lượng của một số nước phát triển

3 Vai trò của năng lượng hạt nhân trong tương lai.

II Nhà máy điện hạt nhân trong phát triển bền vững :

4 Hạn chế suy giảm và cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên

1 Cơ cấu năng lượng của thế giới

1 Cơ cấu năng lượng của thế giới

I.Vai trò của điện hạt nhân

1 Dầu

2 Than đá

3 Khí ga tự nhiên

4 Năng lượng tái tạo

5 Năng lượng hạt nhân

1 Dầu

2 Năng lượng tái tạo

3 Khí ga tự nhiên

4 Than đá

5 Năng lượng hạt nhân

Năng lượng tái tạo

2.Cơ cấu năng lượng hạt nhân của một số nước phát triển

Quốc gia Số lò Tỉ lệ % trên thế Vị trí

giới

Tổng công suất

I.Vai trò của điện hạt nhân

3.Vai trò của điện hạt nhân trong tương lai

1 Hạn chế suy giảm và cạn kiệt tài

nguyên thiên nhiên ( Nguyên tắc 4)

a Than đá:

b Tài nguyên sinh vật

c Tạo khí H2

2.Giữ vững trong khả năng chịu đựng

được của Trái Đất ( Nguyên tắc 5)

a Hạn chế lượng khí nhà kính cacbonic thải

ra môi trường

b Bảo vệ đa dạng sinh học

II.Nhà máy điện hạt nhân trong phát triển bền vững :

3.Trong chiến lược tăng trưởng xanh :

Chiến lược Tăng trường xanh là một bước

hành động hoá trong phát triển bền vững,

2.Cơ cấu năng lượng hạt nhân của một số nước phát triển

Quốc gia Số lò Tỉ lệ % Tổng công

II.Nhà máy điện hạt nhân trong phát triển bền vững :

4.Ví dụ thực tế ở một số quốc gia phát triển

điện hạt nhân ở Việt Nam ?

I Tình hình- nhu cầu năng lượng của Việt Nam trong 2020- 2030

II Trình độ khoa học - kỹ thuật hiện nay

III Tính kinh tế trong điện hạt nhân

1 Thị trường điện hạt nhân

2 Chi phí chung cho việc sản xuất điện hạt nhân

IV Những kết quả từ nhà máy điện hạt nhân

V Những hậu quả từ nhà máy điện hạt nhân

I.Tình hình- nhu cầu năng lượng của Việt Nam trong 2020-2030

1.Về cơ cấu tiêu thụ điện : 2006-2010

2 Nhu cầu về điện trong tương lai,

14-16% 11.15% 7.4-8.4%

Năng suất điện (tỉ kWh )

194-210 330-362 695-834

Mục tiêu

Nước Công nghiệp Chiến lược tăng trưởng

xanh

Tổng sơ đồ phát triển điện quốc gia (Tổng sơ đồ VII)

Nhiệt

điện

Thuỷ điện

Khí đốt NLTT NLNT Nhập

khẩu46.8% 19.6% 24 % 4.5% 2.1% 3 %

Cụ thể là vào năm 2020:

-Tổng sản lượng điện mục tiêu cho năm

2020 là trên 300 billion kWh

-Tổng sản lượng điện mục tiêu cho năm

2030 là trên 695 billion kWh

STT Nguồn điện

2020 2030

Tổng công suất lắp đặt  (MW)

Thị phần trong tổng công suất lắp đặt (%)

Thị phần trong tổng sản lượng điện (%)

Tổng công suất lắp đặt  (MW)

Thị phần trong tổng công suất lắp đặt (%)

Thị phần trong tổng sản lượng điện (%)

1 Nhiệt điện than 36,000 48.0 46.8 75,000 51.6 56.4

2 Nhà máy nhiệt điện

tua bin khí

10,400 13.9 20.0 11,300 7.7 10.5

3 Nhà máy nhiệt điện

chạy tua bin khí LNG

2,000 2.6 4.0 6,000 4.1 3.9

4 Nhà máy thuỷ điện 17,400 23.1 19.6 N/A 11.8 9.3

5 Nhà máy thuỷ điện

Bảng Cơ cấu nguồn điện theo công suất và sản lượng cho giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn 2030

Nguồn: tóm tắt các thông tin được trong Tổng sơ đồ VII

Tăng

gấp 5

lần trong

vòng 10

năm

I.Tình hình- nhu cầu năng lượng của Việt Nam trong 2020-2030

- Năm 2030 : ĐHN cung ứng 10.1 % tổng

sản lượng điện , như vậy chỉ riêng điện

hạt nhân cũng đã đáp ứng nhu cầu cả

nước trong dịch vụ, nông nghiệp và các

ngành khác ( trừ sản xuất CN và tiêu

dung trong hộ gia đình.)

3.Vai trò của các nguồn năng lượng hạt nhân

 Điện hạt nhân là nguồn năng lượng

quan trọng.

II.Trình độ khoa học - kỹ thuật về điện hạt nhân hiện nay

Nhu cầu về

nhân lực

1000 kĩ sư

300 kĩ sư đào tạo chuyên dụng

700 kỹ sư mức độ bình thường

300 -500 người làm giám sát và chuyên gia ở

Bộ liên quan

1500 kĩ

sư được đào tạo

Theo ông Sergey A Boyarkin -

Giám đốc ROSATOM tại Việt Nam

Đáp ứng

Việt Nam chưa có hoạt động liên quan về công

nghệ hạt nhân

Việt Nam thiếu cán bộ trầm trọng

Chưa có công nghệ điện hạt nhân

Việt Nam

đủ chuyên gia cho điện hạt nhân

10 năm

50 - 60 sinh viên/ lượt

III.Tính kinh tế trong điện hạt nhân

Phí vận hành nhà máy

200.000 tỷ VND ( năm 2008)

Giá Urani ngày càng tăng

1500 kĩ sư Phí thuê chuyên gia và nhân sự

Phí tháo gỡ nhà máy

Ví dụ :

Thủ tướng Nhật Bản Yoshihiko Noda thông báo phải mất tới

40 năm để dỡ bỏ hoàn toàn nhà máy các nhà máy ĐHN

Fukushima

Phí tháo gỡ nhà máy rất lớn : Tổng chi phí cho việc làm sạch, tái

định cư và bồi thường nạn nhân vụ Chernobyl ước tính gần

200 tỷ USD.

Ủy ban An toàn Hạt nhân Nhật Bản hôm 13-10 thông báo

thiệt hại do thảm họa hạt nhân Fukushima gây ra ước tính

lên đến 74 tỉ USD.

Cũng theo cơ quan này, việc phá dỡ 4 lò phản ứng hạt nhân

sẽ tiêu tốn 14,9 tỉ USD; còn 52 tỉ USD sẽ được dành cho bồi

thường, làm sạch đất nhiễm xạ và nhiều hoạt động khác liên

quan

- Điện sạch

triển kinh tế, đáp ứng nhu cầu cho phát

1 Môi trường : nhà máy điện hạt nhân gây ảnh

hưởng đến môi trường

- Khai thác quặng Uranium

- Chất thải quặng

- Sự cố => rò rỉ phóng xạ

Điều nguy hiểm nhất chính là phóng xạ tồn tại

trong không khí, đất, nước, thực vật… Và có

thể chuyển từ đất => thực vật => động vật => người : gây ra nhiều bệnh, đột biến nghiêm

trọng.

Phóng xạ bị rò rỉ thì không có biên giới, và lan

rất nhanh, không có cách ngăn cản.

• - Hô hấp: ung thư vòm họng, phổi.

• - Máu và cơ quan tạo máu: Mô limpho và tủy

xương ngừng hoạt động, làm cho số lượng tế bào trong máu ngoại vi giảm xuống nhanh chóng.

• - Hệ tiêu hóa: Niêm mạc ruột bị tổn thương, dẫn

đến tiêu chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng của cơ thể, ung thư.

• - Da: viêm loét, thoái hóa, hoại tử hoặc phát triển

thành khối u ác tính trên da.

• - Cơ quan sinh sản: Vô sinh.

• - Sự phát triển phôi thai: có thể bị sảy thai, thai

chết lưu hoặc sinh ra trẻ bị dị tật bẩm sinh.

VI.Những hậu quả từ nhà máy điện hạt nhân

Việt Nam ?

2.Tác động của ô nhiễm phóng xạ với cơ thể

3.Các thảm hoạ hạt nhân

VI.Những hậu quả từ nhà máy điện hạt nhân

Thời gian Sự kiện

6/08/1945 Hiroshima (Little boy) - Nhật

6 hai vụ nổ xảy ra ở nhà máy số 4 – Chernobyl – Xô Viết cũ.Một lượng rất

lớn phóng xạ thoát ra ngoài, băng ngang tới châu Âu

FUKUSHIMA DAICHI, Nhật Bản

6/08/1945 : Hiroshima

(Little boy)

9/ 8/ 1945: Nagasaki

( Fat man)

V Nhận định : Ưu điểm

• NLHN là một giải pháp kinh tế, an toàn và là nguồn

toàn cầu và BĐKH

• Điện hạt nhân có thể cạnh tranh bằng kinh tế và sẽ cạnh tranh hơn khi tính đến chi phí môi trường liên

quan đến những tổn hại do phát thải Carbon

• Nguồn nhiên liệu hoá thạch đang cạn mà nhu cầu

điện năng của Việt Nam sẽ tăng cao trong tương lai

•Như vậy: để khắc phục yếu điểm về an toàn và

xử lý chất thải thì Việt Nam nên chờ lò thế hệ VI

ra đời với mức độ an toàn rất cao

•Áp dụng công nghệ Fusion-fission hybric(FFH)

nhằm tái sử dụng nguyên liệu, đồng thời hạn chế tối đa lượng chất thải

•Việt Nam dù tài nguyên đang cạn, nhưng nguồn tài nguyên còn lại, tài nguyên tái tạo ( Thuỷ điện, gió,mặt trời) nếu triệt để khai thác sẽ giúp Việt Nam đủ thời gian chờ lò thế hệ thứ IV

•Sử dụng tài nguyên, điện tiết kiệm và hiệu quả.

I.Các nguồn năng lượng tái tạo

1 Thuỷ điện

2 Phong điện

3 Năng lượng mặt trời

II.Chính sách sử dụng điện năng.

• Tiềm năng lý thuyết về thủy điện trên tất cả các hệ

thống sông của Việt Nam khoảng 300 tỉ kWh/năm.

• Thủy điện là nguồn năng lượng chính đáp ứng nhu cầu điện quốc gia Đến nay, các công trình thuỷ điện đã

khai thác được khoảng 4.238 MW

• Nhưng chúng ta phải tính toán cân đối giữa tiêu chí

phát triển thuỷ điện vì nhu cầu và lợi nhuận với sự ổn định của môi trường

Các nguồn năng lượng tái tạo

1 Thuỷ điện :

1 Thuỷ điện :

I.Các nguồn năng lượng tái tạo

• Theo tính toán của Bộ Công Thương, Việt

Nam rất thích hợp cho các dự án, công trình phát triển phong điện với tổng công suất ước tính lên đến 513.360 MW.

• Bộ Công Thương cho biết cả nước hiện mới có 42 dự án phong điện

• với tổng công suất 3.906 MW

• sự tham gia của nhà đầu tư nước ngoài như Đức, Canada , Thụy Sĩ, Argentina

2 Phong điện :

Các nguồn năng lượng tái tạo