Lò phản ứng hạt nhân và các phương pháp bảo vệ an toàn cho lò phản ứng

Lò phản ứng hạt nhân đã được phát triển để tạo ra năng lượng sạch và hiệu quảhơn, thu được khoảng cách giữa các nguồn cung cấp và nhu cầu sử dụng năng lượng.. Mặc dù lò phản ứng hạt nhân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ-CÔNG NGHỆ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐIỆN

LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ AN TOÀN

CHO LÒ PHẢN ỨNG

GVBM: TS NGUYỄN ĐỨC KHUYẾN

Lớp: DH21NL Nhóm 12

Tháng 4/2023

STT Họ và tên MSSV

1 Nguyễn Thành Đạt (C) 21137059

2 Nguyễn Huy Hoàng 21137077

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

TÓM TẮT TIỂU LUẬN 5

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 6

CHƯƠNG 2: LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP AN TOÀN 7

I.Giới thiệu nhà máy điện hạt nhân và phản ứng hạt nhân 7

1.Giới thiệu nhà máy điện hạt nhân 7

2.Phản ứng hạt nhân 10

II Lò phản ứng hạt nhân 12

1.Phân loại 12

2.Nguyên lý hoạt động 14

3 Ưu nhược điểm và ứng dụng của lò phản ứng hạt nhân 18

III Phương pháp đảm bảo an toàn 25

1.Phương pháp đảm bảo an toàn nguy cơ phóng xạ, nhiên liệu xả ra: 25

2.Nguyên lý, thiết bị 33

3.Ứng dụng 35

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 38

I Kết luận: 38

II.Đề nghị 38

Tài liệu tham khảo 41

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay chúng ta đang sống trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang cùng hòa mình vào xu hướng chung của nền kinh tế thế giới Và để có được một chỗ đứng trên thương trường quốc tế thì vấn đề đặt ra ở mỗi quốc gia là phải có nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ Có thể nói rằng công nghiệp năng lượng là một trong những tiêu chí quyết định sự sống còn của nhân loại Nhà máy điện là một nhân tố quan trọng trong nền công nghiệp phát triển Nó cần một nguồn nhiên liệu lớn để duy trì và phát ra nguồn năng lượng để phát ra điện năng (quan trọng nhất) Mà nhiên liệu cần thiết để cho nhà máy điện hoạt động như than, dầu mỏ, khí đốt (nhiên liệu hóa thạch) bây giờ ngày càng giảm sút trầm trọng Phải cần có nguồn năng lượng mới để giải quyết vấn đề số lượng nhiên liệu nhập vào Thì lò phản ứng hạt nhân là 1 trong những phương án tối ưu nhất Lò phản ứng hạt nhân đã được phát triển để tạo ra năng lượng sạch và hiệu quảhơn, thu được khoảng cách giữa các nguồn cung cấp và nhu cầu sử dụng năng lượng Việc tận dụng các nguồn năng lượng sạch là một phần quan trọng trong việc xây dựng một tương lai bền vững cho hành tinh của chúng ta Mặc dù lò phản ứng hạt nhân vẫn còn những rủi ro tiềm ẩn, nhưng nó cũng là một công nghệ phát triển triển vọng để giải quyết các thuật toán về năng lượng của thế giới Chúng ta cần tiếptục tìm hiểu và nghiên cứu về lò phản ứng hạt nhân để khai thác tiềm năng của công nghệ này

DANH MỤC HÌN

Hình 1.1 Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission): Nơtron (màu trắng) bắn phá hạt

nhân nguyên tử thành hai phần tương đối bằng nhau 10

Hình 1.2: Phản ứng nhiệt hạch (Nuclear Fusion) 10

Hình 1.3: Phân rã phóng xạ (Radioactive Decay): Nguyên tử phóng xạ (Radioactive atom) không bền phát ra năng lượng bức xạ 11

Y Hình 2 1: Lò phản ứng sử dụng notron làm mát nhanh 13

Hình 2 2: Toàn bộ quá trình phân hạch xảy ra trong lõi bằng thép của lò phản ứng14 Hình 2 3: Cấu tạo bên trong lò phản ứng 14

Hình 2 4: Cơ cấu tự động khi có sự cố 15

Hình 2 5: Quá trình tạo ra điện trong lò nước áp lực 15

Hình 2 6: Quá trình tạo ra điện trong lò nước sôi 16

Hình 2 7: Lò phản ứng được đặt trong một bể chứa bằng sắt không rỉ 16

Hình 2 8: Chất thải hạt nhân sau quá trình phân hạch và bể chứa chất thải hạt nhân 17

Hình 2 9: Chất thải hạt nhân sau quá trình phân hạch và bể chứa chất thải hạt nhân 18

Hình 2 10: Tỷ lệ điện năng có nguồn gốc hạt nhân sản xuất năm 2014 19

Hình 2 11: Tàu sân bay chạy bằng năng lượng hạt nhân của Hải quân Mỹ 21

Hình 2 12: Nhà máy điện hạt nhân Cattenom, nằm ở vùng Lorraine, nước 22

Hình 2 13: Xạ hình toàn thân khá hiếm trong ung thư lưỡi 23

Hình 2 14: Một lò phản ứng nghiên cứu ở bang Oregon, Mỹ 23

Hình 2 15: Tên lửa đạn đạo LGM-30 Minuteman từng được coi là trụ cột vũ khí quân sự hạt nhân của Mỹ 24

Hình 3 1: Nhà máy điện hạt nhân Rivnenskja, Ukraina 25

Hình 3 2: Kiểm tra an toàn thường xuyên các thiết bị 25

Hình 3 3: Quản lí và giám sát 26

Hình 3 4: Những thùng chứa chất thải hạt nhân 28

Hình 3 5: Căn hầm trữ chất thải phóng xạ tại Phần Lan được gọi là Onkalo 29

Hình 3 6: Giải pháp chôn sâu dưới lòng đất 29

Hình 3 7: Các loại đá nhân tạo chứa 31

TÓM TẮT TIỂU LUẬN

Qua bài tiểu luận này nhằm mục tiêu là hiểu được vấn đề lò phản ứng hạt nhân và phương pháp bảo vệ an toàn trong nhà máy điện hạt nhân đã gây nhức nhối của thế giới suốt nhiều thập kỉ qua Vậy nên qua bài tiểu luận này chúng em muốn tìm hiểu

về lò phản ứng hạt nhân và phương pháp bảo vệ an toàn trong nhà máy điện hạt nhân Bên cạch đó cũng tìm hiểu về một số phương pháp và cách khắc phục để bảo

vệ an toàn trong nhà máy điện hạt nhân là có thể giúp được con người, môi trường

và đưa thế giới ngày một phát triển, để không xảy ra các vụ thảm họa điện hạt nhân

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Lò phản ứng hạt nhân là một phiên bản công nghiệp của vật liệu hạt nhân, trong đó các nguyên tử phân hủy và phát ra năng lượng Tuy nhiên, lò phản ứng hạt nhân cũng mang đến một mối đe dọa liên quan đến bảo vệ an toàn, chẳng hạn như sự rò rỉphóng xạ và vấn đề quản lý chất thải hạt nhân Ngoài ra các lò phản ứng hạt nhân còn tồn tại các vấn đề đối với việc giám sát kỹ thuật, đào tạo nhân viên an toàn và phát triển các kỹ thuật bảo vệ mới để đảm bảo an toàn cho cả người và và môi trường Các phương pháp bảo vệ an toàn bao gồm cả giải pháp kỹ thuật (vật liệu và thiết bị chịu lực và chịu nhiệt, thiết bị phòng cháy chữa cháy, hệ thống xử lý chất thải) và phương pháp quản lý người (đào tạo nhân viên an toàn, quản lý rủi ro và cung cấp hướng dẫn cho nhân viên)

CHƯƠNG 2: LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ PHƯƠNG

PHÁP AN TOÀN

I.Giới thiệu nhà máy điện hạt nhân và phản ứng hạt nhân

1.Giới thiệu nhà máy điện hạt nhân

a, Khái niệm

-Nhà máy điện hạt nhân hay nhà máy điện nguyên tử là nơi tạo ra điện năng ở quy

mô công nghiệp, sử dụng năng lượng thu được từ phản ứng hạt nhân, tức là chuyển tải nhiệt năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện năng

b, Sự ra đời của điện hạt nhân

-Vào những năm 1950 - 1960, một số nước đã bắt tay vào sản xuất điện hạt nhân, song đây mới chỉ là giai đoạn khởi đầu, khi công nghệ này chưa được thương mại hóa Ngày 20 - 12 - 1951, loài người lần đầu tiên được sử dụng điện sản xuất bằng năng lượng hạt nhân tại lò thử nghiệm EBR-1 của Mỹ và thắp sáng được bốn bóng đèn Tổ máy điện hạt nhân đầu tiên của Nga có tên là Gra-phít nước nhẹ 5MW (e) tại Ốp-nhin-xcơ, bắt đầu hoạt động năm 1954 và ngừng hoạt động ngày 30-4-2002 Nhà máy điện hạt nhân quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới có tên là Can-đơ Hôn của Anh bắt đầu vận hành năm 1956 và đóng cửa vào tháng 3 - 2003

-Bước sang thập kỷ 70, 80 thế kỷ XX, nhiều nước đẩy nhanh tốc độ phát triển điện hạt nhân khi công nghệ này đã được thương mại hóa cao và do khủng hoảng dầu

mỏ Tỷ trọng điện hạt nhân toàn cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên 17% Bước vào thậpniên 80 và 90 thế kỷ XX, sau sự cố Chéc-nô-bưn và sự phản đối của dân chúng, kết hợp với các yếu tố chính trị và sự cạnh tranh yếu về kih tế do việc tăng cao các yêu cầu về an toàn đã làm cho tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh, một số nước như Đức và Thụy Điển đã có chủ trương loại bỏ điện hạt nhân

-Từ đầu thế kỷ XXI tới nay, khi vấn đề an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định vàcông nghệ điện hạt nhân ngày càng được nâng cao thì xu hướng phát triển điện hạt nhân đã có những thay đổi tích cực, Mỹ dự tính đến năm 2020 sẽ tăng 10.000 MW cho 104 nhà máy điện hạt nhân hiện có Anh cũng có ý định quay trở lại phát triển điện hạt nhân do thiếu hụt năng lượng

c, Cấu tạo của nhà máy điện hạt nhân

-Trung tâm lò phản ứng hạt nhân, nơi xảy ra phản ứng phân hạch

-Máy phát điện chạy bằng hơi nước, nơi nhiệt sinh ra từ phân hạch hạt nhân được dùng để tạo hơi

-Tuốc-bin dùng hơi nước làm quay nó để chạy máy phát điện

-Bộ phận ngưng tụ, làm lạnh hơi nước, chuyển nó trở lại thành pha lỏng

-Hoàn thiện công nghệ các nhà máy điện hạt nhân hiện hành Các lò nước nhẹ công suất lớn đang được thiết kế nâng cấp thành các lò cải tiến với công suất lớn hơn và từng bước áp dụng nguyên lý an toàn thụ động

-Nghiên cứu phát triển các lò có công suất nhỏ và trung bình

-Phát triển các thiết kế mới kiểu ghép nối các mô-đun độc lập theo hướng sử dụng chất tải nhiệt là khí nhiệt độ cao và dùng hơi quá nhiệt để quay tuốc-bin, áp dụng triệt để nguyên lý an toàn thụ động

-Phát triển những loại lò thế hệ mới có nhiều ưu điểm vượt trội để đáp ứng các mục tiêu: an toàn hơn, kinh tế hơn, ít chất thải phóng xạ hơn và giảm nguy cơ phổ biến

vũ khí hạt nhân

d, Cơ chế hoạt động của nhà máy điện hạt nhân

- U-ra-ni là nguyên tố phóng xạ tự nhiên có nhiều trong quặng Chúng được khai thác, tuyển chọn, tinh chế và làm giàu để tạo thành U-ra-ni 235 là chất có khả năng phân hạch cho năng lượng tốt nhất và tiếp tục được chuyển hóa tiếp thành Ô-xít U-ra-ni dưới dạng chất bột màu đen

- Chất bột này được ép rồi nung thành những viên dài 1 cm, nặng khoảng 7 gam Các viên này được xếp lần lượt vào ống kim loại dài khoảng 4m bịt kín 2 đầu để tạo thành các thanh nhiên liệu Mỗi nhà máy điện hạt nhân cần hơn 40.000 thanh nhiên liệu Cứ 264 thanh được kết lại thành những bó hình vuông gọi là bó thanh nhiên liệu

- Một lò phản ứng hạt nhân 900 MW cần khoảng 157 bó thanh nhiên liệu (chứa khoảng 11 triệu viên) Các bó này được sắp xếp thành tâm lò phản ứng Các thanh

phải nằm trong lò khoảng 3-4 năm để thực hiện sự phân hạch cung cấp một lượng nhiệt năng đủ làm sôi lượng nước rất lớn Nguồn nước bốc hơi từ đây sẽ tạo ra nguồn năng lượng làm quay hệ thống tuốc-bin để phát điện.

e, Thế hệ các hệ thống điện hạt nhân.

- Hiện nay trên thế giới có ba thế hệ các hệ thống điện hạt nhân đang vận hành, các thế hệ này bắt nguồn từ những mẫu thiết kế ban đầu được phát triển để sử dụng trên tàu biển từ cuối những năm 1940

+ Thế hệ I bao gồm những nguyên mẫu ban đầu lò phản ứng hạt nhân từ những năm

1950 và 1960, ví dụ như Shippingport (1957 - 1982), Dresden-1 (1960 - 1978), và Calder Hall-1 (1956 - 2003) ở Anh

+ Các hệ thống thế hệ II bắt đầu vận hành vào những năm 1970 và bao gồm phần lớn trong số trên 400 lò phản ứng vận hành kiểu thương mại kiểu nước dưới áp lực (PWR) và kiểu nước sôi (BWR) Các lò phản ứng này thường được gọi là lò phản ứng nước nhẹ (LWR), sử dụng các phương pháp an toàn "chủ động" truyền thống bao gồm các tác động điện hoặc cơ khí thực hiện theo lệnh

+ Các hệ thống thế hệ III và III+ bắt đầu phát triển trong những năm 1990, dựa trên kinh nghiệm của các đội ngũ các lò LWR của Mỹ, Nhật Bản và Tây Âu Những cải tiến đáng kể nhất so với các thiết kế thế hệ thứ II là việc đưa vào các đặc điểm an toàn "thụ động", không đòi hỏi điều khiển chủ động hoặc sự can thiệp của người vậnhành; thay vào đó, các thiết kế này dựa vào trọng lực hoặc đối lưu tự nhiên để giảm nhẹ tác động của các sự kiện bất thường

Ngoài ra, một số nhà khoa học Mỹ cho biết, các lò phản ứng thế hệ IV của Mỹ sẽ được đưa ra thị trường vào khoảng năm 2030

2.Phản ứng hạt nhân

a Phản ứng hạt nhân

Phản ứng hạt nhân là một quá trình vật lý, trong đấy xảy ra tương tác mạnh của hạt nhân do tương tác với một hạt nhân khác hoặc với một nucleon, photon khi hạt nhân bay vào vùng tương tác của hạt nhân kia với năng lượng đủ lớn sẽ làm phân bốlại động lượng, moment động lượng, spin, chẵn lẻ Nếu năng lượng không đủ lớn

sẽ chỉ làm lệch hướng của hai hạt nhân, quá trình đó gọi là tán xạ hạt nhân Chính nhờ các phản ứng hạt nhân mà con người ngày càng hiểu biết sâu sắc hơn về cấu trúc vi mô của thế giới vật chất

b Phân loại

Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission)

⁕Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission)

- Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi thực hiện hành công vào năm

1934 khi nhóm của ông dùng nơtron bắn phá hạt nhân Uranium Năm 1938, các nhà hóa học khác đã thực hiện các thí nghiệm tạo ra các sản phẩm của Uranium sau khi

bị nơtron bắn phá Họ xác định rằng các nơtron tương đối nhỏ có thể cắt các hạt nhân của các nguyên tử Urani lớn thành hai phần khá bằng nhau

- Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa nhiệt Tổng khối lượng sản phẩm không bằng tổng khối lượng tác chất ban đầu Khối lượng bị mất đã chuyển sang dạng nhiệt và bức xạ điện từ, đồng thời nó giải phóng một năng lượng lớn rất hữu ích

- Trong phản ứng phân hạch, hạt nhân nguyên tử bị các nơtron bắn phá thành những mảnh nhỏ khác với hạt nhân và nơtron ban đầu Các nơtron mới tạo thành lại tham gia vào phản ứng kế tiếp Từ đó hình thành phản ứng dây Khi phản ứng đạt đến khối lượng tới hạn, nó trở thành phản ứng tự hoạt động Nếu có quá nhiều nơtron được sinh ra, phản ứng sẽ mất kiểm soát dẫn đến cháy nổ lớn Để tránh điều này, người ta sử dụng chất hấp thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron để thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch tiếp theo Uranium-235 và plutoni-239 là nguyên liệu chủ yếu của phản ứng hạt nhân, có thể phát ra năng lượng đến 200-210 MeV

Hình 1.1 Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission): Nơtron (màu trắng) bắn phá hạt

nhân nguyên tử thành hai phần tương đối bằng nhau

Phản ứng tổng hợp hạt nhân (Nuclear Fusion)

⁕Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission)

- Là loại phản ứng khác để tạo năng lượng hạt nhân Một ví dụ thông dụng là tritium

và deuterium được kết hợp để tạo ra helium và một nơtron (hình phía dưới) Không như phản ứng phân hạch, phản ứng này chỉ sinh ra năng lượng khoảng 18 MeV Nhưng ưu điểm là nguyên liệu rẻ tiền và dễ tìm hơn Uranium

Hình 1.2: Phản ứng nhiệt hạch (Nuclear Fusion)

Phân rã phóng xạ (Radioactive decay)

⁕Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission)

- Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát racác bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ)

- Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt anpha, hạt proton; mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); không mang điện như hạt nơtron,tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn nhiều)

Hình 1.3: Phân rã phóng xạ (Radioactive Decay): Nguyên tử phóng xạ (Radioactive

atom) không bền phát ra năng lượng bức xạ

II Lò phản ứng hạt nhân

1.Phân loại

a, Lò phản ứng hạt nhân được phân loại theo một số phương pháp như sau:

• Phân loại theo mục đích sử dụng

• Phân loại theo chất làm chậm

• Phân loại theo năng lượng của nơtron

• Phân loại theo công suất

• Phân loại theo thế hệ lò.

• Phân loại theo loại hình phản ứng hạt nhân

• Phân loại theo chất điều tiết

• Phân loại theo chất làm mát

• Phân loại theo cấp bậc

• Phân loại theo mục đích sử dụng

b, Các loại lò phản ứng hạt nhân được dùng phổ biến trên thế giới:

Hiện nay trên thế giới đang sử dụng phổ biến 5 loại lò phản ứng công suất lớn và được chia làm 2 nhóm chính:

- Lò phản ứng sử dụng neutron nhiệt gồm:

+ Lò nước áp lực PWR (Pressurized Water Reactor)

+ Lò nước sôi BWR (Boiling Water Reactor)

+ Lò nước nặng HWR (Heavy Water Reactor)

+ Lò làm mát bằng khí GCR (Gas Cooled Reactor)

- Lò phản ứng sử dụng neutron nhanh gồm:

+ Lò neutron nhanh FBR (Fast Neutron Reactor)

Hình 2 1: Lò phản ứng sử dụng notron làm mát nhanh

Trên thực tế còn có nhiều tiêu chí phân loại: dựa theo số vòng tuần hoàn, kết cấu vậtliệu trong lò, theo mục đích sử dụng,

2.Nguyên lý hoạt động

- Khi nguyên tử urani hoặc plutoni hấp thụ một neutron, nó có thể trải qua phản ứng phân hạch hạt nhân để tách thành nhiều hạt nhỏ hơn Phản ứng phân hạch sản sinh một lượng nhiệt lớn cùng neutron mới Những neutron mới tiếp tục bắn phá nguyên

tử urani hoặc plutoni để tạo nên phản ứng dây chuyền

- Toàn bộ quá trình phân hạch xảy ra trong trong lõi bằng thép của lò phản ứng Nhiệt mà phản ứng tạo khiến nước sôi và bốc hơi Luồng hơi nóng của nước làm quay các turbin và tạo ra điện

Hình 2 2: Toàn bộ quá trình phân hạch xảy ra trong lõi bằng thép của lò phản ứng

- Trong lõi của lò phản ứng, nguyên tố urani hoặc plutoni được nạp vào các thanh nhiên liệu (màu đỏ) chìm trong nước Các thanh điều khiển (màu đen) để làm nhanh hoặc chậm quá trình phân hạch của nhiên liệu hạt nhân được đặt dưới các thanh nhiên liệu

Hình 2 3: Cấu tạo bên trong lò phản ứng

- Khi sự cố bất ngờ, như động đất, xảy ra thì các thanh điều khiển tự động kích hoạt

và trồi lên, nằm xen kẽ với các thanh nhiên liệu nhằm hấp thụ neutron từ các thanh nhiên liệu Do bị hấp thụ, các hạt neutron không thể bắn phá nguyên tử urani hoặc plutoni nên phản ứng phân hạch chấm dứt và lò phản ứng ngừng hoạt động

Hình 2 4: Cơ cấu tự động khi có sự cố

- Trong kiểu lò nước áp lực, nước được bơm vào lõi để hấp thu nhiệt từ các thanh nhiên liệu Sau đó nó chảy qua một hệ thống kín để sôi Hơi nước được dẫn sang buồng chứa turbin để làm quay turbin Chuyển động quay của turbin được truyền sang phát điện

Hình 2 5: Quá trình tạo ra điện trong lò nước áp lực

- Trong lò nước sôi, nước sôi ngay sau khi hấp thu nhiệt từ các thanh nhiên liệu và hơi được dẫn sang buồng chứa turbin Ra khỏi turbin, nước được làm nguội tại một tháp để quay trở lại dạng lỏng Sau đó nước tiếp tục chảy tới buồng tạo hơi

Hình 2 6: Quá trình tạo ra điện trong lò nước sôi

- Lò phản ứng được đặt trong một bể chứa bằng sắt không rỉ Bên ngoài bể chứa được gia cố bằng lớp tường xi măng có độ dày hàng mét để ngăn chặn chất phóng

xạ rò rỉ ra ngoài trong trường hợp sự cố xảy ra

Hình 2 7: Lò phản ứng được đặt trong một bể chứa bằng sắt không rỉ

- Theo thời gian, nhiên liệu hạt nhân biến thành nguyên tố nhẹ hơn và không thể gâynên phản ứng phân hạch Nếu không được tái chế hoặc làm giàu, chúng sẽ trở thành chất thải hạt nhân

Hình 2 8: Chất thải hạt nhân sau quá

trình phân hạch và bể chứa chất thải hạt nhân

3 Ưu nhược điểm và ứng dụng của lò phản ứng hạt nhân

a, Ưu điểm:

- Mật độ năng lượng cao:

+ Uranium là nguyên tố thường được sử dụng trong các nhà máy hạt nhân để sản xuất điện Điều này có tài sản lưu trữ lượng năng lượng khổng lồ

+ Chỉ một gram uranium tương đương với 18 lít xăng và một kilôgam tạo ra năng lượng xấp xỉ bằng 100 tấn than (Castells, 2012)

-Rẻ hơn nhiên liệu hóa thạch:

+ Về nguyên tắc, chi phí của uranium dường như đắt hơn nhiều so với dầu hoặc xăng, nhưng nếu chúng ta tính đến việc chỉ cần một lượng nhỏ nguyên tố này để tạo

ra một lượng năng lượng đáng kể, cuối cùng chi phí sẽ còn thấp hơn của nhiên liệu hóa thạch

Hình 2 9: Chất thải hạt nhân sau quá trình phân hạch và bể chứa chất thải hạt nhân.

-Cần ít không gian:

+ Một nhà máy hạt nhân cần ít không gian so với các loại hoạt động năng lượng khác; nó chỉ cần đất tương đối nhỏ để lắp đặt hiệu trưởng và tháp giải nhiệt

+ Ngược lại, các hoạt động năng lượng gió và mặt trời sẽ cần một vùng đất rộng lớn

để sản xuất năng lượng giống như một nhà máy hạt nhân trong suốt cuộc đời hữu íchcủa nó

- An toàn:

+ Các lò phản ứng hạt nhân hiện đại được thiết kế với các tính năng đảm bảo an toàncao nhất có thể

-Không sản xuất khí CO2:

+ So với các công nghệ phát điện bằng các nguồn năng lượng hóa thạch, lò phản ứng hạt nhân không sản xuất khí CO2

- Nó phát ra ít khí nhà kính hơn nhiên liệu hóa thạch.

Hình 2 10: Tỷ lệ điện năng có nguồn gốc hạt nhân sản xuất năm 2014

+ Năng lượng nguyên tử có thể giúp các chính phủ đáp ứng các cam kết của họ để giảm lượng khí thải GHG Quá trình hoạt động trong nhà máy hạt nhân không phát

ra khí nhà kính vì nó không cần nhiên liệu hóa thạch

+ Tuy nhiên, khí thải xảy ra trong suốt vòng đời của nhà máy; xây dựng, vận hành, khai thác và xay xát uranium và tháo dỡ nhà máy điện hạt nhân (Sovacool, 2008).+ Trong số các nghiên cứu quan trọng nhất đã được thực hiện để ước tính lượng CO2 được giải phóng do hoạt động hạt nhân, giá trị trung bình là 66 g CO2e / kWh

Đó là một giá trị phát thải lớn hơn so với các tài nguyên tái tạo khác nhưng vẫn thấp hơn so với phát thải từ nhiên liệu hóa thạch (Sovacool, 2008)

- Công nghệ vẫn đang phát triển:

+ Công nghệ hạt nhân vẫn đang phát triển và nghiên cứu liên tục để cải thiện hiệu suất và an toàn của lò phản ứng hạt nhân

+ Các nổ lực tiếp tục được thực hiện để phát triển thế hệ lò phản ứng hạt nhân tiên tiến hơn, sử dụng các chất thải hạt nhân có thể tái chế, tăng cường an toàn vận hành, giảm thiểu sự cố và đảm bảo an toàn cho cộng đồng

+ Các nước và tổ chức toàn cầu, bao gồm Cục năng lượng Nguyên tử Quốc tế

(IAEA) và Liên hợp quốc, đang cố gắng để đảm bảo việc sử dụng năng lượng hạt nhân đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường

b, Nhược điểm:

- Uranium là một nguồn tài nguyên không tái tạo:

+ Uranium trong thiên nhiên, nguồn cung cấp của nó rất hạn chế và rất khó để sản xuất thêm

+ Dữ liệu lịch sử từ nhiều quốc gia cho thấy, trung bình, không thể khai thác hơn 70% uranium trong mỏ, vì nồng độ uranium dưới 0,01% không còn khả thi, vì nó đòi hỏi phải xử lý một lượng uranium lớn hơn đá và năng lượng sử dụng lớn hơn những gì nó có thể tạo ra trong nhà máy Ngoài ra, khai thác uranium có chu kỳ khaithác tiền gửi là 10 ± 2 năm (Dittmar, 2013)

50 Vấn đề phế thải hạt nhân:

+ Việc xử lý phế thải hạt nhân là một vấn đề quan trọng ở các lò phản ứng hạt nhân,

vì chúng có thể giữ lại sự phóng xạ trong ngàn năm

- Rủi ro về an toàn:

+ Mặc dù các lò phản ứng hạt nhân hiện đại được thiết kế với các tính năng an toàn cao nhất, nhưng việc sản xuất điện từ hạt nhân có thể vẫn gây ra nguye hiểm nếu xảy

ra lỗi trong máy móc hoặc được điều hành không chính xác

 Ví dụ: vụ tai nạn Fukushima năm 2011 tại Nhật Bản

- Nguy cơ chiến tranh, hiếu chiến:

+ Nhà máy hạt nhân luôn đi đôi với quân đội

+ Sự tăng trưởng của năng lượng hạt nhân đã làm tăng khả năng của các quốc gia để

có được uranium cho vũ khí hạt nhân

+ Sự gia tăng quy mô lớn trên toàn cầu của các cơ sở năng lượng hạt nhân có thể khiến thế giới gặp nguy hiểm khi đối mặt với một cuộc chiến tranh hạt nhân hoặc khủng bố có thể xảy ra

- Cần chi phí đầu tư lớn: