đề tài NĂNG LƯỢNG hạt NHÂN và vấn đề môi TRƯỜNG

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG Lê Đại Diễn VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT HẠT NHÂN 179-HOÀNG QUỐC VIỆT, HÀ NỘI TRÌNH BÀY CHO SINH VIÊN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG ĐH PHƯƠNG ĐÔNG -

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

Lê Đại Diễn

VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT HẠT NHÂN

179-HOÀNG QUỐC VIỆT, HÀ NỘI

TRÌNH BÀY CHO SINH VIÊN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

ĐH PHƯƠNG ĐÔNG - 29-01-2010

1 Năng lượng hạt nhân ? Nhà máy điện và nhà máy điện hạt nhân ?

2 Chu trình nhiên liệu hạt nhân ?

NHÀ MÁY ĐIỆN ?

• Nguyên lý chung của đa số các nhà máy phát

điện:

1) Cần có nguồn nhiệt

2) Đun sôi nước (tạo hơi)

3) Dùng hơi làm quay tuôc bin

4) Tuôc bin làm quay máy phát (điện)

5) Cung cấp điện (hòa lưới)

• Một số công nghệ sản xuất điện năng khác có thể làm việc theo nguyên lý khác ( như thủy điện,

điện gió, mặt trời, sóng biển, …)

I KHÁI QUÁT VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

2 ĐUN SÔI NƯỚC (SINH HƠI)

3 TUỐC BIN – MÁY PHÁT

PHÂN HẠCH HẠT NHÂN GIẢI PHÓNG NĂNG LƯỢNG

Năng lượng từ các sản phẩm phân hạch đốt nóng thanh

n

ĐIỀU KHIỂN PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH TRONG LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Bình sinh hơi

(Bộ trao đổi nhiệt)

Bơm

hơi

H2O

Thanh nhiên liệu

Thanh điều khiển

Chất tải nhiệt và làm chậm Thùng lò phản ứng và HT che chắn phóng xạ

NMĐHN LÒ NƯỚC ÁP LỰC (PWR)

TAI NẠN NMĐHN CHERNOBYL

THẾ HỆ CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

LÒ PHẢN ỨNG ĐỆM CUỘI (Pebble Bed Reactor)

khiển.

nhiên liệu Th

CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN

WPUI – Advances in Nuclear 2008

CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN

[1000 MWe-yr – (A) Once Thru (B) U-Pu recycle]

Milling waste stream

Conv/Enrich Waste Tails

Fuel Fabrication Waste

Spent Fuel as Waste

Reprocessing Waste (FP)

U 3 O 8 &daughters (A)10 mt (B) 6mt

UF 6 &daughters (A) 167mt(B) 0.5mt

(A) 205mt (B)120mt

(A) 37mt (B)11.5mt

(A) 36.8mt (B) 36.4mt (U-Pu)

(A) 35.7 mt U, 0.32mt Pu (B) 35mt U, 0.5mt Pu

(B) 1.1 mt U, 5kg Pu

UO 2 & daughters (A) 0.2mt (B) 0.16mt

BÓ NHIÊN LIỆU LÒ PWR

Tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng (SNF - Spent Nuclear

Fuel) có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật:

• Hầu hết U và Pu có thể được tái chế và dùng lại

• Hầu hết độc tố phóng xạ đều là các sản phẩm phân hạch thời

gian sống dài có thể chuyển hóa (thành các nguyên tố khác) và /

hoặc do đó thể tích chất thải cần chôn cất nhỏ đi nhiều lần

1 metric tonne

of SNF* contains:

955.4 kg U 8.5 kg Pu (5.1 kg 239 Pu) Minor actinides (MAs):

0.5 kg 237 Np 0.6 kg Am 0.02 kg Cm Long-lived fission products (LLFPs):

0.2 kg 129 I 0.8 kg 99 Tc 0.7 kg 93 Zr 0.3 kg 135 Cs Short-lived fission products (SLFPs):

1.0 kg 137 Cs 0.7 kg 90 Sr

*33,000 MWD/MT, 10 yr cooling

Minor Actinides 0.1%

Other Long-Lived Fission Products 0.1 %

HLW Composition*

THÔNG TIN CHUNG

• Dân số tiếp tục tăng nhanh

(US/Europe: <1%/năm; Asia: > 2%/năm)

• Nhu cầu sử dụng năng lượng tăng gấp nhiều lần

(US/Europe: ~1%/ năm; Asia: >8%/ năm)

• Nhu cầu sử dụng điện năng cũng tăng

(US/Europe: ~2%/ năm; Asia: >5%/ năm)

• Sản xuất điện bằng nhiên liệu hóa thạch với hơn 40% tổng lượng phát thải khí nhà kính trong lúc nguồn dự

trữ đang cạn kiệt

• Theo nghiên cứu của MIT thì điện hạt nhân sẽ phải

tăng gấp ba lần vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu

Mike Corradini, Nuclear Engr & Engr Physics Wisconsin Institute of Nuclear Systems

II MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN TRONG TƯƠNG LAI

Sources: EIA, International Energy Outlook 2000

US Bureau of the Census, International Database

Thực tế Dự báo

Energy Consumption

Developing Countries

Developed Countries

DỰ BÁO TĂNG DÂN SỐ VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG

(1970 – 2025)

PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG MÔI TRƯỜNG VÀ NGUỒN

CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG

Các điều kiện đảm bảo tính bền vững:

– Đảm bảo cung cấp hợp lý nguồn năng lượng (đa

Wind 0.79

PV 0.12

Solar Thermal 0.08

Hydro 0.07-0.37

Nuclear 0.001/0.01

Biomass 5.2

Geothermal

0.003

Coal 0.01/0.04

Coal Gas Nuclear

ôxit lưu huỳnh~ 1000 mt ôxit nitơ ~ 5000 mt 400 mt Các chất hạt ~ 1400 mt

Các nguyên tố

vi lượng ~ 5-50 mt** <1 mt Tro ~ 1million mt

CO2 > 7million mt 3.5mill mt

** TRACE: e.g., Mercury, Lead, Cadmium, Arsenic

*Source: EIA (2004), mt = metric ton = 1000kg

PHÁT THẢI CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN CÔNG SUẤT 1000 MWe-NĂM

Emissions Produced by 1 Kilowatt-hour of Electricity

Based on Life-Cycle Analysis

Generation

Option

Greenhouse gas emissions gram equiv (in CO2/kWh)

Sulfur dioxide emissions (in milligrams/kWh)

Nitrogen oxide emissions (in milligrams/kWh)

NMVOC (in milligrams /kWh**)

Particulate matter (in milligrams /kWh)

plant 790 – 1,182 700 – 32,321 700 – 5,273 18 – 29 30 – 663

** NMVOC means non-methane volatile organic compounds

Source: “Hydropower-Internalized Costs and Externalized Benefits,” Frans H Koch, International Energy Agency (IEA)-Implementing Agreement for Hydropower Technologies and Programs, Ottawa, Canada, 2000.

Comparison of Life-Cycle Emissions Tons of Carbon Dioxide Equivalent per Gigawatt-Hour

1,041

622

Coal Natural Gas Biomass Solar PV Hydro Nuclear Geothermal Wind

Source: "Life-Cycle Assessment of Electricity Generation Systems and Applications for Climate Change Policy Analysis," Paul J Meier, University of Wisconsin-Madison, August 2002.

The Costs of Generating Electricity

© The Royal Academy of Engineering, London ISBN 1-903496-11-X, March 2004

CO2 costs will only affect those technologies burning fossil-fuels.

GIẢI PHÁP LỰA CHỌN NĂNG LƯỢNG CHO TƯƠNG LAI

• Giải pháp nào khả thi cho ngắn hạn (~1năm) ?

– Cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng (luật / giá)

• Giải pháp trung hạn (~ 10năm)?

– Tìm kiếm các nguồn thay thế khả dụng không làm cho tình hình xấu đi (hạt nhân, than “sạch”, gió?)

• Giải pháp trong dài hạn (10-50 năm)?

– Đầu tư nghiên cứu phát triển các công nghệ mới (tổng hợp nhiệt hạch, hạt nhân thế hệ mới, nhiên liệu sinh học, năng lượng mặt trời …)

NMĐHN NinhThuận

Vinh Hai site

Phuoc Dinh site

Phuoc Dinh site

Phước Dinh

Vĩnh Hải

Vĩnh Hải

CÁM ƠN VÀ CHÚC MỪNG NĂM MỚI