TIỂU LUẬN CƠ SỞ KINH TẾ NĂNG LƯỢNG Năng lượng hạt nhân, nên hay không nên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 1.1 Năng lượng hạt nhân: là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứn

Trường: Đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện: Kinh tế & Quản lý

Cộng hòa xã hội chủ ngĩa Việt Nam Độc lập-Tự do-Hạnh phúc

Bộ môn: Cơ sở kinh tế năng lượng Giảng viên: Phạm Thu Hà Nhóm 10: Năng lượng hạt nhân, nên hay không nên? Thành viên: MSSV 1 Kiều Thu Giang 20106257

2 Phạm Thị Mai 20106259

3 Đào Thị Hoa 20106175

4 Phạm Thị Hương 2010454

5 Lê Thị Hoài Thương 20104825

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

LỜI GIỚI THIỆU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 4

1.1 Năng lượng hạt nhân là gì 4

1.2 Phản ứng hạt nhân 4

1.3 Chu trình nhiên liệu hạt nhân……….6

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NHÀ MÁY HẠT NHÂN Ở THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM……… .7

2.1 Khái quát chung 7

2.1.1 Năng lượng hạt nhân giải quyết vấn đề về môi trường, kinh tế …… 8

2.1.2 Nhà máy điện nguyên tử 8

2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân………8

2.2 Thực trạng sử dụng năng lượng hạt nhân trên thế giới……….10

2.3 Thực trạng sử dụng năng lượng hạt nhân ở Việt Nam……… 11

CHƯƠNG 3 : CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUYẾT 14

3.1 Điện hạt nhân và những thách thức to lớn 14

3.1.1 Chi phí xây dựng……….14

3.1.2 Lựa chọn công nghệ 14

3.1.3 An toàn 15

3.1.4 Chất phóng xạ 15

3.1.5 Chấp thuận của công chúng 16

3.2 Tiềm năng 16

KẾT LUẬN 18

LỜI GIỚI THIỆU

Sức sống của nền văn minh chúng ta hiện nay đang dựa vào các quá trình không tái tạo, luôn gắn liền với việc sản xuất và tiêu thụ với nhịp độ ngày càng cao điện năng

và các dạng nhiên liệu khác nhau cho các phương tiện vận tải đủ loại Trữ lượng khai thác các nhiên liệu này như dầu mỏ, khí tự nhiên, than, dù có lớn đến đâu thì giờ đây có vẻ như cũng chỉ đảm bảo cho sự tồn tại của nền văn minh đó không quá

50 – 80 năm nữa, trong điều kiện không có những chấn động chính trị và kinh tế

Đó là chưa nói tới những thay đổi khôn lường về hoạt động của sinh quyển nói chung, các thảm họa sinh thái cục bộ và thay đổi khí hậu Không có cuộc cải cách chính trị và kinh tế nào có thể giải quyết được những vấn đề đang đến gần nếu như chúng ta không có trong tay một ngành năng lượng hữu hiệu - trái tim của nền kinh

tế Cần nghiên cứu triển khai và áp dụng các nguyên lý và phương pháp khai thác năng lượng mà không can thiệp quy mô lớn vào các chu trình sinh quyển Trước tình hình đó, không ít nhà khoa học tìm đến nguồn năng lượng hạt nhân và khẳng định hạt nhân chính là giải pháp hữu hiệu nhất cho vấn đề khủng hoảng năng lượng trên Trái Đất, hạt nhân là giải pháp bảo vệ môi trường, là cách giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính Ngành năng lượng hạt nhân phát triển sẽ cho phép dành riêng nguồn hữu cơ cho việc thỏa mãn nhu cầu nhân loại về năng lượng hóa học, quần

áo, thực phẩm, vật liệu xây dựng, v.v Thêm vào đó là nhiên liệu hạt nhân không cháy, nó biến thành các sản phẩm phân hạch, trong số đó có những nucleic rất giá trị cho nền văn minh kỹ thuật gien - từ các kim loại kiềm đến các kim loại quý và các chất khí

Sử dụng năng lượng hạt nhân mở ra một quá trình tiến hóa, trong đó bao gồm cả cuộc cách mạng kỹ thuật mới dẫn tới cơ sở mới về công nghệ và năng lượng cho nền kinh tế.Hiện nay, năng lượng hạt nhân càng ngày càng được xem như công nghệ năng lượng cận tái tạo Trong hệ thống năng lượng mới có thể chấp nhận cho việc sử dụng lâu dài và quy mô lớn, năng lượng hạt nhân sẽ thực hiện vai trò không chỉ của nguồn năng lượng hiệu quả cao, mà còn có chức năng kiểm soát mức phát thải CO2 vào khí quyển và mức phóng xạ cần thiết

Ngược lại, có những ý kiến chống đối lại lên án các lò phản ứng nguyên tử là nguy

cơ tiềm tàng dẫn đến chỗ phá hủy môi trường sống và vụ nổ nhà máy điện

nguyên tử Chernobyl năm 1986 đã là giọt nước làm tràn ly Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng các Chính phủ đều biết hiểm hoạ nếu có

sự cố xảy ra.Vì vậy, những người ủng hộ và phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục có những tranh luận về vấn đề này và dường như khó đạt được sự đồng thuận Những người ủng hộ cho rằng công nghệ năng lượng hạt nhân hầu như không phát tán chất gây nhiễm không khí vì ít chất thải hơn nhiều so với các nhà máy chạy bằng nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu quả kinh tế lại hơn nhiều Ngược lại, những người tham gia chiến dịch chống hạt nhân quả quyết rằng lợi ích về chi phí không là gì so với các mối lo ngại về an toàn liên quan đến chất thải hạt nhân trước mắt cũng như lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng con người

bỏ lững Là vấn đề cực nóng bỏng hiện nay,đã được không ít các nhà khoa học và sinh viên quan tâm Biết được điều đó nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

1.1 Năng lượng hạt nhân: là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách

năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát.Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ

-Hiện nay phương pháp phân hạch hạt nhân đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và khi xây dựng nhà máy năng lượng hạt nhân, Việt Nam cũng sử dụng phương pháp này

- Cấu tạo hạt nhân: theo giả thiết của Ivanenko- Haidenbec đưa ra năm 1932 thì hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi hai loại hạt là proton và nơ tron Hai loại hạt này có tên chung là nuclon.Trong hạt nhân các nuclon tương tác nhau bằng lực hút, gọi là lực hạt nhân.Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nuclon.So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn

và chỉ có tác dụng khi hai nuclon cách nhau một khoảng rất ngắn ,bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân.Điều đó có ngĩa là bán kính tác dụng của lực hạt nhân khoảng 10-15m Muốn tách nuclon ra khỏi hạt nhân , cần phải tốn năng lượng để tốn lực hạt nhân

1.2 Phản ứng hạt nhân: là một quá trình vật lý, trong đấy xảy ra tương tác mạnh

của hạt nhânnày với một hạt nhân khác hoặc với một nuclon ở khoảng cách nhỏ,qua quá trình này hạt nhân nguyên tử thay đổi trạng thái ban đầu (thành phần, năng lượng )hoặc tạo ra hạt nhân mới hay các hạt mới và giải phóng ra năng

lượng Chính nhờ các phản ứng hạt nhân mà con người ngày càng hiểu biết sâu sắc

về cấu trúc vi mô của thế giới vật chất muôn hình muôn vẻ

+ Có hai loại phản ứng hạt nhân giải phóng năng lượng

- Phản ứng nhiệt hạch: hay là tổng hợp nhiệt hạch là việc kết hợp các hạt nhân nhẹ để tạo nên các hạt nhân trung bình Phản ứng này kéo theo việc giải phóng năng lượng rất lớn.Phản ứng này rất khó thực hiện bởi vì lực hạt nhân

có tác dụng kéo lại gần nhau và liên kết các nucleon chỉ tác động ở khoảng cách rất ngắn , trong khi đó lực điện tạo nên hàng rào đẩy, ngăn không cho các hạt nhân nguyên tử tích điện dương lại gần nhau.Muốn vượt qua được hàng rào này, các hạt nhân phải ở trạng thái chuyển động hết sức hỗn loạn.Đó

là trường hợp khi chúng bị đưa lên nhiệt độ rất cao

- Phản ứng phân hạch hạt nhân :còn gọi là phản ứng phân rã nguyên tử - là một quá trình vật lý hạt nhân và hóa học hạt nhân mà trong đó hạt nhân nguyên tử

bị phân chia thành hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn và vài sản phẩm phụ khác.Vì thế sự phân hạch là một dạng của chuyển hóa căn bản Các sản phẩm phụ bao gồm các hat notron, photon tồn tại dưới dạng các tia gama, tia beta và tia alpha Sự phân hạch của các nguyên tố nặng (ví dụ 235U ) là một phản ứng tỏa nhiệt và có thể giải phóng một năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động năng của các hạt được giải phóng (đốt nóng vật chất tại nơi xảy ra phản ứng phân hạch) đồng thời có hai hoặc ba notron được tạo ra.Các notron này đến lượt chúng lại gây ra sự phân hạch của các hạt nhân khác và quá trình đó cứ thế tiếp diễn.Như vậy là xuất phát từ một sự phân hạch trong khối urani, nếu ta khống chế các notron ,thì có thể sinh ra ít nhất là hai sự phân hạch, rồi 4,8,16,32 Những phân hạch thành chuỗi như vậy được gọi là phản ứng dây chuyền

Hai ứng dụng chủ yếu của phản ứng dây chuyền là lò phản ứng hạt nhân và bom hạt nhân.Trong lò phản ứng hạt nhân , phản ứng dây chuyền được giữ ổn định ở mức đã định, có ngĩa là một phần lớn nơtron bị bắt giữ lại, để không sinh

ra phân hạch.Mỗi lần phân hạch chỉ cần một notron gây ra một phân hạch mới để giải phóng năng lượng liên tục Nhiên liệu phân hạch trong phần lớn các lò phản ứng hạt nhân là 235U hay 239 Pu Còn đối với bom hạt nhân ,phản ứng dây chuyền phải thật mạnh trong thời gian ngắn nhất

Một phần hết sức quan trọng khác của lò hạt nhận là hệ thống làm mát Hệ thống này có nhiệm vụ giải phóng nhiệt từ quá trình phân rã hạt nhân để sử dụng cho các mục đích khác nhau (tạo điện, lực đẩy )

1.3 Chu trình nhiên liệu hạt nhân :

- Khai thác quặng Uranium

- Xử lý quặng uranium,

- Làm giàu quặng đồng vị 235U,

- Chế tạo thanh nhiên liệu,

- Phát xạ trong lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân,

- Xử lý nhiên liệu đã được phát xạ,

- Xử lý phế liệu hạt nhân

Hình 1: Sơ đồ chu trình nhiên liệu hạt nhân

Hiện tại nước ta chưa có điều kiện chế tạo thanh nhiên liệu, nên nếu có xây dựng nhà máy năng lượng hạt nhân thì chu trình nhiên liệu hạt nhân chỉ gồm 3 khâu:

- Phát xạ trong lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân

- Xử lý nhiên liệu đã được phát xạ

- Xử lý phế liệu hạt nhân

CHƯƠNG 2.PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN Ở THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.1 Khái quát chung

2.1.1 Năng lượng hạt nhân giải quyết các vấn đề về môi trường, kinh

tế ,tình trạng khát năng lượng

- Hiện nay giá dầu thô đạt đến mức kỷ lục từ trước đến nay Nếu như bước vào đầu năm 2004 , giá dầu 28USD/thùng thì đến nay đã là 72USD/thùng Bên cạnh đó vấn đề khí thải do sử dụng nhiên liệu hóa thạch ở các nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện cũng là một trở ngại Theo nghị định Kyoto được

ký năm 1997 đến năm 2010 các nước công ngiệp hóa sẽ phải giảm 5,2% tổng lượng khí gây hiệu ứng nhà kính so với năm 1990 vì những khí này bị nghi là gây nên hiện tượng ấm lên toàn cầu Chính vì những lý do trên làm đe dọa đến

an ninh năng lượng ,làm thiệt hại về kinh tế đối với nhiều nước Phụ thuộc nguồn đầu tư dầu mỏ, than đá ,khí đốt từ bên ngoài buộc chính phủ các nước phải suy ngĩ ngiêm túc đến nguồn năng lượng hạt nhân

- Theo báo cáo thường niên của IAEA ,năm 2003 năng lượng hạt nhân đã cung cấp 16% sản lượng điện toàn cầu.Vào cuối năm 2003 , trên toàn thế giới có

439 nhà máy điện hạt nhân đã đi vào hoạt động Độ an toàn của các nhà máy điện hạt nhân , các thiết bị có liên quan được tăng cường kiểm soát, cho nên sự

cố về phát điện hạt nhân trên toàn thế giới xảy ra không đáng kể Theo công ty điện lực Pháp , các nhà máy chọn điện hạt nhân tương lai sẽ an toàn hơn, rẻ hơn và thân thiện với môi trường hơn so với các nhà máy điện hạt nhân hiện

có Tiếp đó là hàng loạt các nước cũng đưa ra quyết định lựa chọn điện hạt nhân trong hoàn cảnh giá dầu cao,trữ lượng dầu và khí đang ít đi cũng như trở ngại trong việc phát triển năng lượng tái tạo Hiện Trung Quốc có kế hoạch tới năm 2020 xây thêm 20 lò phản ứng hạt nhân mới Rõ ràng là trong tình hình hiện nay , lợi ích kinh tế bắt đầu vượt qua các rào cản về an toàn của nhà máy điện hạt nhân

- Trước xu thế các nhà máy điện hạt nhân đang phát triển , các nhà môi trường

đã đưa ra đề xuất cần xây dựng mô hình cho năng lượng tái tạo.Nguồn năng lượng tái tạo :năng lượng mặt trời , gió , sóng, thủy triều, năng lượng sinh khối

và địa nhiệt Ưu thế các loại năng lượng trên là không gây ra hiệu ứng nhà kính và các loại khí thải khac so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch.Và các nguồn năng lượng thân thiện về môi trường đôi khi lại có hại cho môi trường Mặt khác các nguồn năng lượng tái tạo cung cấp năng lượng cường độ thấp hơn , chi phí sản xuất điện từ các nguồn khá cao chưa thể cạnh tranh được trong việc cung cấp phụ tải

VẤN ĐỀ: Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng các chính phủ đều biết hiểm họa nếu có sự cố xảy ra

2.1.2 Nhà máy điện nguyên tử : hay nhà máy điện hạt nhân là một nhà máy tạo

ra điện năng ở quy mô công ngiệp , sử dụng năng lượng thu được từ nhà máy điện

- Các loại máy điện nguyên tử phổ biến hiện nay thưc tế là nhà máy thủy điện truyền tải nhiệt năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện năng Đa số thực hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên tử phân hủy.Nhà máy điện hạt nhân: hạt nhân với nguyên liệu ban đầu

là đồng vị là Urani 235 và sản phẩm thu được sau phản ứng thường la Pluton

và các nơtron và năng lượng nhiệt rất lớn Nhiệt lượng này theo hệ thống làm mát khép kín qua các máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước do đó quay máy phát điện sinh ra điện năng

- Khi quá trình sản xuất và xử lý chất thải được đảm bảo an toàn cao, nhà máy điện nguyên tử sẽ có thể sản xuất năng lượng điện rẻ và tương đối sạch so với các nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt nó có thể gây ít ôi nhiễm môi trường hơn các nhà máy nhiệt điện đốt than khí thiên nhiên

2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân

 Ưu điểm :

- Tiêt kiệm diện tích: Một nhà máy điện hạt nhân cỡ lớn như nhà máy điện Fukushima I (vừa bị nổ ở Nhật) có công suất 4,7 GW; Nhà máy thủy điện Hòa Bình - thủy điện lớn nhất của Việt Nam chỉ có công suất khoảng 2

GW Trong khi diện tích của cả 6 nhà máy hạt nhân như vậy vẫn nhỏ hơn diện tich của nhà máy thủy điện

Với đất nước có diện tích không lớn như Việt Nam, việc xây dựng nhà máy hạt nhân là một biện pháp tối ưu

- Cung cấp nguồn năng lượng khổng lồ với giá thành khá thấp: Như chúng

ta đã biết, quá trình phân hạch hạt nhân tạo ra một nguồn năng lượng to lớn Chính vì tạo ra nguồn năng lượng lớn như vậy nên giá thành của nó sẽ

rẻ hơn nhiều nguồn điện truyền thống như thủy điện, nhiệt điện…

Đặc biệt với tình hình khai thác tài nguyên thiên nhiên không tái tạo cho việc sử dụng năng lượng trong tình hình hiện nay ở Việt Nam thì chẳng bao lâu nữa nguồn tài nguyên đó sẽ cạn kiệt Năng lượng hạt nhân

sẽ khắc phục được vấn đề này

- Điện hạt nhân giải quyết tình trạng thiếu điện khi nhu cầu tiêu thụ điện năng càng gia tăng trong tương lai Ngoài ra lò phản ứng hạt nhân hạn chế phát thải C02, góp phần kiềm chế sự nóng lên của trái đất

- Nhà máy điện hạt nhân có thiết bị công nghệ vững chắc, an toàn và được bảo vệ tốt nhất trên thế giới

 Nhược điểm :

- Ảnh hưởng tới môi trường: Quá trình sản xuất điện hạt nhân thải ra một lượng chất thải phóng xạ bao gồm: Urani không chuyển hóa được, một số nguyên tử thuộc nhóm Actini (chủ yếu là Plutoni và Curi) Các chất thải này hiện chưa có cách xử lý triệt để và là nguy cơ lớn cho sự an toàn của con người Nguy cơ ô nhiễm môi trường của các nhà máy điện hạt nhân còn đến từ lượng phóng xạ tỏa ra từ quá trình phân rã hạt nhân, tuy nhiên, con người đã có thể kiểm soát chúng khá tốt Nước ta nếu có thể đảm bảo kiểm soát được lượng phóng xạ thải ra môi trường thì việc xây dựng nhà máy hạt nhân vẫn có khả năng

- Chi phi lắp đặt khá cao: : Chi phí xây dựng và bắt đầu một nhà máy hạt nhân là tương đối lớn: một lò cỡ trung bình như lò sắp được xây dựng tại Ninh Thuận, Việt Nam là khoảng 2 tỷ USD chưa kể kinh phí đào tạo nhân lực, chuyển giao công nghệ, quy trình Đây là vấn đề lớn cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân ở nước ta khi mà nước ta đang là một nước đang phát triển, nền kinh tế không đủ cho việc xây dựng nhà máy hạt nhân Tuy nhiên, chi phí trên mỗi đơn vị năng lượng giảm dần Với sự hỗ trợ của IAEA và các nước phát triển thì nước ta hoàn toàn có khả năng xây dựng nhà máy điện hạt nhân

- An toàn cho nhà máy đòi hỏi cao: Khi các lò phản ứng hạt nhân gặp sự cố,

nó sẽ gây ra những thảm họa khủng khiếp cho con người và thiên nhiên

không chỉ ở nơi xây dựng mà còn lan rộng ra cả một khu vực lớn Nhưng đây chỉ là trường hợp hi hữu, khó gặp phải

2.2 Thực trạng sử dụng năng lượng hạt nhân trên thế giới

Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên được xây dựng tại thành phố Obninsk (Liên xô cũ) vào năm 1954, có công suất 5.000 KW.Nhiên liệu dùng là urani tự nhiên, chất làm chậm nơtron là graphit (làm chậm và làm giảm năng lượng của các hạt notron hình thành trong phản ứng dây chuyền), chất tải nhiệt là nước thường.Nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ nhất, lò phản ứng làm lạnh bằng khí - GCR (Gas cooled reactor).Nhiên liệu dùng là urani tự nhiên, chất làm chậm nơtron là graphit, chất làm tải nhiệt là khí CO2.Anh và Pháp đều khánh thành nhà máy hạt nhân thuộc thế

hệ thứ nhất vào năm 1986

Nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ hai, lò phản ứng nước áp lực PWR (Pressrized Water Reactor) hoặc kiểu nước sôi (BWR), thường được gọi là lò phản ứng nước nhẹ (LWGR) Nhiên liệu dùng là urani giàu 3% (có nghĩa là tỷ lệ chất phân hạch urani – 235 được nâng từ 0,7% trong urani tự nhiên lên 3%), chất làm chậm nơtron

và chất tải nhiệt đều là nước thường (H20) Năm 1957, Mỹ khánh thành nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ hai đầu tiên, công suất 60 MW.So với các nhà máy thế hệ thứ nhất, các nhà máy thế hệ thứ hai cung cấp điện năng với giá rẻ hơn 20 - 30%, chiếm diện tích ít, thể tích gọn nhẹ hơn.Nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ ba, lò phản ứng nước áp lực châu Âu- EPWR (European Pressuried Water Reator) được khởi công xây dựng đầu tiên năm 2005 tại Phần Lan dự kiến hoàn thành 2009, có công suất lớn nhất thế giới 1600 MW, do Pháp và Đức hợp tác nghiên cứu Ưu điểm là độ an toàn cao, phòng được sự cố nóng chảy tâm lò, chịu được biến cố từ bên ngoài: máy bay rơi, động đất, giá điện năng rẻ, vận hành dễ dàng, công nghệxử

lý tín hiệu số được đưa vào hệ điều khiển, ít chất phóng xạ, có đời sống dài Các lò đang vận hành trên thế giới chủ yếu thuộc loại thế hệ thứ II Một số nước đã xây dựng hoặc đang có kế hoạch thay thế các lò hết hạn sử dụng bằng loại lò thế hệ thứ