ĐỀ CƯƠNG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

Mỗi bó nhiên liệu gồm có 14x14 hoặc 17x17 thanh nhiên liệu -Các bó nhiên liệu được xếp trong thùng lò tạo thành một dạng gần giống với hình trụ, gọi là vùng hoạt lò phản ứng -Giữa các th

ĐỀ CƯƠNG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

Câu 1

Hãy cho biết cấu tạo và chức năng, nhiệm vụ của thanh nhiên liệu, cách sắp xếp của thanh nhiên liệu trong bó nhiên liệu của lò nước áp lực ( PWR ) TL

*Cấu tạo

-Sau khi làm giàu urani ( U235 + U238 , thông thường khoảng 4% U235 ), bột dioxit urani U2O được nung tới nhiệt độ cao tạo thành các viên gốm cứng

-Các viên gốm có dạng hình trụ đường kính 8mm và chiều cao 14mm được xếp chồng lên nhau trong một ống hình trụ cứng bằng hợp kim ziriconi có tổng chiều dài 4,2m được bịt kín 2 đầu, tạo thành thanh nhiên liệu

-Hợp kim ziriconi được chọn làm vỏ bọc vì tính cứng cơ học cao, ít hấp thụ notron

*Nhiệm vụ, chức năng

-Dưới tác dụng của notron, các hạt nhân U235 trong nhiên liệu sẽ bị phân hạch và giải phóng ra năng lượng Nhiệt sinh ra do phân hạch hạt nhân truyền sang chất tải nhiệt và làm chậm là nước Nước có nhiệm vụ tải nhiệt tới bình trao đổi nhiệt

*Cách sắp xếp của thanh nhiên liệu trong bó nhiên liệu

-Các thanh nhiên liệu được sắp xếp thành từng bó nhiên liệu có dạng hình vuông Mỗi bó nhiên liệu gồm có 14x14 hoặc 17x17 thanh nhiên liệu

-Các bó nhiên liệu được xếp trong thùng lò tạo thành một dạng gần giống với hình trụ, gọi là vùng hoạt lò phản ứng

-Giữa các thanh nhiên liệu và giữa các bó nhiên liệu đều có khoảng cách cho chất tải nhiệt đi qua

Câu 2

Hãy cho biết dòng chảy và chức năng nhiệm vụ của nước tải nhiệt vòng 1 của lò nước áp lực

TL

*Dòng chảy của nước tải nhiệt qua thùng lò

-Nước tải nhiệt đi vào thùng lò qua miệng đi vào và bị chặn bởi tang vùng hoạt Tang vùng hoạt ở trong thùng lò và có chứa nhiên liệu Đáy của tang

có một tấm đỡ vùng hoạt ở dưới và các bó nhiên liệu đặt trên đó

-Nước tải nhiệt đi xuống theo kẽ giữa vách thùng lò và tang vùng hoạt Sau khi tới đáy thùng nước chảy ngược lên phía trên và đi qua các bó nhiên liệu -Nước tải nhiệt chảy qua các bó và thanh nhiên liệu, đồng thời mang theo nhiệt do quá trình phân hạch hạt nhân

-Nước nóng chảy qua bộ phận bên trên và thoát ra miệng nối ra, tiếp tục đi tới bình sinh hơi

-Nhiệt độ của nước đi vào vùng hoạt khoảng 290 độ, còn nhiệt độ của nước

đi ra là 325 độ nhưng không thể sôi do áp suất trong lò rất cao

*Nhiệm vụ của nước tải nhiệt

-Hấp thụ nhiệt của phản ứng hạt nhân xảy ra trong vùng hoạt để đưa lên bình sinh hơi Tại bình sinh hơi nước tải nhiệt đi trong các ống có trong bình, nước tải nhiệt vòng 2 chảy bên ngoài những ống này và hấp thụ nhiệt của nước tải nhiệt vòng 1 Khi nước vòng 2 hấp thụ đủ nhiệt nó sẽ bốc hơi và sinh hơi Hơi sinh ra được đưa vào tuabin, còn nước tải nhiệt quay trở về lò phản ứng nhờ bơm nước tải nhiệt lò

Câu 3

Hãy cho biết chức năng nhiệm vụ của hệ thống hơi chính và nước cấp ( hệ thống tải nhiệt vòng 2 ) của lò nước áp lực

TL

*Hệ thống hơi chính

-Hệ thống chính thứ 2 của lò là hệ thống hơi chính hay còn gọi là hệ thống tải nhiệt vòng 2 Hơi tạo ra được trong bình sinh hơi qua vòng 2 chuyển tới tuabin chính và sinh ra điện Hệ thống tải nhiệt vòng 2 không chứa vật liệu phóng xạ

-Hệ thống hơi chính bắt đầu từ lối ra của bình sinh hơi Hơi đi vào tuabin áp suất cao Sau khi đi qua tuabin áp suất cao, hơi đi vào máy tách ẩm Tại đây, hơi được sấy khô và gia nhiệt lại từ nguồn khác, sau đó hơi đi vào tuabin áp suất thấp

-Sau khi thoát ra khỏi tuabin, toàn bộ hơi được đưa vào bình ngưng

*Hệ thống nước cấp

-Hệ thống bơm nước cấp có tác dụng cung cấp nước đầy đủ cho bình sinh hơi

-Bơm nước cấp hút nước và làm tăng áp suất trong hệ thống nước cấp Toàn

bộ nước cấp được đưa qua hệ thống làm sạch, sau đó đi qua máy tăng nhiệt nước cấp Nước được tăng nhiệt độ nhờ nguồn nhiệt của hơi trích ra ở tầng

áp suất thấp của tuabin

-Dòng nước cấp đi vào lối hút của bơm nước cấp chính, bơm này làm tăng

áp suất đủ cao cho nước cấp đi vào bình sinh hơi

Câu 4

Hãy cho biết chức năng nhiệm vụ và cách bố trí của các thanh điều khiển trong lò nước áp lực

TL

-Các thanh điều khiển được làm bằng các nguyên tố hóa học như Ag, coban,

bo, hafini…hấp thụ mạnh notron, không bị phân hạch hạt nhân.Các thanh điều khiển có thể có hình dạng bằng ống thép không gỉ, bên trong có chứa đầy viên hoặc bột chất hập thụ notron Các thanh điều khiển thường phối hợp với nhau thành từng bó, khoảng 20 thanh và đưa vào trong các ống dẫn động trong bó nhiên liệu

-Nhiệm vụ: điều khiển tốc độ phân hạch của urani và plutoni Thanh điều khiển được rút ra hay đưa vào trong vùng hoạt lò phản ứng để điều khiển thông lượng notron, tức là lám tăng hay giảm số notron mà có thể gây phân hạch hạt nhân U Điều này làm ảnh hưởng tới công suất lò, lượng hơi sinh ra

và lượng điện năng sinh ra

-Cách bố trí: các thanh điều khiển luôn đứng theo chiều thẳng đứng trong vùng hoạt Đối với lò PWR, các thanh điều khiển đưa vào trong vùng hoạt theo chiều từ trên xuống Ở phần trên của thùng có bộ phận dẫn động thanh điều khiển

Câu 5

Hãy cho biết chức năng nhiệm vụ của hệ thống phun nước áp suất cao, áp suất trung bình, áp suất thấp của lò nước áp lực

TL

Có 2 mục đích làm nguội vùng hoạt khẩn cấp

-Mục đích đầu tiên là làm nguội vùng hoạt để giảm tối đa khả năng phá hỏng nhiên liệu do sự cố mất chất tải nhiệt Điều này được thực hiện bằng cách phun lượng lớn nước lạnh pha Bo vào hệ thống tải nhiệt lò

-Mục đích thứ 2 là đưa nhiều chất ngộ độc notron vào để đảm bảo lò ở trạng thái dập tắt Điều này cũng được bằng cách sử dụng nguồn nước pha Bo gọi

là bể chứa nước nạp lại nhiên liệu Để thực hiện nhiệm vụ phun một lượng nước lớn pha Bo, hệ thống làm nguội vùng hoạt khẩn cấp gồm 4 hệ thống riêng biệt: hệ thống phun nước áp suất cao, áp suất trung bình, áp suất thấp

và bể tích chất tải nhiệt

+Hệ thống phun áp suất cao: sử dụng các máy bơm trong hệ thống kiểm tra thể tích và hóa học Khi nhận được tín hiệu khởi động khẩn cấp, hệ thống tập trung lấy nước từ bể chứa nước nạp lại nhiên liệu ( RWST ) và bơm nó vào hệ thống tải nhiệt lò Hệ thống phun áp suất cao được thiết kế để cung cấp nước cho vùng hoạt khi khẩn cấp, khi áp suất hệ thống tải nhiệt trong lò còn khá cao ( cụ thể là vỡ nhỏ trong hệ thống tải nhiệt lò, các sự cố vỡ ống

dẫn hơi, và rò nước tải nhiệt qua các ống bình sinh hơi sang hệ tải nhiệt vòng

2 )

+Hệ thống phun áp suất trung bình cũng dành cho khi khẩn cấp, khi đó áp suất vòng 1 còn khá cao, cụ thể vỡ ống vòng 1 từ nhỏ đến trung bình Khi có tín hiệu khẩn cấp, các bơm sẽ hút nước từ bể chứa nạp lại nhiên liệu và bơm

nó vào trong hệ thống tải nhiệt lò

+Hệ thống phun áp suất thấp: được thiết kế để lấy nước từ bể chứa nạp lại nhiên liệu phun vào hệ thống tải nhiệt vòng 1 khi có vỡ lớn gây ra giảm áp lớn của hệ thống này

Câu 6

Hãy cho biết chức năng nhiệm vụ của hệ thống tải nhiệt dư của lò nước áp lực

TL

-Ở một vài trường hợp, nhiệt phân rã không đủ để tạo hơi trong bình sinh hơi

và nước tải nhiệt tiếp tục nguội đi Khi đó, nhiệt độ và áp suất của hệ thống tải nhiệt vòng 1 giảm xuống và vẫn ở trong trạng thái vận hành, hệ thống tải nhiệt dư tiếp tục làm nguội bằng cách tải nhiệt ra khỏi vùng hoạt và truyền

nó ra môi trường Việc này được thực hiện bằng cách cho nước tải nhiệt vòng 1 đi qua bình trao đổi nhiệt của hệ thống tải nhiệt dư Bình này được làm nguội bằng hệ thống nước tải nhiệt bộ phận

-Hệ thống tải nhiệt dư có thể sử dụng làm mát nhà máy đến nhiệt độ đủ thấp

mà người vận hành có thể bảo dưỡng thiết bị, kể cả nhiên liệu

Câu 7

Hãy cho biết chức năng nhiệm vụ của hệ thống phun nước nhà lò trong lò nước áp lực

TL

-Hệ thống tải nhiệt lò được đặt bên trong tòa nhà bảo vệ, lớp bảo vệ được làm bằng bê tông dày chịu được nhiệt độ và áp suất cao Khi hệ thống vòng

1 bị vỡ, nước tải nhiệt chứa các sản phẩm phân hạch sẽ thoát ra trong tòa nhà bảo vệ Nếu tường bê tông bị vỡ hay vụn sẽ làm phóng xạ lọt ra ngoài môi trường

-Để hạn chế phóng xạ thoát ra ngoài môi trường, người ta dùng hệ thống phun nước nhà lò Khi xảy ra sự cố vỡ đường ống tải nhiệt vòng 1 và vòng

2, trong tòa nhà bảo vệ được phủ đầy hơi bằng hệ thống phun bảo vệ, nhằm giảm áp suất và nhiệt độ trong nhà Hệ thống này hút nước từ bể chứa nước nạp lại nhiên liệu và bơm vào trong vòng phun đặt ở đỉnh tòa nhà Những giọt nước nhỏ lạnh hơn hơi sẽ làm mất nhiệt của hơi và hơi sẽ ngưng tụ lại Điều này làm giảm nhiệt độ và áp suất trong tòa nhà bao ve