Bài giảng Chương 6 Giới thiệu tóm lược về nhà máy điện hạt nhân

Chương 6: Giới thiệu tóm lược về nhà máy điện hạt nhân trình bày các nội dung chính sau: Thông tin về Điện hạt nhân, các công nghệ lò phản ứng: nước áp lực, nước sôi, Candu, tải nhiệt bằng khí và lò tái sinh, một số vấn đề về an toàn hạt nhân, Nhà máy ĐHN đầu tiên của Việt Nam. Mời các bạn tham khảo

Chương 6

GIỚI THIỆU TÓM LƯỢC VỀ

NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

1

Nội dung

1 Thơng tin về Điện hạt nhân

2 Các công nghệ lị phản ứng: nước áp lực, nước sôi, Candu, tải nhiệt bằng khí và lò tái sinh

3 Một số vấn đề về an toàn hạt nhân

4 Nhà máy ĐHN đầu tiên của Việt Nam

2

+ Hiện nay có 32 nước có nhà máy điện hạt nhân với tổng số 435

tổ máy đang vận hành và 63 tổ máy đang xây dựng trong 15 n ước + Tổng điện hạt nhân khoảng 368.000 MWe, chiếm 14% lượng

điện thế giới

+ Các nước có nhiều tổ máy điện hạt nhân gồm:

- Hoa kỳ: 104

- Nhật Bản : 48 (2 tổ mỏy ở Sendai sắp đưa vào vận hành)

- Nga: 33 vận hành, 10 đang xõy dựng

- Hàn Quốc: 23 vận hành, 5 đang xõy dựng

4th«ng tin vÒ ®iÖn h¹t nh©n (2)

5th«ng tin vÒ ®iÖn h¹t nh©n (3)

Các loại nhà máy điện nguyên tử

• Lò phản ứng sử dụng neutron nhiệt:

Nước thường (H2O) Nước nặng (D2O) Graphite

Chất làm chậm

• Lò phản ứng sử dụng neutron nhanh:

Phân biệt LPỨ nghiên cứu và LPỨ năng lượng

° LPỨ nghiên cứu : Tạo ra trường thông lượng neutron cao cho các mục đích nghiên cứu (1014-1015n/cm2/s), năng lượng nhiệt không cao và không được sử dụng Độ giàu nhiên liệu từ 20- 90%, thể tích vùng hoạt nhỏ Hiện nay có gần 300 LPỨ nghiên cứu trên thế giới.

° LPỨ năng lượng : Trường thông lượng neutron không cao (~1013n/cm2/s), thể tích vùng hoạt lớn (đường kính 4-6m, chiều cao ~4m) Công suất nhiệt từ vài chục cho đến vài nghìn MW) Độ giàu nhiên liệu ở mức vài phần trăm.

7

Lò nước áp lực

Công suất điện : 325, 650, 975, 1300, 1540 MWe

Chất làm chậm : Nước thường Chất tải nhiệt : Nước thường

Độ giàu : ~4% Điều khiển : Bằng thanh điều khiển và nồng độ B-10 Aùp

Nhµ m¸y ®hn víi lß pwr

công nghệ lò nước áp lực - PWR

thiết bị sinh hơi

Lò nước sôi

Công suất : 600, 670, 1350, 1500MWe Nhiên liệu: Oxit uran độ giàu 2.5% Chất làm chậm: Nước thường Chất tải nhiệt : Nước thường

Điều khiển : Thanh điều khiển, lưu lượng bơm tuần hoàn Aùp suất: 71 bar11

Nhµ m¸y ®hn víi lß bwr

Thùng lò và các

thiết bị bên trong

công nghệ lò nước sôi - bWR

Lò Candu

Công suất : 633, 900 MWe Chất làm chậm: Nước nặng

Chất tải nhiệt: Nước thường Nhiên liệu: oxit

uran độ giàu 0.73%

Điều khiển: Thanh điều khiển, mức nước, B10

trong chất làm chậm Aùp suất: 100bars 14

Nước làm mát

Thiết bị sinh hơi

Nước nặng (chất tải nhiệt)

Lò tải nhiệt bằng khí, nhiệt độ cao

Công suất: Từ vài chục đến vài

trăm MWe

Chất làm chậm: Graphite

Chất tải nhiệt: Khí (Helium,

CO2 )

Nhiên liệu: Oxit uran độ giàu

10%

Điều khiển: Thanh điều khiển

Aùp suất: 30-60 bar

Nhiệt độ khí lối ra vùng hoạt:

700oC

16

° Để cạnh tranh được với các nhà máy phát điện dùng nhiên liệu hoá thạch, công suất LPU phải tương đối lớn >1000MWe.

° Sự an toàn của LPU (phần lớn) vẫn dựa trên các hệ thống bảo vệ sự cố làm việc theo nguyên tắc active (phải cần tới năng lượng điện).

° Hiệu suất chuyển đổi nhiệt - điện (khoảng 33%) là tương đối thấp so với sự tiến bộ gần đây trong các nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu hoá thạch.

Các lò phản ứng thế hệ mới

° An toàn hơn

° Đơn giản hơn

° Tin cậy hơn

° Vận hành dễ dàng hơn

18

AP- 600, AP-1000 (Westinghouse) : - Đơn giản trong xây dựng và bảo dưỡng

- Làm nguội sự cố vùng hoạt bằng cơ chế passive

- Thể tích bình điều áp lớn hơn 60%

- Giảm 50% số van, giảm 70% cáp điện, giảm 35%số bơm, giảm 45% diện tích, công trình cần phải chống động đất, giảm 80% độ dài đường ống

Các lò phản ứng thế hệ mới

19

 Các nước đang hợp tác nghiên cứu để cho ra

đời loại lò thế hệ thứ IV với nhiều ưu việt: an

toàn hơn, lượng chất thải phóng xạ ít hơn,

kinh tế hơn, giảm thiểu nguy cơ phổ biến vũ

khí hạt nhân  Cho nh ững năm sau 2030!

AP -1000

CÁ C THẤ HẤ NHÀ MÁ Y ẤIẤN HẤT NHÂ N

An toàn thụ động:

EPR 1500MWe (Framatom)

° Heô thoâng caâp nöôùc vaø laøm nguoôi khaơn caâp cho vuøng hoáït : 4 heô ñoôc laôp ( MHSI, LHSI, Accumulator)

° Heô thoâng caâp nöôùc döï phoøng cho

SG (Steam Generator): 2 heô ñoôc laôp

° Heô thoâng giạm aùp voøng 1, qua thieât bò ñieău aùp (pressurizer) nhaỉm giạm nguy cô noùng chạy vuøng hoát trong ñieău kieôn aùp suaât cao

° 2 heô thoâng phun nöôùc giạm aùp ñoôc laôp cho toaø nhaø loø

° Heổ thoâng (Catalytic recombiner) ñöôïc laĩp ñaịt trong toaø nhaø loø nhaỉm múc ñích loái tröø khạ naíng noơ hydrogen

° Toaø nhaø loø 2 lôùp, lôùp beđton beđn trong coù theơ chòu ñöôïc aùp suaât ngay cạ khi xạy ra tình huoâng noơ hydrogen, lôùp beđn ngoaøi coù theơ chòu ñöôïc va ñaôp cụa maùy bay

° Heổ thoâng huùt vaø lóc khí giöõa 2 lôùp voû cụa toøa nhaø loø

° Beơ nöôùc döï tröõ ñeơ laøm nguoôi vuøng hoát ñöôïc ñaịt ngay trong toaø nhaø loø, khi caăn thieât coù theơ laøm ngaôp khoâi chaât noùng chạy nhieđn lieôu vaø vaôt lieôu caâu truùc (Corium)

° Coù moôt keât caâu ñaùy ñaịc bieôt (Corium spreading zone) trong toøa nhaø loø, cho pheùp tại nhieôt vaø caăm giöõ an toaøn tráng thaùi Corium, khi tai nán noùng chạy vuøng hoát xạy ra 22

° Lò PWR: là loại phổ biến nhất

° Lò BWR: được cải tiến kỹ thuật rất nhiều trong thời gian gần đây, dễ điều khiển.

° Lò nhiệt độ cao: Hiệu suất biến đổi nhiệt- điện cao, hệ số tái sinh lớn, ít chất thải.

° Lò nhanh : Khá phức tạp, hệ số tái sinh rất lớn, có khả năng

chuyển đổi hạt nhân.

Lò phản ứng tương lai

- Lò nhanh

- Lò nhiệt độ cao

- Máy khuếch đại năng

Quặng Uran Tinh chế Chuyển hoá U3O8 Chuyển hoá UO2 Chuyển hoá UF6 Làm giàu U 235 Chế tạo bó nhiên liệu Đốt cháy trong LPU Cất giữ tạm thời

Xử lý Phân loại Cất giữ lâu dài

• Một lò phản ứng 1000 MWe , một năm cho 21 tấn chất thải trong đó: 20 tấn Uran (U235 0.9%), 200kg Pu , 21kg actinide (Neptune, Amerixi…), 760kg Sản phẩm phân hạch (Xesi 135, Tecnixi 99, Ziriconi 93, Paladi 107, Iode 129).

Chu trình nhiên liệu hạt nhân

24

Các yếu tố đảm bảo an toàn

• Tính năng an toàn nội tại của bản thân vùng hoạt LPƯ.

Thiết kế đảm bảo cơ chế phản hồi âm ∂P/∂ρ<0

• Hệ thống bảo vệ sự cố gồm nhiều tầng (Protection in

deepth).

• Chất lượng cao của vật liệu, độ tin cậy cao của thiết bị.

• Qui định nghiêm ngặt trong vận hành, kiểm tra, sửa chữa bảo dưỡng.

• Trình độ nhân viên vận hành.

• Hệ thống quản lý an toàn hạt nhân hoàn chỉnh cơ sở, địa

Các yếu tố được tính đến trong thiết kế

• Động đất

• Yếu tố thời tiết

• Cháy, nổ, máy bay, phá hoại

• Sức bền vật liệu

• Yếu tố con nguời

• Tai nạn hạt nhân

nghiêm trọng

26

Một số kết quả của đánh giá an toàn

• Loại bỏ hoàn toàn tai nạn nổ hạt nhân.

• Xác suất xảy tai nạn nóng chảy vùng hoạt P< 10-5/lò

phản ứng/năm (nói chung).

• Xác suất xảy ra tai nạn nóng chảy vùng hoạt do yếu tố

bên trong lò phản ứng P<10-6/lò phản ứng/năm.

• Xác suất xảy ra tai nạn nóng chảy vùng hoạt do yếu tố bên

ngoài lò phản ứng P<10-6/lò phản ứng.

• Ngay cả với tai nạn nghiêm trọng (nóng chảy vùng hoạt),

không có sự thất thoát nghiêm trọng chất phóng xạ ra môi trường, không phải di tản dân chúng.

27

+ QuẤc hẤi thông qua ngẤy

25/11/2009

+ SẤ xây dẤng 2 nhẤ máy , mẤi nhẤ

máy gẤm 2 tẤ máy , công s uẤt mẤi tẤ

khoẤng 1000 MWe  TẤng công

s uẤt 4000 MWe

+ ẤẤ a ẤiẤm:

Ninh ThuẤn 1 Xã PhẤẤc Dinh,

HuyẤn ThuẤn Nam

Ninh ThuẤn 2 Xã VẤ nh HẤi, HuyẤn

Ninh HẤi

DẤ Á N NHÀ MÁ Y ẤIẤN HẤT NHÂ N ẤẤU TIÊ N

Vĩnh HẤi

PhẤẤc Dinh

DẤ Á N NHÀ MÁ Y ẤIẤN HẤT NHÂ N ẤẤU TIÊ N

PGS.TS Nguyễn Hồng Phương, Phó giám đốc trung tâm báo tin động đất và cảnh báo sóng thần (thuộc viện Vật lý địa cầu) khẳng định, chưa có tâm chấn tâm động đất nào từng ghi

nhận Từ đó, có thể thấy rằng, khu vực này có nền địa chất khá ổn định Nếu tính theo thang chấn động, thì Ninh Thuận nằm ở cấp 6 tức là người dân chỉ cảm thấy động đất nhà cửa bị rung nhẹ

TẤ MÁ Y ẤIẤN HẤT NHÂ N ẤẤU TIÊ N TẤI NINH THUẤN

+ Công nghẤ: ChẤn công nghẤhiẤn

ẤẤi NhẤmáy ẤẤu tiên do LB Nga thiẤt

kẤvẤchẤ tẤo (loẤi VVER-1000 hoẤc

VVER-1200).

+ ChẤẤẤu tẤvẤvẤn hẤnh nhẤmáy:

TẤp ẤoẤn ẤiẤn lẤc ViẤt Nam.

+ ThẤi gian xây dẤng: khoẤng 6 nẤm

AN TOÀ N THIẤT KẤ CẤA NHÀ MÁ Y ẤHN CẤA NGA

Lò VVER-1000/1200

Hệ thống cô lập nóng chảy (bẫy nóng chảy)

nuclid phóng xạ ra tới vỏ bảo vệ;

lập nóng chảy và ngăn ngừa rò rỉ thoát ra khỏi vỏ bảo vệ trong mọi tình huống

33

Cấp nước cho bẫy nóng chảy từ các bể thu gom

bố trí bên trong các lớp vỏ bảo vệ

1 Lò phản ứng

2 Cơ chế cô lập nóng chảy

3 Bể chứa nhiên liệu

4 Giếng kiểm tra các thiết bị bên

trong vỏ lò

5 Các bể thu gom

6 Đường ống dẫn nước làm mát

bề mặt nóng chảy

7 Đường ống cấp nước cho thiết

bị trao đổi nhiệt của bẫy

nóng chảy

34

NHÀ LÒ 2 L ẤP, CÔ NG NGHẤ MẤI NHẤT