năng lượng hạt nhân thế hệ thứ hai

HOÀNG TRÍ Tp.

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Ộ Ụ Ạ

TR ƯỜ NG Đ I H C S PH M KỸ THU T TP H CHÍ MINH Ạ Ọ Ư Ạ Ậ Ồ



KHOA C KHÍ CH T O MÁY Ơ Ế Ạ

TI U LU N Ể Ậ

Đ tài ề : “NĂNG L ƯỢ NG H T NHÂN TH H TH HAI” Ạ Ế Ệ Ứ

Gi ng viên hả ướng d n:ẫ ThS HOÀNG TRÍ

Tp H Chí Minh, tháng 10/2014 ồ

L I C M N Ờ Ả Ơ

Đ u tiên xin c m n giáo viên b môn năng lầ ả ơ ộ ượng và qu n lý năng lả ượng

đã t o đi u ki n cho em đạ ề ệ ược làm bài ti u lu n này; nh đó ki n th c v năngể ậ ờ ế ứ ề

lượng c a em đủ ược cũng c và hoàn thi n h n T đó có th ý th c đố ệ ơ ừ ể ứ ượ ầc t m quan tr ng c a năng lọ ủ ượng đ i v i n n công nghi p hi n đ i và d i s ng sinhố ớ ề ệ ệ ạ ờ ố

ho t h ng ngày Tìm ra nh ng bi n pháp kh c ph c vi c thi u h t năng lạ ằ ữ ệ ắ ụ ệ ế ụ ượng;

bi t cách khai thác nh ng ngu n năng lế ữ ồ ượng m i và ti t ki m năng lớ ế ệ ượng hóa

th ch ạ

2

TÓM T T TI U LU N Ắ Ể Ậ

“NĂNG L ƯỢ NG H T NHÂN TH H TH HAI” Ạ Ế Ệ Ứ

Đ tài g m hai ph n chính: gi i thi u v năng lề ồ ầ ớ ệ ề ượng h t nhân và gi i thi u lò ạ ớ ệ

ph n ng h t nhân mô-đun nh SMRs v i nh ng cãi tri n t lò ph n ng ki u ả ứ ạ ỏ ớ ữ ế ừ ả ứ ể

cũ đã đem l i l i ích v kinh t và đ n gi n v kỹ thu t c u t o tạ ợ ề ế ơ ả ề ậ ấ ạ ương đ i nh ố ỏ

g n có th s d ng trong vi c ch t o tàu dùng năng lọ ể ữ ụ ệ ế ạ ượng h t nhân,… ; c u t oạ ấ ạ cũng nh nguyên lý ho t đ ng c a nhà máy đi n h t nhân đư ạ ộ ủ ệ ạ ược trình bày ng n ắ

g n d hi u ọ ễ ể

M C L C Ụ Ụ

Trang

L I CÁM N Ờ Ơ

TÓM T T Đ ÁN Ắ Ồ

M C L C U U

PH N 1: NĂNG L Ầ ƯỢ NG H T NHÂN Ạ

1.KHÁI NI M NĂNG L Ệ ƯỢ NG H T NHÂN Ạ

2.NHIÊN LI U Ệ

CH ƯƠ NG 4: CÁC DANG LÒ

3.C U T O LÒ Ấ Ạ

4

I. NĂNG L ƯỢ NG H T NHÂN Ạ

1. Khái ni m năng l ệ ượ ng h t nhân: ạ

Năng lượng sinh ra trong ph n ng phâ h ch h t nhân.ả ứ ạ ạ

Ph n ng phân h ch h t nhân còn g i là ph n ng phân rã nguyên t làả ứ ạ ạ ọ ả ứ ử

m t quá trình v t lý h t nhân và hóa h c h t nhân mà trong đó h t nhân độ ậ ạ ọ ạ ạ ược phân chia thành hai ho c nhi u h t nhân nh h n và vài s n ph m ph khác Vìặ ề ạ ỏ ơ ả ẩ ụ

th s phân h ch là m t d ng chuy n hóa căn b n các s n ph m ph bao g mế ự ạ ộ ạ ể ả ả ẩ ụ ồ các h t n tron, photon t n t i dạ ơ ồ ạ ưới d ng các tia gâm, tia bta và tia alpha Sạ ự phân h ch c a các nguyên t n ng là m t ph n ng t a nhi t và có th gi iạ ủ ố ặ ộ ả ứ ỏ ệ ể ả phóng m t năng lộ ượng r t l n dấ ớ ướ ại d ng tia gâm và đ ng năng c a các h t độ ủ ạ ược

gi i phóng.ả

2. Nhiên li u: ệ

Nhiên li u thệ ường đượ ử ục s d ng trong các lò ph n ng h t nhân là ả ứ ạ

Urani-235, Urani-233, ho c Plutoni-239 Các lò ph n ng h t nhân thông thặ ả ứ ạ ường

hi n nay s d ng UO2 ch a 5% Urani-235.ệ ử ụ ứ

Hi n nay nhu c u v urani trên th gi i là kho ng 60.000 t n/năm, trong đóệ ầ ề ế ớ ả ấ

lượng s n xu t hàng năm ch d ng m c 50-60% nhu c u, ph n còn l i đả ấ ỉ ừ ở ứ ầ ầ ạ ược đáp ng b i các ngu n th c p (urani t n kho dân s ho c quân s , urani tái xứ ở ồ ứ ấ ồ ự ặ ự ử

lý và urani nghèo tái làm giàu) Tr lữ ượng urani c a th gi i là 4.743.000 tri uủ ế ớ ệ

t n, n u khai thác nh năm 2008 là 43.853 t n, thì h n 100 năm n a n u khôngấ ế ư ấ ơ ữ ế phát hi n thêm m đ khai thác thì urani sẽ c n ki t Riêng Vi t Nam, năm 2007,ệ ỏ ể ạ ệ ệ

d báo tr lự ữ ượng Urani là 200.000 t n U3O8, tuy nhiên m c đ đánh giá ch a đấ ứ ộ ư ủ

c s đ khai thác, c n ti p t c thăm dò đ có th n m rõ ngu n urani Vi tơ ở ể ầ ế ụ ể ể ắ ồ ở ệ Nam m t cách ch c ch n.ộ ắ ắ

3. Các d ng lò ph n ng h t nhân đ ạ ả ứ ạ ượ ữ ụ c s d ng trên th gi i: ế ớ

4. C u t o lò ph n ng h t nhân: ấ ạ ả ứ ạ

M t nhà máy đi n h t nhân thộ ệ ạ ường g m 4 ph n chính:ồ ầ

Lò ph n ng h t nhân, n i x y ra ph n ng phân h ch, cung c p năng ả ứ ạ ơ ả ả ứ ạ ấ

lượng t o h i nạ ơ ước Máy phát đi n ch y b ng h i nệ ạ ằ ơ ước.Turbine, dùng h i nơ ước làm quay nó đ ch y máy phát đi n B ph n ng ng t : làm l nh h i ể ạ ệ ộ ậ ư ụ ạ ơ

nước, chuy n nó tr l i thành pha l ng.ể ở ạ ỏ

8

5. ứ ng d ng c a năng l ụ ủ ượ ng h t nhân: ạ

Trong chi n tranh năng lế ượng h t nhân đạ ược dùng s n xu t vũ khí v i m c đả ấ ớ ứ ộ

h y duy t l n nh t trong các lo i vũ khí chi n tranh, vũ khí h t nhân đi n hìnhủ ệ ớ ấ ạ ế ạ ể

là boom nguyên t ử

Trong hòa bình năng lượng h t nhân phát tri n m nh trong lĩnh v c s n xu tạ ễ ạ ự ả ấ

đi n ngu n năng lệ ồ ượng này được cho là vô t n vì th i gian bán h y c a cácậ ờ ủ ủ nguyên t trong ph n ng phân h ch r t lâu.ử ả ứ ạ ấ

II. NĂNG L ƯỢ NG H T NHÂN TH H 2 Ạ Ế Ệ

1. các lò ph n ng n ả ứ ướ c nh (LWGR) ẹ

Nhà máy đi n h t nhân th h th hai, lò ph n ng nệ ạ ế ệ ứ ả ứ ước áp l c PWR ự

(Pressrized Water Reactor) ho c ki u nặ ể ước sôi (BWR), thường đượ ọc g i là lò

ph n ng nả ứ ước nh (LWGR) Nhiên li u dùng là urani giàu 3% (có nghĩa là t l ẹ ệ ỷ ệ

ch t phân h ch urani – 235 đấ ạ ược nâng t 0,7% trong urani t nhiên lên 3%), ừ ự

ch t làm ch m n tron và ch t t i nhi t đ u là nấ ậ ơ ấ ả ệ ề ước thường (H20) Năm 1957,

Mỹ khánh thànhnhà máy đi n h t nhân th h th hai đ u tiên, công su t 60 ệ ạ ế ệ ứ ầ ấ

MW So v i các nhà máy th h th nh t, các nhà máy th h th hai cung c p ớ ế ệ ứ ấ ế ệ ứ ấ

đi n năng v i giá r h n 20- 30%, chi m di n tích ít, th tích g n nh h n.ệ ớ ẻ ơ ế ệ ể ọ ẹ ơ

10

2 Lý do thúc đ y các lò ph n ng ẩ ả ứ LWGR:

Trước tiên, v tính kinh t ,ề ế so v i các nhà máy th h th nh t, các nhà máy th ớ ế ệ ứ ấ ế

h th hai cung c p đi n năng v i giá r h n 20-30%, chi m di n tích ít, th ệ ứ ấ ệ ớ ẻ ơ ế ệ ể tích g n nhọ ẹ Nh ng ngữ ườ ủi ng h công ngh lò ph n ng này cho r ng ộ ệ ả ứ ằ chi phí

đ u t sẽ gi m, m c dù không ph i t t c các ý ki n đ u tán thành.ầ ư ả ặ ả ấ ả ế ề

Ngoài ra, chúng có th an toàn h n so v i các nhà máy đi n h t nhân cũ.ể ơ ớ ệ ạ

12

Nguyên lý c b n đ ng sau m t lò ph n ng h t nhân th c ra r t đ n gi n: ơ ả ằ ộ ả ứ ạ ự ấ ơ ả nhi t đệ ượ ảc s n xu t b i m t chu i ph n ng phân h ch h t nhân có ki m soát ấ ở ộ ỗ ả ứ ạ ạ ể

đượ ử ục s d ng đ đun sôi nể ước và t o ra áp su t h i làm quay các tua-bin phát ạ ấ ơ

đi n.ệ

Nh ng công ngh c n thi t đ đ m b o nguyên lý này v n hành m t cách hi u ư ệ ầ ế ể ả ả ậ ộ ệ

qu và an toàn l i r t ph c t p.ả ạ ấ ứ ạ

Ph n ng phân h ch ph i đả ứ ạ ả ược duy trì t l chính xác, và đở ỷ ệ ược đi u ch nh ề ỉ

ho c d ng l i khi c n thi t m t cách nhanh chóng nh t có th Nhi t đ nặ ừ ạ ầ ế ộ ấ ể ệ ộ ước

và áp su t h i ph i đấ ơ ả ược ki m soát r t c n th n Bên c nh đó trong vi c xây ể ấ ẩ ậ ạ ệ

d ng m t nhà máy đi n h t nhân, h th ng làm mát d phòng là r t c n thi t ự ộ ệ ạ ệ ố ự ấ ầ ế

đ b o v ch ng l i kh năng các thanh nhiên li u h t nhân sẽ b quá nhi t và ể ả ệ ố ạ ả ệ ạ ị ệ

b t đ u tan ch y Các thi t k lò ph n ng khác nhau sẽ c n ph i theo các yêu ắ ầ ả ế ế ả ứ ầ ả

c u an toàn kỹ thu t khác nhau.ầ ậ

có hai tuy n ng d n nế ố ẫ ước riêng bi t Th nh t là lệ ứ ấ ượng nước trong vòng tu n ầ hoàn chính, di chuy n xung quanh các thanh nhiên li u trong thùng ph n ng, ể ệ ả ứ

được đun nóng đ n nhi t đ cao nh ng đế ệ ộ ư ược gi dữ ưới áp su t cao đ lấ ể ượng

nước này không b đun sôi Tuy nhiên, lị ượng nướ ởc vòng tu n hoàn chính v n ầ ẫ

có nhi t đ r t cao và đệ ộ ấ ược d n vào m t h th ng ng trao đ i nhi t n m bên ẫ ộ ệ ố ố ổ ệ ằ trong tuy n ng th c p Nế ố ứ ấ ướ ừ ốc t ng th c p nhanh chóng đứ ấ ược đun sôi đ t oể ạ thành h i và ti p t c m t vòng tu n hoànơ ế ụ ộ ầ

3 ứ ng d ng: ụ