LUẬN văn sư PHẠM vật lý sự cần THIẾT của NHÀ máy điện hạt NHÂN

Chiến lược của Việt Nam đã phân tích một cách khoa học lý do cần có nhà máy điện hạt nhân: giải quyết bài toán về an ninh năng lượng, gìn giữ nguồn tài nguyên thiên nhiên cho thế hệ mai

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Bốn năm đại học sắp trôi qua, trong suốt thời gian

ấy em đã được quý thầy cô Bộ môn Vật lý, Khoa sư phạm, Trường đại học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy cũng như hướng dẫn cho em trong suốt quá trình học tập cho đến ngày em hoàn thành luận văn Em xin gởi lời tri ân chân thành đến thầy cô ở Bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Xuân Dinh

đã tận tình hướng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn tập thể lớp Sư phạm vật lý K32, các bạn

đã ủng hộ nhiệt tình và cho em những lời cổ vũ động viên trong những lúc em gặp khó khăn

Do kiến thức còn hạn chế và đây cũng là một trong

những lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, dù có cố gắng nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót Kính mong thầy cô và các bạn tham khảo, đóng góp ý kiến để em có thể rút được kinh nghiệm trong những lần nghiên cứu về sau

Em xin kính chúc sức khỏe quý thầy cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-

-

-

MỤC LỤC Trang

Phần I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài .1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Giả thuyết khoa học 2

4 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu 2

5 Các bước thực hiện đề tài 2

Phần II NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN HẠT NHÂN .4

1.1 Lịch sử phát triển của nghành năng lượng nguyên tử .4

1.2 Nhiên liệu hạt nhân 5

1.2.1 Nguồn gốc urani .5

1.2.2 Chuẩn bị nhiên liệu 6

1.2.3 Xử lý nhiên liệu .8

1.2.4 Sự tái xử lý 9

1.3 Chất thải hạt nhân 10

1.3.1 Phân loại chất thải 10

1.3.2 Xử lý chất thải 10

1.3.3 Bảo quản chất thải 11

Chương 2: NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN HẠT NHÂN 12

2.1 Lò phản ứng hạt nhân – quả tâm của nhà máy điện nguyên tử 12

2.1.1 Lịch sử lò phản ứng hạt hạt nhân 12

2.1.2 Điều kiện duy trì phản ứng dây chuyền 13

2.1.2.1 Điều kiện tới hạn của phản ứng dây chuyền 13

2.1.2.2 Thời gian tồn tại của nơtron trong lò 16

2.1.2.3 Các nơtron trễ 17

2.1.3 Nguyên lý điều khiển lò phản ứng hạt nhân 19

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

2.1.4 Nguyên tắc hoạt động của lò phản ứng 20

2.1.5 Các loại lò phản ứng hạt nhân đặc trưng 21

2.2 Nhà máy điện hạt nhân 24

2.2.1 Nguyên tắc thiết kế nhà máy điện hạt nhân 24

2.2.2 Cấu trúc nhà máy điện hạt nhân 25

2.2.3 Xây dựng, vận hành và bảo dưỡng nhà máy điện hạt nhân 26

2.2.4 Thời gian xây dựng và tháo dỡ một nhà máy điện hạt nhân 27

2.3 Vấn đề an toàn hạt nhân 28

2.3.1 Mức độ phóng xạ an toàn 28

2.3.2 Các tiêu chí đánh giá mức độ của tai nạn nguyên tử 29

2.3.3 Các mức bảo vệ 30

Chương 3: TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI 31

3.1 Tình hình năng lượng nguyên tử thế giới 31

3.1.1 Điện hạt nhân ở Mỹ 31

3.1.2 Điện hạt nhân ở Pháp 32

3.1.3 Điện hạt nhân ở Trung Quốc 33

3.1.4 Điện hạt nhân ở Nhật Bản 34

3.2 Tình hình sản xuất năng lượng nguyên tử ở nước ta 36

3.2.1 Khoa học nguyên tử ở Việt Nam từ sau năm 1975 36

3.2.2 Tình hình ứng dụng năng lượng nguyên tử ở nước ta 37

3.2.3 Dự báo nhu cầu tiêu thụ điện, khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp trong nước 38

3.2.4 Triển vọng phát triển của điện hạt nhân 40

3.2.5 Những khó khăn, thách thức của điện hạt nhân 42

Chương 4: ĐIỆN HẠT NHÂN GIẢI PHÁP NĂNG LƯỢNG TƯƠNG LAI 45

4.1 Xu hướng cần thiết của điện hạt nhân trên thế giới 45

4.2 Những cơ sở hợp lý cho việc phát triển điện hạt nhân 49

4.3 Điện hạt nhân giải pháp năng lượng của nước ta hiện nay 54

4.4 Chương trình phát triển nguồn điện ở nước ta 57

4.4.1 Quy mô, địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân 57 4.4.2 Chuẩn bị cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên 60 4.5 Những lợi ích kéo theo của việc phát triển

năng lượng hạt nhân của nước ta 64 Phần III KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

TÓM TẮT

Nội dung của luận văn bao gồm 4 chương:

Chương 1 Với những phát minh, sáng chế kỳ diệu của các nhà khoa học, nghành năng lượng nguyên tử đã ra đời phục vụ nhu cầu năng lượng cho xã hội ngày càng phát triển

Trình bày hai vấn đề cơ bản của điện hạt nhân là nhiên liệu hạt nhân và chất thải hạt nhân Đặc biệt là khâu làm giàu urani là một mắc xích quan trọng trong quy trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân

Chương 2 Năng lượng lấy từ phản ứng hạt nhân đã được các nhà khoa học chú ý đến

từ những năm đầu thập niên 50 và đã trãi qua bốn thế hệ lò phản ứng Phản ứng dây chuyền là phản ứng đặc trưng trong lò phản ứng hạt nhân, các điều kiện duy trì phản ứng dây chuyền đảm bảo cho lò phản ứng hoạt động

Từ lúc bắt đầu thiết kế cho đến khi vận hành hoạt động tới lúc tháo dỡ, nhà máy điện hạt nhân luôn tuân thủ những quy tắc nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn Vấn đề an toàn luôn là mối quan tâm hàng đầu khi xây dựng nhà máy

Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế đã đưa ra các tiêu chí đánh giá mức độ tai nạn nguyên tử để kịp thời thông tin rỗng rãi cho dân chúng hiểu về các mức độ khi có tai nạn xãy ra

Chương 3 Tìm hiểu tình hình phát triển điện hạt nhân của một số nước trên thế giới Theo dự đoán tình hình năng lượng nước ta trong thời gian tới thì việc phát triển điện hạt nhân ngày càng trở nên cấp bách Việt Nam với nghành điện hạt nhân còn non trẻ thì việc phát triển điện hạt nhân vẫn còn nhiều khó khăn thách thức

Chương 4

Sau hai tai nạn nguyên tử nghiêm trọng thì thế giới gần như quay lưng với điện hạt nhân nhưng trong những năm gần đây điện hạt nhân đã quay trở lại với sự phát triển ồ ạt Điện hạt nhân ngày càng chứng minh là nguồn năng lượng tất yếu giải quyết bài toán năng lượng toàn cầu Việt Nam đã và đang có những bước khởi đầu chuẩn bị cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên vào năm 2014 Hy vọng trong một tương lai không xa nước ta sẽ đuổi kịp công nghệ với các nước trên thế giới

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Tính tất cả các nguồn điện (thủy điện, nhiệt điện bao gồm than, dầu và khí) đã vận hành, đang xây dựng và sẽ xây dựng cho thập kỉ tới nước ta vẫn còn thiếu điện tới khoảng 230 tỷ kWh (phương án thấp), 255 tỷ kWh (phương án vừa) và 300 tỷ kWh (phương án cao), tức là vẫn bị cúp điện và phải tính thêm phương án nhập khẩu Nhập khẩu điện, giống như vay tiền, chúng ta sẽ bị phụ thuộc Chúng ta thiếu điện không những cho sự hoạt động của nền kinh tế mà còn thiếu điện cho sinh hoạt vì áp lực đô thị hóa ngày càng lớn và tỷ lệ dân số dùng điện ngày càng cao Trong khi nguồn nguyên liệu hoá thạch, dầu thô, than đá, khí đốt ngày càng khan hiếm, giá

cả ngày càng tăng buộc nhiều Chính phủ tìm đến nguồn năng lượng hạt nhân thay thế cho các nguồn nguyên liệu khác

Mặt khác, nguồn điện hoá thạch đã được khẳng định là đã và đang phát ra một lượng khí thải khổng lồ vào khí quyển gây hiệu ứng nhà kính làm nóng dần hành tinh, với những hệ quả rất nguy hại đến cuộc sống của loài người (đặc biệt Việt Nam

sẽ là một trong những điểm bị ảnh hưởng tồi tệ nhất của hiệu ứng nhà kính) Cũng giống như năng lượng từ gió, nước và Mặt trời, năng lượng nguyên tử có thể tạo ra điện năng mà không thải CO2 hay các loại khí gây ra hiệu ứng nhà kính khác Sự khác biệt lớn nhất là năng lượng nguyên tử là một sự lựa chọn duy nhất đã được chứng minh có khả năng cung cấp một lượng điện sạch khổng lồ trên phạm vi toàn cầu Năng lượng nguyên tử là năng lượng phát sinh do sự phân hạch của các hạt nhân nguyên tử, là món quà quý giá mà thiên nhiên tặng cho con người

Chiến lược của Việt Nam đã phân tích một cách khoa học lý do cần có nhà máy điện hạt nhân: giải quyết bài toán về an ninh năng lượng, gìn giữ nguồn tài nguyên thiên nhiên cho thế hệ mai sau và tăng cường tiềm lực khoa học và công nghệ của đất nước

Đam mê với lĩnh vực cung cấp năng lượng nhất là nghành vật lý năng lượng cao, trước những thành tựu mà điện hạt nhân mang lại cho loài người cũng như thấy rõ

sự cần thiết, tầm quan trọng của điện hạt nhân đối với sự phát triển kinh tế của đất nước Đó cũng là lý do tôi chọn đề tài: “Sự cần thiết của nhà máy điện hạt nhân”

2 Mục đích của đề tài

Tìm hiểu tổng quan về điện hạt nhân, về nhà máy điện nguyên tử và nhu cầu phát triển điện hạt nhân trên thế giới và ở Việt Nam Từ đó nêu lên điện hạt nhân là hết sức cần thiết ở nước ta và thế giới, đặc biệt là nước ta đang gấp rút cho việc chuẩn bị xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên

3 Giả thuyết khoa học

Nếu như nắm vững kiến thức về hạt nhân, qua đó tìm hiểu ứng dụng những

kỹ thuật trong việc chế tạo nhà máy điện hạt nhân Tìm hiểu về tình hình năng lượng toàn cầu, đặc biệt là tình hình năng lượng ở nước ta hiện nay Đề tài này cung cấp cái nhìn tích cực về điện hạt nhân, giúp cho ta hiểu rõ hơn về điện hạt nhân, về sự cần thiết của nó đối với sự phát triển của nhân loại

4 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

Phương pháp Đọc tài liệu, tổng hợp và phân tích tài liệu

Minh họa bằng hình vẽ

Phương tiện Sách, báo tham khảo

Các trang web cung cấp thông tin

5 Các bước thực hiện đề tài

ü Nhận đề tài và xác định nội dung giới hạn của đề tài

ü Nghiên cứu những tài liệu có liên quan

ü Tiến hành tổng hợp tài liệu, song song đó trao đổi với giáo viên hướng

dẫn

ü Hoàn thành luận văn

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

ü Báo cáo luận văn

6 Một số từ viết tắt dùng trong đề tài

ASEAN Association of south-east asian nations: hiệp hội các nước Đông Nam Á BWR Boiling Water Reator: lò nước sôi

CANDU Canada Deuterium Uranium Reactor: lò Candu

EDF Electricité de France: Tổng công ty điện lực Pháp

ENEL Ente Nazionale per I’Energia eLettrica: công ty điện lực Ý

EVN Tổng công ty điện lực Việt Nam

GCFR Gas Cooled Fast Reator: lò phản ứng nhanh làm lạnh bằng khí

GCR Gas Cooled Reator lò phản ứng làm lạnh bằng khí

GDP Gross Domestic Product: Tổng sản lượng nội địaLFR Lead-Cooled Fast Reactor: lò phản ứng nhanh làm lạnh bằng than chì IAEA International Atomic Energy Agency cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế INES Internatinal Nuclear Event Scale: Sự phân chia các mức tai nạn nguyên tử quốc tế

INSAG International Nuclear Safety Advisary Group MOX Oxit Uranium-Plutonium: hỗn hợp oxit nhiên liệu

MSR Molten Salt Reactor: lò muối nóng chảy

MWe megawatts electrical: megawatt điện năng

PHWR Pressurized Heavy Water Reactor: lò nước nặng

PWR Pressurized Water Reactor: lò nước áp lực

SCWR Supercritical Cooled Water Reactor: lò phản ứng làm lạnh bằng siêu dòng điện

SFR Sodium – Cooled Fast Reator: lò nhanh làm lạnh bằng natri

SILVA Séparation isotopique par laser, sur la vapeur atomique d’Urani: phân tách đồng vị hơi nguyên tử urani bằng lase

UF6 urani hexafluorua URENCO công ty nhiên liệu hạt nhân điều hành các nhà máy làm giàu uranium VHTR Very-High-Temperature Reactor: lò phản ứng nhiệt độ rất cao làm lạnh bằng khí

Phần II

NỘI DUNG Chương 1

TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN HẠT NHÂN 1.1 Lịch sử phát triển của nghành năng lượng nguyên tử

Lịch sử phát triển của nghành năng lượng nguyên tử được mở đầu từ năm 1895 Cho mãi tới cuối thế kỉ XIX, người ta vẫn coi nguyên tử là phần nhỏ bé nhất không thể phân chia của vật chất Năm 1895, khi Rơnghen phát hiện ra tia X, nghành vật lý nguyên tử được hình thành và phát triển Những phát minh liên tiếp của Becquerel, Thompson, Marie Curie, Einstein,… đã đặt nền móng cho nghành công nghiệp năng lượng nguyên tử Đến ngày 27/6/1954, khi đã khánh thành nhà máy điện nguyên tử đầu tiên trên thế giới thì mới thực sự mở đầu thời kì sử dụng năng lượng nguyên tử Năm 1904, nhà vật lý Thomson đã đưa ra mẫu nguyên tử đầu tiên Theo mẫu này thì nguyên tử là một quả cầu tích điện dương với các electron bay lơ lửng và khi điện tử dao động thì phát bức xạ điện từ Đến năm 1909 thì gặp phải mâu thuẩn với các kết quả thực nghiệm nghiên cứu tán xạ của các hạt αtrên lá kim loại mỏng Trong các thí nghiệm này người ta phát hiện ra rằng bên cạnh sự tán xạ ở các góc nhỏ phù hợp với các tính toán về tương tác Culông của các hạt αvới nguyên tử kiểu như tán xạ Thomson, trong một số trường hợp các hạt αcòn bị lệch các góc rất lớn Người ta không thể dùng mẫu Thomson để giải thích các hiện tượng này

Năm 1911, nhà bác học Rutherford đã đưa ra một mẫu nguyên tử mới, theo mẫu nguyên tử gồm một hạt nhân mang điện tích dương +Ze ở tâm, nhân này có bán kính rất nhỏ và Z điện tử chuyển động theo các quỹ đạo nào đó quanh hạt nhân ở các khoảng cách tương đối lớn Vì khối lượng điện tử là rất nhỏ so với khối lượng nguyên tử cho nên toàn bộ khối lượng nguyên tử thực tế là tập trung ở hạt nhân Năm 1911 khi mẫu hạt nhân nguyên tử được đưa ra là năm sinh của nghành vật lý hạt nhân Nhưng mẫu này không giải thích được bức xạ điện tử của nguyên tử và tính bền vững của nguyên tử

Năm 1913, nhà vật lý Neils Bohr đã đưa ra lý thuyết lượng tử về các quá trình xảy ra trong nguyên tử

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Về cơ bản người ta vẫn sử dụng mẫu Bohr và gọi nó là mẫu hành tinh nguyên tử

Từ đó mở ra một nghành vật lý hoàn toàn mới là nghành cơ học lượng tử Cùng với

cơ học lượng tử, lý thuyết tương đối do nhà bác học vĩ đại Abert Einstein đưa ra từ năm 1905 đến năm 1916 là cơ sở để xây dựng vật lý hạt nhân hiện đại và lý thuyết các hạt cơ bản

Với công thức liên hệ giữa khối lượng vật chất và năng lượng tương đương chứa trong khối chất này: E=mc2 Albert Einstein xứng đáng được mệnh danh là “Cha đẻ của nghành năng lượng nguyên tử”

Đầu những năm 30 của thế kỉ XX cùng với nhiều máy móc trong lĩnh vực vô tuyến, phổ kế ra đời tạo điều kiện cho vật lý có những phát minh có tính quyết định trong nghành hạt nhân Tạo ra một nghành công nghệ mới mẻ sản xuất năng lượng phục vụ con người, chỉ ra được hướng giải quyết căn bản bài toán năng lượng cho loài người

1.2 Nhiên liệu hạt nhân

1.2.1 Nguồn gốc urani

a/ Nguyên tử urani Trên một trật tự sắp xếp theo khối lượng ngày càng tăng của họ hạt nhân, urani là chất nặng nhất trong tự nhiên Urani tồn tại trong vài dạng khác nhau

là những chất đồng vị Những chất đồng vị này khác nhau về số những hạt nơtron trong hạt nhân Trong tự nhiên urani được tìm thấy trong vỏ địa cầu là sự pha trộn phần lớn của hai chất đồng vị: urani -238 (U238), chiếm 99,3% và urani -235 (U235) vào khoảng 0,7 % Chất đồng vị U235 là quan trọng hơn vì trong những điều kiện nhất định nó có thể bị phân rã và cung cấp nhiều năng lượng U238 phân rã rất chậm, chu kì bán rã bằng tuổi thọ của trái đất

b/ Plutoni Trong lò phản ứng nguyên tử U238 có thể bắt một trong những nơtron đang hướng về bên trong lõi lò phản ứng và trở thành Pu239 Pu239 rất giống U235 ở chỗ trong những phản ứng phân hạch khi bị va chạm bởi một nơtron nó giải phóng ra

nhiều năng lượng Do có rất nhiều U238 trong lõi của lò phản ứng nên những phản ứng này xuất hiện thường xuyên, và trong thực tế khoảng 1/3 năng lượng của nhiên liệu tạo nên do sự phân rã của Pu239

c/ Xử lý quặng urani Quặng urani có thể được khai thác trong các mỏ ngầm hoặc lộ thiên Sau khai thác, quặng được nghiền và đưa lên trên mặt đất, rồi nó được xử lý với axit để hòa tan urani và tách urani ra từ dung dịch Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn khai thác

và giai đoạn nghiền là oxit urani cô đặc Đối với các lò phản ứng trên thế giới, việc tạo ra nhiên liệu có thể sử dụng được là chuyển đổi oxit urani thành khí, urani hexafluorua (UF6) Việc làm giàu sẽ tăng thêm tỷ lệ của đồng vị U235 từ mức tự nhiên của nó là 0,7% lên 3-4% Sau việc làm giàu, khí UF6 được chuyển đổi thành điôxit urani (UO2) và được định dạng trong những viên nhiên liệu Những viên nhiên liệu này được đặt bên trong ống của những ống kim loại mỏng, tập hợp thành các bó thành nhiên liệu cơ sở cho lõi lò phản ứng

1.2.2 Chuẩn bị nhiên liệu

Tách urani từ quặng: urani là một kim loại tương đối phổ biến trong vỏ Trái đất,

nó không được khai thác trực tiếp dưới dạng tinh khiết bởi vì trạng thái tự nhiên nó nằm trong đá kết hợp với các nguyên tố hóa học khác Chu trình nhiên liệu hạt nhân bắt đầu bằng việc khai thác quặng urani trong các mỏ lộ thiên hay các hầm ngầm dưới đất Nếu là mỏ lộ thiên, chỉ cần bóc lớp đất đá phủ tương đối mỏng để lấy quặng, còn mỏ ngầm thì phải đào hầm lò khá sâu qua lớp đá không quặng, có khi tới hai ba kilômet dưới lòng đất Các mỏ urani nổi tiếng nhất được thấy ở Úc, Mỹ, Canada, Nam Phi và Nga, cũng có vài mỏ ở Pháp

Tuyển quặng và tinh chế urani: Hàm lượng urani trong quặng thường là thấp, vì vậy cần làm tăng hàm lượng urani Sau khi thu hoạch, quặng urani được đập vỡ rồi nghiền nhỏ ở phân xưởng gia công Trong quá trình thủy luyện, người ta tách urani

ra khỏi uặng bằng một dung dịch thường là axit sunfuric nhưng cũng có khi là dung dịch bazơ Ngoài urani ra, chất lỏng dung dịch còn hoà tan nhiều kim loại nặng và asen nên phải lọc lấy urani lần nữa Thành phẩm của khâu chế biến là “bánh vàng" tức oxit urani U3O8 xen lẫn tạp chất.Chất ấy chiếm khoảng 75% oxit urani

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Làm giàu urani: Muốn dùng cho lò phản ứng hạt nhân, phải có loại nhiên liệu mà

tỷ lệ U235 ở giữa 3% đến 5% vì chỉ đồng vị ấy của urani mới chịu phản ứng phân hạch giải phóng năng lượng Nhưng trong 100kg urani tự nhiên có 99,3kg U238 và 0,7kg U235, tức chỉ có 0,7% U235 phân hạch Thao tác làm tăng tỷ lệ U235 trong khối urani tự nhiên được gọi là sự làm giàu Làm giàu là một việc rất khó khăn vì U235 và

U238 là các đồng vị của cùng một nguyên tố nên rất giống nhau và hầu như có cùng một tính chất hóa học Hiện nay, có hai phương pháp làm giàu urani đã phát triển đến mức công nghiệp: khuyếch tán chất khí và siêu ly tâm Một phương pháp thứ ba đang được nghiên cứu là phân tách đồng vị bằng laze

* Các phương pháp làm giàu:

- Khuyếch tán chất khí: tetrafluorua urani thu được sau khi tách từ quặng và tinh chế được biến thành hexafluorua urani có đặc tính là ở thể khí bắt đầu từ 560C Phương pháp khuyếch tán chất khí là làm cho UF6 ở thể khí đi qua một loạt các

“hàng rào” là những tấm màng đục lỗ rất nhỏ Các phân tử hexafluorua urani 235 nhẹ hơn các phân tử hexafuorua urani 238 nên đi qua các rào nhanh hơn, nhờ vậy có thể dần dần làm giàu urani Tuy nhiên do khối lượng của hai đồng vị rất gần nhau nên sự di chuyển chậm của urani 238 so với urani 235 cũng rất ít Do đó trong một nhà máy làm giàu urani, thao tác phải lặp đi lặp lại 1.400 lần để sản xuất ra urani có

độ giàu urani 235 cần thiết để dùng được trong các nhà máy điện hạt nhân thông dụng

- Siêu ly tâm: Một phương pháp để làm làm giàu urani được sử dụng trên quy mô nhỏ hơn bởi Tập đoàn Châu Âu URENCO (Đức, Hà Lan, Anh) đó là phương pháp siêu ly tâm Phương pháp phân tích này dùng một máy ly tâm giống như một máy làm khô rau quay với tốc độ rất nhanh đánh bật ra ngoài biên hexafluorua urani 238

và hexafluorua urani 235 chứa trong máy Sự khác biệt rất nhỏ về khối lượng giữa hai phân tử cho phép tăng dần hàm lượng urani 235 Muốn đạt đến một hàm lượng urani 235 khá cao thì cần phải qua nhiều giai đoạn nối tiếp nhau

- Làm giàu bằng laze: Phương pháp SILVA hiện nay còn chưa được sử dụng trong công nghiệp Phương pháp này cho phép phân tách một nguyên tử urani 235

và một nguyên tử urani 238 chỉ qua một giai đoạn Nguyên lý của sự phân tách đồng

vị bằng laze là lấy đi một electron urani 235 bằng cách sử dụng năng lượng do chùm tia laze cung cấp mà không đụng chạm đến urani 238 Những tia laze có bước sóng được lựa chọn một cách chính xác cung cấp năng lượng cần thiết để bức electron khỏi urani 235 chứ không phải urani 238 Sau khi bị ion hóa urani 235 bị tách khỏi hơi urani bởi một điện trường và được thu về phía cực âm trên các bộ góp

Hình 1.1 : Quy trình sản xuất nhiên liệu nhà máy điện hạt nhân

1.2.3 Xử lý nhiên liệu

Chế tạo các bó thanh nhiên liệu: Sau khi được làm giàu UF6 được chuyển hóa thành oxit urani dưới dạng một chất bột màu đen Chất bột này được ép rồi nung để tạo ra những mẫu phấn nhỏ gọi là viên Mỗi viên chỉ nặng chừng 7 g và cung cấp năng lượng bằng 1 tấn than đá Các viên này được xếp vào những ống kim loại dài, hai đầu bịt kín tạo thành các thanh nhiên liệu Để cung cấp cho nhà máy điện hạt nhân cần chế tạo hơn 40.000 thanh nhiên liệu kết lại thành những “bó củi” tiết diện hình vuông, gọi là bó nhiên liệu

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Thanh nhiên Bó thanh liệu nhiên liệu Hình 1.2: Cấu tạo bó thanh nhiên liệu

Sự phân hạch trong lò phản ứng: Các thanh sắp xếp theo một dạng hình học làm thành tâm lò phản ứng Mỗi thanh phải nằm trong đó trong thời gian 3-4 năm Trong thời gian ấy, sự phân hạch của U235 sẽ cung cấp nhiệt năng cần thiết để sản xuất hơi nước rồi sản xuất điện năng U235 là chất phân hạch, sau khi hấp thụ một nơtron hạt nhân của nó bị vỡ thành những sản phân hạch phóng xạ và giải phóng năng lượng Ngược lại U238 chiếm tới 97% của khối lượng urani giàu không bị phá vỡ ra khi hấp thụ một nơtron Tuy nhiên một số hạt của U238 bắt giữ một nơtron và biến đổi thành

lý, các bó nhiên liệu đã sử dụng được đặt vào một bể nước một lần nữa Chúng được cắt ra thành từng đoạn đưa vào một dung dịch hóa học Những xử lý tiếp theo cho phép tách biệt urani và plutoni khỏi các sản phẩm phân hạch Urrani thu hồi trong quá trình tái xử lý cũng giàu hơn urani thiên nhiên (khoảng 1%)

1.3 Chất thải hạt nhân

1.3.1 Phân loại chất thải

- Mức độ phóng xạ: cường độ phóng xạ quyết định việc lựa chọn chống phóng

xạ

- Chu kì bán rã: cho phép xác định thời gian có thể gây ra nguy hiểm

+ Các chất thải ngắn ngày có hoạt độ phóng xạ thấp và trung bình: A+B A: với thời gian sống nhỏ hơn hoặc bằng 30 năm

B: với thời gian sống lớn hơn 30 năm, hoạt độ phóng xạ trung bình

Chu kì bán rã của chúng không quá 30 năm, các chất thải ấy hầu như đã mất hết toàn bộ hoạt độ Chúng được đẩy vào thùng thép hay bêtông và cất giữ trên mặt đất

+ Các chất thải có hoạt độ phóng xạ lâu dài: Sự suy giảm phóng xạ của chúng kéo dài hàng trăm nghìn năm Chúng được nấu trong nhựa đường hay thủy tinh, cất giữ trong các thùng địa chất ở sâu dưới đất hoặc biến đổi chúng thành các chất phóng xạ ngắn ngày

1.3.2 Xử lý chất thải

Khi lò phản ứng hạt nhân hoạt động, phản ứng dây chuyền phá vỡ hạt nhân urani -235, độ giàu của urani giảm dần đi, đồng thời sinh ra một lượng lớn sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ Sau một thời gian hoạt động, những thanh nhiên liệu đã cháy phải đưa ra khỏi lò phản ứng, thay bằng các thanh nhiên liệu mới Những thanh nhiên liệu đã cháy này phải được xử lý và từ đấy cho các chất thải phóng xạ có nhiều loại

Theo tính toán, một lò phản ứng hạt nhân kiểu PWR công suất 1.000MW mỗi năm cho 21 tấn chất thải phóng xạ trong ấy có:

- 20 tấn urani có độ giàu đã giảm từ 3% urani -235 xuống chỉ còn 0,9%

- 200kg plutoni

- 21kg chất actinit trong ấy có 10kg neptuni, 10kg amerixi, 1kg curi

- 760kg sản phẩm phân hạch trong ấy có những nguyên tố có đời sống dài là: 9kg xesi – 135, chu kì bán rã là 2,3 triệu năm

18 kg tecnixi – 99, chu kì bán rã là 2,14 triệu năm

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

16 kg ziri coni – 93, chu kì bán rã là 1,5 triệu năm

5,5 kg paladin – 107, chu kì bán rã là 6,5 triệu năm

3 kg iôt – 128, chu kì bán rã là 1,5 triệu năm

Trên thế giới hiện nay có hai cách giải quyết vấn đề chất thải hạt nhân Nước Pháp chủ trương tái xử lý chất thải phóng xạ, thu hồi chất phóng xạ plutoni để dùng cho lò phản ứng cũng như thu hồi urani có độ giàu đã giảm đi để sử dụng lại Nước

Mỹ thì chủ trương không tái xử lý, để nguyên như vậy mà chôn xuống đất, vì lo sợ nếu tái chế biến lấy ra plutoni thì sẽ có nguy cơ phổ biến vũ khí hạt nhân, vì chỉ cần

6 – 7 kg plutoni cũng đủ để chế tạo một quả bom nguyên tử

1.3.3 Bảo quản chất thải

- Chôn cất: Các chất thải chôn cất một thời gian dài tại nhà máy sau đó chuyển đến một trung tâm lưu trữ và cuối cùng đem chôn cất trong các tầng địa chất

- Chuyển hóa: Chuyển hóa là phương pháp biến các chất đồng vị phóng xạ dài ngày thành các đồng vị ngắn ngày bằng cách bắn phá nơtron vào đồng vị dài ngày

Có hai phương pháp để làm chuyển hóa A và B:

1 Trong lò nhanh, người ta có thể trộn các chất muốn chuyển hóa với nhiên liệu hoặc đặt các chất muốn chuyển hóa vào những bia đặc biệt

2 Dựng máy gia tốc bắn vào các hạt bia để làm bứt phá ra các nơtron, các nơtron này bắn vào vành dưới tới hạn để sinh ra phản ứng phân hạch dây chuyền

Chương 2 NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN HẠT NHÂN 2.1 Lò phản ứng hạt nhân – Quả tâm của nhà máy điện nguyên tử

cả 26 lò Magnox đã hoạt động ở nước Anh, hiện tại chỉ còn 8 lò còn đang hoạt động

và sẽ bị đào thải vào năm 2010

Lò phản ứng thế hệ II: Loại lò này ra đời vào thập niên 70, hiện chiếm đa số các

lò đang hoạt động trên thế giới Từ lúc ban đầu, 60% loại lò này áp dụng nguyên lý

lò nước sôi áp suất cao Nhiên liệu sử dụng cho lò thuộc thế hệ II này là hợp chất urani đioxit và hợp kim này được bọc trong các ống cấu tạo bằng kim loại zironi

Lò phản ứng thế hệ III: Kể từ cuối thập niên 80, thế hệ III bắt đầu được nghiên cứu với nhiều cải tiến từ các lò phản ứng loại BWR của thế hệ II Năm 1996 tại Nhật

đã có loại lò này Hiện tại các lò này đang được sử dụng nhiều ở quốc gia trên thế giới vì thời gian xây dựng tương đối ngắn và chi phí cũng giảm so với các lò thuộc thế hệ trước Hơn nữa, việc vận hành cũng như bảo dưỡng loại lò này tương đối đơn giản và an toàn hơn

Thế hệ III+ là thế hệ lò phản ứng được trang bị những cải tiến về tính kinh tế và mức độ an toàn cao hơn thế hệ III Ưu điểm của các lò phản ứng hạt nhân thế hệ III

so với các thế hệ trước là khả năng xảy ra sự cố ít hơn, khả năng sinh lãi lớn hơn do công suất được tăng lên tới 1.600 MW và sử dụng nhiên liệu tiết kiệm hơn Mỗi lò phản ứng thế hệ III sẽ giúp tiết kiệm 2 tỉ m3 khí đốt mỗi năm và góp phần giảm tới

11 triệu tấn khí thải CO2 so với việc sử dụng nguồn nhiên liệu truyền thống Ngoài

ra giá thành sản xuất điện bằng lò này rẻ hơn 30-50% so với sản xuất điện tại các nhà máy nhiệt điện

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Lò phản ứng thế hệ IV: Trước yêu cầu ngày càng cấp thiết hơn về an toàn lao động và bảo vệ ô nhiễm môi trường nhất là hiệu ứng nhà kính, các nhà khoa học đang tiến dần đến việc xây dựng các lò hạt nhân thế hệ IV, trong đó hệ thống an toàn không còn dùng đến con người nữa mà hoàn toàn tự động Hơn nữa sẽ không còn có việc phát thải khí CO2 vào không khí Một đặc điểm mới của lò hạt nhân thế hệ IV này là có thể sản xuất ngoài điện năng, còn cả hydro, một nhân tố cơ bản cho hầu hết các công nghệ tổng hợp hóa chất hiện nay Thế hệ IV còn được gọi là “lò phản ứng cách mạng”

Vì đang còn trong thời kỳ phôi thai, phần lớn các lò này, trên lý thuyết, an toàn hơn, nhưng chưa thể xuất hiện trên thị trường trước 2035-2040

Lò Nước nghiên cứu và

U-2 LFR Nhật, Mỹ, Pháp, Thụy

Sĩ

Nhanh 550-800 Nitrure U-Pu

3 SCWR Canada, Nhật, Mỹ Nhiệt/Nhanh 620 Oxyde U (UOX)

Oxyde U-Pu (MOX)

Nhiệt 950-1100 Oxyde carbure U

2.1.2 Điều kiện duy trì phản ứng dây chuyền

2.1.2.1 Điều kiện tới hạn của phản ứng dây chuyền

Khi ta truyền cho hạt nhân một năng lượng đủ lớn, hạt nhân có thể vỡ thành hai hay nhiều mảnh nhỏ hơn nó Năng lượng cần thiết nhỏ nhất để hạt nhân phân chia được gọi là năng lượng kích hoạt được sử dụng cho hai phần: một phần truyền cho các nuclon riêng biệt bên trong hạt nhân tạo ra các dạng chuyển động nội tại, một phần dùng để kích thích chuyển động tập thể của toàn bộ hạt nhân Do đó, gây

ra biến dạng và làm hạt nhân vỡ thành các mảnh nhỏ Hai phản ứng hạt nhân chính diễn ra trong lò phản ứng chạy bằng nơtron chậm và U235 là:

0n1 + 92U235 → A + B + ν n’

và 0n1 + 92U235 → 92U236 + γ

Trong đó A và B là hai nhân nhẹ hơn U235 gọi là các mảnh phân hạch Để lò đạt được trạng thái tới hạn tức là trạng thái mà ở đó phản ứng dây chuyền tự duy trì phải có một sự cân bằng chính xác giữa số nơtron mất đi và nơtron xuất hiện trong phân hạch Nói cách khác muốn phản ứng dây chuyền xảy ra thì điều kiện cần thiết

là mọi hạt nhân khi phá vỡ, phải phát ra một số nơtron Những nơtron này lại có thể bắn phá các hạt urani khác ở gần đó và cứ thế phản ứng tiếp diễn thành một dây chuyền

Hạt nhân của đồng vị U238 chỉ bị vỡ khi hấp thụ nơtron nhanh (có năng lượng lớn hơn 1 MeV) Trái lại, hạt nhân U235 sẽ bị vỡ khi hấp thụ cả nơtron chậm và nơtron nhanh Tuy nhiên xác suất hấp thụ nơtron chậm của hạt nhân U235 lớn hơn nhiều so với xác suất hấp thụ nơtron nhanh

Năng lượng kích hoạt đối với từng hạt nhân phụ thuộc tỷ số Z2/A của hạt nhân đó theo biểu thức:

Wk A 3[ (Z2 A) ]

117 , 0 2 , 5 18 ,

≈ [MeV]

trong đó Z là số điện tích và A là số khối của hạt nhân bị phân hạch

Nếu như Z2/A là khá lớn (nhưng vẫn đảm bảo điều kiện 5,2 > 0,117 (Z2/A)) thì năng lượng kích hoạt vẫn còn rất nhỏ Chính vì vậy mà các hạt nhân nặng có thể

bị phân hạch không những do sự hấp thụ năng lượng của nơtron mà còn có thể bị phân hạch một cách tự phát

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Quá trình thực nghiệm đã cho kết quả là các hạt nhân U235, Pu239 và U233 sẽ bị

vỡ ra khi hấp thụ nơtron nhiệt (là nơtron có năng lượng từ 0,1→0,001 eV), còn U238

và Tho232 sẽ vỡ khi hấp thụ nơtron nhanh(có năng lượng lớn hơn 1MeV)

Khi hấp thụ một nơtron, hạt nhân ZXA biến thành hạt nhân ZXA+1 ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn mức cơ bản Năng lượng kích thích bằng tổng động năng và năng lượng liên kết của nơtron trong hạt nhân mới Nếu năng lượng kích thích lớn hơn năng lượng kích hoạt thì quá trình phân hạch sẽ xảy ra Nếu ngược lại thì hạt nhân sẽ chỉ chuyển về trạng thái cơ bản và phát ra bức xạ γ Các phản ứng phân hạch của hạt nhân U235 bằng nơtron nhiệt có thể viết như sau:

0n1 + 92U235 → 2 mảnh phân hạch + νn’

0n1 + 92U235 → 2 mảnh phân hạch + các hạt β−

0n1 + 92U235 → 2 mảnh phân hạch + các lượng tử γ Khi phân hạch, hạt nhân U235 phản ứng với một nơtron thì xác suất xảy ra phân hạch là

α

+ 1

1, mà mỗi lần phân hạch có ν nơtron được tạo thành, cho nên

α ν η

+

= 1

1

là số nơtron trung bình được tạo ra khi hạt nhân U235 hấp thụ một nơtron

Nếu lò ở trạng thái tới hạn thì ở thế hệ tiếp theo cũng phải có một nơtron bị hấp thụ

Do hấp thụ nơtron đầu tiên này mà η nơtron mới được tạo thành Để đơn giản là ta giả định tất cả các nơtron gây ra phân hạch hạt nhân U235 đều có năng lượng như

nhau Trong số η nơtron sẽ chỉ có

f k

a là hệ số sử dụng nơtron nhiệt Nếu lò có kích thước hữu

hạn thì k = ηfPt (đối với trường hợp 1 nhóm); trong đó Pt là xác suất để nơtron nhiệt không thoát ra khỏi lò

Giả sử các nơtron nhanh xuất hiện do phân hạch được làm chậm đến các nơtron nhiệt và sau đó gây ra phản ứng với U235 Một số nơtron nhanh gây ra phân hạch U238 Tỷ số giữa số nơtron được làm chậm xuống dưới ngưỡng phân hạch của

U238 (~ 1,2 MeV, nghĩa là nơtron nhanh phải có năng lượng cỡ 1,2 MeV mới có khả năng phân hạch U238) chia cho số nơtron xuất hiện ban đầu trong hệ được kí hiệu là

ε và được gọi là hệ số nhân bằng các nơtron nhanh Giả sử có m nơtron bị làm chậm qua vùng cộng hưởng thì trong đó chỉ có n nơtron tránh được sự hấp thụ cộng hưởng để xuống được vùng nhiệt Như vậy p=m/n gọi là xác suất tránh hấp thụ cộng hưởng Từ đó ta có công thức bốn thừa số đối với lò chạy bằng nơtron nhiệt như sau:

pf

k∞ =ηε

Trong đó: η là số nơtron trung bình tạo thành khi hạt nhân U235 hấp thụ 1 nơtron;

là hệ số nhân bằng các nơtron nhanh;

P là xác suất tránh hấp thụ cộng hưởng;

k∞= 1 là điều kiện tới hạn của lò

Nếu lò hữu hạn hoặc có kể đến hiện tượng rò của các nơtron ra khỏi lò thì công thức bốn thừa số biến thành:

f

t P pfP

k =ηε

Trong đó Pf là xác suất tránh nơtron nhanh ra khỏi lò

Công thức bốn thừa số cho phép ta xét đoán điều kiện tới hạn của lò

2.1.2.2 Thời gian tồn tại của nơtron trong lò

Để đơn giản, ta giả thiết rằng lò là đồng nhất, không có chất phản xạ nơtron, chưa kể đến các hiệu ứng nhiệt độ của môi trường…

Nếu gọi τ là thời gian sống trung bình của nơtron trong lò, nghĩa là khoảng thời gian từ lúc nơtron được sinh ra do phân hạch và thời điểm nó mất đi do bị hấp

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

thụ hoặc bị rò ra khỏi lò Nó có thể hiểu nó bao hàm cả thời gian sinh, thời gian làm chậm và thời gian khuyếch tán của nơtron nhiệt

Do thời gian sinh ra nơtron mới sau quá trình phân hạch chỉ khoảng 10-4 s nên quá trình phân hạch thường được xem là tức thời Thời gian làm chậm cũng chỉ cỡ

10-4 – 10-5 s, còn thời gian khuếch tán của nơtron nhiệt cỡ 10-3 s Cho nên có thể coi rằng thời gian sống trung bình của một thế hệ nơtron bằng thời gian khuyếch tán của nơtron nhiệt

Có thể tính được thời gian sống trung bình của nơtron trong lò theo lý thuyết khuyếch tán khí như sau:

∑

=

a υ

τ 1

Trong đó υ là tốc độ trung bình của các nơtron, còn ∑a là tiết diện bắt vĩ mô trung bình của môi trường khuyếch tán, được xác định khi kể đến các chất hấp thụ khác nhau tạo nên môi trường khuyếch tán, nói riêng khi có urani ∑a lớn hơn so với trường hợp chỉ có chất làm chậm và do đó, các lò chứa urani có hàm lượng cao với lượng nhiên liệu nhỏ, sẽ có các nơtron với τ nhỏ Các lò có chất làm chậm là graphit hay nước nặng thì τ ≈10-3 s, đối với lò chạy bằng nước thường τ ≈10-4 s Các lò chạy bằng nơtron nhanh thời gian sống trung bình của nơtron đạt tới 10-7-10-8

s

Mật độ nơtron trong lò ở thời điểm t có thể tính được theo công thức:

n(t) = τ

δkt e

n0 [ 3]

1 cm

trong đó n0 là mật độ nơtron ở thời điểm đầu Do đó hệ số nhân hiệu dụng lớn hơn 1,

số nơtron trong 1cm3 sẽ tăng theo thời gian, theo hàm mũ Bây giờ ta giả định rằng ở trạng thái hiện tại của lò k = 1,001 đó là trạng thái không khác lắm với trạng thái tới hạn, do đó δ k = k – 1 = 1,001 -1 = 0,001 đối với các lò chạy bằng nơtron nhiệt, thời gian sống trung bình điển hình của nơtron nhiệt là τ = 10-3 s = 0,001 s Do đó: n(t) = n0 0 , 001

001 ,

0 t

e = n0et nghĩa là thông lượng nơtron và do đó công suất của lò tăng e lần sau mỗi giây Nếu lò chạy bằng urani có hàm lượng cao (τ~10-5 s), hoặc đối với

lò chạy bằng nơtron nhanh (τ~10-7 – 10-8 s) thì tốc độ tăng công suất còn cao hơn nhiều làm cho ta khó có thể điều khiển lò an toàn

2.1.2.3 Các nơtron trễ

Với một tốc độ tăng thông lượng nơtron trong lò quá nhanh, nghĩa là công suất của lò tăng quá nhanh, khó có thể điều khiển được các lò phản ứng hạt nhân Tuy nhiên, kết quả tìm được trên đây đã dựa trên giả thiết cho rằng tất cả các nơtron xuất hiện trong quá trình phân hạch đều được tạo ra sau một thời gian cực kì ngắn sau phản ứng hạt nhân (~10-4 s) nghĩa là ta giả thiết chúng đều là những nơtron tức thời Song thực tế lại không phải như vậy Trong tổng số các nơtron tạo thành do phân hạch, có một phần nhỏ (cỡ 0,75%) xuất hện dưới dạng nơtron trễ nghĩa là xuất hiện sau thời gian lớn đáng kể sau khi phân hạch thực tế xảy ra Chính sự có mặt của các nơtron này đã tạo ra chế độ mới trong hoạt động của lò, làm cho mật độ nơtron thay đổi chậm hơn nhiều so với tốc độ đã tính được trên đây Do đó mà vấn đề điều khiển lò trở nên đơn giản hơn Do một số nơtron xuất hiện trễ hơn nhiều so với các nơtron tức thời, chúng làm cho thời gian sống trung bình của nơtron trong lò kéo dài

ra, trở nên lớn hơn nhiều so với thời gian khuyếch tán của các nơtron nhiệt (~10-3 s) Điều đó làm cho chu kỳ của lò tăng lên nhiều

Các nơtron trễ có một ý nghĩa thứ yếu đối với quá trình phân hạch, nhưng lại

có vai trò cơ bản trong quá trình điều khiển lò phản ứng Chúng làm cho lò phản ứng chậm hơn nhiều đối với các thay đổi về độ phản ứng

Các nơtron trễ có hai loại: một loại do sản phẩm phân hạch sinh ra, loại thứ hai là kết quả của phản ứng (γ ,n) Một số sản phẩm phân hạch chứa số nơtron nhiều hơn số cần thiết cho hạt nhân ở trạng thái bền vững, do đó nó tự phân rã Hạt nhân của các sản phẩm phân hạch có thể ở trạng thái kích thích mạnh, có một dự trữ năng lượng lớn để trong những điều kiện nhất định phát ra các nơtron

Người ta xác định được 6 nhóm nơtron trễ chính phát ra trong phân hạch của

U235 bằng nơtron nhiệt ứng với 6 mảnh hạt nhân phân hạch tiền bối Bây giờ ta xem xét các nơtron trễ có vai trò gì trong việc điều khiển lò phản ứng hạt nhân

Giả sử ti là thời gian sống trung bình của hạt nhân tiền bối phát ra các nơtron trễ thuộc nhóm i (I = 1,2,3,4,5,6) Nếu goi β i là tỷ lệ phần trăm các nơtron trễ thuộc

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

nhóm I so với toàn bộ các nơtron trễ được tạo ra trong phân hạch thì thời gian trễ

trung bình của tất cả các nơtron trễ sẽ là ∑β +τ

giây

t i i

6

1

≈ +

=∑

=

τ β τ

Cho nên lúc đó sự thay đổi của thông lượng nơtron khi có kể đến ảnh hưởng của các nơtron trễ (ví dụ khi k = 0,001 chẳng hạn) là:

100 1

, 0

001 , 0

)

(t n0e k t n0e k t n0e t n0e t

τ

δ τ

δ

Nghĩa là sau 100 giây thông lượng nơtron (hay công suất lò) sẽ tăng lên e lần Với tốc độ tăng như vậy con người hoàn toàn có khả năng điều khiển được các quá trình xảy ra trong lò

2.1.3 Nguyên lý điều khiển lò phản ứng hạt nhân

Để sử dụng một cách bình thường lò phản ứng ta phải biết cách điều khiển nó theo ý muốn Các hiệu ứng làm cho lò ra khỏi trạng thái tới hạn được chia thành hai loại tùy theo mức độ kéo dài về thời gian tác động của các hiệu ứng này Để đặc trưng cho mức độ lò ra khỏi trạng thái tới hạn ta đã đưa vào một đại lượng được gọi

là độ phản ứng của lò

ρ=

k

sk k

k−1=

Khi lò ở trạng thái tới hạn k = 1 do đó ρ= 0, khi k >1, ρ > 0 lò ở trạng thái trên tới hạn, còn khi k < 1, ρ <0 lò ở trạng thái dưới tới hạn Những thay đổi chậm độ phản ứng có liên quan đến sự cháy của nhiên liệu hạt nhân và tích lũy các sản phẩm phân hạch mới Trong khi đó các hiệu ứng nhiệt độ của phản ứng, các thay đổi ngẫu nhiên vì lí do này hay lí do khác hoặc các hoạt động cố ý tới độ phản ứng nhằm nâng cao hoặc hạ thấp công suất mang tính ngắn hạn Những thay đổi ngắn hạn thường được gọi chung là động lực lò Cho nên để nghiên cứu chế độ hoạt động của

phương trình khuyếch tán không dừng 

t

φ

nghĩa là giải phương trình khi xem

thông lượng nơtron φ là hàm của thời gian Ngoài ra, nếu xét chung cả lò với tất cả các phần hệ còn lại đòi hỏi phải chú ý đến các tính chất nhiệt động của các chất lỏng hay chất khí được dùng làm chất trao đổi nhiệt, lấy năng lượng ra khỏi lò ở các nhà máy điện nguyên tử, cũng như tính chất diễn biến của các bộ phận khác nhau còn lại của hệ lò Công suất của lò phản ứng hạt nhân được quyết định bởi tốc độ diễn ra quá trình phân hạch Trong một lò cụ thể nào đó tốc độ này tỷ lệ với lượng chất phân hạch và mật độ nơtron trung bình Do đó suy ra rằng việc thay đổi mật độ nơtron trong lò hoặc khái niệm công suất của lò ở một thời điểm nào đó Việc điều khiển lò được thực hiện bằng cách thay đổi giá trị của thông lượng nơtron trong lò Nếu thông lượng nơtron trong lò không thay đổi, lò phản ứng ở trạng thái tới hạn, hệ số nhân nơtron k trong lò bằng 1

Có thể thay đổi thông lượng nơtron trong lò bằng hai cách:

1/ Đưa vào hoặc rút bớt ra khỏi vùng hoạt động của lò các chất hấp thụ mạnh nơtron, như chất bo chẳng hạn

2/ Đưa lại gần vùng hoạt hay đưa ra xa vùng hoạt một chất phản xạ nơtron nào

đó

2.1.4 Nguyên tắc hoạt động của lò phản ứng

Khi hạt nhân vỡ ra thì trung bình có 2,5 nơtron nhanh bắn ra Nếu dùng chất làm chậm nơtron để năng lượng nơtron giảm đến mức trở thành nơtron nhiệt thì có thể dùng urani thiên nhiên làm giàu U235 để thực hiện phản ứng dây chuyền Tính chất này được dùng trong lò phản ứng hạt nhân chạy bằng nhiên liệu phân hạch với nơtron chậm

Trong lò phản ứng hạt nhân các thanh urani thiên nhiên hay urani rất mỏng xếp xen kẽ do phản ứng phân hạch các chất khá dày của chất làm chậm tạo thành vùng hoạt động mà trong đó xảy ra phản ứng dây chuyền

Như vậy, nơtron nhanh sinh ra, sẽ giảm tốc đến vận tốc nhiệt trong chất làm chậm Muốn điều chỉnh lò mạnh lên hay yếu đi thì dùng các thanh cadimi có đặc tính hấp thụ mạnh nơtron nhiệt

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Hiện nay, người ta làm nhiều loại lò phản ứng khác nhau với nhiên liệu, chất tải nhiệt, chất làm chậm khác nhau tùy theo mục đích sử dụng: nghiên cứu khoa học, cung cấp năng lượng nguyên tử hay sản xuất nhiên liệu hạt nhân Tùy theo năng lượng nơtron gây ra phản ứng phân hạch người ta còn phân loại lò phản ứng nơtron nhiệt, lò nơtron trung gian, lò nơtron nhanh Nơtron nhiệt có năng lượng lân cận 0,025 eV Nơtron trung gian có năng lượng trong khoảng 1keV – 100keV Nơtron nhanh có năng lượng lớn hơn 100keV

Nhiên liệu giàu U235, Pu239, U233 đối với lò nơtron chậm, U233, Th232 đối với lò nơtron nhanh Chất làm chậm thường thường dùng là graphit, nước nặng Chất tải nhiệt có thể là nước nặng, kim loại lỏng natri, kali, bismuth, chì, thủy ngân,…

2.1.5 Các loại lò phản ứng hạt nhân đặc trưng

♦ Lò khí là loại lò sử dụng khí làm chất tải nhiệt, loại lò này chủ yếu phát triển

ở Anh Chất làm chậm là than chì và nhiên liệu có thể sử dụng là urani tự

nhiên Lúc đầu loại lò này được dùng để sản xuất Pu và không dùng khí làm chất tải nhiệt Lò khí được người ta vận dụng và phát triển lò khí nhiệt độ cao hiện vẫn đang được triển khai, lò này sử dụng chất tải nhiệt là heli nhằm nâng nhiệt độ khí đầu ra của lò lên tới 7500C và nâng cao hiệu suất nhiệt Loại lò này cũng đang có kế hoạch sử dụng với mục đích như sử dụng trong công nghiệp hóa học

♦ Lò nước nặng (PHWR) là lò phản ứng sử dụng nước nặng làm chất làm

chậm Loại lò này chủ yếu do Canada phát triển So với lò nước nhẹ, nước nặng hấp thụ rất ít nơtron nên có thể sử dụng urani tự nhiên làm nhiên liệu

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý lò Candu

♦ Lò nước nhẹ là lò phản ứng sử dụng nước nhẹ làm chất làm chậm và chất tải nhiệt Có hai loại lò nước nhẹ là PWR và BWR PWR được sử dụng cho mục đích quân sự, ví dụ như tạo sức đẩy cho tàu thuyền và đặc biệt là sử dụng cho tàu ngầm Hệ thống thứ nhất của lò phản ứng được thiết kế không làm sôi nước mà truyền nhiệt sang hệ thống thứ hai để tạo hơi nước, do vậy hơi nước làm quay tuabin không bị nhiễm xạ

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý lò PWR

BWR ngay từ đầu đã được phát triển cho mục đích hòa bình là phát điện Nước được làm sôi trong hệ thống thứ nhất của lò phản ứng và dùng hơi nước đó làm quay tuabin, do vậy tuabin bị nhiễm xạ khi vận hành Nhưng do không có

hệ thống thứ hai nên cấu tạo lò đơn giản Urani không thể sử dụng làm nhiên liệu cho lò nước nhẹ Nhiên liệu sử dụng là dạng oxit urani làm giàu thấp, khoảng 4%

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý lò BWR

♦ Lò phản ứng hạt nhân tái sinh nhanh sử dụng nhiên liệu plutoni So với trường hợp chỉ sử dụng một lần nhiên liệu ở lò nước nhẹ, khi sử dụng nhiều lần ở lò tái sinh nhanh có thể thu được năng lượng lớn hơn 50 lần Số năm có thể khai thác urani sử dụng ở lò nước nhẹ vào khoảng 70 năm, nếu có thể sử dụng được chúng bằng lò tái sinh nhanh thì nhân loại có thể sử dụng năng lượng nguyên tử trong thời gian khoảng 3.000 năm

Vì lò hạt nhân tái sinh nhanh sử dụng nơtron nhanh nên không cần dùng chất làm chậm Về nguyên tắc hoạt động: Trong lò có nhiên liệu hạt nhân

U238 (hoặc Th232) với một lượng nào đó Pu239 (hoặc U233) Quá trình phân chia

Pu239 giải phóng năng lượng hạt nhân U238 đóng vai trò nguyên liệu dùng để sản xuất ra Pu239 Đặc trưng quan trọng của loại lò này là “Thời gian nhân đôi” là thời gian mà nguyên liệu trong lò tăng gấp hai lần Theo tính toán thời gian này là 10 năm Khó khăn lớn nhất của lò tái sinh là điều khiển phản ứng

vì nơtron nhanh rất khó hấp thụ Chi phí của lò hạt nhân tái sinh nhanh gấp từ 1,5 đến 2 lần so với lò nước nhẹ Hiện tại về kinh tế thì chưa thể cạnh tranh với lò nước nhẹ nhưng trong tương lai, khi nguồn nhiên liệu urani thấp dần, giá urani tăng lên, có lẽ khi đó lò tái sinh nhanh có thể cạnh tranh với lò nước nhẹ

2.2 Nhà máy điện hạt nhân

2.2.1 Nguyên tắc thiết kế nhà máy điện hạt nhân

Nguyên tắc quan trọng trước hết là không để xảy ra tai nạn Để làm được điều này, điều chủ yếu là phòng chống đến mức tối đa những rủi ro có khả năng gây ra tai nạn như hỏng hóc hoặc hư hại thiết bi, máy móc

Hệ thống an toàn hai lần là hệ thống được thiết kế dựa trên nguyên tắc nếu một

bộ phận của hệ thống gặp hỏng hóc thì chuyển sang trạng thái an toàn Hệ thống khóa liên động là hệ thống được thiết kế để phòng chống trục trặc, sự cố phát sinh

do thao tác nhầm lẫn, ví dụ như nhân viên vận hành nhầm lẫn định rút thanh điều khiển ra thì cũng không thể rút ra được

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

Điều quan trọng tiếp theo là nếu phát sinh trục trặc bất thường thì cũng không để

sự cố lan rộng Người ta áp dụng những đối sách an toàn sau:

1 Phát hiện sớm những bất thường

Ở nhà máy điện hạt nhân để có thể phát hiện và kiểm tra được những bất thường như trường hợp phát sinh rò gỉ từ hệ thống ống dẫn ngay khi mới phát sinh và ở mức độ nhỏ, người ta lắp đặt đặt các thiết bị kiểm tra giám sát tự động

và khi cần thiết sẽ áp dụng những biện pháp thích hợp như ngưng lò phản ứng

2 Có thể ngừng lò khẩn cấp Khi phát hiện thấy có những bất thường như áp lực trong lò phản ứng đột ngột tăng cao cần áp dụng biện pháp khẩn cấp để có thể cùng một lúc cho các thanh điều khiển vào lò phản ứng và ngừng tự động lò phản ứng Các thiết bị quan trọng

đó có đầy đủ độ tin cậy, nhiều tầng và độc lập Công phu tới mức lắp đặt cả thiết bị

mà trong trường hợp hy hữu thanh điều khiển không hoạt động thì ngay lập tức một lượng lớn dung dịch axit boric có khả năng hấp thụ nơtron sẽ được rót vào để ngừng lò phản ứng

3 Phòng chống rò rỉ chất phóng xạ

Do có nhiều chất phóng xạ nguy hiểm ở trong lò nên lò phản ứng hạt nhân được thiết kế rất công phu nhằm đảm bảo các chất nguy hiểm đó sẽ được giữ bên trong thiết bị, bên trong nhà máy và không thoát ra được ra bên ngoài nếu xảy ra tai nạn

2.2.2 Cấu trúc nhà máy điện hạt nhân

Thiết bị quan trọng nhất và là trung tâm là lò phản ứng hạt nhân Cấu trúc nguyên

lý là lò phản ứng hạt nhân, sau vùng hoạt nơi diễn ra các phản ứng hạt nhân và sản

ra nhiệt năng, đóng vai trò quan trọng tiếp theo là thiết bị trao đổi nhiệt để sinh hơi đưa vào tuabin để sản ra nhiệt năng Qua thiết bị trao đổi nhiệt giữa chất tải nhiệt từ tâm lò phản ứng và hệ thống nước tuần hoàn ở vòng ngoài (còn được gọi là nước tuần hoàn vòng 2), nước ở đây nhận được nhiệt độ do nước (hay chất làm chậm) ở vòng 1 truyền cho biến thành hơi nước do áp lực cao được đưa vào tuabin làm quay tuabin của máy phát điện Sau khi qua tuabin hơi nước trở thành hơi lạnh lại được đưa trở lại bình trao đổi nhiệt để duy trì quá trình trao đổi nhiệt cho liên tục Để

phục vụ cho sự tuần hoàn nước ở vòng 1 và vòng 2 người ta phải dùng hệ thống bơm cưỡng bức Ngoài ra còn phải thiết kế một hệ thống điện cho nhà máy điện hạt nhân phục vụ cho việc vận hành lò phản ứng: chạy hệ thống bơm, các hệ thống điều khiển lò Mọi thông số vật lý và kỹ thuật trong hoạt động của lò đều được thông báo

và hiện số lên các đồng hồ đo để điều khiển lò (điều khiển nhà máy điện hạt nhân) biết được tình trạng làm việc của nhà máy Nhà máy điện hạt nhân còn có các thiết

bị an toàn (an toàn lò phản ứng, an toàn nhà máy điện hạt nhân) mới đảm bảo cho nhà máy hoạt động an toàn và hiệu quả Còn có các thiết bị kiểm soát độ động, nhiên liệu bị cháy dần nên còn phải nghiên cứu việc thay thanh nhiên liệu sao cho tối ưu

về mặt sản năng lượng Các thanh nhiệu khi đưa ra khỏi lò chứa các sản phẩm phân hạch có độ phóng xạ cao phải được chôn cất (hoặc được tái chế nếu có nhà máy chuyên dụng) đúng quy trình kỹ thuật để đảm bảo an toàn cho môi trường và khu dân cư quanh vùng Trong số các sản phẩm phân hạch có các nguyên tố phóng xạ có chu kì bán rã dài (hàng trăm năm) lại càng cần có các biện pháp xử lý phù hợp như chọn ở độ sâu lớn, trộn với ximăng trước khi chôn…

Qua cấu trúc nhà máy điện hạt nhân ta thấy thực chất của việc phân loại nhà máy điện hạt nhân là phân loại lò phản ứng hạt nhân Các loại lò phản ứng hạt nhân phát điện hạt nhân hiện nay trên thế giới phần lớn dùng nước sôi áp suất cao làm chất tải nhiệt, một số dùng kim loại lỏng (như Na)

2.2.3 Xây dựng, vận hành và bảo dưỡng nhà máy điện hạt nhân

♦ Địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân

Nguyên tắc lớn nhất của nhà máy điện hạt nhân là dù gặp bất kì tai nạn ở mức độ nào chăng nữa cũng không gây ra tác hại do tia phóng xạ cho dân cư xung quanh nhà máy Một số tiêu chuẩn lựa chọn địa điểm:

1 Không có thiên tai như động đất, núi lửa, lũ lụt, sóng thần

2 Đảm bảo được đường lánh nạn khi khẩn cấp

3 Có thể lấy nước biển làm chất tải nhiệt một cách dễ dàng, thuận lợi cho công tác xây dựng và vận chuyển

4 Nền móng đảm bảo

5 Đảm bảo nguồn nước ngọt

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

6 Giao thông thuận lợi

7 Gần đường biển

8 Góp phần phát triển địa phương

♦ Khảo sát môi trường, địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân

• Mặt đất: khảo sát về địa hình, địa chất, các tài liệu thu được sẽ sử dụng vào thiết kế nhà máy

• Đại dương: khảo sát các vấn đề: dòng hải lưu, sự lên xuống của thủy triều, nhiệt độ nước biển, địa hình và địa chất của đáy biển

• Khí quyển: thu thập các số liệu theo thời gian về tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ, phân bổ nhiệt độ theo độ cao, theo thời tiết,…

2.2.4 Thời gian xây dựng xong và tháo dỡ một nhà máy điện hạt nhân

Sau khi lựa chọn địa điểm cần khảo sát và đánh giá địa điểm (khoảng 3 năm) Khi khảo sát địa điểm xong sẽ bắt tay vào thiết kế sơ bộ nhà máy Công tác thẩm định an toàn sẽ được triển khai Thời gian từ khi kết thúc khảo sát địa điểm đến khi kết thúc thẩm định an toàn ít nhất là 4 năm, chỉ có thể bắt tay vào thi công xây dựng sau khi thẩm định an toàn Thời gian xây dựng nhà máy điện hạt nhân thông thường

là khoảng 5 năm, do vậy từ khi quyết định địa điểm cho đến khi bắt đầu vận hành nhà máy điện hạt nhân ít nhất cũng mất khoảng 12 năm, thông thường là 15 năm Tuổi thọ của nhà máy điện hạt nhân: Theo thiết kế, thời gian sử dụng của một nhà máy điện hạt nhân trong giai đoạn đầu là 30 năm, nhưng nếu kiểm tra cẩn thận, bảo dưỡng tốt và thay thế các thiết bị cũ, đảm bảo an toàn thì có thể kéo dài thời gian vận hành thêm khoảng 20 đến 30 năm Sau khi vận hành được 30 năm, hầu hết các nhà máy điện hạt nhân đã hoàn vốn thiết bị và nếu tiếp tục vận hành sẽ đem lại rất nhiều lợi ích về mặt kinh tế Thời gian sử dụng theo thiết kế của các nhà máy điện hạt nhân mới xây hiện nay khoảng 50 đến 60 năm

Phương pháp tháo dỡ nhà máy điện hạt nhân: Chi phí cho việc tháo dỡ các nhà máy điện hạt nhân hết hạn sử dụng khác nhau tùy theo từng điều kiện, thường chiếm khoảng 15% chi phí xây dựng Phương pháp tiêu chuẩn tháo dỡ lò phản ứng như sau:

1 Giai đoạn 1: Tháo dỡ toàn bộ nhiên liệu đã sử dụng, sau đó chuyển ra bên ngoài khu vực Lò phản ứng có hoạt độ phóng xạ sẽ được đóng chặt bên trong nhà lò và bảo quản từ 5 đến 10 năm

2 Giai đoạn 2: Tháo dỡ và hủy bỏ các thiết bị không có hoạt độ phóng xạ

3 Giai đoạn 3: Tháo dỡ và hủy bỏ các thiết bị lò phản ứng có hoạt độ phóng xạ

đã giảm

2.3 Vấn đề an toàn hạt nhân 2.3.1 Mức độ phóng xạ an toàn

Về mặt lịch sử: An toàn lò phản ứng thời kì đầu chắc chắn là chưa đầy đủ, nhiều sự cố phát sinh Người ta đưa ra những đối sách và biện pháp sao cho những

sự cố và tai nạn như vậy sẽ không xảy ra lần thứ hai, các thiết bị an toàn cũng liên tiếp bổ sung Trên 50% thiết bị lò phản ứng là những thiết bị an toàn và chi phí đã tăng lên rất lớn Nếu để cho an toàn hơn thì chi phí sẽ cao hơn và không có giới hạn

So sánh giữa tai nạn lò phản ứng với các tai nạn khác: Không có xác suất tử vong bằng 0 do tai nạn của lò phản ứng Nếu xác suất tai nạn hạt nhân bằng bằng xác suất tai nạn máy bay thì dĩ nhiên không thể chấp nhận được Trong cuộc sống hằng ngày, chẳng ai nghĩ tới việc mình bị chết do thiên thạch từ trên trời rơi xuống nếu xác suất tai nạn hạt nhân bằng xác suất thiên thạch rơi thì phải chăng sẽ được chấp nhận

Đánh giá nguy cơ rủi ro theo lý thuyết xác suất: Phương pháp này đã được xác lập một cách đầy đủ Nếu hiểu cặn kẽ về thiết kế hệ thống thì sẽ tính toán được một cách dễ dàng xác suất hỏng hóc của hệ thống đó Nếu giá trị tính toán mà thấp hơn chỉ số an toàn thì ta có thể nói rằng hệ thống đó được thiết kế đủ an toàn

Tính an toàn nội tại: Nếu hệ số độ phản ứng của lò là hệ số âm thì mặc dù công suất có thay đổi nhưng do tự nhiên sẽ trở về với giá trị ban đầu nên lò phản ứng sẽ không hoạt động bất thường được Tính chất này được gọi là tính an toàn nội tại

Đối với hệ thống an toàn tải nhiệt bằng tuần hoàn cưỡng bức, nếu bơm hỏng thì khả năng tải nhiệt sẽ giảm xuống Còn đối với hệ thống tải nhiệt bằng tuần hoàn

tự nhiên thì do không lắp đặt bơm nên có thể sẽ an toàn hơn Đối với hệ thống tải

Luận văn tốt nghiệp Nghành SP Vật lý

nhiệt sử dụng nước thì hệ thống tự chảy an toàn hơn so với hệ thống dẫn nước bằng bơm Tính an toàn nội tại và nguyên tắc thụ động là những tiêu chuẩn đánh giá an toàn

2.3.2 Các tiêu chí đánh giá mức độ của tai nạn nguyên tử

Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế đánh giá mức độ tai nạn nghiêm trọng của tai nạn hạt nhân theo tiêu chuẩn INES với 8 cấp từ 0 đến 7

Cấp 0: sự kiện không ảnh hưởng gì về an toàn

Cấp 1: sự kiện bất thường gây ảnh hưởng đến công việc vận hành nhưng không làm ảnh hưởng gì đến bên trong và bên ngoài cơ sở hạt nhân

Cấp 2: các sự cố nhiễm xạ lan truyền đáng kể, công nhân bị nhiễm xạ quá liều Cấp 3: là hiện tượng bất thường nghiêm trọng, nhiễm xạ lan truyền nặng, ảnh hưởng nặng đến sức khoẻ công nhân

Cấp 4: là tai nạn không dẫn đến nguy cơ lớn đối với cơ sở bên ngoài hạt nhân, nhưng có một lượng nhỏ chất phóng xạ thoát ra bên ngoài cơ sở hạt nhân, nhân viên bên trong cơ sở bị nhiễm một lượng tia phóng xạ dẫn đến tử vong

Cấp 5: là tai nạn dẫn đến nguy cơ lớn đối với môi trường bên ngoài cơ sở hạt nhân, một lượng giới hạn chất phóng xạ thoát ra bên ngoài cơ sở hạt nhân Tâm lò phản ứng và tường chắn phóng xạ bị phá hỏng nghiêm trọng

Cấp 6: là tai nạn lớn, có một lượng chất phóng xạ tương đối lớn thoát ra bên ngoài cơ sở hạt nhân

Cấp 7: là tai nạn nghiêm trọng, một lượng chất phóng xạ tương đối lớn thoát ra bên ngoài cơ sở hạt nhân

Từ cấp 1 đến cấp 3 là sự cố hạt nhân, từ cấp 4 đến cấp 7 là tai nạn hạt nhân Cho đến nay, tai nạn lớn nhất vẫn là thảm họa Tchernobyl ngày 26/4/1986 (mức 7) và Three Miles Island ở Mỹ ngày 28/3/1979 (mức 5) Ngoài ra những sự kiện bất thường xảy ra tương đối thường xuyên và có hàng chục bất thường như vậy được ghi nhận hàng năm ở Pháp, nhưng tất cả đều được xem là những sự cố như muôn sự

cố khác INES giúp cho công chúng, các phương tiện thông tin đại chúng hiểu một cách thống nhất về các sự kiện hạt nhân Hệ thống dịch vụ thông tin INES hiện có đại diện ở 60 quốc gia trên toàn thế giới

2.3.3 Các mức bảo vệ

Theo tài liệu INSAG có 5 mức bảo vệ:

1 Mức 1 Ngăn ngừa các bất bình thường trong hoạt động và các hỏng hóc cuả hệ thống Biện pháp: Thiết kế hoàn hảo; thi công có chất lượng

2 Mức 2 Giữ thiết bị hoạt động trong vùng cho phép Biện pháp: Sử dụng những thiết

bị điều chỉnh tự động (nhiệt độ, áp suất, van bảo hiểm, thiết bị ngắt tự động), kiểm tra chu kì các thiết bị

3 Mức 3 Chế ngự được các tai nạn dự đoán có thể xảy ra trong vùng thiết kế Biện pháp: Mặc dù có 2 mức bảo vệ số 1 và số 2 người ta phải dự đoán những sự cố

và tai nạn có thể xảy ra

4 Mức 4 Ngăn ngừa diễn biến xấu đi của các tình huống tai nạn và ngăn chặn hệ quả các tai nạn nghiêm trọng Biện pháp: Có thể xảy ra những tình huống tai nạn không ngăn ngừa được từ mức 3 trên đây, có thể nói đây là nguy hiểm còn lại Mối nguy hiểm này có thể nóng chảy vùng hoạt là một tai nạn nghiêm trọng Trong tình huống này phải có những biện pháp đặc biệt ứng với tai nạn nghiêm trọng

5 Mức 5

Hạn chế những hệ quả phóng xạ đối với dân chúng Biện pháp: Di tản dân chúng,đóng kín nhà ở, phân phát viên iôt Những biện pháp này thuộc vào những

kế hoạch xử lý đặc biệt