Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)

Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)Quá trình phát triển năng lượng hạt nhân (Khóa luận tốt nghiệp)

L I C

h t nhân T i h ng d n, giúp tôi hoàn thi n khóa lu n này

cho tôi trong quá trình làm khóa lu n

Xin g i l i c i các th y cô khoa K thu t h i h

truy t ki n th c, kinh nghi m cho tôi trong nh c t p, nghiên c u t i

u ki n thu n l tôi hoàn thành khóa lu n Tôi xin c n sinh viên l ng tôi h c t p, h tr tôi trong su t quá trình h c t

trong quá trình làm khóa lu n

Và cu i cùng, v i t t c nh ng tình c m t p nh t con xin g n b m , ông bà

và nh ng luôn ng viên, t u ki n thu n l i nh t cho con trong quá trình h c t p

t, ngày 12 tháng 12

Tr n Qu c Tu n

C NG HÒA XÃ H I CH T NAM

c l p T do H nh phúc -

L

Tôi tên là: Tr n Qu c Tu n Mã s sinh viên: 1211799

TS Nguy li u th c nghi m trong công trình nghiên c c th c

công trình hoàn toàn trung th c, không sao chép t b t k công trình nghiên c u nào khác

16

Tr n Qu c Tu n

L I C i

L ii

iii

DANH M C CÁC CH VI T T T vi

DANH M C CÁC B NG vii

DANH M C CÁC HÌNH viii

1

3

1.1 Quá trình phát tri ng h t nhân 3

1.1.1 Th gi i 3

1.1.2 Vi t Nam 4

1.2 T ng quan v các lo i LPU h t nhân 4

c nh 5

c n ng 5

1.2.3 Lò s d làm mát 6

1.3 LPU h t nhân OPR1000 6

7

11

1.4 H thi t b mô ph ng lõi LPU OPR1000 13

1.4.1 C u hình ph n m m 13

1.4.2 Ch 13

1.4.3 Thoát .15

1.4.4 V u khi n và ki m tra s i 15

1.4.5 Nh n bi u khi c ch n 16

1.4.6 Nh n bi t v u khi c l a ch n 17

1.4.7 Nh n bi t các thông s t/ nhi c làm mát LPU/

Boron 17

1.4.8 Th hi n t ng n c a Boron 17

1.4.9 Th hi n thông tin t c thêm vào ho c rút ra 18

1.4.10 Nh n bi t t gia nhi t và làm ngu c làm mát trong LPU 18 1.4.11 V u khi n 19

1.4.12 Nh n bi u khi c l a ch n 20

u ch ho ng 20

1.4.14 Công t c ch n l u khi n 20

1.4.15 Công t c ch n ch ho ng 21

1.4.16 Công t c l a ch n t u khi n 23

1.4.17 Nút rút ra ho u khi n vào 23

1.4.18 Th hi n bi th i gian th c 23

1.4.19 Mô hình 3D lõi LPU 24

1.4.20 Giám sát thông s lõi lò b ng mô hình 2D 25

1.4.21 C nh báo công su t cao 25

1.4.22 Thi t l n hành h mô ph ng 26

1.4.23 L a ch n các m c ki m tra thông s v t lý t i m c công su t th p 27

1.4.24 L a ch th ng c a các tham s trong LPU và thi t l p .28

1.4.25 L a ch n các bi n s mô hình 2D c a lõi lò 28

1.4.26 L a ch n các l p ch 3D c a lõi lò 29

1.4.27.Thi t l p v u khi n và thi t l u ra 30

1.4.28 Thi t l p s pha loãng và thêm Boron 31

1.4.29 Thi t l p gia nhi t và làm ngu c làm mát trong LPU 34

36

43

3.1 Ti n hành th c nghi m 43

3.2 K t qu 44

3.2.1 Khi LPU tr i t i h ph n -19,8 pcm) 44

3.2.2 Khi LPU tr ng thái t i h ph n ng b ng 0 pcm) 47

3.2.3 Khi LPU tr ng thái trên t i h ph n ng b ng 19,8 pcm) 50

54

56

PH L C 57

1 Công trình công b 57

DANH M C CÁC CH VI T T T

Ch vi t

rút ra ngoài

CBC Critical Boron Concentration ng Boron tr ng thái t i h n

CVCS Chemical and Volume Control

System

th c trong lò ph n ngDCRM Dynamic Control rod

Reactivity Measurement

FTC Fuel Temperature Coefficient H s nhi c a thanh nhiên li u

ITC Isothermal Temperature

Corporation

LPPT Low Power Physics Test Ki m tra tr ng thái v t lý công su t th p

DANH M C CÁC B NG

B ng 1 a RCS .7

B ng 2 9

B ng 3 9

B ng 4 u áp 10

B ng 5 a h th c 11

B ng 6 a turbine .12

B ng 7 n .12

B ng 8 M t s tham s ng h c LPU OPR1000 41

B ng 9 M t s thông s khi kh ng LPU OPR1000 43

B ng 10 Các thông s c khi ti n hành th c nghi m 45

B ng 11 K t qu t l ng neutron nhi t khi LPU tr i t i h n 45

B ng 12 Các thông s c khi ti n hành th c nghi m 48

B ng 13 K t qu t l th ng neutron nhi t tr ng thái t i h n 48

B ng 14 Các thông s c khi ti n hành th c nghi m 50

B ng 15 K t qu t l ng neutron nhi t khi LPU tr ng thái trên t i h n 51

DANH M C CÁC HÌNH

Hình 1 n h t nhân s d ng LPU OPR1000 7

Hình 2 u áp .11

Hình 3 13

Hình 4 Giao di n hi n th các ch u khi n 14

Hình 5 Giao di i các tham s LPU 14

Hình 6 Giao di n màn hình chính hi n th phân b nhóm thanh, hi n th 2D, 3D, và các thanh s t c th i 15

Hình 7 15

Hình 8 16

Hình 9 16

Hình 10 V c ch n 17

Hình 11 Th hi n s i c a các thông s v công su t, nhi , n Boron .17

Hình 12 N Boron hi n t i và n c thêm vào ho c gi m b t 18

Hình 13.T c thêm vào ho c rút ra 18

Hình 14 T gia nhi t và làm ngu c làm mát trong LPU 19

Hình 15 u khi n các nhóm thanh 19

Hình 16 u khi c l a ch n 20

Hình 17 u ch ho ng 20

Hình 18 Công t c ch n l u khi n 21

Hình 19 Công t c ch n ch ho ng 21

Hình 20 Khi ho ng ch Standby 22

Hình 21 Công t c l a ch n t u khi n 23

Hình 22 Nút rút ra ho u khi n vào trong lõi LPU 23

Hình 23 Bi th i gian th c 24

Hình 24 Mô hình 3 chi u c a lõi LPU 24

Hình 25 Mô hình 2 chi u c a lõi LPU 25

Hình 26 C nh b o công su t quá m c công su t thi t l p 26

Hình 27 Màn hình th c hi u ch nh các thông s v t lý trong lõi LPU 27

Hình 28 Các m c ki m tra thông s v t lý t i m c công su t th p 27

Hình 29 B ng thi t l th 28

Hình 30 Các bi n s mô hình 2D 29

Hình 31 Các l p ch 3D 29

Hình 32 Thi t l p v trí mong mu n 30

Hình 33 K t qu c và sau khi thi t l p 31

Hình 34 Thi t l p các thông s thêm Boron 32

Hình 35 c thêm vào 32

Hình 36 Thi t l p các thông s thêm Boron 33

Hình 37 ng Boron thêm vào 33

Hình 38 Thi t l p các thông s gia nhi c làm mát lõi LPU 34

Hình 39 Các thông s nhi trên màn hình giám sát khi gia nhi t 34

Hình 40 Quá trình làm ngu c làm mát 35

Hình 41 Các thông s nhi trên màn hình giám sát khi làm ngu i 35

Hình 42 Bi u di ph n ng c a LPU cho m t nhóm neutron tr 40

Hình 43 M t s thông s khi ti n hành th c nghi m 45

Hình 44 K t qu t l ng neutron nhi t trung bình khi LPU tr i t i h n Hình 45 M t thông s khi ti n hành th c nghi m .48

Hình 46 K t qu t l ng neutron nhi t tr ng thái t i h n .50

Hình 47 M t s thông s khi ti n hành th c nghi m 51

ng h c s d ng r ng rãi trên kh p th gi

o ngu n nhân l c là m t trong nh ng v quan tr ng nh t

T i Vi t Nam, trong khuôn kh h p tác gi a Hi p h i H t nhân Hàn Qu c (KNA - Korea Nuclear Association) v i h t, h mô ph ng lõi LPU OPR1000 (CoSi OPR1000) th h th c tài tr thi t b mô

ph ng lõi LPU OPR1000 duy nh t hi n có t i Vi t Nam H mô ph ng này s d ng các thông s c a LPU th ph c v nhu c o ngu n nhân l c, gi m thi u tai

n n, d c , n cáo an toàn cho nhân viên v n hành Vì là h

này

góp ph n h tr cho sinh viên th c t p, có thêm thông tin, ki n th c v hthi t b CoSi OPR1000 Trong khuôn kh khóa lu n t t nghi c hi n kh o sát t ng trung bình c a neutron nhi t c a LPU OPR1000 b ng h thi t b CoSi OPR1000; tính toán t l ng neutron nhi t c a LPU OPR1000

nhi t ph thu c vào th i gian i v i m t nhóm neutron tr t các s li c cung

c p và k t qu kh o sát trên h CoSi OPR1000 nh m so sánh s ng neutron nhi t các tr ng thái c a LPU Khóa lu n s là m t tài li u tham kh o h

a sau hi LPU OPR1000, h thi t b CoSi OPR1000, quy lu t c ng neutron nhi t theo th i gian khi LPU tr ng thái t i h n, trên

nh t l ng neutron nhi t l y trung bình trên toàn b th tích lõi LPU trên h thi t b CoSi OPR1000, k t qu tính

h thi t b CoSi OPR1000

trên th gi i có th chia thành các [1]:

20/12/1951 khi LPU h t nhân th nghi m EBR-1 v i công su t 100 kW do M s n

i

vi c nghiên c n h t nhân ch y u nh m m c tiêu phát tri n khoa h c và công ngh , và xây d ng ti m l c h t nhân b m an ninh qu c gia

n này, nhi y m nh phát tri n h t nhân nh

tr n h t nhân toàn c n hai l n, t 9% lên 17% S n h t nhân

Sau s c n h t nhân Three Mile Island (M , 1979), và tai n

bi Chernobyl (Liên Xô, 1986), quá trình phát tri n h t nhân b

n này, v ô nhi ng ngày càng nghiêm tr ng, các

qu c gia b u quay l i v n h t nhân Bên c công ngh n h t nhân ngày m t hoàn thi n h t nhân l c chú tr ng phát tri n

LPU h t là LPU h t nhân duy nh t t i Vi t Nam LPU h

II do Hoa K ch t o [3] LPU t tr ng thái t i h u tiên vào tháng 2/1963 và b t

ng chính th c vào tháng 3/1963 v i công su t 250 kW [3] T i th i

luy n và s n xu ng v phóng x T 1968-1975, LPU tr ng thái d ng ho ng Trong nh -1975, các thanh nhiên li c tháo d và v n chuy n v Hoa

K [3] Theo th a thu n h p tác gi c Liên Xô và Vi

thi t k k thu t khôi ph c và m r ng LPU h c các chuyên gia Liên

Xô [3] Công trình khôi ph c và nâng công su t LPU c ti n hành trong hai

ng cho các m n xu ng v phóng x , phân tích kích ho t neutron, nghiên c n và ng d ng công ngh h t nhân vào phát tri c, hu n luy n

o cán b [3]

1.2 T ng quan v các lo i LPU h t nhân

ng b ng cách s d ng nhi t t ph n ng h t nhân t c làm quay turbine c Có r t nhi phân lo i LPU i theo ch t làm

ch m, phân lo i theo ch t làm mát, phân lo ng neutron, phân lo i theo

Các lo i LPU h t nhân c s d ng ph bi n trên th gi i ch y c

nh c n ng, lò khí nhi cao

c nh c chia làm hai lo c sôi (Boiling Water Reactor - c áp l c (Pressurized Water Preactor - PWR)

BWR s d làm mát các thanh nhiên li u và u khi n neutron Nhi c t o ra t ph n ng phân h ch trong lõi LPU t o

quay tr v lõi c a LPU và ti p t c chu trình tu n hoàn c c

c duy trì kho ng 7,6 MPa (1000 1100 psi)[5] v nhikho ng 285 °C (550 °F)[5]

nóng b ng nhi t t o ra t ph n ng h

li u (gi m chi phí b sung cho n c n ng kh ng c a LPUtrong vi c s d ng nhiên li u tái s d ng [6].

LPU h t nhân làm mát b ng khí (gas-cooled fast reactor - GFR) g m 2 ph n chính: LPU và b i nhi t Toàn b LPU c bao ph b i l p b o v b c xngoài cùng và ti n là thùng lò L p b o v b c x n ch t phóng x rò

Trong thùng lò, nguyên t phóng x ranium ho c Plutonium c n p vào các thanh nhiên li u, bao quanh b i ch t làm ch m Graphite Ngoài ra còn có các thanh

nhi t n m bên ngoài l p b o v b c x , bao g c và 2 ng d n khí k t n i v i thùng lò: ng khí nóng bên trên, ng khí l nh i Khi ph n

ng h t nhân x y ra, khí s h p thu nhi t t các thanh nhiên li

theo m t ng d n khác thoát ra ngoài), khí nóng ngu i d n, chìm xu i nhi l i thùng lò nh n hoàn khí Chu trình l i ti p t c [6]

1.3 LPU h t nhân OPR1000

LPU h t nhân OPR1000 là LPU do Hàn Qu c ch t o c phát tri n b i

Combustion Engineering, Westinghouse (M ), thông qua m t th a thu n chuy n giao công ngh v i chính ph Hàn Qu c n h t nhân s d ng LPU OPR1000

Hình 1 n h t nhân s d ng LPU OPR1000

Khu v c ch a nhiên li

d ng

PLUS7 v i công su t cháy thanh l n nh t b ng 60000 MWD/MTU [5]

c

OPR1000

h p kimd

d ng r

LPU

B ng 3 trình bày m t s thông s chính cOPR1000

b Turbine

Turbine c c thi t k theo nguyên lý nhi ng l c h

su t cao dòng kép (double-flow high pressure turbine - DFHPTB) và ba turbine áp su t

th p dòng kép (double-flow low-pressure turbines - DFLPTB) Turbine c

nh m c 1800 c bi t, thi t k rotor nguyên kh i lo i b s ,

y xuyên tâm B ng 7 s trình bày m t s thông s chính c an

1.4 H thi t b mô ph ng lõi LPU OPR1000

1.4.1 C u hình ph n m m

Ph n m m CoSi bao g m: mô- m tra thông s chính c a LPU,

dùng, mô- hi n mô hình 2D, 3D c a lõi LPU, mô- nh b o công su t cao, mô- un thi t l i các nhóm thanh d p lò và RAST-K

Mô- m tra thông s chính c a LPU: Ki m tra s i giá tr c a các thông s c g n li n v i LPU;

Mô- theo th i gian th c: Cung c p các giá tr theo th i gian th c và

Mô- t l i dùng: i dùng thi t l p các b c ki m tra,

công t c và thi t l u ra, thi t l p vi c pha loãng ho c thêm Boron, thi t l p nhi t hay làm gi m nhi h th c làm mát LPU;

Mô- hi n mô hình 2D, 3D c a lõi LPU: cung c p không gian ba chi u th

nhi t, nhi ch t làm ch m, nhi nhiên li u c th hi n mô hình hai chi u;

Mô- nh báo công su t cao: Thi t l p c nh báo khi công su t quá công

H Core OPR1000 g m 3 màn hình hi n th Hình 4, hình 5, và hình 6 là các giao di n hi n th c a 3 màn hình khi kh ng hoàn t t.

Hình 4 Giao di n hi n th các ch u khi n

Hình 5 Giao di i các tham s LPU

Hình 6 Giao di n màn hình chính hi n th phân b nhóm thanh, hi n th 2D, 3D, và

l a ch n, th hi n các thông s ông su t, nhi c làm mát, n Boron,

th hi n t ng thêm ho c gi m c a Boron, th hi n t nhi t ho c

gi m nhi t ch t làm mát LPU i s d ng

Nh n bi t v u khi n khi ta nhìn t phía trên lõi LPU, ch ra

u khi c l a ch n khi b n mu u khi u khi n vào

th hi n b ng màu vàng Hình 8 th hi n n u khi c l a ch n

Hình 8

S i c a các ch s s cung c p thông tin v công su t, nhi , boron

Hình 12 N Boron hi n t i và n c thêm vào ho c gi m b t

vào BORATION ho ng Boron gi m xu ng khi nh p chu t vào DILUTION Hình

13 th hi n t ng Boron thêm vào ho c rút ra

c c làm mát lõi LPU

Hình 14 T gia nhi t và làm ngu c làm mát trong LPU

Hình 18 Công t c ch n l u khi n

MB, MO, AS Quá trình ho c th c hi n b ng cách nh p chu t the

sang bên ph i ho c bên trái Hình 19 th hi n công t c ch n ch ho ng

Hình 19 Công t c ch n ch ho ng

a Ch tiêu chu n (Standby)

Hình 20 Khi ho ng ch Standby

Khi ch n ch u khi n riêng l ch này s b t lên Khi ch n ch

i dùng có th rút ra ho u khi n vào trong lõi LPU này không làm vi c b i vì chúng không s d tính toán v t lý lò

m c công su t không

Khi ch n ch u khi n theo nhóm ch này s b t lên Khi ch n

R2, R3, R4, R5, P1) vào trong lõi LPU Vi c tính toán các tr ng thái v c s

d ng chính trong ch này

Khi ch n ch u khi n theo th t , ch này s b t lên Khi ch n

R2, R3, R4, R5, P1) vào trong lõi LPU bao g m vi c k t h p gi a các nhóm thanh

Khi ch n ch t ng ch này s b t lên ch này, các thanh

u khi n s u khi n v i m t h th u khi n b i m t ph n m m, ph n

1.4.16 Công t c l a ch n t u khi n

m t trong nh ng ho ng mong mu n t u khi n Quá trình ho ng

c th c hi n b ng cách nh p chu bên ph i ho c bên trái hình 21

Hình 21 Công t c l a ch n t u khi n

u khi n vào trong lõi LPU

Hình 22 Nút rút ra ho u khi n vào trong lõi LPU

Màn hình bi th i gian th c hi n th m c a các bi n s

th s phân b công su t theo tr c c a LPU Các giá tr khác nhau b i b i

v n hành b ng cách ( u khi n vào ho u khi n ra, thêm

Hình 23 Bi th i gian th c

1.4.19 Mô hình 3D lõi LPU

Mô hình 3D có kh n th trên màn hình hi n th m t hình th c 3 chi u

c a mô hình lõi LPU trong th i gian th i v i s phân b u ra c a lõi LPU

n th t ng l p m t b i vì lõi LPU có s k t h p c a sáu l p Hình 24 trình bày

mô hình 3 chi u c a lõi LPU

Hình 24 Mô hình 3 chi u c a lõi LPU

1.4.20 Giám sát thông s lõi lò b ng mô hình 2D

Có th xem b ng mô hình 2 chi u c a lõi LPU b ng cách ch n hi n th ch c

nh 2D, các thông s c bi u di n d ng 2D g m: Công su t, thông

ng neutron nhanh, t ng neutron nhi t, nhi ch t làm ch m, nhinhiên li u Hình 25 th hi n mô hình 2 chi u c a lõi LPU

Hình 25 Mô hình 2 chi u c a lõi LPU

1.4.21 C nh báo công su t cao

ph ng và nó xu t hi n trên màn hình khi giá tr công su công su t

b t, gi t nhà máy th c v i b n kênh cho vi c ti n hành b qua c nh báo N u b n không ti n hành b qua các c nh báo, h th ng s t

u khi u và nhóm thanh an toàn xu ng v trí sâu nh t trong LPU

a C nh báo

C nh báo s xu t hi n m i 10 giây t kênh A t i kênh D, sau 1 phút kênh D

c nh báo N u c nh báo x y ra kênh A, màn hình c nh báo s xu t hi n trên màn hình giám sát n m phía bên ph có màu xanh lá cây Khi công

su t quá m c thi t l p, c nh báo s xu t hi