Báo cáo: Nhà máy hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân và các tác động môi trường

Bài báo cáo trình bày nội dung tổng quan về năng lượng hạt nhân, vòng nhiên liệu hạt nhân, nhà máy hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân; các sự cố nhà máy điện hạt nhân trên thế giới; dự án nhà máy điện hạt nhân ở Việt Nam; những khó khăn khi phát triển điện hạt nhân ở các nước và Việt Nam và tác động môi trường trong khai thác và sử dụng năng lượng hạt nhân. Mời các bạn cùng tham khảo.

Tr ươ ng Hoài Dung 0250020108 Đinh Th  Kim Dung ị 0250020109

Tr n Th  Hi n ầ ị ề 0250020159

NH N XÉT C A GI NG VIÊNẬ Ủ Ả

TPHCM, ngày     tháng 11 năm 2016

            Gi ng viên nh n xét ả ậ

                  (Kí, ghi rõ h  tên) ọ

M C L CỤ Ụ

DANH M C B NG – BI U ĐỤ Ả Ể Ồ

Bi u đ  1: ể ồ T  l  các lo i LP  đang v n hànhỷ ệ ạ Ư ậ 34

Bi u đ  2:ể ồ  Phân b  lò LP  theo khu v c đ a lýố Ư ự ị 35

Bi u đ  3:ể ồ  Phân b  LP  theo tu i v n hànhố Ư ổ ậ 35

Bi u đ  4:ể ồ  S  LP  đang xây d ng và có k  ho ch xây d ngố Ư ự ế ạ ự 36

Bi u đ  5: ể ồ S  LP  đố Ư ược kh i công xây d ng hàng năm, giai đo n 2007 – 2016ở ự ạ 37

Bi u đ  6: ể ồ S  LP  m i đố Ư ớ ược hòa vào lưới đi n hàng năm, giai đo n 2007 – 2016ệ ạ 38

Bi u đ  7: ể ồ T ng công su t ĐHN hàng năm, giai đo n 1995 – 2014ổ ấ ạ 38

Bi u đ  8: ể ồ S n lả ượng ĐHN hàng năm, giai đo n 1995 – 2014ạ 39

B ng 4.1ả  K  ho ch tri n khai d  án nhà máy đi n h t nhân Ninh Thu n 1ế ạ ể ự ệ ạ ậ 56

DANH M C HÌNH  NH Ụ Ả

Hình 1.1: Ph n  ng phân h chả ứ ạ 9

Hình 1.2: Ph n  ng dây chuy nả ứ ề 9

Hình 1.3: Ph n  ng nhi t h chả ứ ệ ạ 10

Hình 1.4: Phân rã phóng xạ 13

Hình 1.5 : Vòng nhiên li u h t nhân ệ ạ 14

Hình 2.1. S  đ  nguyên lý ho t đ ng c a m t nhà máy đi n h t nhânơ ồ ạ ộ ủ ộ ệ ạ 24

Hình 2.2. C u t o lò ph n  ng h t nhân ấ ạ ả ứ ạ 25

Hình 2.3. Các giai đo n phát tri n c a lò ph n  ng h t nhânạ ể ủ ả ứ ạ 26

Hình 2.4. Các d ng thanh nhiên li u s  d ng trong lò ph n  ng h t nhânạ ệ ử ụ ả ứ ạ 28

Hình 2.5. C u t o lò ph n  ng graphite – P MK – 1000ấ ạ ả ứ Ƃ 30

Hình 2.6. Lò ph n  ng s  d ng notron kích h at năng l ng l nả ứ ử ụ ọ ượ ớ 31

Hình 2.7. Lò ph n  ng áp l c, dùng n c nh  làm ch t truy n nhi tả ứ ự ướ ẹ ấ ề ệ 32

Hình 3.1 Nhà máy đi n h t nhân Chalk Riverệ ạ   40

Hình 3.2 Nhà máy đi n h t nhân Three Mile Island ệ ạ 41

Hình 3.3 Nhà máy đi n h t nhân Chernoby ệ ạ 42

Hình 3.4 Nhà máy đi n h t nhân Fukushima Daiichi ệ ạ 47

Hình  5.1 S  đ  chu trình khai thác – s  d ng nhiên li u h t nhânơ ồ ử ụ ệ ạ 63

Hình 5.2: Khu m  uranium, n i phát tán khí radon ỏ ơ 65

I. T NG QUANỔ

1.1. Năng lượng h t nhânạ

Năng lượng h t nhân là năng lạ ượng h u ích t  h t nhân nguyên t  thu đữ ừ ạ ử ược nhờ  các lò ph n  ng h t nhân có ki m soát. Theo m t cách đ n gi n, năng lả ứ ạ ể ộ ơ ả ượng h t nhânạ  

là năng lượng thu đượ ừc t  các h t nhân nguyên t  Có ba lo i ph n  ng h t nhân:ạ ử ạ ả ứ ạ  

Năm 2005, năng lượng h t nhân cung c p 2,1% nhu c u năng lạ ấ ầ ượng c a th  gi i vàủ ế ớ  chi m kho ng 15% s n lế ả ả ượng đi n th  gi i, trong khi đó ch  tính riêng Hoa K , Pháp,ệ ế ớ ỉ ỳ  

và Nh t B n s n lậ ả ả ượng đi n t  h t nhân chi m 56,5% t ng nhu c u đi n c a ba nệ ừ ạ ế ổ ầ ệ ủ ướ  cnày. Đ n năm 2007, theo báo cáo c a C  quan Năng lế ủ ơ ượng Nguyên t  Qu c t  (IAEA)ử ố ế  

có 439 lò ph n  ng h t nhân đang ho t đ ng trên th  gi i, thu c 31 qu c gia.ả ứ ạ ạ ộ ế ớ ộ ố

Năm 2007, s n lả ượng đi n h t nhân trên th  gi i gi m xu ng còn 14%. Theoệ ạ ế ớ ả ố  IAEA, nguyên nhân chính c a s  s t gi m này là do m t tr n đ ng đ t x y ra vàoủ ự ụ ả ộ ậ ộ ấ ả  ngày 16 tháng 7 năm 2007   phía tây Nh t B n, làm cho nở ậ ả ước này ng ng t t c  7 lòư ấ ả  

ph n  ng c a nhà máy đi n h t nhân Kashiwazaki­Kariwa. M t vài nguyên nhân khácả ứ ủ ệ ạ ộ  

nh  "ng ng ho t đ ng b t thư ư ạ ộ ấ ường" do thi u nhiên li u đã x y ra   Hàn Qu c và Đ c.ế ệ ả ở ố ứ  Thêm vào đó là s  gia tăng h  s  t i c a các lò ph n  ng đ  đáp  ng nhu c u s  d ngự ệ ố ả ủ ả ứ ể ứ ầ ử ụ  

ch  di n ra trong m t th i gian ng n.ỉ ễ ộ ờ ắ

Hoa K  s n xu t nhi u năng lỳ ả ấ ề ượng h t nhân nh t cung c p 19% lạ ấ ấ ượng đi n tiêuệ  

th , trong khi đó t  l  đi n h t nhân c a Pháp là cao nh t trong s n lụ ỷ ệ ệ ạ ủ ấ ả ượng đi n c aệ ủ  

nước này đ t 78% vào năm 2006. Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lạ ượng h t nhânạ  cung c p 30% nhu c u đi nấ ầ ệ M t s  tàu quân s  và dân d ng (nh  tàu phá băng)   Hoaộ ố ự ụ ư ở  

K  s  d ng đ ng c  đ y h t nhân bi n, m t d ng c a đ ng c  đ y h t nhân. M t vàiỳ ử ụ ộ ơ ẩ ạ ể ộ ạ ủ ộ ơ ẩ ạ ộ  

đ ng c  đ y không gian độ ơ ẩ ược phóng lên s  d ng các lò ph n  ng h t nhân có đ y đử ụ ả ứ ạ ầ ủ 

ch c năng: lo t tên l a c a Liên Xô RORSAT và SNAP­10A c a Hoa K ứ ạ ử ủ ủ ỳ

Trên ph m vi toàn c u, vi c h p tác nghiên c u qu c t  đang ti p t c tri n khai đạ ầ ệ ợ ứ ố ế ế ụ ể ể nâng cao đ  an toàn c a vi c s n xu t và s  d ng năng lộ ủ ệ ả ấ ử ụ ượng h t nhân nh  các nhàạ ư  máy an toàn b  đ ng, s  d ng ph n  ng t ng h p h t nhân, và s  d ng nhi t c a quáị ộ ử ụ ả ứ ổ ợ ạ ử ụ ệ ủ  trình nh  trong s n xu t hydro đ  l c nư ả ấ ể ọ ước bi n, và trong h  th ng sể ệ ố ưởi khu v c.ự

1.1.1. Ph n  ng phân h ch ả ứ ạ

Ph n  ng phân h ch ả ứ ạ  – còn g i là ph n  ng phân rã nguyên t  ­ là m t quá trìnhọ ả ứ ử ộ  

v t lý h t nhânậ ạ  và hoá h c h t nhânọ ạ  mà trong đó h t nhân nguyên t  b  phân chia thànhạ ử ị  

hai ho c nhi u h t nhân nh  h n và vài s n ph m ph  khác. Các s n ph m ph  baoặ ề ạ ỏ ơ ả ẩ ụ ả ẩ ụ  

g m các h t ồ ạ neutron, photon t n t i dồ ạ ướ ại d ng các tia gamma, tia beta và tia alpha. Sự phân h ch c a các nguyên t  n ng là m t ph n  ng to  nhi t và có th  gi i phóngạ ủ ố ặ ộ ả ứ ả ệ ể ả  

m t lộ ượng năng lượng đáng k  dể ướ ại d ng tia gama và đ ng năng c a các h t độ ủ ạ ượ  c

gi i phóngả

Được Enrico Fermi th c hi n hành công vào năm 1934 khi nhóm c a ông dùngự ệ ủ  

n tron b n phá h t nhân Uranium. Năm 1938, các nhà hóa h c khác đã th c hi n cácơ ắ ạ ọ ự ệ  thí nghi m t o ra các s n ph m c a Uranium sau khi b  n tron b n phá. H  xác đ nhệ ạ ả ẩ ủ ị ơ ắ ọ ị  

r ng các n tron tằ ơ ương đ i nh  có th  c t các h t nhân c a các nguyên t  Urani l nố ỏ ể ắ ạ ủ ử ớ  thành hai ph n khá b ng nhau. Phân h ch h t nhân là phầ ằ ạ ạ ương pháp duy nh t hi n đangấ ệ  

đượ ử ục s  d ng b i các nhà máy h t nhân đ  t o ra đi n.ở ạ ể ạ ệ

V  phân h ch, uranium là n ng nh t c a 92 nguyên t  t  nhiên. Vì nó cũng làề ạ ặ ấ ủ ố ự  

m t trong s  ít nh ng nguyên t  mà có th  d  dàng phân h ch, nó là nhiên li u c a sộ ố ữ ố ể ễ ạ ệ ủ ự 

l a ch n s  d ng b i các nhà máy đi n h t nhân hi n nay. Nguyên t  này đự ọ ử ụ ở ệ ạ ệ ố ược hình thành khi trái đ t đấ ượ ạc t o ra và thường được tìm th y trong đá. Đá có ch a m tấ ứ ộ  

lượng đáng k  uranium để ược g i là qu ng uranium, ho c uranit. Hai hình th c (đ ngọ ặ ặ ứ ồ  

v ) c a uranium đị ủ ược tìm th y trong nh ng kh i đá: uranium­235 và uranium­238.ấ ữ ố  

Nh ng h ng s  này tham chi u s  neutron và proton trong m i nguyên t  Uranium­ữ ằ ố ế ố ỗ ử

235 là d ng thạ ường đượ ử ục s  d ng đ  s n xu t năng lể ả ấ ượng vì không gi ng nh  urani­ố ư

238, h t nhân tách m t cách d  dàng h n khi b  b n phá b i m t neutron. Trong su tạ ộ ễ ơ ị ắ ở ộ ố  

ph n  ng phân h ch, các nguyên t  uranium­235 h p th  m t neutron b n phá, d nả ứ ạ ử ấ ụ ộ ắ ẫ  

đ n h t nhân c a nó tách ra thành hai nguyên t  có tr ng lế ạ ủ ử ọ ượng nh  h n. (Xem hìnhẹ ơ  1.1.) Ph n  ng phân h ch đ ng th i gi i phóng năng lả ứ ạ ồ ờ ả ượng nh  c  nhi t và b c x ư ả ệ ứ ạ  

Nó cũng phát ra nhi u neutron. Nh ng neutron phát ra ti p t c b n phá các nguyên tề ữ ế ụ ắ ử uranium khác, và quá trình này s  l p l i. Quá trình l p đi l p l i này đẽ ặ ạ ặ ặ ạ ược g i là m tọ ộ  

ph n  ng dây chuy n.ả ứ ề

Hình 1.1: Ph n  ng phân h chả ứ ạ

Hình 1.2: Ph n  ng dây chuy nả ứ ềKhi m t nguyên t  uranium độ ử ược tách ra (phân h ch), kh i lạ ố ượng c a các m nhủ ả  

v  nh  h n kh i lỡ ỏ ơ ố ượng c a nguyên t  ban đ u. Năng lủ ử ầ ượng tương  ng v i s  m tứ ớ ự ấ  mát này c a kh i lủ ố ượng được đ nh nghĩa là năng lị ượng phân h ch. Nó đạ ược bi u di nể ễ  

dướ ại d ng phương trình b ng phằ ương trình c a Einstein [1]: E = mcủ 2

c a h t nhân tham gia.ủ ạ

Hình 1.3: Ph n  ng nhi t h chả ứ ệ ạ

a. T ng h p trong t  nhiên ổ ợ ự

Trong t  nhiên, t ng h p h t nhân t n t i trong các môi trự ổ ợ ạ ồ ạ ường có nhi t đ  c cệ ộ ự  cao   các ngôi sao, ví d  nh  m t tr i. Bên trong m t tr i, nhi t đ  lên t i hàng ch cở ụ ư ặ ờ ặ ờ ệ ộ ớ ụ  tri u đ  cho phép x y ra s  t ng h p các h t nhân nh  nh  h t nhân hyđrô thành h tệ ộ ả ự ổ ợ ạ ẹ ư ạ ạ  nhân hêli. Nh ng ph n  ng nhi t h ch này gi i phóng r t nhi u năng lữ ả ứ ệ ạ ả ấ ề ượng, đi u nàyề  

gi i thích vì sao nhi t đ  m t tr i r t cao. M t ph n nh  c a năng lả ệ ộ ặ ờ ấ ộ ầ ỏ ủ ượng b c x  tứ ạ ừ 

m t tr i đi đ n trái đ t ặ ờ ế ấ

b.  T ng h p trên trái đ t  ổ ợ ấ

Con người tìm cách làm ch  các ph n  ng t ng h p trên trái đ t nh m khai thácủ ả ứ ổ ợ ấ ằ  

bom H (bom hyđrô), nh ng ch a th  ch  ng  chúng đ  s n xu t đi n năng. Ph n  ngư ư ể ế ự ể ả ấ ệ ả ứ  

được nghiên c u nhi u nh t cho m c đích dân s  là ph n  ng t ng h p hai h t nhânứ ề ấ ụ ự ả ứ ổ ợ ạ  

đ ng v  c a hyđro là đ teri và triti k t h p l i thành m t h t nhân n ng h n là h tồ ị ủ ơ ế ợ ạ ộ ạ ặ ơ ạ  nhân c a nguyên t  hêli. ủ ử

Nh  đã nêu   trên, m t lư ở ộ ượng l n năng lớ ượng đượ ạc t o thành khi các h t nhânạ  

nh  h p l i v i nhau. Ví d , các quá trình ph n  ng nhi t h ch sau đây đẹ ợ ạ ớ ụ ả ứ ệ ạ ược kèm theo 

Nó s  đẽ ược mong mu n đ  th c hi n ph n  ng nhi t h ch trong đi u ki nố ể ự ệ ả ứ ệ ạ ề ệ  

ki m soát, do đó năng lể ượng nhi t t a ra có th  đệ ỏ ể ược chuy n thành m t ch t l ng làmể ộ ấ ỏ  

vi c làm mát, mà s  làm quay tua bin. Nh ng l i th  c a các nhà máy đi n nhi t h chệ ẽ ữ ợ ế ủ ệ ệ ạ  trên là ba đi m: (a) Các nguyên li u "thô" ho c nhiên li u có s n cho các lò ph n  ngể ệ ặ ệ ẵ ả ứ  nhi t h ch là g n nh  vô h n, b i vì đ teri là m t đ ng v  t  nhiên c a hydro trongệ ạ ầ ư ạ ở ơ ộ ồ ị ự ủ  

ph m vi nguyên t  deuterium 1 trong 6500 nguyên t  hydro.ạ ử ử 17Tritium không được tìm 

th y trong t  nhiên, nh ng có th  đấ ự ư ể ượ ảc s n xu t t  m t đ ng v  c a lithium trong cácấ ừ ộ ồ ị ủ  

ph n  ng sau:ả ứ

6Li+n  3T+4He+4.8 MeV (6.16)→

(b) Các ph n  ng nhi t h ch s  s n xu t m t s  lả ứ ệ ạ ẽ ả ấ ộ ố ượng t i thi u c a các ch tố ể ủ ấ  phóng x  M t s  đ ng v  phóng x  có th  đạ ộ ố ồ ị ạ ể ượ ạc t o ra do s  h p th  neutron trongự ấ ụ  các v t li u xung quanh lò ph n  ng nhi t h ch. Ngoài ra, tritium là h i phóng x , phátậ ệ ả ứ ệ ạ ơ ạ  

ra tia  ­năng lβ ượng th p v i m t n a chu kì bán rã kho ng 12 năm. (c) Không có ch tấ ớ ộ ử ả ấ  

th i nhiên li u đã qua s  d ng mà t  đó các thành ph n có th  đả ệ ử ụ ừ ầ ể ược chi t xu t đ  chế ấ ể ế 

t o phân h ch vũ khí h t nhân ạ ạ ạ

Khó khăn c a vi c th c hi n ph n  ng nhi t h ch đủ ệ ự ệ ả ứ ệ ạ ược ki m soát là trong vi cể ệ  

kh c ph c l c đ y tĩnh đi n c a các h t nhân mang đi n tích dắ ụ ự ẩ ệ ủ ạ ệ ương. Đ  kh c ph cể ắ ụ  

nh ng l c đ y, va ch m các h t nhân ph i có m t đ ng năng tữ ự ẩ ạ ạ ả ộ ộ ương đương v i nhi tớ ệ  

đ  c a hàng ch c tri u đ  T i nhi t đ  nh  v y, các nguyên t  đi n ly hoàn toàn vàoộ ủ ụ ệ ộ ạ ệ ộ ư ậ ử ệ  nhân t  bào tích đi n dế ệ ương và các electron t  do, đự ươc g i là plasma.ọ

Nh ng n  l c c a các quá trình ki m soát ph n  ng nhi t h ch đã đữ ỗ ự ủ ể ả ứ ệ ạ ược th cự  

hi n t  nh ng năm 1950. Vì v y, đ n nay ch  đ t đệ ừ ữ ậ ế ỉ ạ ược thành công h n ch ;   đây,ạ ế ở  thành công có nghĩa là năng lượng đượ ỏc t a ra b ng ho c l n h n đã đằ ặ ớ ơ ược tiêu thụ trong thí nghi m ph n  ng nhi t h ch, đệ ả ứ ệ ạ ược g i là đi m "hòa v n”. D  đoán l c quanọ ể ố ự ạ  

r ng các nhà máy đi n thằ ệ ương m i d a trên ph n  ng nhi t h ch s  ho t đ ng trongạ ự ả ứ ệ ạ ẽ ạ ộ  

40 ­50 năm ti p theo. U c tính bi quan cho r ng các nhà máy đi n nhi t h ch lo i sế ớ ằ ệ ệ ạ ạ ẽ không bao gi  có th c hi n, ho c chúng s  là quá đ t so v i các nhà máy đi n d a trênờ ự ệ ặ ẽ ắ ớ ệ ự  các lò ph n  ng phân h ch ho c năng lả ứ ạ ặ ượng tái t o, không nói đ n năng lạ ế ượng hóa 

S  t  bi n đ i nh  v y c a h t nhân nguyên t , thự ự ế ổ ư ậ ủ ạ ử ường được g i là s  phân rã phóngọ ự  

x  hay phân rã h t nhân.ạ ạ

T  phân h ch là quá trình h t nhân c a các nguyên t  phóng x  có s  kh i l n.ự ạ ạ ủ ử ạ ố ố ớ  

Ví d  uranium t  v  ra thành các m nh h t nhân kèm theo s  thoát ra n tron và m t sụ ự ỡ ả ạ ự ơ ộ ố 

h t c  b n khác, cũng là m t d ng c a s  phân rã h t nhân.ạ ơ ả ộ ạ ủ ự ạ

Trong t  phân h ch và phân rã h t nhân đ u có s  h t kh i lự ạ ạ ề ự ụ ố ượng, t c là t ngứ ổ  

kh i lố ượng c a các h t t o thành nh  h n kh i lủ ạ ạ ỏ ơ ố ượng h t nhân ban đ u. Kh i lạ ầ ố ượ  ng

b  hao h t này chuy n hóa thành năng lị ụ ể ượng kh ng l  đổ ồ ược tính theo công th c n iứ ổ  

ti ng c a Albert Einsteinế ủ

Hình 1.4: Phân rã phóng xạ1.2 Vòng nhiên li u h t nhânệ ạ

Uranium là m t nguyên t  t  nhiên có trong v  Trái đ t, đ c s  d ng làm nhiênộ ố ự ỏ ấ ượ ử ụ  

li u cho ngành ệ đi n h t nhân  ệ ạ (và m t s  ngành khác). Quá trình tách chi t Urani và sộ ố ế ử 

d ng nó đ  s n xu t đi n đụ ể ả ấ ệ ược g i làọ  chu trình nhiên li u h t nhân ệ ạ

Có hai d ng chu trình nhiên li u h t nhân đang s  d ng trên th  gi i:ạ ệ ạ ử ụ ế ớ

chu trình m  (dùng m t l n)ở ộ ầ

chu trình kín (tái ch ).ế

T i Hoa K  hi n đang s  d ng chu trình m , nghĩa là nhiên li u đạ ỳ ệ ử ụ ở ệ ược dùng chỉ 

m t l n trong lò và sau đó c t tr  T i các nộ ầ ấ ữ ạ ước khác nh  Nga hay châu Âu, chu trìnhư  nhiên li u kín h n, và nhiên li u đã qua s  d ng đệ ơ ệ ử ụ ược tái ch  m t ph n (nh ).ế ộ ầ ỏ

Chu trình nhiên li u h t nhân b t đ u t  khai thác m  qu ng uranium (orthorium),ệ ạ ắ ầ ừ ỏ ặ  thông qua khai thác các qu ng uranium đã làm giàu h u ích, s  khí hóa UFặ ữ ự 6, làm giàu 235 

U, chuy n đ i uranium kim lo i ho c oxit c a uranium, ch  t o thanh nhiên li u, t iể ổ ạ ặ ủ ế ạ ệ ả  

c a m t lò ph n  ng, thu h i nhiên li u đã qua s  d ng, tái ch  nhiên li u đã qua sủ ộ ả ứ ồ ệ ử ụ ế ệ ử 

d ng, và cu i cùng x  lý ch t th i nhiên li u. S  đ  kh i c a chu trình nhiên li u h tụ ố ử ấ ả ệ ơ ồ ố ủ ệ ạ  nhân được trình bày trong hình 6.6

Hình 1.5 : Vòng nhiên li u h t nhânệ ạ

1.2.1. Khai thác và Ch  bi nế ế

Qu ng Uranium có ch a n ng đ  bi n c a uranium đặ ứ ồ ộ ế ủ ược tìm th y   nhi u n iấ ở ề ơ  trên th  gi i. Nh ng qu ng giàu có th  ch a lên đ n 2% uranium, qu ng trung c pế ớ ữ ặ ể ứ ế ặ ấ  0,5­1%, và   m c đ  th p h n 0,5%. T i Hoa K , qu ng đở ứ ộ ấ ơ ạ ỳ ặ ược tìm th y t i Wyoming,ấ ạ  Texas,   Colorado,   New   Mexico,   và   Utah   Các   m   l n   đỏ ớ ược   tìm   th y     Australia,ấ ở  Kazakhstan, Canada, Nam Phi, Namibia, Brazil và Nga

Cách kinh t  nh t c a vi c khai thác qu ng t  các m  l  thiên. B i vì mế ấ ủ ệ ặ ừ ỏ ộ ở ỏ uranium luôn được g n li n v i các s n ph m phân rã (h t nhân con) c a uranium,ắ ề ớ ả ẩ ạ ủ  

nh  radi và radon, các qu ng này có th  phóng x  và vi c b o v  ngư ặ ể ạ ệ ả ệ ười lao đ ng ph iộ ả  

được b t đ u   giai đo n khai thác. Các m  hàm lò đắ ầ ở ạ ỏ ược thông gió t t, vì v y h u h tố ậ ầ ế  

b c x , đ c bi t là liên quan đ n radon, m t lo i khí, thoát vào khí quy n. Tuy nhiên,ứ ạ ặ ệ ế ộ ạ ể  

m t n  ph i đặ ạ ả ược đeo đ  tránh hít ph i b i khai thác m  có th  ch a các nguyên tể ả ụ ỏ ể ứ ố phóng x ạ

Qu ng đặ ược ép v n và nghi n nát. Qu ng nghi n nát đụ ề ặ ề ượ ọc l c qua v i acidớ  sulfuric. Uranium, cùng v i m t s  kim lo i khác, hòa tan.Uranium oxit v i thành ph nớ ộ ố ạ ớ ầ  

g n đúng Uầ 3O8, g i là bánh vàng, đọ ược k t t a, s y khô và đóng gói trong các thùngế ủ ấ  

200 lít cho lô hàng. B c x  t  nh ng thùng này là không đáng k Tuy nhiên, các ch tứ ạ ừ ữ ể ấ  

r n còn l i sau khi ngâm chi t v i axit có th  ch a đ ng v  phóng x  c a radi,ắ ạ ế ớ ể ứ ồ ị ạ ủ  bismuth, và chì.Nh ng ch t r n này đữ ấ ắ ược b m nh  bùn vào đ ng ch t th i, còn đơ ư ố ấ ả ượ  c

g i là b  ch t th i .Ch t th i ph i đọ ể ấ ả ấ ả ả ược che ph  b ng đ t sét ho c ch t li u khôngủ ằ ấ ặ ấ ệ  

th m khác đ  b o v  con ngấ ể ả ệ ười và đ ng v t t  s  ph i nhi m phóng x ộ ậ ừ ự ơ ễ ạ

1.2.2. Khí hóa và làm giàu

Tinh qu ng Uặ 3O8 được v n chuy n t  m  đ n c  s  làm giàu.Tinh qu ng có sậ ể ừ ỏ ế ơ ở ặ ự phân b  đ ng v  bình thố ồ ị ường, kho ng 99,3%  ả 238U và 0,7%  235  U. V i ngo i l  c aớ ạ ệ ủ  CANDU­lo i lò ph n  ng nạ ả ứ ước n ng­làm ch m, t t c  các lò ph n  ng khác c nặ ậ ấ ả ả ứ ầ  urani đã làm giàu v i ớ 235 U. Đ  làm giàu, m t h p ch t khí uranium là c n thi t. Tinhể ộ ợ ấ ầ ế  

qu ng đặ ược x  lý b ng khí hydro fluoride và oxit uranium đử ằ ược chuy n thành uraniumể  Hexa fluoride UF6. Đây là m t ch t r n màu tr ng mà thăng hoa đ n d ng h i   ápộ ấ ắ ắ ế ạ ơ ở  

su t 1 atm t i 56 C. Các khí UF6 đấ ạ ◦ ược làm giàu b ng m t trong nh ng quá trình sau.ằ ộ ữ

Màng v i l  r ng nh  cho phép s  khu ch tán khí x y ra.T c đ  khu ch tán làớ ỗ ỗ ỏ ự ế ả ố ộ ế  

m t ch c năng c a áp su t và nhi t đ  và cũng là m t ch c năng c a độ ứ ủ ấ ệ ộ ộ ứ ủ ường kính phân 

t  c a khí khu ch tán. ử ủ ế 235UF6 có đường kính nh  h n m t chút so v i ỏ ơ ộ ớ 238UF6. Vì v y,ậ  các đ ng v  nh  h n khu ch tán h i nhanh h n thông qua các l  r ng h n đ ng vồ ị ẹ ơ ế ơ ơ ỗ ỗ ơ ồ ị 

n ng h n. Trong m t quá trình, các y u t  làm giàu là r t nh , nh ng b ng cách bu cặ ơ ộ ế ố ấ ỏ ư ằ ộ  

đ t đạ ược. Đ i v i các lò ph n  ng h t nhân nố ớ ả ứ ạ ước nh ­ làm ch m, làm giàu mongẹ ậ  

mu n là 3­4%. N u các y u t  làm giàu là m t ph n nh  c a m t ph n trăm m i giaiố ế ế ố ộ ầ ỏ ủ ộ ầ ỗ  

đo n, hàng trăm đ n hàng ngàn các giai đo n đạ ế ạ ược yêu c u cho c p đ  làm giàu mongầ ấ ộ  

mu n. Đi u này đòi h i các thi t b  l n và đ t ti n v i m c tiêu th  đi n năng r t l nố ề ỏ ế ị ớ ắ ề ớ ứ ụ ệ ấ ớ  cho các máy b m chân không và máy th i r ng bu c các khí qua màng. Do đó, các thi tơ ổ ằ ộ ế  

b  khu ch tán khí thị ế ường được đ t g n ngu n đi n d i dào và giá r  T i Hoa K , cácặ ầ ồ ệ ồ ẻ ạ ỳ  nhà máy khu ch tán khí đế ược đ t t i Oak Ridge, Tennessee, và Hanford, Washington,ặ ạ  

n i đ p th y đi n l n đang n m g n đó.ơ ậ ủ ệ ớ ằ ầ

Trong quá trình khu ch tán khí kho ng 85% uranium cung c p b  t  ch i nhế ả ấ ị ừ ố ư uranium nghèo. Hi n nay, nh ng "ph  li u" đệ ữ ế ệ ược d  tr  đ  s  d ng trong tự ữ ể ử ụ ương lai 

cu i cùng trong các lò ph n  ng tái sinh nhanh.ố ả ứ

Các c  s  khu ch tán khí đở ở ế ược thành l p trong th i gian chi n tranh th  gi iậ ờ ế ế ớ  

th  hai đ  s n xu t vũ khí­m c uranium làm giàu cao. Các uranium đứ ể ả ấ ứ ược làm giàu 

tương đ i th p s  d ng cho các lò ph n  ng nhà máy đi n là m t s n ph m ph  c aố ấ ử ụ ả ứ ệ ộ ả ẩ ụ ủ  các n  l c chi n tranh. Nh ng ngỗ ự ế ữ ười ch  trích các nhà máy đi n h t nhân thỉ ệ ạ ường tính 

r ng uranium giàu không có s n t  các nhà máy khu ch tán đằ ẵ ừ ế ược xây d ng và đi uự ề  hành b i chính ph , đi n h t nhân s  thêm r t nhi u t n kém, ho c không có s n   t tở ủ ệ ạ ẽ ấ ề ố ặ ẵ ở ấ  

c ả

G n đây, t i Hoa K  và châu Âu, các nhà máy làm giàu đã đầ ạ ỳ ược xây d ng làmự  

vi c trên nguyên t c c a m t máy ly tâm khí. Khi khí uranium đệ ắ ủ ộ ược quay r t nhanhấ  trong m t máy ly tâm, ộ 238UF6 n ng h n phân tán v  phía các c nh c a máy ly tâm trongặ ơ ề ạ ủ  khi 235UF6  nh  t p trung v  hẹ ậ ề ướng trung tâm.   đây, s  làm giàu ph  thu c vào t c đỞ ự ụ ộ ố ộ 

c a vòng quay và th i gian s  d ng trong các máy ly tâm. máy ly tâm khí ít tiêu thủ ờ ử ụ ụ năng lượng so v i các nhà máy khu ch tán và đòi h i v n đ u t  th p h n.ớ ế ỏ ố ầ ư ấ ơ

S  phát tri n đang ti p di n   các nự ể ế ễ ở ước khác nhau trong vi c làm giàu uraniumệ  

b ng laser. Trong quá trình này, urani kim lo i đằ ạ ược bay h i trong lò đ t. Dòng c a cácơ ố ủ  nguyên t  uranium bay h i thoát ra kh i c ng lò. M t chùm tia laser v i m t d i bử ơ ỏ ổ ộ ớ ộ ả ướ  c

sóng r t h p đấ ẹ ược chi u cho đ n dòng nguyên t  đ  theo ki u khác kích thích đ nế ế ử ể ể ế  

m t tr ng thái đi n t  cao h n ch  ộ ạ ệ ử ơ ỉ 235U, nh ng không ph i là đ ng v  n ng h n. sau đóư ả ồ ị ặ ơ  các nguyên t  kích thích đử ược ion hóa v i ánh sáng c c tím. Các ion hóa ớ ự 235U được thu 

th p trên m t t m tích đi n âm.ậ ộ ấ ệ

Sau khi làm giàu, khí ho c kim lo i uranium UFặ ạ 6 được chuy n thành UOể 2 urani dioxit. Đây là m t lo i v t li u g m nh  th  độ ạ ậ ệ ố ư ế ược ch  t o thành d ng viên. Các viênế ạ ạ  

được n p vào các thanh nhiên li u. M t nhà máy đi n 1000 MW c n kho ng 75 t nạ ệ ộ ệ ầ ả ấ  

b t viên uranium dioxide m i t i.ộ ỗ ả

1.2.3. Tái ch  nhiên li u đã qua s  d ng và l u tr  ch t th i t m th iế ệ ử ụ ư ữ ấ ả ạ ờ

Trong lò nước sôi và lò ph n  ng nả ứ ước áp l c nhiên li u n m trong các lò ph nự ệ ằ ả  

ng trong 2­3 năm, t o ra đi n. Sau th i h n đó, m c đ  c a s n ph m phân h ch và

v t li u h p th  neutron khác đã xây d ng, và các ph n  ng phân h ch đã b  ch m l i,ậ ệ ấ ụ ự ả ứ ạ ị ậ ạ  

v i m t s  suy gi m đ ng th i trong s n xu t h i nớ ộ ự ả ồ ờ ả ấ ơ ước và đi n. T i th i đi m đó,ệ ạ ờ ể  các thanh nhiên li u ph i đệ ả ược thay th  b ng nh ng thanh nhiên li u m i. Trong lòế ằ ữ ệ ớ  

ph n  ng lo i CANDU, thanh nhiên li u ph i đả ứ ạ ệ ả ược thay th  m i 18 tháng. Vi c l yế ỗ ệ ấ  thanh nhiên li u phát ra m t b c x  ho t đ  cao do các s n ph m phân h ch phóng xệ ộ ứ ạ ạ ộ ả ẩ ạ ạ 

và đ ng v  neutron kích ho t khác đã tích lũy trong các thanh nhiên li u đã qua s  d ng.ồ ị ạ ệ ử ụ  Nói chung, các thanh nhiên li u rút ra đệ ượ ưc l u tr  trong bình ch a c a các nhà máyữ ứ ủ  

đi n, thép và các h  nệ ồ ước bê tông làm tường ngăn ho c thùng g  khô.ặ ỗ

M t khi m c đ  phóng x  c a nhiên li u đã qua s  d ng đ  gi i h n ph iộ ứ ộ ạ ủ ệ ử ụ ủ ớ ạ ả  

được x  lý b ng cách đi u khi n t  xa và che ch n thích h p, c n đử ằ ề ể ừ ắ ợ ầ ược mang đ n n iế ơ  

th i b  lâu dài. Không may,   Hoa K  đi u này không x y ra vì m t n i th i b  lâuả ỏ ở ỳ ề ả ộ ơ ả ỏ  dài ch a đư ược tán thành. Ngo i tr  vi c tái ch  trạ ừ ệ ế ước đó c a nhiên li u đã qua sủ ệ ử 

d ng (bây gi  b  c m   Hoa K ), m i thanh nhiên li u đã qua s  d ng v n còn đụ ờ ị ấ ở ỳ ỗ ệ ử ụ ẫ ượ  c

l u gi  trong h  nư ữ ồ ước ho c thùng khô t i các nhà máy đi n, n i h  đã rút ra t  các lòặ ạ ệ ơ ọ ừ  

ph n  ng. T i m t s  nhà máy đi n không gian l u tr  không còn nhi u, và các lòả ứ ạ ộ ố ệ ư ữ ề  

 các n c khác, sau khi gi m đ  phóng x , nhiên li u đã qua s  d ng đ c tái

ch  Kho ng 96% s  uranium g c trong nhiên li u v n còn hi n di n, m c dù nó ch aế ả ố ố ệ ẫ ệ ệ ặ ứ  

ít h n 1% ơ 235U. 1% khác c a uranium đã đủ ược chuy n đ i thành ể ổ 239Pu. Các thanh đã qua 

s  d ng đử ụ ược băm nh  và đỏ ượ ọc l c trong axit. Uranium và plutonium hòa tan và đượ  ctách hóa h c t  ph n còn l i c a phân t  hòa tan. Uranium tái sinh đọ ừ ầ ạ ủ ử ược g i tr  l i cácử ở ạ  

c  s  làm giàu. Plutonium tái sinh đơ ở ược tr n v i urani t  nhiên và làm thành nhiên li uộ ớ ự ệ  

s ch đạ ược g i là h n h p oxit (MOX). Pháp tái x  lý kho ng 2.000 t n m i năm c aọ ỗ ợ ử ả ấ ỗ ủ  nhiên li u đã qua s  d ng, Vệ ử ụ ương qu c Anh 2700 t n, Nga 400 t n,  n Đ  200 t n, vàố ấ ấ Ấ ộ ấ  

Nh t B n 90 t n, nh ng Nh t B n s  g i nhiên li u qua s  d ng ra nậ ả ấ ư ậ ả ẽ ử ệ ử ụ ước ngoài đ  táiể  

ch  Nh ng con s  này không bao g m plutoni tái ch  t  các lò ph n  ng c  s  qu cế ữ ố ồ ế ừ ả ứ ơ ở ố  phòng đ  ch  t o vũ khí.ể ế ạ

Các ch t th i l ng phát sinh t i nhà máy tái ch  đấ ả ỏ ạ ế ượ ưc l u tr  t m th i trong cácữ ạ ờ  thùng thép không g  làm mát đỉ ược bao quanh b ng bê tông c t thép. Sau m t th i gianằ ố ộ ờ  làm mát, các ch t th i l ng đấ ả ỏ ược nung (b c h i thành b t khô) và tráng men (b c trongố ơ ộ ọ  

th y tinh nóng ch y). Các th y tinh nóng ch y đủ ả ủ ả ược đ  vào các h p kim lo i thépổ ộ ạ  không g  T i Vỉ ạ ương qu c Anh, Pháp, B , Th y Đi n và các thùng đố ỉ ụ ể ượ ưc l u tr  trongữ  các h m ch a sâu, trong khi ch  th i b  vĩnh vi n.ầ ứ ờ ả ỏ ễ

1.2.4. Lo i b  ch t th i lâu dàiạ ỏ ấ ả

Có l  v n đ  l n nh t ph i đ i m t v i các nhà máy đi n h t nhân là vi c th iẽ ấ ề ớ ấ ả ố ặ ớ ệ ạ ệ ả  

b  lâu dài c a nhiên li u đã qua s  d ng, ho c các ch t th i còn l i sau khi chi t xu tỏ ủ ệ ử ụ ặ ấ ả ạ ế ấ  nhiên li u v n còn h u ích t  nhiên li u đã qua s  d ng.M c đ  phóng x  c a cácệ ẫ ữ ừ ệ ử ụ ứ ộ ạ ủ  thanh nhiên li u đã qua s  d ng gi m kho ng mệ ử ụ ả ả ườ ầi l n m i m t trăm năm. ỗ ộ

Cách thi t th c ch  nh m đào th i các ch t th i s  là thành h  đ a ch t  n đ nhế ự ỉ ằ ả ấ ả ẽ ệ ị ấ ổ ị  

được bi t đ n không b  đ ng đ t đ nh k  và n i m c nế ế ị ộ ấ ị ỳ ơ ự ước ng m ho c là không cóầ ặ  

ho c r t sâu dặ ấ ướ ựi s  hính thành

T i Hoa K  hình thành t i núi Yucca, Nevada, đã đạ ỳ ạ ượ ực l a ch n đ  th i bọ ể ả ỏ vĩnh vi n. k  ho ch hi n nay kêu g i các c  s  kho đễ ế ạ ệ ọ ơ ở ược khai qu t t  túp núi l a ậ ừ ử ở 

đ  sâu kho ng 300 mét dộ ả ưới  đ nh Yucca, 300 mét so v i m c nỉ ớ ự ướ ở ịc   đ a phương. Khi 

ch a đ y, các kho d  ki n l u tr  70.000 t n nhiên li u đã qua s  d ng và 8000 t nứ ầ ự ế ư ữ ấ ệ ử ụ ấ  

ch t th i quân s  c p cao. Nhi u nghiên c u đã đấ ả ự ấ ề ứ ược ti n hành đ  mô hình s  pháế ể ự  

h yủ  c a các ch t th i th i b  H u h t các nghiên c u đã k t lu n r ng các ch t th iủ ấ ả ả ỏ ầ ế ứ ế ậ ằ ấ ả  

s  không b  phá h y trong th i gian t  10 ngàn đ n hàng tri u năm. Tuy nhiên, m t vàiẽ ị ủ ờ ừ ế ệ ộ  

s  không ch c ch n v n còn trong nh ng đánh giá mà c n ph i đự ắ ắ ẫ ữ ầ ả ược làm rõ trướ ự c s

ch p nh n c a chính quy n   núi Yucca nh  n i th i b  nhiên li u đã qua s  d ng lâuấ ậ ủ ề ở ư ơ ả ỏ ệ ử ụ  dài   hoa k  K  ho ch hi n t i là năm 2010 s  m  n i này.ở ỳ ế ạ ệ ạ ẽ ở ơ 16 

Thi u h  th ng x  lý ch t th i vĩnh vi n và kinh t  không thu n l i đã c n tr ,ế ệ ố ử ấ ả ễ ế ậ ợ ả ở  

cá nhân và công đ ng tài tr  cho các nhà s n xu t đi n t  vi c xây d ng các nhà máyồ ợ ả ấ ệ ừ ệ ự  

đi n h t nhân m i   Hoa K  Không có qu c gia khác v n ch a gi i quy t đệ ạ ớ ở ỳ ố ẫ ư ả ế ược v nấ  

đ  x  lý lâu dài c a ch t th i phóng x  t  nhà máy đi n h t nhân.ề ử ủ ấ ả ạ ừ ệ ạ

1.3. Nhà máy đi n h t nhân.ệ ạ

Nhà máy đi n h t nhân là m t h  th ng thi t b  đi u ki n ki m soát ph n  ng h tệ ạ ộ ệ ố ế ị ề ể ể ả ứ ạ  nhân dây truy n   tr ng thái d ng nh m s n sinh ra năng lề ở ạ ừ ằ ả ượng dướ ại d ng nhi t năng,ệ  sau đó năng lượng nhi t này đệ ược các ch t t i nhi t trong lò (nấ ả ệ ước, nước n ng, khí,ặ  kim lo i l ng ) truy n t i thi t b  sinh đi n năng nh  turbin đ  s n xu t đi n năng.ạ ỏ ề ớ ế ị ệ ư ể ả ấ ệ

1.3.1. L ch sị ử

Năm 1948,  I. V. Kurchatov ­ người đi đ u trong lĩnh v c h t nhân c a Liên Xôầ ự ạ ủ  

đã d n đ u nhóm nghiên c u c a mình b t đ u nh ng nghiên c u đ u tiên v  vi c ápẫ ầ ứ ủ ắ ầ ữ ứ ầ ề ệ  

d ng th c t  năng lụ ự ế ượng h t nhân đ  thu đạ ể ược ngu n năng lồ ượng đi n .ệ

Năm 1950­ 1954,   g n ngôi làng Obninsk thu c t nh Kaluga (Liên Xô cũ) nhàở ầ ộ ỉ  máy đi n nguyên t  đ u tiên đệ ử ầ ược b t đ u xây d ng v i công su t 5 MW.ắ ầ ự ớ ấ

T i năm 1958 thì l n lớ ầ ượt các nhà máy khác đi vào ho t đ ng, đ u tiên là t  máyạ ộ ầ ổ  

s  1 nhà máy đi n nguyên t  Sibirskaya v i công su t 100 MW, và v  sau toàn b  dố ệ ử ớ ấ ề ộ ự 

án được hoàn thành thì công su t lên t i 600 MW. Cũng trong năm đó nhà máy đi nấ ớ ệ  

nguyên t  Beloyarskaya cũng đử ược tri n khai xây d ng, nh ng mãi t i năm 1964 thìể ự ư ớ  

t  máy phát đi n đ u tiên m i đi vào ho t đ ng. ổ ệ ầ ớ ạ ộ

Năm 1964 thì kh i 1 c a nhà máy đi n nguyên t  Novovoronezhskaya v iố ủ ệ ử ớ  công xu t 210 MW m i đấ ớ ược kh i công.Kh i 2 v i công su t 365 MW đở ố ớ ấ ược kh iở  công năm 1969

Năm 1973 người ta kh i công nhà máy đi n nguyên t  Leningradskaya.ở ệ ử

Sau Liên Xô thì các nhà máy đi n h t nhân khác cũng đệ ạ ược xây d ng, v i nhàự ớ  máy đi n h t nhân Calder Hall ban đ u cũng ch  có công su t 46 MW đệ ạ ầ ỉ ấ ược đ a vàoư  

v n hành ngày 27 tháng 8 năm 1956 t i Anh. Sau đó 1 năm, t i M  nhà máy đi n h tậ ạ ạ ỹ ệ ạ  nhân   Beaver   Valley   v i   công   su t   60   MW   cũng   đớ ấ ược   b t   đ u   xây   d ng   t iắ ầ ự ạ  Shippingport, Pennsylvania

Năm 1979 x y ra m t s  c  r t nghiêm tr ng t i M  t i nhà máy đi n h t nhânả ộ ự ố ấ ọ ạ ỹ ạ ệ ạ  Three Mile Island. Sau s  ki n đó Hoa K  đã ng ng xây d ng các lò ph n  ng, trongự ệ ỳ ừ ự ả ứ  

d  ki n t i năm 2017 s  xây d ng xong 2 lò ph n  ng m i trong khu nhà máy cũ.ự ế ớ ẽ ự ả ứ ớVào năm 1986 x y ra m t th m h a h t nhân là s  c  n  nhà máy đi n h tả ộ ả ọ ạ ự ố ổ ệ ạ  nhân Chernobyl.Ngoài nh ng h u qu  tr c ti p nh  gây ô nhi m phóng x  các vùngữ ậ ả ự ế ư ễ ạ  lân c n, nó còn  nh hậ ả ưởng t i s  phát tri n năng lớ ự ể ượng h t nhân. Đi u này khi nạ ề ế  toàn b  các chuyên gia trên th  gi i ph i xem xét l i các v n đ  an toàn h t nhân vàộ ế ớ ả ạ ấ ề ạ  suy nghĩ v  s  h p tác qu c t  v i m c đích nâng cao an toàn trong khai thác, sề ự ợ ố ế ớ ụ ử 

d ng năng lụ ượng h t nhân.ạ

Ngày 15 tháng 5 năm 1989 t i cu c h p sáng l p t  ch c t i Moskva, ngạ ộ ọ ậ ổ ứ ạ ười ta 

đã thành l p Hi p h i Th  gi i các nhà v n hành nhà máy đi n h t nhân (WANO),ậ ệ ộ ế ớ ậ ệ ạ  

m t hi p h i chuyên nghi p qu c t  liên k t các t  ch c v n hành các nhà máy đi nộ ệ ộ ệ ố ế ế ổ ứ ậ ệ  

h t nhân trên toàn th  gi i. Hi p h i đã đ  ra nhi m v  so n th o và đ a ra kạ ế ớ ệ ộ ề ệ ụ ạ ả ư ế 

ho ch phát tri n, v n hành an toàn cho ngành đi n h t nhân trên toàn th  gi i.ạ ể ậ ệ ạ ế ớ

Nhà máy  đi n h t nhân l n  nh t t i châu Âu — Nhà máy  đi n nguyên tệ ạ ớ ấ ạ ệ ử Zaporizhskaya t i thành ph  Enerhodar (t nh Zaporizhia, Ukraina), đạ ố ỉ ược kh i công vàoở  năm 1980, t i năm 1996 b t đ u ho t đ ng v i 6 t  máy có t ng công su t 6 GW.ớ ắ ầ ạ ộ ớ ổ ổ ấNhà máy đi n h t nhân l n nh t th  gi i — Nhà máy đi n Kashiwazaki­Kariwaệ ạ ớ ấ ế ớ ệ  (v n hành t  năm 2008) t i Nh t B n, xây d ng t i thành ph  Kashiwazaki, t nhậ ừ ạ ậ ả ự ạ ố ỉ  Niigata. Người ta đ a vào v n hành 5 lò ph n  ng nư ậ ả ứ ước sôi (BWR) và 2 lò ph n  ngả ứ  

nước sôi tân ti n (ABWR), t ng công su t là 8,212 GW.ế ổ ấ

S  c  nhà máy đi n h t nhân x y ra g n đây nh t là s  c  nhà máy đi nự ố ệ ạ ả ầ ấ ự ố ệ  Fukushima 1 c a Nh t B n. S  c  x y ra vào tháng 3 năm 2011. S  c  nhà máy đi nủ ậ ả ự ố ả ự ố ệ  Fukushima 1 x y ra dả ưới tác đ ng l n c a tr n đ ng đ t, tr n đ ng đ t đã phá h yộ ớ ủ ậ ộ ấ ậ ộ ấ ủ  

c u trúc lò, h  th ng làm mát b  gián đo n, các thanh nhiên li u b  nóng ch y. S  cấ ệ ố ị ạ ệ ị ả ự ố trên gây tác đ ng r t nghiêm tr ng v  ngộ ấ ọ ề ười và c a.Nh t là m t vùng r ng l n bủ ấ ộ ộ ớ ị nhi m phóng x  Phóng x  phát tán theo gió đ n các vùng khác. T i Vi t Nam cũng đãễ ạ ạ ế ạ ệ  

đo được b i phóng x  t i sau v  n  nhà máy đi n Fukushima.ụ ạ ạ ụ ổ ệ

1.3.2.  u đi mƯ ể

­ T o ra m t s  lạ ộ ố ượng l n năng lớ ượng:

Ph n  ng h t nhân gi i phóng nhi u h n m t tri u l n năng lả ứ ạ ả ề ơ ộ ệ ầ ượng so v i th yớ ủ  

đi n ho c năng lệ ặ ượng gió.Vì v y, m t lậ ộ ượng đi n năng l n có th  đệ ớ ể ượ ạc t o ra.Hi nệ  nay, có kho ng 10­15% s n lả ả ượng đi n c a th  gi i đệ ủ ế ớ ượ ạc t o ra b ng năng lằ ượ  ng

h t nhân.B n có bi t v i m t kg uranium­235 có th  s n xu t ra m t lạ ạ ế ớ ộ ể ả ấ ộ ượng năng 

lượng đi n tệ ương đương 1.500 t n than.ấ

­ Ngu n năng lồ ượng xanh

u đi m l n nh t c a ngu n năng l ng này là không t o ra các khí th i nhà

kính (nh  carbon dioxide, methane, ozone, chlorofluorocarbon) trong ph n  ng h tư ả ứ ạ  nhân.Khí th i nhà kính là m t m i đe d a l n cho môi trả ộ ố ọ ớ ường s ng, chúng gây ra số ự nóng lên toàn c u và bi n đ i khí h u.Ph n  ng h t nhân không t o ra các khí th i,ầ ế ổ ậ ả ứ ạ ạ ả  

­ Không làm ô nhi m không khíễ

Vi c đ t nhiên li u nh  than đá t o ra carbon dioxide và khói. Đó là m t m i đeệ ố ệ ư ạ ộ ố  

d a đ i v i môi trọ ố ớ ường cũng nh  đ i s ng con ngư ờ ố ười. S n xu t năng lả ấ ượng h t nhânạ  không th i ra khói. Vì th , nó không gây  ô nhi m không khí tr c ti p. Tuy nhiên, xả ế ễ ự ế ử 

lý ch t th i phóng x  là m t v n đ  l n hi n nay.ấ ả ạ ộ ấ ề ớ ệ

­ Nhiên li u đ c l pệ ộ ậ

Lò ph n  ng h t nhân s  d ng uranium làm nhiên li u.Ph n  ng phân h ch c aả ứ ạ ử ụ ệ ả ứ ạ ủ  

m t lộ ượng nh  uranium có th  t o ra m t năng lỏ ể ạ ộ ượng l n.Hi n nay, ngu n d  trớ ệ ồ ự ữ uranium được tìm th y trên Trái đ t d  ki n s  đáp  ng đấ ấ ự ế ẽ ứ ược nhu c u trong 100 nămầ  

n a.S  d ng năng lữ ử ụ ượng này có th  làm cho nhi u qu c gia có th  đ c l p v  năngể ề ố ể ộ ậ ề  

lượng và không ph  thu c vào vi c khai thác nh ng nhiên li u nh  than đá.ụ ộ ệ ữ ệ ư

­ Chi phí ch p nh n đấ ậ ược khi áp d ng quy trình s n xu t đã đụ ả ấ ược tiêu chu nẩ  hóa

­  Ít ch t th iấ ả

­ Th  h  lò ph n  ng m i giúp tái t o ngu n nguyên li u đó là lò ph n  ng táiế ệ ả ứ ớ ạ ồ ệ ả ứ  sinh ­ s  d ng Urani­238 (chi m 99,3% Uurani t  nhiên)ử ụ ế ự

  N u không có các l i c a con ngế ỗ ủ ười hay tai n n và thiên tai, các lò ph n  ngạ ả ứ  

h t nhân s  ho t đ ng r t hi u qu  trong m t th i gian dài. Thêm vào đó, sau khi xâyạ ẽ ạ ộ ấ ệ ả ộ ờ  

d ng, vi c v n hành nhà máy đòi h i r t ít lao đ ng.ự ệ ậ ỏ ấ ộ

1.3.3. Nhược đi mể

­  B c xứ ạ

S  gi i phóng ng u nhiên các b c x  có h i là m t trong nh ng h n ch  l nự ả ẫ ứ ạ ạ ộ ữ ạ ế ớ  

nh t c a năng lấ ủ ượng h t nhân.Quá trình phân h ch gi i phóng b c x , nh ng chúngạ ạ ả ứ ạ ư  

được ki m soát trong m t lò ph n  ng h t nhân. N u các bi n pháp an toàn khôngể ộ ả ứ ạ ế ệ  

được đ m b o, các b c x  có th  ti p xúc v i môi trả ả ứ ạ ể ế ớ ường s  d n đ n nh ng  nhẽ ẫ ế ữ ả  

hưởng nghiêm tr ng đ n h  sinh thái và con ngọ ế ệ ười

­ Không th  tái t oể ạ

M c dù chúng t o ra m t lặ ạ ộ ượng l n năng lớ ượng, các lò ph n  ng h t nhân v nả ứ ạ ẫ  

ph  thu c vào uranium.Đây là m t nhiên li u có th  b  c n ki t.S  c n ki t c a nó l iụ ộ ộ ệ ể ị ạ ệ ự ạ ệ ủ ạ  

có th  gây ra m t v n đ  nghiêm tr ng. Các lò ph n  ng s  ph i ng ng ho t đ ng,ể ộ ấ ề ọ ả ứ ẽ ả ừ ạ ộ  chúng s  v n chi m m t di n tích l n đ t đai và làm ô nhi m môi trẽ ẫ ế ộ ệ ớ ấ ễ ường

­ Ch t th i h t nhânấ ả ạ

Các ch t th i đấ ả ượ ạc t o ra sau ph n  ng phân h ch ch a các nguyên t  khôngả ứ ạ ứ ố  

n đ nh và phóng x  cao. Nó r t nguy hi m đ i v i môi tr ng cũng nh  s c kh e con

người và s  t n t i trong m t kho ng th i gian dài. Nó c n đẽ ồ ạ ộ ả ờ ầ ược x   lý c n th n vàử ẩ ậ  

ph i cách bi t v i môi trả ệ ớ ường s ng. Đ  phóng x  c a các nguyên t  này s  gi mố ộ ạ ủ ố ẽ ả  trong m t th i gian, sau đó phân h y. Do đó, ngộ ờ ủ ười ta ph i đả ược tích tr  và x  lý m tữ ử ộ  cách c n th n. Vi c tích tr  các nguyên t  phóng x  trong m t th i gian dài là r t khóẩ ậ ệ ữ ố ạ ộ ờ ấ  khăn

­ Tai n n nhà máy đi n h t nhânạ ệ ạ

    Cho đ n này, đã có hai v  tai n n nhà máy đi n h t nhân th m kh c x y ra:ế ụ ạ ệ ạ ả ố ả  

th m h a Chernobyl x y ra t i nhà máy đi n h t nhân Chernobyl (1986) t i Ukraine,ả ọ ả ạ ệ ạ ạ  

lượng l n các b c x  đã b  phát tán vào môi trớ ứ ạ ị ường, d n đ n nh ng thi t h i vẫ ế ữ ệ ạ ề 

người, thiên nhiên và đ t đai. Ngấ ười ta không th  ph  nh n kh  năng l p l i nh ngể ủ ậ ả ặ ạ ữ  

th m h a này trong tả ọ ương lai

­ V n chuy n nhiên li u và ch t th iậ ể ệ ấ ả

Vi c v n chuy n nhiên li u uranium và các ch t th i phóng x  là r t khóệ ậ ể ệ ấ ả ạ ấ  khăn.Uranium phát ra m t s  b c x , do đó, nó c n ph i độ ố ứ ạ ầ ả ược x  lý c n th n.Ch tử ẩ ậ ấ  

th i c a quá trình s n xu t h t nhân còn nguy hi m h n và c n đả ủ ả ấ ạ ể ơ ầ ược b o v  t t h n.ả ệ ố ơ  

T t c  các phấ ả ương ti n v n chuy n chúng đ m b o các tiêu chu n an toàn qu c t ệ ậ ể ả ả ẩ ố ế  

M c dù ch a có tai n n ho c s  c  tràn nào đặ ư ạ ặ ự ố ược th ng kê, nh ng quá trình v nố ư ậ  chuy n v n còn là thách th c.ể ẫ ứ

­ Tu i th  lò ph n  ng trung bình 60 năm.ổ ọ ả ứ

­ V n đ  an toàn và m i lo ng i c a c ng đ ng v  ch t th i phóng x ấ ề ố ạ ủ ộ ồ ề ấ ả ạ

II. NHÀ MÁY H T NHÂN, ĐI N H T NHÂNẠ Ệ Ạ

2.1. C u t o và nguyên lý ho t đ ng c a nhà máy đi n h t nhân.ấ ạ ạ ộ ủ ệ ạ

Nguyên t c làm vi c c a nhà máy đi n h t nhân không khác nhi u so v i nguyênắ ệ ủ ệ ạ ề ớ  

t c làm vi c c a nhà máy nhi t đi n. Đ c đi m khác bi t l n nh t là b  ph n sinhắ ệ ủ ệ ệ ặ ể ệ ớ ấ ộ ậ  nhi t,   đây là lò ph n  ng h t nhân chính là n i cung c p h i nệ ở ả ứ ạ ơ ấ ơ ướ ạc t o ra nhi t năngệ  cho các tua bin h i nơ ước phát đi n. M t nhà máy đi n h t nhân g m 4 ph n chính: ệ ộ ệ ạ ồ ầ

­ Trung tâm lò ph n  ng h t nhân: x y ra ph n  ng phân h ch.ả ứ ạ ả ả ứ ạ

­ B  ph n sinh h i: h i nộ ậ ơ ơ ước được sinh ra t  nhi t c a quá trình phân h ch h từ ệ ủ ạ ạ  nhân

­ Tua bin: dùng h i nơ ước làm quay tua bin đ  ch y máy phát đi n.ể ạ ệ

­ B  ph n ng ng t , làm l nh h i nộ ậ ư ụ ạ ơ ước, chuy n nó tr  l i thành pha l ng.ể ở ạ ỏ

Các b  ph n bình ng ng, tua bin, b  ph n sinh h i v  c  b n có c u t o và nguyênộ ậ ư ộ ậ ơ ề ơ ả ấ ạ  

lý làm vi c gi ng v i các b  ph n này đã đệ ố ớ ộ ậ ược gi i thi u trong NMNĐ đ t nhiên li uớ ệ ố ệ  hóa th ch. Do v y,   ph n này ch  t p trung gi i thi u lò ph n  ng h t nhân.ạ ậ ở ầ ỉ ậ ớ ệ ả ứ ạ

Hình 2.1. S  đ  nguyên lý ho t đ ng c a m t nhà máy đi n h t nhânơ ồ ạ ộ ủ ộ ệ ạ

 v i lò nớ ước sôi ­ BWRBWR s  d ng nử ụ ước kh  khoáng (nử ước nh  ­ light water) làm ch t t i nhi t vàẹ ấ ả ệ  

ch t làm ch m n tron. Nhi t sinh ra t i tâm lò ph n  ng s  làm cho nấ ậ ơ ệ ạ ả ứ ẽ ước bay h i, h iơ ơ  

nước sinh ra được chuy n tr c ti p t i tua bin và làm quay máy phát đi n, sau đó nó sể ự ế ớ ệ ẽ 

được ng ng t  thành ch t l ng (d ng nư ụ ấ ỏ ạ ước) và chuy n tr  l i tâm lò ph n  ng. Nể ở ạ ả ứ ướ  c

t i nhi t đả ệ ược duy trì   75atm (7.6Mpa) vì v y nở ậ ước sôi   tâm lò ph n  ng có nhi tở ả ứ ệ  

Hình 2.2. C u t o lò ph n  ng h t nhânấ ạ ả ứ ạ1­ L p v  b o v  sinh h c;ớ ỏ ả ệ ọ

2­  ng d n ch t truy n nhi t vào;Ố ẫ ấ ề ệ

g i là các lò ph n  ng nhi t, còn các lò hoat đ ng d a trên nguyên lý các n tron nhanhọ ả ứ ệ ộ ự ơ  

được li u g i là lò ph n  ng tái sinh. L ch s  phát tri n lò ph n  ng đệ ọ ả ứ ị ử ể ả ứ ược th  hi nể ệ  trong hình 2.3

Hình 2.3. Các giai đo n phát tri n c a lò ph n  ng h t nhânạ ể ủ ả ứ ạGeneration I: Th  h  I; Generation II: Th  h  II; Commercial power reactor: Lòế ệ ế ệ  

ph n  ng thả ứ ương m i; Generation III: Th  h  III; Advanced LWRs: Lò ph n  ng c iạ ế ệ ả ứ ả  

ti n; Generation IIIế +: Th  h  IIIế ệ +; ABWR: Advanced Boiling water reactor: Lò ph nả  

HTGR ­  Lò nhi t đ  cao, t i nhi t b ng khí gas, v i graphite làm ch t làmệ ộ ả ệ ằ ớ ấ  

ch m;ậ

HWGCR ­  Lò ph n  ng dùng n c n ng làm ch t làm ch m, gas làm ch tả ứ ướ ặ ấ ậ ấ  truy n nhi t;ề ệ

HWLWR ­ Lò ph n  ng dùng n c nh  làm ch t truy n nhi t, n c n ng làmả ứ ướ ẹ ấ ề ệ ướ ặ  

PWR – Lò ph n  ng áp l c, dùng n c nh  làm ch t truy n nhi t;ả ứ ự ướ ẹ ấ ề ệ

SGHWR ­ Lò ph n  ng dùng n c n ng làm ch t truy n nhi t;ả ứ ướ ặ ấ ề ệ

ВВЭР­ Lò ph n  ng n c – n c (ki u Nga, t ng đ ng lò PWR);ả ứ ướ ướ ể ươ ươ

M t lò ph n  ng  h t nhân có nhi u b  ph n khác nhau, nh ng quan tr ng nh tộ ả ứ ạ ề ộ ậ ư ọ ấ  

là vùng ph n  ng, n i di n ra các ph n  ng dây chuy n. Năng lả ứ ơ ễ ả ứ ề ượng t a ra t  ph nỏ ừ ả  

ng dây chuy n đ c các ch t d n nhi t truy n ra ngoài. Đ  đi u khi n các ph n  ng

dây chuy n, ngề ười ta s  d ng h  th ng đi u khi n và b o v , h  th ng này đử ụ ệ ố ề ể ả ệ ệ ố ược làm 

t  các v t li u có kh  năng h p th  các h t n tron cao nh : Bo, Cd. Thanh đi u khi nừ ậ ệ ả ấ ụ ạ ơ ư ề ể  

có th  di chuy nleen cao ho c xu ng th p g n các thanh nhiên li u nh  các  nam châmể ể ặ ố ấ ầ ệ ờ  

đi n (trong trệ ường h p kh n c p, ngợ ẩ ấ ười ta ng t đi n và các ch t h p th  n tron r iắ ệ ấ ấ ụ ơ ơ  vào tâm lò, làm ng ng ph n  ng h t nhân). Bao quanh vùng ph n  ng là l p v  bêừ ả ứ ạ ả ứ ớ ỏ  tông dày, được g i là l p v  b o v  sinh h c, có nhi m v  làm gi m cọ ớ ỏ ả ệ ọ ệ ụ ả ường đ  các tiaộ  phóng x  đ n m c đ  cho phép. Gi a l p v  b o v  sinh h c và l p v  c a lò ph nạ ế ứ ộ ữ ớ ỏ ả ệ ọ ớ ỏ ủ ả  

ng h t nhân, th ng có thêm   m t l p v  b o v  “nóng”, có nhi m v  gi m b t

cường đ  các tia phóng x  chi u vào l p b o v  sinh h c.ộ ạ ế ớ ả ệ ọ

Thanh nhiên li u: nguyên li u thệ ệ ường đượ ử ục s  d ng trong các lò ph n  ng h tả ứ ạ  nhân là Uran­235, Uran­233, ho c Plutoni­239. Ph n  ng dây chuy n đặ ả ứ ề ược x y raả  

dưới tác đ ng ban đ u c a các n tron. Các lò ph n  ng h t nhân s  d ng nguyên li uộ ầ ủ ơ ả ứ ạ ử ụ ệ  Uran­235 nghèo, n tron kích ho t là các n tron năng lơ ạ ơ ượng th p (n tron ch m). Các lòấ ơ ậ  

ph n  ng h t nhân s  d ng ả ứ ạ ử ụ Pu­239 ho c Uran­235 giàu, th ng s  d ng n tron kíchặ ườ ử ụ ơ  

ho t có năng lạ ượng l n (n tron nhanh). Các lò ph n  ng h t nhân thông thớ ơ ả ứ ạ ường hi nệ  nay, s  d ng nguyên li u UOử ụ ệ 2 ch a 5% Uran­235. Thanh nhi n li u cho các lò ph nứ ệ ệ ả  

ng h t nhân đ c làm thành d ng viên Uranium oxide hình tr , hình c u, t m…

Hình 2.4. Các d ng thanh nhiên li u s  d ng trong lò ph n  ng h t nhânạ ệ ử ụ ả ứ ạ

Ch t làm ch m: ấ ậ có nhi m v  làm gi m năng lệ ụ ả ượng c a các h t n tron hìnhủ ạ ơ  thành trong ph n  ng dây chuy n. Ch t làm ch m thả ứ ề ấ ậ ường s  d ng là nử ụ ước H2O, nướ  c

n ng Dặ 2O ho c graphite (than, chì). Nặ ước n ng có giá thành cao, nên ch  s  d ng trongặ ỉ ử ụ  các lò ph n  ng h t nhân s  d ng nguyên li u là Uran t  nhiên ch a qua làm giàu .ả ứ ạ ử ụ ệ ự ư  Thông thường, s  d ng nử ụ ước làm ch t làm ch m.ấ ậ

Ch t ph n x : ấ ả ạ có nhi m v  làm tăng s  lệ ụ ố ượng các h t n tron trong vùng ph nạ ơ ả  

ng, không cho các h t n tron b n ra ngoài, và làm các h t n tron phân b  đ u trong

vùng ph n  ng (ho t đ ng). Có th  k t h p ch t làm ch m và ch t ph n x  (nả ứ ạ ộ ể ế ợ ấ ậ ấ ả ạ ướ  c,graphite) ho c có th  dùng Uran t  nhiên.ặ ể ự

Ch t truy n nhi t: ấ ề ệ truy n nhi t năng t  vùng ph n  ng ra ngoài. Ch t truy nề ệ ừ ả ứ ấ ề  nhi t có th  ch y trong các  ng áp l c, ho c tr c ti p ch y qua vùng ph n  ng. Ch tệ ể ạ ố ự ặ ự ế ạ ả ứ ấ  truy n nhi t thông thề ệ ường được s  d ng là nử ụ ước, khí gas, ho c kim lo i nóng ch yặ ạ ả  (natri). Thông thường đ  đ m b o an toàn, trong nhà máy đi n h t nh n s  d ng 2ể ả ả ệ ạ ấ ử ụ  

đ n 3 vòng truy n nhi t đ  truy n nhi t năng t  tâm lò ph n  ng đ n b  ph n t oế ề ệ ể ề ệ ừ ả ứ ế ộ ậ ạ  

h i. Vòng truy n nhi t s  c p: ch t d n nhi t đơ ề ệ ơ ấ ấ ẫ ệ ược b m vào vùng ph n  ng, nh nơ ả ứ ậ  năng lượng sinh ra t  ph n  ng dây chuy n, đi đ n b  ph n trao đ i nhi t, truy nừ ả ứ ề ế ộ ậ ổ ệ ề  nhi t năng mà nó mang theo cho vòng truy n nhi t th  hai. Vòng truy n nhi t th  c p:ệ ề ệ ứ ề ệ ứ ấ  

ch t d n nhi t đấ ẫ ệ ược b m vào vùng trao đ i nhi t v i vòng truy n nhi t th  nh t,ơ ổ ệ ớ ề ệ ứ ấ  

nh n nhi t năng đem đ n b  ph n t o h i nậ ệ ế ộ ậ ạ ơ ước làm quay tua bin. Trong m t s  lòộ ố  

ph n  ng h t nhân, đ  đ m b o an toàn có th  có hai vòng th  c p. Ch t d n nhi tả ứ ạ ể ả ả ể ứ ấ ấ ẫ ệ  

c a vòng s  c p là nủ ơ ấ ước, nước n ng, khí gas… kim lo i l ng, tùy thu c vào c u t oặ ạ ỏ ộ ấ ạ  

c a lò ph n  ng h t nhân. Ch t d n nhi t c a vòng th  c p thủ ả ứ ạ ấ ẫ ệ ủ ứ ấ ường là nước. Thi t bế ị 

c a các vòng truy n nhi t s  c p đủ ề ệ ơ ấ ược đ t trong m t l p v  b o v  sinh h c.ặ ộ ớ ỏ ả ệ ọ

2.2.2 Phân lo i các lò ph n  ng h t nhânạ ả ứ ạ

Lò ph n  ng h t nhân đả ứ ạ ược phân lo i theo m t s  phạ ộ ố ương pháp nh  sau:ư

∙ Phân lo i theo lo i hình ph n  ng h t nhân.ạ ạ ả ứ ạ

∙ Phân lo i theo ch t đi u ti t.ạ ấ ề ế

∙ Phân lo i theo ch t làm mát.ạ ấ

∙ Phân lo i theo c p b c.ạ ấ ậ

∙ Phân lo i theo m c đích s  d ng.ạ ụ ử ụ

Có nhi u cách phân lo i lò ph n  ng h t nhân, nh ng cách phân lo i d a vàoề ạ ả ứ ạ ư ạ ự  

ch t làm ch m và ch t truy n nhi t trong lò ph n  ng là cách phân lo i ph  bi n.ấ ậ ấ ề ệ ả ứ ạ ổ ế

2.2.2.1 Lò ph n  ng nả ứ ước – nước

Các thanh nhiên li u đệ ược x p trong h p đ t trong vùng ph n  ng. Nế ộ ặ ả ứ ước v aừ  làm ch t truy n nhi t, v a làm ch t làm ch m. Nấ ề ệ ừ ấ ậ ước làm ch t truy n nhi t đấ ề ệ ượ  c

được đ a vào bên trong lò ph n  ng, ch y d c theo vùng ph n  ng t  dư ả ứ ạ ọ ả ứ ừ ưới lên trên. 

Áp su t trong lò ph n  ng nấ ả ứ ước – nước kho ng 1­2 Mpa. Lò nả ước áp l c t o h i giánự ạ ơ  

ti p: ch t t i nhi t vòng s  c p, đế ấ ả ệ ơ ấ ược gi    tr ng thái l ng dữ ở ạ ỏ ưới áp su t cao, mangấ  nhi t đ  t  lò h t nhân t i thi t b  sinh h i, t i đây di n ra trao đ i nhi t v i vòng thệ ộ ừ ạ ớ ế ị ơ ạ ễ ổ ệ ớ ứ 

c p và h i đấ ơ ượ ạc t o ra r i d n t i tua bin. Lò nồ ẫ ớ ước sôi sinh h i tr c ti p b ng cáchơ ự ế ằ  làm sôi ch t t i nhi t trong lò. H i đấ ả ệ ơ ược tách ra kh i ch t l ng trong m t thi t b  phânỏ ấ ỏ ộ ế ị  tách đ t phía trên vùng ho t đ ng, sau đó đặ ạ ộ ược đ a t i tua bin.ư ớ

2.2.2.2 Lò ph n  ng graphiteả ứ

Graphite đượ ử ục s  d ng làm ch t làm ch m, ch t truy n nhi t trong lò ph n  ngấ ậ ấ ề ệ ả ứ  graphite có th  là nể ước nh , nẹ ước n ng, gas, ho c kim lo i nóng ch y. Các thanhặ ặ ạ ả  nhiên li u đệ ược x p trong các  ng d n cùng các ch t truy n nhi t, bao quanh các  ngế ố ẫ ấ ề ệ ố  

d n là graphite.   nhi t đ  cao, graphite x y ra ph n  ng v i không khí nên ch t làmẫ Ở ệ ộ ả ả ứ ớ ấ  

ch m graphite đậ ược x p vào trong h p kín b ng kim lo i. L p b o v  sinh h c đế ộ ằ ạ ớ ả ệ ọ ượ  clàm b ng bê tông dày, khí tr  Heli ho c COằ ơ ặ 2 b m vào trong lò ph n  ng.ơ ả ứ

Hình 2.5. C u t o lò ph n  ng graphite – P MK – 1000ấ ạ ả ứ Ƃ

6.  ng d n nỐ ẫ ước làm ch t truy n nhi t.ấ ề ệ

7. L p b o v  sinh h c phía trên.ớ ả ệ ọ

8. H  th ng kh i đ ng lò.ệ ố ở ộ

9. L p b o v  sinh h c phía dớ ả ệ ọ ưới

2.2.2.3 Lò ph n  ng s  d ng n tron kích ho t năng lả ứ ử ụ ơ ạ ượng l n (n tronớ ơ  

nhanh)Nguyên li u s  d ng trong lò là h n h p U235 và Pu239 đệ ử ụ ỗ ợ ược làm giàu (15%). 

Ph n  ng dây chuy n x y ra dả ứ ề ả ưới tác đ ng kích ho t c a các n tron nhanh. Bao quanhộ ạ ủ ơ  vùng ph n  ng là các t m U238 ho c Th232 có nhi m v  h p thu toàn b  các h tả ứ ấ ặ ệ ụ ấ ộ ạ  

n tron nhanh, còn g i là vùng tái sinh nguyên li u. Các t m U238 và Th232 khi h pơ ọ ệ ấ ấ  

th  n tron s  tr  thành Pu239, U233, nó s  tách ra trong quá trình tái ch  Trong lòụ ơ ẽ ở ẽ ế  

ph n  ng s  d ng n tron nhanh kích ho t, không c n dùng ch t làm ch m n tron.ả ứ ử ụ ơ ạ ầ ấ ậ ơ  Kim lo i l ng (Na, K, ho c h n h p Na – K) đạ ỏ ặ ỗ ợ ượ ử ục s  d ng làm ch t truy n nhi t. Lòấ ề ệ  

ph n  ng s  d ng n tron nhanh kích ho t không c n ch t làm ch m, s  d ng cácả ứ ử ụ ơ ạ ầ ấ ậ ử ụ  thnah nguyên li u đệ ược làm giàu và s p x p g n nhau, nên nhi t lắ ế ầ ệ ượng t a ra r t l nỏ ấ ớ  (1000kW/l), do đó công su t c a lo i lò ph n  ng này l n. Ch t try n nhi t ph i cóấ ủ ạ ả ứ ớ ấ ề ệ ả  

kh  năng trao đ i nhi t nhanh, thả ổ ệ ường được s  d ng là kim lo i l ng (Na, K, ho cử ụ ạ ỏ ặ  

h n h p Na – K) đỗ ợ ượ ử ục s  d ng làm ch t truy n nhi t. Cũng do s  d ng nguyên li u làấ ề ệ ử ụ ệ  các thanh Uran được làm giàu nên m c đ  an toàn cũng th p h n các lo i lò khác.ứ ộ ấ ơ ạ

Hình 2.6. Lò ph n  ng s  d ng notron kích h at năng l ng l nả ứ ử ụ ọ ượ ớ2.2.2.4. Lò nhi t đ  cao t i nhi t b ng khí gas, v i graphite làm ch t làmệ ộ ả ệ ằ ớ ấ  

ch mậ

Lo i lò này v n ch a đạ ẫ ư ược v n hành thậ ương m i, là m t phạ ộ ương án thay thế cho thi t k  thông thế ế ường. Nó dùng graphite là ch t làm ch m và khí helium là ch t t iấ ậ ấ ả  nhi t. Đ c đi m n i b t c a HTDR là có đ  an toàn cao. Nhiên li u c a chúng đệ ặ ể ổ ậ ủ ộ ệ ủ ượ  c

b c trong l p v  g m ch u đọ ớ ỏ ố ị ược nhi t đ  trên 1600ệ ộ 0C trong khi nhi t đ  làm vi c hi uệ ộ ệ ệ  

qu  c a lò là 95ả ủ 0C. Helium được d n tr c ti p t i tua bin.ẫ ự ế ớ

Các lo i lò ph n  ng h t nhân đạ ả ứ ạ ược dùng ph  bi n trên th  gi iổ ế ế ớ

Ngày nay, công ngh  lò ph n  ng h t nhân phát tri n r t phong phú và đa d ng.ệ ả ứ ạ ể ấ ạ  

Hi n có trên 10 lo i lò đang đệ ạ ượ ử ục s  d ng, nghiên c u phát tri n.ứ ể

Lò nước nh :ẹ  (bao g m c  lò nồ ả ước sôi ­ BWR và lò nước áp l c ­ PWR): Đóngự  vai trò ch  đ o, chi m t  tr ng l n t i nhi u nủ ạ ế ỷ ọ ớ ạ ề ước có ĐHN. Đây là công ngh  khôngệ  

nh ng đã đữ ược phát tri n, hoàn thi n và thể ệ ương m i hóa r ng rãi trên th  gi i mà cònạ ộ ế ớ  

là công ngh  ti m năng cho nh ng c i ti n m nh m  trong tệ ề ữ ả ế ạ ẽ ương lai g n. Các lò nầ ướ  c

nh  công su t l n đang đẹ ấ ớ ược nâng c p thành các lò c i ti n v i công su t l n h n.ấ ả ế ớ ấ ớ ơ

Hình 2.7. Lò ph n  ng áp l c, dùng n c nh  làm ch t truy n nhi tả ứ ự ướ ẹ ấ ề ệ

Lò nước n ng:ặ  B t đ u phát tri n t  Canada, cho đ n nay công ngh  lò nàyắ ầ ể ừ ế ệ  cũng được áp d ng t i nhi u nụ ạ ề ước, đ c bi t m t s  nặ ệ ộ ố ước b t đ u phát tri n côngắ ầ ể  ngh  h t nhân t  ki u nệ ạ ừ ể ước n ng nh  Trung Qu c,  n Đ  chú tr ng phát tri n lòặ ư ố Ấ ộ ọ ể  

nước n ng và đã t  ch  trong công ngh  này. G n đây nh t, Rumani đã nh p côngặ ự ủ ệ ầ ấ ậ  ngh  này và xây d ng hai t  máy. Lò nệ ự ổ ước n ng có chu trình nhiên li u linh ho t, cóặ ệ ạ  

th  s  d ng urani t  nhiên, urani có đ  giàu th p hoàn nguyên t  tái ch  nhiên li u đãể ử ụ ự ộ ấ ừ ế ệ  cháy c a PWR, nhiên li u oxide h n h p, thorium.ủ ệ ỗ ợ

Lò khí nhi t đ  cao:ệ ộ  Được phát tri n   M , Anh và Tây Đ c, lò này s  d ngể ở ỹ ứ ử ụ  Graphit làm ch m n tron, heli làm ch t t i nhi t và nhiên li u là viên urani­thorium cóậ ơ ấ ả ệ ệ  

đ  giàu cao độ ược bao b c b i graphit. Tuy nhiên, công ngh  lò khí hi n nay dọ ở ệ ệ ườ  ng

nh  ch ng l i. Các hư ữ ạ ướng nghiên c u phát tri n t p trung vào lò khí nhi t đ  cao, lòứ ể ậ ệ ộ  

t ng cu i ki u nhiên li u viên tròn v i v  b c Graphite. M t kh  năng l n cho vi cầ ộ ể ệ ớ ỏ ọ ộ ả ớ ệ  

ng d ng lò khí là dùng đ  s n xu t Hydro cho pin nhiên li u

Lò n ron nhanh:ơ  S  d ng urani ho c plutoni có đ  giàu cao làm nhiên li u,ử ụ ặ ộ ệ  vùng ho t đạ ược bao b c xung quanh b i urani t  nhiên và kim lo i l ng đọ ở ự ạ ỏ ược dùng làm ch t t i nhi t. T  máy dùng lò n tron nhanh có 3 vòng tu n hoàn, vòng 1 qua vùngấ ả ệ ổ ơ ầ  

ho t, vòng 2 qua trung gian và vòng 3 là vòng c a ch t sinh công, qua tu c bin.ạ ủ ấ ố

H  lò dùng máy gia t c:ệ ố  M t phát tri n g n đây là k t h p công ngh  lò phânộ ể ầ ế ợ ệ  

h ch và máy gia t c đ  phát đi n và chuy n hóa các đ ng v  s ng lâu trong ch t th iạ ố ể ệ ể ồ ị ố ấ ả  phóng x  Chùm proton năng lạ ượng cao đ p vào bia kim lo i n ng làm s n sinhậ ạ ặ ả  

n tron.ơ

2.3 Các nhà máy đi n h t nhân trên th  gi iệ ạ ế ớ

Theo s  li u c a IAEA, tính đ n tháng 2/2016 trên th  gi i có 442 lò ph n  ngố ệ ủ ế ế ớ ả ứ  năng lượng (LP ) đang v n hành t i 31 qu c gia và vùng lãnh th  (Đài Loan) v i t ngƯ ậ ạ ố ổ ớ ổ  công su t đ t là 383.583 MWe.ấ ạ

Các nhà máy đi n h t nhân cung c p 11% s n lệ ạ ấ ả ượng đi n năng c a th  gi i m tệ ủ ế ớ ộ  cách liên t c. ụ Năm 2015 có thêm 10 LP  m i đƯ ớ ược hòa vào lưới đi n (Trung Qu c: 8,ệ ố  Nga: 1, Hàn Qu c: 1) và g n đây, ngày 15/1/2016 Hàn Qu c đ a thêm LP  Shin­Kori­3ố ầ ố ư Ư  công su t 1.340 MWe vào v n hành, ngày 29/1/2016 Nh t B n tái kh i đ ng LPấ ậ ậ ả ở ộ Ư Takahama­3 công su t 830 MWe.ấ

Hi n nay 6 nệ ước có trên 20 LP  đang v n hành là: M : 99, Pháp: 58, Nh t: 43,Ư ậ ỹ ậ  Nga: 35, Trung Qu c: 25, Hàn Qu c: 25,  n Đ : 21.ố ố Ấ ộ

T  l  các lo i LP  đang v n hànhỷ ệ ạ Ư ậ

LP  nƯ ước nh  lo i áp l c (PWR): S  lẹ ạ ự ố ượng: 283, T ng công su t: 264.784ổ ấ  

MW, T  l : 69%. LP  nỷ ệ Ư ước nh  lo i nẹ ạ ước sôi (BWR): S  lố ượng: 78, T ng côngổ  

su t: 75.958 MW, T  l : 18,6%. LP  nấ ỷ ệ Ư ước n ng áp l c (PHWR): S  lặ ự ố ượng: 49, T ngổ  công su t: 24.551 MW, T  l : 6.4%. Còn l i là các lo i khác, nh  LP  nấ ỷ ệ ạ ạ ư Ư ước nhẹ graphit (LWGR), LP  t i nhi t b ng khí (GCR), và LP  tái sinh nhanh (FBR).Ư ả ệ ằ Ư

Bi u đ  1: ể ồ T  l  các lo i LP  đang v n hànhỷ ệ ạ Ư ậ

Phân b  lò LP  theo khu v c đ a lýố Ư ự ị

Bi u đ  2:ể ồ  Phân b  lò LP  theo khu v c đ a lýố Ư ự ị

Phân b  LP  theo tu i v n hànhố Ư ổ ậ

Bi u đ  3:ể ồ  Phân b  LP  theo tu i v n hànhố Ư ổ ậ

Tu i trung bình c a các LP  đang v n hành trên th  gi i hi n nay là kho ng 29ổ ủ Ư ậ ế ớ ệ ả  năm. Ph n l n các LP  ĐHN có tu i v n hành trong kho ng 28­36 năm, m t s  đãầ ớ Ư ổ ậ ả ộ ố  

v n hành an toàn trên 40 năm, th m chí 47 năm.ậ ậ

T  l  ĐHN   các nỷ ệ ở ước tính đ n cu i năm 2014ế ố

T ng s n lổ ả ượng ĐHN năm 2014 trên th  gi i đ t 2.410,37 t  kWh, tăng nh  soế ớ ạ ỷ ẹ  

v i năm 2013 (2.358,6 t  kWh).  14 nớ ỷ ước có t  l  ĐHN trên 20%, trong đó có 6 nỷ ệ ướ  c

đ t t  l  ĐHN trên 40%, đ c bi t là Pháp: 76,9%. Các nạ ỷ ệ ặ ệ ước có t  l  th p nh t là Nh tỷ ệ ấ ấ ậ  

B n: 0% (do không có nhà máy nào v n hành), Iran: 1,5%, Trung Qu c: 2,4%.ả ậ ố

S  LP  đang xây d ng và có k  ho ch xây d ngố Ư ự ế ạ ự

Bi u đ  4:ể ồ  S  LP  đang xây d ng và có k  ho ch xây d ngố Ư ự ế ạ ự

66 LP  đang xây d ng   16 qu c gia và vùng lãnh th , trong đó Trung Qu c:Ư ự ở ố ổ ố  

22, Đài Loan: 2, Nga: 8, M : 5,  n Đ : 6, Hàn Qu c: 3, Các Ti u vỹ Ấ ộ ố ể ương qu c   R pố Ả ậ  

th ng nh t (UAE): 4. Trong năm 2015 có 7 LP  đố ấ Ư ược kh i công xây d ng (Trungở ự  

Qu c: 6, UAE: 1). Ngoài ra còn có 99 LP  đố Ư ượ ậc l p k  ho ch xây d ng (Trung Qu c:ế ạ ự ố  

35,  n Đ : 4, Iran: 3, Nh t B n: 9, Nga: 22, UAE: 2, M : 17, Vi t Nam: 2)Ấ ộ ậ ả ỹ ệ

S  LP  đố Ư ược kh i công xây d ng hàng năm, giai đo n 2007 – 2016ở ự ạ

Trong 9 năm t  2007 đ n 2016, s  LP  đừ ế ố Ư ược kh i công xây d ng hàng nămở ự  tăng   trong   giai   đo n   2007­2010;   năm   2011   gi m   đ t   ng t   do   tai   n n   NMĐHNạ ả ộ ộ ạ  Fukushima, nh ng sau đó v n ti p t c đư ẫ ế ụ ược kh i công xây d ng.ở ự

Bi u đ  5: ể ồ S  LP  đố Ư ược kh i công xây d ng hàng năm, giai đo n 2007 – 2016ở ự ạ

S  LP  m i đố Ư ớ ược hòa vào lưới đi n hàng năm, giai đo n 2007 – 2016ệ ạ

Trong 10 năm t  2007 đ n 2016, s  LP  m i đừ ế ố Ư ớ ược hòa vào lưới đi n v n ti pệ ẫ ế  

t c tăng, ngay c  sau tai n n NMĐHN Fukushima, Nh t B n.ụ ả ạ ậ ả

Bi u đ  6: ể ồ S  LP  m i đố Ư ớ ược hòa vào lưới đi n hàng năm, giai đo n 2007 –ệ ạ  2016

T ng công su t ĐHN hàng năm, giai đo n 1995 – 2014ổ ấ ạ

Trong 20 năm t  1995 đ n 2014, m c dù có nhi u LP  ch m d t ho t đ ng doừ ế ặ ề Ư ấ ứ ạ ộ  

h t th i h n ho c do các nguyên nhân khác, đã có thêm nhi u LP  đế ờ ạ ặ ề Ư ược xây m i. Doớ  

đó t ng công su t ĐHN hàng năm không thay đ i đáng k ổ ấ ổ ể