Báo cáo môn học Năng lượng tái tạo Đề tài: Năng lượng hạt nhân

LOGO
NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
GVHD: Đào Khánh Châu
Lớp: 13DMT2LT2
SVTH: 1. Lê Văn Lợi
2. Đinh Hồng Lâm
3. Phạm Việt Cường
4. Nguyễn Thị Thanh Yên
5. Nguyễn Thị Thu Hường
MÔN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI
Khoa Thực phẩm- Môi trường- Điều dưỡng

Mục Lục
Chương 1: Tổng Quan
1
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3
Chương 4: Tiềm Năng Phát Triển Năng Lượng Hạt Nhân
4
Chương 5: Kết Luận
5
Chương 1: Tổng Quan
Cuộc sống của chúng ta trên trái đất hiện nay luôn gắn liền với việc sản
xuất và tiêu thụ với nhịp độ ngày càng cao điện năng và sử dụng các
dạng nhiên liệu khác nhau do nhu cầu của cuộc sống.
Trữ lượng khai thác các nhiên liệu này như dầu mỏ, khí tự nhiên,
than…, dù có lớn đến đâu thì cũng đến lúc phải cạn kiệt. Đến lúc đó
cuộc sống của con người rồi sẽ ra sao?

Chương 1: Tổng Quan
Trước tình hình đó, không ít các nhà khoa học đã tìm đến nguồn năng
lượng hạt nhân và khẳng định hạt nhân chính là giải pháp hữu hiệu nhất
cho vấn đề khủng hoảng năng lượng trên Trái Đất; hạt nhân là giải pháp
bảo vệ môi trường, là cách giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2.1 Khái Niệm Năng lượng hạt nhân:
là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân
nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Phương pháp duy nhất
được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể
bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tất cả các lò phản ứng với nhiều
kích thước và mục đích sử dụng khác nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo
ra hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2.2 Lịch sử năng lượng hạt nhân.
Lịch sử của năng lượng hạt nhân khởi đầu với việc xây dựng mô hình nguyên
tử. Năm 1912, nhà vật lý Ernest Rutherford (1871 - 1937) người Anh, sau khi
phát hiện ra hạt nhân nguyên tử đã cùng với nhà vật lý Niels Bohr (1885 -
1962) người Đan Mạch
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
Năm 1913, Rutherford phát hiện ra proton.
Năm 1932, nhà vật lý James Chadwick (1891 - 1974) người Anh phát hiện ra nơtron.
Năm 1939, nhà vật lý Frederic Joliot-Curie (1900 - 1958) người Pháp cùng với Lew
Kowaski và Hans Von Halban đã chứng minh rằng hiện tượng phân rã hạt nhân (phân
hạch) urani kéo theo sự toả nhiệt rất lớn. Việc phát hiện ra phản ứng dây chuyền sau này
cho phép khai thác năng lượng hạt nhân.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
Trong thời gian Đại chiến thế giới lần thứ II (1939-1945), các nghiên cứu về hiện tượng
phân hạch được tiếp tục tiến hành ở Mỹ, với sự tham gia của các nhà khoa học từ Châu
Âu di cư sang đó. Mục đích chế tạo vũ khí hạt nhân.

Ngay sau chiến tranh, những nghiên cứu về năng lượng phân hạch được tiếp tục tiến
hành để sử dụng vào mục đích dân sự. trong các lĩnh vực nghiên cứu, y tế, năng lượng,
công nghiệp, an ninh và quốc phòng.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2.3 Cấu tạo hạt nhân:
Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi hai loại hạt sau:
- Proton (ký hiệu p) là hạt mang điện dương, về trị số tuyệt đối bằng điện tích nguyên
tố e của electron (1,6.10-19C ), có khối lượng nghỉ mp=1,67252.10-27 kg.
- Nơ tron (ký hiệu là n) là hạt không mang điện, có khối lượng nghỉ mn=1,67482.10-27
kg.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2.4 Phản ứng hạt nhân.
- là một quá trình vật lý, trong đấy xảy ra tương tác mạnh của hạt nhân với một hạt
nhân khác hoặc với một nuclon ở khoảng cách nhỏ khoảng fm, qua quá trình này hạt
nhân nguyên tử thay đổi trạng thái ban đầu (thành phần, năng lượng ) hoặc tạo ra
hạt nhân mới hay các hạt mới và giải phóng ra năng lượng.
- Có hai loại phản ứng hạt nhân giải phóng năng lượng:
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2.4.1 Phản ứng nhiệt hạch.
Phản ứng nhiệt hạch hay tổng hợp nhiệt hạch là việc kết hợp các hạt nhân nhẹ để tạo
nên các hạt nhân trung bình (giữa hêli, nguyên tử lượng là 4 và sắt, nguyên tử lượng
là 56). Phản ứng này kéo theo sự giải phóng năng lượng rất lớn.
Phản ứng này rất khó thực hiện bởi vì lực hạt nhân, có tác dụng kéo lại gần nhau và
liên kết các nucleon chỉ tác động ở khoảng cách rất ngắn, trong khi đó lực điện tạo
nên hàng rào đẩy, ngăn không cho các hạt nhân nguyên tử tích điện dương lại gần
nhau.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
a) Tổng hợp trong tự nhiên.
Trong tự nhiên, tổng hợp hạt nhân tồn tại trong các môi trường có nhiệt độ cực cao ở
các ngôi sao, ví dụ như mặt trời. Bên trong mặt trời, nhiệt độ lên tới hàng chục triệu

độ cho phép xảy ra sự tổng hợp các hạt nhân nhẹ như hạt nhân hyđrô thành hạt nhân
hêli. Những phản ứng nhiệt hạch này giải phóng rất nhiều năng lượng, điều này giải
thích vì sao nhiệt độ mặt trời rất cao. Một phần nhỏ của năng lượng bức xạ từ mặt trời
đi đến trái đất
1 3 4 1
1 1 2 0
H H He n+ → +
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
b) Tổng hợp trên trái đất
Con người tìm cách làm chủ các phản ứng tổng hợp trên trái đất nhằm khai thác
nguồn năng lượng cực lớn đó. Người ta đã làm chủ được những phản ứng này trong
bom H (bom hyđrô), nhưng chưa thể chế ngự chúng để sản xuất điện năng. Phản
ứng được nghiên cứu nhiều nhất cho mục đích dân sự là phản ứng tổng hợp hai hạt
nhân đồng vị của hyđro là đơteri và triti kết hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn là
hạt nhân của nguyên tử hêli.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
2.4.1 Phân hạch và phản ứng dây chuyền
- Phân hạch là một quá trình vật lý hạt nhân và hoá học hạt nhân mà trong đó hạt
nhân nguyên tử bị phân chia thành hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn và vài sản phẩm
phụ khác như các hạt nơtron, photon tồn tại dưới dạng các tia gama, tia beta và tia
alpha.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân
Sự phân hạch của các nguyên tố nặng là một phản ứng toả nhiệt và có thể giải phóng
một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động năng của các hạt được
giải phóng đồng thời có hai hoặc ba nơtron được tạo ra.
Các nơtron này đến lượt chúng lại gây ra sự phân hạch của các hạt nhân khác và quá
trình đó cứ thế tiếp diễn. Như vậy là xuất phát từ một sự phân hạch trong khối urani,
nếu ta không khống chế các nơtron, thì có thể sinh ra ít nhất là hai sự phân hạch, rồi 4,
8, 16, 32 . Những phân hạch thành chuỗi như vậy được gọi là phản ứng dây chuyền.
Chương 2: Đại Cương Về Năng Lượng Hạt Nhân

Hình 2. : Sự phân hạch của
235
U
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.1 Vấn đề môi trường, kinh tế.
Theo báo cáo thường niên của IAEA, năm 2003 năng lượng hạt nhân đã cung cấp 16%
sản lượng điện toàn cầu. Vào cuối năm 2003, trên toàn thế giới có 439 nhà máy điện
hạt nhân đã đi vào hoạt động.
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
Trước xu thế xây dựng các nhà máy điện hạt nhân đang phát triển, các nhà môi trường
đã đưa ra đề xuất cần xây dựng mô hình cho năng lượng tái tạo. Ưu thế là không gây
ra hiệu ứng nhà kính và các loại khí thải khác so với việc đốt nhiên liệu hoá thạch.
Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng các Chính phủ đều
biết hiểm hoạ nếu có sự cố xẩy ra.
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.1 Khái Niệm
Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân là một nhà máy tạo ra điện năng ở
quy mô công nghiệp, sử dụng năng lượng thu được từ phản ứng hạt nhân.
Các loại máy điện nguyên tử phổ biến hiện nay thực tế là nhà máy nhiệt điện, chuyển
tải nhiệt năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện năng.
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.2 Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới
- Giai đoạn những năm 1950-1960
Điện lần đầu tiên được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân vào ngày 20/12/1951 tại lò
thử nghiệm EBR-1 của Mỹ và thắp sáng được bốn bóng đèn.
Tại Anh nhà máy ĐHN quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành năm
1956.

Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.2 Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới
- Giai đoạn 1970-1980
Tỷ trọng ĐHN toàn cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên 17%. Lò Unterweser 1.350 MWe ở
Đức bắt đầu sản xuất điện từ năm 1978 và đến nay tổng sản lượng điện là 221,7 tỷ
KWh, nhiều hơn so với bất kỳ lò nào khác.
Bước vào thập niên 1980 và 1990 tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh.
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.2 Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới
- Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI tới nay
ĐHN đã có những thay đổi tích cực. Tầm nhìn 2020 của Mỹ về phát triển ĐHN đề nghị
tăng 10.000MW cho 104 nhà máy ĐHN hiện có. Anh quay trở lại phát triển ĐHN do
thiếu hụt năng lượng, trong khi Indonesia đã lập dự án khả thi và dự kiến sẽ đưa tổ máy
ĐHN đầu tiên vào vận hành năm 2015.
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.3 Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân
Năm 2003, hai nhà máy điện hạt nhân mới ở Trung Quốc và Hàn Quốc đã được kết nối
với mạng lưới điện.
Các nước Châu Á, vẫn là trung tâm mở rộng và phát triển điện hạt nhân, hiện có 20
trong số 31 lò phản ứng đang được xây dựng.
Ở Tây Âu, công suất phát điện hạt nhân vẫn tương đối ổn định cho dù có những cắt
giảm ở Đức và Thụy Điển
Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.4 Xu thế điện hạt nhân trên thế giới.
Theo thống kê của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), vào cuối năm
2002, toàn thế giới có 441 nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) đang hoạt động. Những nhà

máy này cung cấp 16% tổng sản lượng điện toàn cầu năm 2002, hay 2.574 tỷ kWh.