Năng lượng hạt nhân , bạn hay thù

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

TIỂU LUẬN MÔN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ÑEÀ TAØI :
GVHD
:
TS.
Lê
Văn
Hoàng
SVTH
:
Hà
Cẩm
Ân
Trần Thị Hồng Giang
Võ Thị Ngọc Lý
Nguyễn Thị Tường Minh
TP. HỒ CHÍ MINH
Tháng 5 năm 2009
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
LỜI GIỚI THIỆU
Sức sống của nền văn minh chúng ta hiện nay đang dựa vào các quá trình
không tái tạo, luôn gắn liền với việc sản xuất và tiêu thụ với nhịp độ ngày càng cao
điện năng và các dạng nhiên liệu khác nhau cho các phương tiện vận tải đủ loại. Trữ
lượng khai thác các nhiên liệu này như dầu mỏ, khí tự nhiên, than, dù có lớn đến đâu
thì giờ đây có vẻ như cũng chỉ đảm bảo cho sự tồn tại của nền văn minh đó không
quá 20 - 50 năm nữa, trong điều kiện không có những chấn động chính trị và kinh tế.
Đó là chưa nói tới những thay đổi khôn lường về hoạt động của sinh quyển nói
chung, các thảm họa sinh thái cục bộ và thay đổi khí hậu. Không có cuộc cải cách

chính trị và kinh tế nào có thể giải quyết được những vấn đề đang đến gần nếu như
chúng ta không có trong tay một ngành năng lượng hữu hiệu - trái tim của nền kinh
tế. Cần nghiên cứu triển khai và áp dụng các nguyên lý và phương pháp khai thác
năng lượng mà không can thiệp quy mô lớn vào các chu trình sinh quyển. Trước tình
hình đó, không ít nhà khoa học 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. Ngành năng lượng hạt nhân phát triển sẽ cho phép dành riêng nguồn hữu cơ
cho việc thỏa mãn nhu cầu nhân loại về năng lượng hóa học, quần áo, thực phẩm, vật
liệu xây dựng, v.v. Thêm vào đó là nhiên liệu hạt nhân không cháy, nó biến thành các
sản phẩm phân hạch, trong số đó có những nuclêit rất giá trị cho nền văn minh kỹ
thuật gien - từ các kim loại kiềm đến các kim loại quý và các chất khí.
Sử dụng năng lượng hạt nhân mở ra một quá trình tiến hóa, trong đó bao gồm
cả cuộc cách mạng kỹ thuật mới dẫn tới cơ sở mới về công nghệ và năng lượng cho
nền kinh tế. Hiện nay, năng lượng hạt nhân càng ngày càng được xem như công nghệ
năng lượng cận tái tạo. Trong hệ thống năng lượng mới có thể chấp nhận cho việc sử
dụng lâu dài và quy mô lớn, năng lượng hạt nhân sẽ thực hiện vai trò không chỉ của
nguồn năng lượng hiệu quả cao, mà còn có chức năng kiểm soát mức phát thải CO
2

vào khí quyển và mức phóng xạ cần thiết.
Trang 2
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
Ngược lại, có những ý kiến chống đối lại lên án các lò phản ứng nguyên tử là
nguy cơ tiềm tàng dẫn đến chỗ phá hủy môi trường sống... và vụ nổ nhà máy điện
nguyên tử Chernobyl năm 1986 đã là giọt nước làm tràn ly. 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 xảy ra. Vì vậy, những người ủng hộ và phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn
tiếp tục có những tranh luận về vấn đề này và dường như khó đạt được sự đồng
thuận. Những người ủng hộ cho rằng công nghệ năng lượng hạt nhân hầu như không

phát tán chất gây nhiễm không khí vì ít chất thải hơn nhiều so với các nhà máy chạy
bằng nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu quả kinh tế lại hơn nhiều. Ngược lại, những
người tham gia chiến dịch chống hạt nhân quả quyết rằng lợi ích về chi phí không là
gì so với các mối lo ngại về an toàn liên quan đến chất thải hạt nhân trước mắt cũng
như lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng con người...
Tóm lại “Năng lượng hạt nhân- Bạn hay thù?” đó là câu hỏi bỏ lững. Là
vấn đề cực nóng bỏng hiện nay,đã được không ít các nhà khoa học và sinh viên quan
tâm. Biết được điều đó nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài này: Năng lượng hạt
nhân-Bạn hay thù. Hy vọng sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu đó của các bạn sinh
viên hiện nay. Trong đề tài này nhóm chúng tôi cùng các bạn sẽ đi sâu tìm hiểu
nguồn năng lượng này với 3 vấn đề lớn:
 Những kiến thức cơ bản về năng lượng hạt nhân.
 Vì sao năng lượng hạt nhân được đánh giá là nguồn năng lượng của tương lai.
 Vì sao nó cũng là mối nguy hiểm với con người.
Hy vọng sau khi cùng chúng tôi nghiên cứu 3 vấn đề trên bạn sẽ có được câu
trả lời cho riêng mình về vấn đề cực hot này nhé.
Tên thành viên trong nhóm:
Hà Cẩm Ân
Trần Thị Hồng Giang
Võ Thị Ngọc Lý
Nguyễn Thị Tường Minh
Trang 3
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
MỤC LỤC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH...................1
KHOA VẬT LÝ................................................................................................1
.................................................................................................................1
TIỂU LUẬN MÔN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC...........................................1
ÑEÀ TAØI :......................................................................................................1
GVHD : TS. Lê Văn Hoàng............................................................................1

SVTH : Hà Cẩm Ân........................................................................................1
Trần Thị Hồng Giang......................................................................................1
Võ Thị Ngọc Lý..............................................................................................1
Nguyễn Thị Tường Minh...............................................................................1
TP. HỒ CHÍ MINH...........................................................................................1
Tháng 5 năm 2009.............................................................................................1
LỜI GIỚI THIỆU.............................................................................................2
MỤC LỤC........................................................................................................4
A. ĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN........................................6
I. Lịch sử năng lượng hạt nhân:.....................................................................6
II. Kiến thức cơ bản:.......................................................................................7
1./ Cấu tạo hạt nhân:...................................................................................7
2./ Quan hệ giữa năng lượng và khối lượng ..............................................8
Phản ứng hạt nhân:....................................................................................9
a./ Phản ứng nhiệt hạch ........................................................................10
b./ Phân hạch và phản ứng dây chuyền ................................................12
B. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN <<DAO HAI LƯỠI>>...............................13
I. Năng lượng hạt nhân: Nguồn năng lượng của tương lai...........................13
Năng lượng hạt nhân-giải quyết các vấn đề môi trường, kinh tế, tình
trạng “khát” năng lượng......................................................................................13
1./ Nhà máy điện nguyên tử......................................................................15
Trang 4
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
a./ Khái niệm:........................................................................................15
b./ Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới đã trải qua các
giai đoạn sau: ..................................................................................................16
c./ Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân................................17
d./ Xu thế điện hạt nhân trên thế giới....................................................18
II. Năng lượng hạt nhân-giá phải trả quá đắt:..............................................23
1./ Vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986: ............................23

a./ Hậu quả:...........................................................................................23
b./ Hướng khắc phục: ...........................................................................25
Chiến tranh hạt nhân:...............................................................................27
c./ Vũ khí hạt nhân................................................................................27
d./ Hậu quả:...........................................................................................32
C. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN:....................34
I. Châu Á:.....................................................................................................34
II. Việt Nam:................................................................................................37
Cùng với xu hướng phát triển nhà máy điện hạt nhân của thế giới nói
chung và châu Á nói riêng, việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân ở Việt
Nam càng được chú trọng để giảm bớt gánh nặng về năng lượng và ô nhiễm...37
III. QUẢN LÝ CHẤT THẢI:......................................................................40
KẾT LUẬN.....................................................................................................43
........................................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................44
Trang 5
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
A. ĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT
NHÂN
I. 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 đề xuất một mô hình nguyên tử: Nguyên tử gồm một hạt
nhân tích điện dương được bao quanh bởi các electron. 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 các trợ lý là 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.
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. Kế hoạch Mahattan được phát động với
mục đích chế tạo vũ khí hạt nhân mà hệ quả là các vụ nổ hạt nhân (bom nguyên
tử) ở hai thành phố Hiroshima và Nagasaki (Nhật Bản) vào tháng 8 năm 1945.
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. Ở Pháp, Ủy hội năng lượng
nguyên tử Pháp (Commissariat à l'Énergie Atomique CEA) được thành lập vào
năm 1945. Nhiệm vụ của Cơ quan nghiên cứu này là giúp nước Pháp làm chủ
Trang 6
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
được nguyên tử trong các lĩnh vực nghiên cứu, y tế, năng lượng, công nghiệp, an
ninh và quốc phòng.
II. Kiến thức cơ bản:
1./ Cấu tạo hạt nhân:
- Theo giả thiết của Ivanenko-Haidenbec đưa ra năm 1932 thì 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
-19
C ), có khối lượng nghỉ m
p
=1,67252.10
-27

kg.
 Nơ tron (ký hiệu là n) là hạt không mang điện, có khối lượng nghỉ
m
n

=1,67482.10
-27
kg.
- Hai loại hạt proton và notron có tên gọi chung là nuclon. Số proton trong
hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng tuần hoàn Mendeleep. Điện
tích của hạt nhân là +Ze. Tổng số các nuclon trong hạt nhân gọi là số khối lượng
(ký hiệu A ).
Như vậy số notron trong hạt nhân là N=A-Z.Người ta thường ký hiệu hạt
nhân nguyên tử là
A
Z
X
. Trong nguyên tử, hầu như toàn bộ khối lượng đều tập
trung ở hạt nhân vì khối lượng của các electron là quá bé so với khối lượng hạt
nhân. Có thể coi hạt nhân nguyên tử như một quả cầu bán kính R. Người ta thấy
rằng, R phụ thuộc vào số khối theo công thức: R=1,2.10
-15
A
1/3
(m)
- Trong hạt nhân, các nuclon tương tác nhau bằng lực hút, gọi là lực hạt
nhân. Lực hạt nhân không phài là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích
của nuclon. So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn
(còn gọi là lực tương tác mạnh) và chỉ có tác dụng khi hai nuclon cách nhau một
khoảng rất ngắn, bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân. Điều đó có nghĩa là, bán
kính tác dụng của lực hạt nhân khoảng 10
-15
m. Muốn tách nuclon ra khỏi hạt
nhân, cần phải tốn năng lượng để thắng lực hạt nhân.
Trang 7

Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
2./ Quan hệ giữa năng lượng và khối lượng
- Bằng những kỹ thuật chính xác, người ta có thể đo khối lượng của một
hạt nhân, của một proton hoặc một nơtron riêng lẻ. Người ta đã chứng minh rằng
khối lượng m của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn khối lượng tổng của các nuclon
một lượng
m
∆
=Zm
p
+(A-Z)m
n
,
∆
m được gọi là độ hụt khối cùa hạt nhân.
- Theo định luật bảo toàn khối lượng, đây là vấn đề không thể chấp nhận
được. Vậy khối lượng thiếu hụt đó đi đâu?
- Thực ra khối lượng đó không mất đi, mà tồn tại ở dạng năng lượng. Công
thức nổi tiếng của Albert Einstein (1879 - 1955) E = mc
2
cho phép xác định năng
lượng này. Trong công thức này, E là năng lượng, m là khối lượng, và c là vận tốc
ánh sáng trong chân không (300.000 km/s).
- Trong trường hợp thiếu hụt khối lượng nêu trên, năng lượng tương ứng
bằng độ hụt khối nhân với c
2
. Năng lượng này được gọi là năng lượng liên kết, có
giá trị bằng năng lượng cần cung cấp cho hạt nhân để tách nó ra thành các nucleon
riêng rẽ.
2

lk
W mc
=
V

- Năng lượng liên kết đối với một nucleon (tương ứng với mức thiếu hụt
khối lượng đối với nucleon đó) không có cùng giá trị đối với tất cả các hạt nhân.
Năng lượng đó nhỏ đối với các hạt nhân nhẹ (ví dụ như: natri, nhôm), tăng dần
lên cho đến các hạt nhân trung bình vào khoảng 56 (sắt), sau đó giảm dần. Sự biến
đổi đó của năng lượng liên kết chứng tỏ rằng các nguyên tử liên kết chặt chẽ nhất
là các nguyên tử trung bình. Mức hụt khối lượng của chúng đối với một nuclon là
lớn nhất. Do đó, tất cả những biến đổi có xu hướng tạo ra các hạt nhân trung bình
cho phép giải phóng năng lượng hạt nhân. Những sự biến đổi ấy gọi là phản ứng
hạt nhân.
Trang 8
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
Phản ứng hạt nhân:
- 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. Chính nhờ các phản ứng hạt nhân mà con người ngày càng
hiểu biết sâu sắc hơn về cấu trúc vi mô của thế giới vật chất muôn hình muôn vẻ.
Ví dụ: bắn phá hạt nhân nguyên tử liti
6
Li bằng hạt hydro
2
H được 2
nguyên tử heli
4

He và giải phóng 22,4 MeV

6
Li +
2
H → 2
4
He + 22,4 MeV
Lượng năng lượng giải phóng được tính theo định luật bảo toàn năng
lượng - khối lượng, phương trình: E = m.c
2
:
m
Li
= 6,015 u, m
He
= 4,0026 u và m
H
= 2,014 u
chênh lệch khối lượng Δm = m
Li
+ m
H
- 2.m
He
= 0,0238 u
→ năng lượng giải phóng = năng lượng chênh lệch ΔE = Δm.c
2
= 22,4MeV
- Có hai loại phản ứng hạt nhân giải phóng năng lượng:

+ Tổng hợp những hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân trung bình.Vì sự
tổng hợp hạt nhân chỉ có thể xảy ra ở nhiêt độ cao nên phản ứng này gọi là phản
ứng nhiệt hạch. Từ 30 năm nay, nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã tiến hành
nghiên cứu việc tổng hợp hai hạt nhân nhẹ, ví dụ các hạt nhân của đơteri và triti là
hai đồng vị nặng của hyđro. Tuy nhiên cho đến nay, vẫn chưa ứng dụng được việc
tổng hợp hạt nhân này vào công nghiệp để sản xuất điện năng.
1 3 4 1
1 1 2 0
H H He n+ → +
Phản ứng này tỏa ra năng lượng khoảng 18 MeV.
Trang 9
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
+Phân hạch hay phá vỡ một hạt nhân rất nặng thành hai hạt nhân trung
bình.
Trên trái đất, phản ứng phân hạch dễ thực hiện hơn phản ứng nhiệt hạch.
Phản ứng này phá vỡ các hạt nhân nặng như urani 235 hoặc plutoni 239.
1 235 94 140 1
0 92 38 54 0
2n U Sr Xe n+ → + +
Phản ứng tỏa năng lượng khoảng 185 MeV.
Năng lượng phân hạch giải phóng ra được sử dụng trong các lò phản ứng
hạt nhân. Hiện nay, các lò phản ứng hạt nhân sản xuất 1/6 điện năng tiêu thụ trên
thế giới, 1/3 điện năng tiêu thụ ở Châu Âu và 3/4 điện năng tiêu thụ ở Pháp.
a./ 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. Muốn vượt qua được hàng rào này, các hạt nhân phải ở trong
trạng thái chuyển động hết sức hỗn loạn. Đó là trường hợp khi chúng bị đưa lên
nhiệt độ rất cao
 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
Trang 10
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
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+ → +
Trên những ngôi sao có khối lượng lớn hơn mặt trời, nhiệt độ còn cao hơn
nữa cho phép tổng hợp những hạt nhân nặng hơn hyđrô. Những hạt nhân đó tạo
nên các hạt nhân của cacbon, oxy và cả của sắt nữa trong lòng các ngôi sao nóng
nhất.
 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. Để đạt tới nhiệt độ rất cao và mật
độ hạt nhân đủ lớn để nâng xác suất chúng gặp nhau, cần phải giải quyết nhiều
vấn đề kỹ thuật hết sức phức tạp.
 Hai hướng nghiên cứu được tiến hành trong phòng thí nghiệm
- Với nồng độ nhỏ, hỗn hợp đồng vị khí hyđro (đơteri và triti) có thể chứa

được bên trong những vách ngăn vô hình tạo nên bởi từ trường. Các hạt nhân
được đưa lên nhiệt độ trên 100 triệu độ trong thiết bị tổng hợp kiểu Tokamak.
Trang 11
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
- Với nồng độ lớn, hỗn hợp đồng vị hyđro được chứa trong một viên bi rất
nhỏ được chiếu bởi những chùm tia laser rất mạnh (xem Thông tin Khoa học công
nghệ Điện, số 3/2006).
b./ Phân hạch và
phản ứng dây
chuyền
Phân hạch xảy ra khi một hạt
nhân nặng (ví dụ hạt nhân nguyên tử
235
U
) bị va đập bởi một nơtron thì
tách thành hai hạt nhân nhỏ hơn. Phản
ứng phân hạch hạt nhân – còn gọi là
phản ứng phân rã nguyên tử - 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. Vì thế, sự phân hạch là một
dạng của sự chuyển hoá căn bản. Các sản phẩm phụ bao gồm các hạt nơtron,
photon tồn tại dưới dạng các tia gama, tia beta và tia alpha. Sự phân hạch của các
nguyên tố nặng( ví dụ
235
U
) 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 (đốt nóng vật chất tại nơi xảy ra phản ứng phân hạch) 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.
Trang 12
H
ì
n
h

A
.
1

S
ự

p
h
â
n

h
ạ
c
h

c

ủ
a


Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
1 235 94 140 1
0 92 38 54 0
2n U Sr Xe n+ → + +
v
Hai ứng dụng chủ yếu của phản ứng dây chuyền là lò phản ứng hạt nhân và
bom hạt nhân. Trong lò phản ứng hạt nhân, phản ứng dây chuyền được giữ ổn
định ở mức đã định, có nghĩa là một phần lớn nơtron bị bắt giữ lại, để không sinh
ra phân hạch. Mỗi lần phân hạch chỉ cần một nơtron gây ra một phân hạch mới để
giải phóng năng lượng liên tục.Nhiên liệu phân hạch trong phần lớn các lò phản
ứng hạt nhân là
235
U
hay
239
Pu
.Còn đối với bom hạt nhân, phản ứng dây chuyền
phải thật mạnh trong thời gian ngắn nhất.
B. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN <<DAO HAI
LƯỠI>>
I. Năng lượng hạt nhân: Nguồn năng lượng của tương lai
Trong khi nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng phục vụ sản xuất đời sống ngày
càng cao, 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. Giá trị kinh tế đem lại từ năng lượng
hạt nhân không nhỏ nên các Chính phủ vẫn xác định năng lượng hạt nhân vẫn là

nguồn năng lượng của tương lai
Năng lượng hạt nhân-giải quyết các vấn đề môi trường, kinh tế, tình
trạng “khát” năng lượng.
Hiện nay giá dầu thô đạt đến mức kỷ lục từ trước đến nay. Nếu như, bước vào
đầu năm 2004, giá dầu 28 USD/1 thùng, đến tháng 8/2004 đã trên 41 USD/1 thùng
thì đến nay đã là trên 50 USD/1 thùng. Bên cạnh đó, vấn đề khí thải do sử dụng nhiên
liệu hoá thạch ở các nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện cũng là một trở ngại. Theo
nghị định thư Kyoto được ký năm 1997, đến năm 2010 các nước công nghiệp hoá sẽ
phải giảm 5,2% tổng lượng khí gây hiệu ứng nhà kính so với năm 1990 vì những khí
Trang 13
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
này bị nghi là gây nên hiện tượng ấm lên toàn cầu. Chính vì những lý do trên đã
đe doạ đến an ninh năng lượng, làm thiệt hại về kinh tế đối với nhiều nước. Phụ
thuộc nguồn dầu mỏ, khí đốt, than đá từ bên ngoài buộc Chính phủ các nước phải suy
nghĩ nghiêm túc đến nguồn năng lượng hạt nhân.
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. Độ an toàn của các nhà máy điện hạt nhân,
các thiết bị có liên quan liên tục được tăng cường kiểm soát, cho nên sự cố về phát
điện hạt nhân trên toàn thế giới xảy ra không đáng kể.
Cuối năm 2004, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ thông báo 2 lò phản ứng hạt nhân sẽ
được lắp đặt ở North Anan, Virginia và 1 tháng sau uỷ ban điều hành hạt nhân kiến
nghị được cấp giấy phép. Điều này thể hiện sự thay đổi hoàn toàn về nguyên tắc
chính sách không chấp thuận xây dựng năng lượng hạt nhân mới sau sự cố Three
Mile lsland năm 1979 tồn tại dài hàng thập kỷ qua ở Mỹ. Còn Pháp, nơi nguồn năng
lượng hạt nhân cung cấp tới hơn 80% lượng điện năng, gần đây Chính phủ nước này
cũng đã bỏ ra 3 tỷ Euro đầu tư kỹ thuật an toàn vào các dự án này. Theo Công ty
Điện lực Pháp, các nhà máy chọn điện hạt nhân tương lai sẽ an toàn hơn, rẻ hơn và
thân thiện hơn với môi trường so với các nhà máy điện hạt nhân hiện có. Tiếp đó là
hàng loạt các nước cũng đưa ra quyết định lựa chọn điện hạt nhân trong hoàn cảnh

giá dầu cao, trữ lượng dầu và khí đang ít đi cũng như trở ngại trong việc phát triển
năng lượng tái tạo. Hiện Trung Quốc có kế hoạch tới năm 2020 xây thêm 20 lò phản
ứng hạt nhân mới. Rõ ràng là trong tình hình hiện nay, lợi ích kinh tế bắt đầu vượt
qua các quan ngại về an toàn của các nhà máy điện 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. Nguồn
năng lượng tái tạo: năng lượng mặt trời, gió, sóng, thuỷ triều; năng lượng sinh khối
và địa nhiệt. Ưu thế hàng đầu của các nguồn năng lượng tái tạo nêu trên là không
gây ra hiệu ứng nhà kính và các loại khí thải khác so với việc đốt nhiên liệu hoá
thạch. Cũng nên nhớ rằng là các nguồn năng lượng thân thiện về môi trường đôi khi
Trang 14
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
lại có hại cho môi trường. Ví dụ: tuabin gió gây ra những tiếng ồn đối với cư dân
sống gần đó và có thể gây nguy hiểm cho những quần thể chim chuyển hướng theo
mùa; các đập thuỷ điện có thể tạo nên các rào cản cho các loài cá di cư. Mặt khác, các
nguồn năng lượng tái tạo cung cấp năng lượng cường độ thấp hơn, chi phí sản xuất
điện từ các nguồn tái tạo khá cao chưa thể cạnh tranh được trong việc cung cấp phụ
tải v.v.
Vấn đề: 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. Vì vậy, những người ủng hộ và
phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục có những tranh luận về vấn đề này
và dường như khó đạt được sự đồng thuận. Những người ủng hộ cho rằng công nghệ
năng lượng hạt nhân hầu như không phát tán chất gây nhiễm không khí vì ít chất thải
hơn nhiều so với các nhà máy chạy bằng nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu quả kinh
tế lại hơn nhiều. Ngược lại, những người tham gia chiến dịch chống hạt nhân quả
quyết rằng lợi ích về chi phí không là gì so với các mối lo ngại về an toàn liên quan
đến chất thải hạt nhân trước mắt cũng như lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng con
người...
1./ Nhà máy điện nguyên tử
a./ 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. Đa số thực
hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt
Trang 15
Hình B.1 Nhà máy điện hạt nhân
Hình B.2 Nhà máy điện hạt nhân ở Nhật
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
nhân với nguyên liệu ban đầu là đồng vị Urani 235 và sản phẩm thu được sau phản
ứng thường là Pluton, các neutron và năng lượng nhiệt rất lớn. Nhiệt lượng này, theo
hệ thống làm mát khép kín (để tránh tia phóng xạ rò rỉ ra ngoài) qua các máy trao đổi
nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước, và
do đó quay máy phát điện, sinh ra điện năng.
Khi quá trình sản xuất và xử lý chất thải được bảo đảm an toàn cao, nhà máy
điện nguyên tử sẽ có thể sản xuất năng lượng điện tương đối rẻ và sạch so với các
nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt nó có thể ít gây ô nhiễm môi trường hơn các
nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên.
b./ Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới đã
trải qua các giai đoạn sau:
-Giai đoạn những năm 1950-1960:
Là giai đoạn khởi đầu, khi công nghệ chưa được thương mại hoá. 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. Tổ máy ĐHN đầu tiên là lò
graphit nước nhẹ 5MW(e) tại Obninsk của Nga, bắt đầu hoạt động năm 1954 và
ngừng hoạt động ngày 30/4/2002. Calder Hall tại Anh là nhà máy ĐHN quy mô công

nghiệp đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành năm 1956 và đóng cửa tháng 3/2003.
Phát triển ĐHN chủ yếu nhằm mục tiêu phát
triển khoa học, công nghệ và xây dựng tiềm
lực hạt nhân bảo đảm an ninh quốc gia.
-Giai đoạn 1970-1980:
Giai đoạn này nhiều quốc gia đẩy
nhanh tốc độ phát triển ĐHN khi công nghệ
đã được thương mại hoá cao và do khủng hoảng dầu mỏ. Tỷ trọng ĐHN toàn cầu
tăng gần hai lần, từ 9% lên 17%. Lò Unterweser 1.350 MWe ở Đức bắt đầu sản xuất
Trang 16
Đề tài nghiên cứu khoa học: Năng lượng hạt nhân - Bạn hay thù
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, sau sự cố Chernobyl, sự phản đối của công
chúng, các yếu tố chính trị và sự cạnh tranh yếu về kinh tế do việc tăng cao các yêu
cầu về an toàn đã làm cho tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh, một số nước có
chủ trương loại bỏ ĐHN như Đức và Thuỵ Điển.
-Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI tới nay:
Khi an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định và công nghệ ĐHN ngày càng
được nâng cao thì xu hướng phát triển 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.
 Ưu điểm:
ĐHN cung cấp nguồn năng lượng rẻ tiền, thay thế điện năng được sản xuất từ
nhiên liệu hóa thạch. Nó có thể cung cấp điện năng với giá thấp hơn 50-80% so với
các nguồn năng lượng truyền thống, giải quyết tình trạng thiếu điện cũng như thoả
mãn nhu cầu gia tăng trong tương lai. Ngoài ra, lò phản ứng hạt nhân thực sự không
phát thải khí nhà kính, góp phần kiềm chế nạn ấm hoá toàn cầu và thay đổi khí hậu.

c./ 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. Canađa đã khởi động lại hai nhà máy đã bị đóng
cửa. Ấn Độ bắt đầu xây dựng một nhà máy hạt nhân mới.
Trang 17