Báo cáo tiểu luận: An toàn bức xạ trong lò phản ứng hạt nhân doc

L/O/G/O
GVHD: ThS. Trương Trường Sơn
SVTH: Lại Thị Trúc Phương
Võ Thị Thanh Uyên
Huỳnh Chí Dũng
Trần Bá Tín
Nhóm 6
www.themegallery.com
Nội dung
Thế hệ lò phản ứng hạt nhân

Cấu trúc lò BWR
Cấu trúc lò PWR

Cấu trúc lò CANDU
www.themegallery.com
Các thế hệ lò phản ứng hạt nhân
Thế hệ
lò phản ứng
Thế hệ
lò phản ứng
Đầu
tiên
II
IIIIII+
IV
www.themegallery.com

Gồm: Shippingport của Mỹ; Dresden-1, Calder Hall-1, Magnox của
Anh hay UNGG của Pháp.


Phần lớn chúng đều đã hoặc đang được tháo dỡ do đã trở nên lỗi thời
không còn hiệu quả cao và mức đảm bảo an toàn thấp.

Lò thuộc thế hệ này bắt nguồn từ những mẫu thiết kế ban đầu được
phát triển để sử dụng trên tàu biển cuối những năm 1940. Thiết kế ban đầu
có công suất khoảng 5.000 KW.
Thế hệ lò
phản ứng
đầu tiên
www.themegallery.com

Bắt đầu được vận
hành vào những năm
1970.

Gồm các kiểu lò
PWR và BWR ; VVER
và RBMK; CANDU;
AGR
Thế hệ lò
phản ứng
thứ II
www.themegallery.com

Phát triển trong những
năm 1990

Khả năng tự động cao
hơn thế hệ thứ II


Khả năng tự bảo vệ

Nhà máy điện hạt nhân
sử dụng lò phản ứng thế hệ
III được xây dựng đầu tiên ở
Nhật Bản.
Thế hệ lò
phản ứng
thứ III
www.themegallery.com
Ưu điểm:

Khả năng xảy ra sự cố ít hơn

Khả năng sinh lãi lớn hơn do công suất được tăng lên tới 1600 MW

Sử dụng nhiên liệu tiết kiệm hơn
Nhược điểm
Đã lỗi thời vì cùng một kĩ thuật với các lò PWR
Giá thành xây dựng thường cao các loại thế hệ thệ II khoảng 1.5 đến 2 lần
Thế hệ lò
phản ứng
thứ III+
Là thế hệ lò phản ứng được trang bị những cải tiến về tính kinh tế và mức
độ an toàn cao hơn thế hệ thứ II
www.themegallery.com

Các lò tương lai này có khuynh hướng tiến tới chu kỳ kín, nghĩa là
các lò phải có khả năng đốt cháy phần lớn chất thải (lò nhanh) để đáp
ứng 4 tiêu chuẩn chính:


tiết kiệm tài nguyên

tiết kiệm về chu kỳ nhiên liệu

hạn chế chất thải phóng xạ

hạn chế sự lan rộng vũ khí nguyên tử
Thế hệ lò
phản ứng
thứ IV
Lò phản
ứng nhiệt
độ rất cao
www.themegallery.com
Các công nghệ lò phản ứng đang được sử dụng phổ biến
59,5%
công nghệ lò nước áp lực (PWR)
20,8%
công nghệ lò nước sôi (BWR)
7,7%
công nghệ lò nước nặng (PHWR)
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Hệ thống bình lò phản ứng
Hình . Hệ thống bình lò phản ứng

Bình áp suất
2002
2001
2000

Lõi lò: bó nhiên liệu, các thanh điều khiển
Thiết bị tạo hơi nước: máy tách hơi
nước , máy sấy hơi
Thiết bị điều khiển năng lượng lò
phản ứng: ống dẫn thanh điều khiển ,
bộ phận thao tác thanh điều khiển
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Bình áp suất

Gồm 3 bộ phận: Một ống hình trụ lớn (đường kính bên trong là 17,1
feet (5,21m), gồm các lớp lót dầy khoảng 5 inch (13cm), nắp bình và đáy
bình áp suất.

Vỏ bình được cấu tạo bởi các lớp thép làm bằng những hợp kim
khác nhau.

Chiều cao của bình áp suất là 63,1 feet (19,2 m)
Vấn đề
an toàn
Bình lò áp suất được bọc trong một tòa nhà bảo vệ
được thiết kế để vẫn còn nguyên vẹn cho dù bình
lò phản ứng bị vỡ hoặc ống dẫn hơi nước bị vỡ và
nó đủ chắc chắn để giữ nước đầy bên trong cho tới

khi nước tràn lên tới các ống bọt nước đặt phía
trên lõi lò phản ứng.
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Hệ thống thanh nhiên liệu
Hình 3.Hệ thống thanh nhiên liệu

Nhiên liệu :Uranium được làm giàu 3%.

Thanh nhiên liệu được làm bằng Zircaloy

Bó nhiên liệu gồm 49 thanh nhiên liệu

Lò phản ứng có 368 bó nhiên liệu

Nhiệt trung bình trên bề mặt một thanh
nhiên liệu khi hoạt động là 558
o
F (292
o
C).
(số liệu của lò BWR Vermont
Yankee,năm 1972)
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Hệ thống thanh điều khiển
•
Làm bằng Bo-cacbua (B

4
C) bột và các mảnh Hafnium (Hf)
•
Điều tiết neutron cho phản ứng phân hạch
•
Các thanh này có dạng hình chữ thập được chèn vào giữa các
bó nhiên liệu.
•
Mỗi thanh kiểm soát được 4 bó nhiên liệu.
.

Vấn đề an toàn
Trong trường hợp có
sự cố xảy ra, các thanh
điều khiển được đóng
lại hoàn toàn để chấm
dứt nhanh chóng quá
trình phân hạch diễn
ra trong lò
Trong quá trình hoạt
động, các thanh điều
khiển bị ăn mòn nên
cần được thay thế
www.themegallery.com
Hệ thống làm sạch nước lò phản ứng
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Hình 4. Hệ thống làm sạch nước lò phản ứng
Gồm các ống dẫn và các bơm tuần hoàn
vai trò

loại bỏ các sản phẩm phân
hạch, các sản phẩm ăn mòn
và những tạp chất ra khỏi
nước trước khi cho nước này
quay trở lại lõi lò phản ứng
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR

Hệ thống làm nguội lò phản ứng

Làm nguội lõi lò phản ứng

Cung cấp nước làm chậm
neutron

Điều chỉnh năng lượng lò
phản ứng bằng cách thay đổi
lưu lượng nước vào lõi lò
hệ thống ống dẫn, các van, bơm phun và
các bơm tuần hoàn
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Tuabin hơi nước

Dưới sức ép hơi nước tới
tuabin làm quay tuabin, đồng
thời làm quay động cơ máy phát
điện.


Sau khi đi qua tuabin hơi nước
sẽ được ngưng tụ và bơm trở lại
bình áp suất
Vì hơi nước sau khi thoát ra khỏi lõi lò
thường nhiễm nuclit phóng xạ nên tuabin phải
được bảo vệ trong suốt quá trình hoạt động.
Phần lớn những tia phóng xạ trong nước chỉ tồn
tại trong một thời gian rất ngắn (chủ yếu là N-16
có chu kỳ bán rã là 7 giây), nên thành tuabin
phải được bảo trì ngay sau khi lò phản ứng
ngưng hoạt động.
www.themegallery.com
Cấu tạo lò BWR
Cấu tạo lò BWR
Van áp suất có chức năng ngăn chặn
sự gia tăng áp lực tức thời
•
Một van an toàn trên đỉnh nắp bình áp suất
•
Một bể triệt áp phía dưới bình áp suất
Mỗi lò phản ứng sẽ được bao bọc
bởi một tòa nhà chứa bằng thép gia
cố dày 1.2 đến 2.4 m.
Bên ngoài lò phản ứng còn được thiết kế
với một hệ thống bảo vệ tiền bê tông
ngăn sự ảnh hưởng của lò với môi trường
và của môi trường tới lò phản ứng.
Hệ thống an toàn
www.themegallery.com

Cấu trúc lò PWR
www.themegallery.com
Cấu trúc lò PWR
Thùng lò:
Hình 5. Cấu trúc thùng lò
Thùng lò có nhiệm vụ bảo vệ tâm lò,
các cấu trúc bên trong lò và các cơ
cấu điều khiển.
Thùng lò đóng vai trò của rào bảo vệ thứ hai:
Rào thứ nhất là vỏ bọc nhiên liệu còn rào thứ
ba là tường kín của tòa nhà lò.
www.themegallery.com
Bộ phận sinh hơi:
Cấu trúc lò PWR
Ở áp suất cao nước làm mát được nung
nóng từ lò phản ứng vào bộ phận sinh
hơi từ phía dưới và di chuyển lên xuống
trong hàng ngàn những ống có dạng hình
chữ U ngược.
Bề mặt của những ống này tiếp xúc với
nước có áp suất thấp được cung cấp từ
bộ phận ngưng tụ nước của tuabin.
Nước cung cấp sôi lên và tạo thành
hơi nước
www.themegallery.com
Thanh nhiên liệu làm bằng hợp kim Zircaloy
Rất bền
Chịu được nhiệt độ cao
Không hấp thụ neutron
Ngăn chặn sự rò rĩ các sản phẩm phân hạch

Nhiên liệu hạt nhân
www.themegallery.com
Bộ điều áp ( Presurizer)
Hình 8. Bộ điều áp
Cấu trúc lò PWR
Hạn chế sự thay đổi áp suất
Bộ điều áp là bình chứa lần lượt hơi
nước ở trên và nước ở phía dưới với
một vòi phun ở trên và một thiết bị đun
nước ở phía dưới để điều áp
www.themegallery.com

Trong chu trình sơ cấp do dẫn nước ở nhiệt độ và áp suất cao
sẽ dẫn đến tăng tốc độ ăn mòn. Do đó vỏ lò phải được cấu tạo từ
các vật liệu bền như là thép không rĩ.

Khi cần thay nhiên liệu thì bắt buộc lò PWR phải ngưng hoạt
động hoàn toàn.
Cấu trúc lò PWR
An toàn
www.themegallery.com
Cấu trúc lò CANDU
Cấu trúc lò CANDU
Thùng lò
Hình 10. Lò CANDU
Mỗi đầu của thùng lò là một lớp chắn
ngoài có tác dụng che chắn phóng xạ
và đồng thời nâng đỡ các thanh nhiên
liệu được đặt trong lõi lò