Đề tài năng lượng hạt nhân

Trường Đại học Thủ Dầu Một
Khoa Khoa học tự nhiên
Đề tài :

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
NHÓM 7:

KHỔNG THỊ AN
VÕ KHÁNH NGUYÊN
1


NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN


NỘI DUNG
Tổng quan
Lí thuyết cơ bản của năng lượng hạt nhân
Mô hình hạt nhân và phản ứng hạt nhân
Tốc độ phân rã phóng xạ
Đơn vị phóng xạ
Lò phản ứng hạt nhân
Chất thải hạt nhân
Tổng hợp hạt nhân


I. TỔNG QUAN
Hầu hết các quốc gia đã bắt đầu thực hiện chương
trình phát triển năng lượng hạt nhân
Tính tới tháng 7 năm 2008, có tổng cộng 430 nhà
máy điện hạt nhân trên thế giới cung cấp tới 15%

tổng số điện năng thế giới của năm 2007. Trong số
31 nước có nhà máy điện hạt nhân thì có nhiều
nước lệ thuộc nhiều vào lượng điện hạt nhân cung
cấp
4


I. TỔNG QUAN

Ví dụ:
Địa điểm

Lượng điện tiêu thụ do hạt
nhân cung ứng

Pháp

77%

Lithuania

Khoảng 65%

Hoa Kỳ
( 104 nhà máy )

20%


I. TỔNG QUAN

 Do tai nạn ở Ukraine và Nhật trở thành mối lo ngại chính
về khả năng an toàn từ lò phản ứng hạt nhân.
 Mặc dù, nhiều quốc gia đã có lệnh cấm xây dựng nhà
máy năng lượng hạt nhân, nhưng dự đoán chỉ ra rằng trên
thế giới hiện nay sự sản xuất năng lượng hạt nhân là
22.7EJ sẽ đạt khoảng 30EJ vào năm 2020.
Sự gia tăng sử dụng năng lượng hạt nhân chủ yếu là do nó
có sự thu hút như là nguồn năng lượng "sạch" không thể
thay thế được.

6


Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Hiện trường nhà máy điện hạt nhân Chemobyl khi xảy ra
thảm họa
7


Three Mile Island (Hoa kỳ)
8


II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG
HẠT NHÂN

Năng lượng hạt nhân dựa vào công thức Einstein:
E = mc2
Trong đó:
E: năng lượng,
M: khối lượng
C: vận tốc ánh sáng trong chân không
N =A–Z
A= P + N
A: số khối của nguyên tử

9


II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG
HẠT NHÂN
 Khối lượng và điện tích của các hạt cơ bản được đưa ra
trong bảng 7.1

10


II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT
NHÂN

 Đồng vị của phân tử có cùng số proton (và electron) nhưng
khác nhau số nơtron. Vì vậy, uranium tự nhiên gồm 3 đồng
vị, có 5 đồng vị của zirconium. Bảng 7.2:

11

II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA NĂNG LƯỢNG
HẠT NHÂN
• Kí hiệu được sử dụng đại diện hạt nhân của một đồng vị là:
R = R0A1/3
• Tại R0 = (1.5± 0.2) x 10-13 cm. Mật độ hạt nhân là rất cao, khoảng
1014 g/cm3 hoặc 108 t/cm3.
• Năng lượng liên kết
ΔFB(A,Z) = {(Z Mp + (A-Z) Mn) - MN}c2
∆EB (A,Z): năng lượng liên kết của các hạt nhân với giá trị A,Z ( MeV)
MN: khối lượng đồng vị của hạt nhân.
Mp: khối lượng của proton.
Mn: khối lượng của nơtron.
12


III. MÔ HÌNH HẠT NHÂN VÀ PHẢN ỨNG
HẠT NHÂN
• Một vài mô hình của hạt nhân tồn tại và thử nghiệm từ việc tính
toán đến độ bền của những hạt nhân khác nhau. Vỏ mô hình được
dự đoán là một hạt nhân bền với N hoặc Z bằng 2, 8, 20, 28, 50,
82, 126 và 152.
• Đồng vị trên đường ổn định trở nên bền bởi hạt β liên quan đến
chuyển hóa 1 nơtron thành proton.

13


III. MÔ HÌNH HẠT NHÂN VÀ PHẢN ỨNG
HẠT NHÂN

• Phản ứng mà hạt nhân có thể phóng xạ ra nơtron chỉ
diễn ra khi hạt nhân ở trạng thái kích thích và đó là
nguồn gốc của kết quả phản ứng

• Ở đó hạt α có thể được cung cấp bởi nguồn radium

14


III. MÔ HÌNH HẠT NHÂN VÀ PHẢN ỨNG
HẠT NHÂN
• Đồng vị sự phân hủy phóng xạ hạt β+

• Sự bắt điện tử, trong đó hạt nhân hút các electron từ lớp vỏ bên ngoài, lớp
vỏ K của phân tử (n=1, s=0, m1=0),

• Phóng xạ hạt α,

• Và các phóng xạ proton hiếm gặp.

15


IV. TỐC ĐỘ PHÂN RÃ PHÓNG XẠ
• Phóng xạ hạt nhân phân rã tự phát với tỉ lệ tương ứng
với số hạt nhân hoạt động

No linh động tại t=0.
• Phản ứng bậc 1

 λ: hằng số phân rã.
 Chu kì bán rã
t1/2 = ln 2/λ hoặc 0.693/λ

16


Một vài chu kì bán rã của hạt nhân

17


IV. TỐC ĐỘ PHÂN RÃ PHÓNG XẠ

•

Đồng đẳng được tạo thành bởi phản ứng tạo thành nơtron do
phóng xạ khí quyển.

• Kí hiệu viết tắt của phản ứng trên là
•

phản ứng với oxi và tạo thành CO2 kết hợp để tạo thành hoạt chất.

•

Tốc độ mà
phân rã cân bằng với tốc độ mà nó được hình thành
khi trạng thái cân bằng được thiết lập và được thay thế liên tục như
sự phân rã của nó. Khi hoạt chất "chết", nó không còn hấp thụ CO2, và

như vậy, bắt đầu phân rã mà không bị thay thế.
18


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ

- Phóng xạ hạt nhân phân rã bởi quá trình tự phát. Hoạt động
đó được tính toán bằng một vài phương pháp:
(1) bởi hoạt động của nguyên liệu. Đơn vị cơ bản là curie
(Ci) tương đương 3.7 x 1010 phân rã/giây từ 1g radium. Đơn
vị hiện đại, becquerel : 1Bq = 1 phân rã trong giây.
(2) năng lượng của phóng xạ trong điều kiện hấp thụ năng
lượng.

19


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ
Đơn vị của phóng xạ:

20


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ
- Tia α độc hại hơn nhiều so với tia β. Tuy nhiên, RBE
( hiệu quả sinh học tương đối) của phóng xạ có thể bình
thường hóa những tổn hại đến mô bởi các loại phóng xạ
khác nhau. Điều đó được minh họa bởi công thức :
Rem = (Rad)(RBE) .
- Giá trị RBE của một số loại phóng xạ:

21


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ
• Mức tổn hại phóng xạ khoảng 400- 500 Rem gây tử vong cho con
người.
• Mức tổn hại phóng xạ đến sức khỏe con người:

• Một vài bằng chứng chỉ ra rằng 1 lượng nhỏ có thể có lợi và gợi ý
rằng cơ chế trong cơ thể sống và động vật chịu tác động bởi 1
lượng nhỏ phóng xạ.
22


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ
 Trong cơ thể con người ngoài 14C còn chứa 1 vài
đồng vị phóng xạ tự nhiên.

.

23


V. ĐƠN VỊ PHÓNG XẠ
Năng lượng phóng xạ là rất thấp, và những thiệt hại
sinh học do các đồng vị có tầm quan trong thứ yếu. Mức
độ tiếp xúc bình thường của con người

24

VI. LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Các đồng vị xuất hiện trong tự nhiên, chỉ có 235U là
phân hạch. Phản ứng 235U với nơtron tạo ra plutonium (Pu)
bởi phản ứng liên tục.

25