Năng lượng hạt nhân

BÀI THUYẾT TRÌNH
Đề tài:

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

1


1

Tổng quan

2

Sự làm giầu Uranium

3

Nhà máy điện hạt nhân

4

Sử dụng năng lượng hạt
nhân

NỘI DUNG

2


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Hình. Mơ hình cơ cấu năng lượng trên thế giới năm 2020
/>
3


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Hạt nhân được cấu tạo từ 2 loại hạt:
+ Proton (+)
+ Neutron
Liên kết nhau bằng lực hạt nhân (lực hút giữa các Neutron)

Hình. Mơ hình cấu tạo đơn giản của ngun tử

4


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Năng lượng hạt nhân là một dạng năng lượng được giải phóng từ
hạt nhân. Nguồn năng lượng này có thể được tạo ra theo hai cách:
Phân hạch hạt nhân - khiNăng
hạt nhân
củahạt
nguyên
lượng
nhântửlàbịgìtách
? thành
nhiều hạt nhân con
Năng lượng hạt nhân được khai thác trên khắp thế giới ngày
Nhiệt hạch - khi các hạt nhân nhỏ hợp nhất với nhau thành hạt nhân

nay để sản xuất điện là thơng qua q trình phân hạch.
lớn.

5
/>

1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Nguyên lý hoạt động

Năng
lượng
nguyên tử từ
phản ứng hạt
nhân
(Phân hạch)

Đun
nóng
Nước

Hơi nước ở
nhiệt độ cao,
áp suất cao

Làm
quay

Tua bin

Làm

quay

Máy phát
điện

Phát

Điện năng

Hình. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của quá trình tạo năng lượng hạt nhân
6


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Phân hạch hạt nhân là phản ứng trong đó
hạt nhân nguyên tửPhân
tách thành
hạch hai hoặc
nhiều hạt nhân nhỏ
hạt hơn,
nhânđồng
là gìthời
? giải
phóng năng lượng.

7
/>

1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Phản ứng phân hạch

Hình. Phản ứng cơ bản của quá trình phân hạch
/>
8


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Sự phân rã phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân ngun tử khơng bền tự
biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (tia phóng xạ)

/>
Hình. Sự phân rã phóng xạ của Uranium - 238

9


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Hình. Phản ứng tạo năng lượng hạt nhân trong
quá trình sản xuất năng lượng hạt nhân

11


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Sự phát triển của điện hạt nhân
Bảng. Tổng hợp sự phát triển của nhà máy điện hạt nhân
Thời gian
1945

17/07/1955
01/10/1957
02/12/1957
12/12/1963
28/03/1979
1986
26/04/1986
03/2011

Sự kiện
Pháp lập hiệp hội năng lượng nguyên tử Pháp (CEA)
Idaho – Mỹ là thị trấn đầu dùng điện hạt nhân
IAEA – Áo được thành lập
Shippingport – Pennsylvania nhà máy ĐHN quy mô lớn đầu tiên
Xuất khẩu điện hạt nhân (Anh)
Tai nạn tồi tệ nhất của nước Mỹ, nhà máy Three Miles Islands
Nhà máy điện thứ 100 của Mỹ đi vào hoạt động
Hai vụ nổ xảy ra ở nhà máy số 4 – Chernobyl – Xô Viết cũ.
Nhà máy điện Fukushima – Nhật nổ hai trong bốn nhà máy điện h.nhân

12

Năm 2020 Việt Nam sẽ có 2 nhà máy điện hạt nhân được đặt tại Ninh Thuận.


1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Hình. Sự phân bố việc sử dụng năng lượng hạt nhân trên thế giới

13

2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM
Uranium là nguyên liệu phổ biến trên lớp vỏ trái đất có tính phóng xạ, màu
xám bạc, ánh kim loại là nguyên liệu chính để dùng trong phản ứng phân hạch
Uranium trong tự nhiên có: 99,284% là

238

U và khoảng 0,711% là 235U.

Hình. Quặng khống Uranium và tỷ lệ đồng vị Uranium
/>
14


2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM

Hình. Trữ lượng Uranium tồn cầu
/>
15


2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM

Ở nước ta đã phát hiện nhiều quặng
khống Uranium ở các khu vực
như: Đơng Bắc Bộ, Trung Trung Bộ và
Tây Nguyên.
Tổng sản lượng Uranium ở Việt Nam

được

dự

báo

nằm

trong

khoảng 218.000 tấn  .
Hình. Quặng Uranium
16
/>

2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM
Uranium được làm giầu là theo đó tỉ lệ hợp phần Uranium 235 được tăng lên
qua quá trình tách đồng vị. 
235
U là đồng vị duy nhất có mặt trong tự nhiên có thể phân hạch bằng neutron
nhiệt.

Hình. Thiết bị làm giầu Uranium
/>
17


2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM

/>

Hình. Quy trình làm giầu Uranium

18


2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM
Bảng. Quá trình làm giầu Uranium
Quy trình thực hiện

Bước

1

Quặng Uranium tự nhiên được khai thác chủ yếu
là U - 238 và khoảng 0,71% U - 235
Uranium sau khi được khai thác sẽ được ghiền

2

3

nhỏ và xử lý.
Bột màu vàng () chiếm 60% Uranium

Xử lí với hóa chất để tạo thành khí Uranium
Hexafluoride (UF6 )
19

/>

2. SỰ LÀM GIẦU URANIUM
Bảng. Quá trình làm giầu Uranium
Quy trình thực hiện

Bước

4

Khí UF6 sẽ được dẫn vào máy quay li tâm tốc độ
cao.
Dòng UF6 giầu U – 235 sẽ được chuyển hóa

5

thành bột Uranium dioxide () và đuợc nén lại
thành dạng viên nén hình trụ

6

Các viên nén sẽ được cho vào các ống kim loại
hình trụ để làm lõi của lò phản ứng hạt nhân
20

/>

3. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN
Các thế hệ lò phản ứng hạt nhân 
Bảng . Phân loại các loại lò phản ứng hạt nhân
STT Loại lò

Tên gọi

1

PWR

Lò nước áp lực

2

BWR

Lò nước sơi

4

PHWR – Lị nước nặng kênh
CANDU áp lực

5

GCR

6
6

LWGR
LWGR

7

7

AGR
AGR

8
8

FBR
FBR

Lị khí Graphite
Lị
Lị nước
nước graphite
graphite
kênh
kênh áp
áp lực
lực
Lị
Lị khí
khí Graphite
Graphite cải
cải
tiến
tiến
Lị
Lị nhanh
nhanh tái

tái sinh
sinh

Nhiên liệu
Chất làm chậm
Uranium làm giầu
nhẹ 2 – 5%
Uranium làm giầu
 
nhẹ 2 – 5%
Uranium tự nhiên
 
0,7%
Uranium tự nhiên
 Graphite
0,7%
Uranium
Uranium tự
tự nhiên
nhiên
 Graphite
 Graphite
giầu
nhẹ
giầu nhẹ
 Uranium
 Uranium tự
tự nhiên
nhiên
 Graphite

 Graphite
0,7%
0,7%
Uranium
Uranium làm
làm giầu
giầu
 Khơng
 Khơng
hoặc
Plutoni
hoặc Plutoni

Chất tản nhiệt
 
 
 
 Khí He
 
 Khí
 Khí He
He
 Na
 Na
22

/>

3. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN
Ưu và nhược điểm của cơng nghệ PWR

Ưu điểm

+ Cần ít thanh điều khiển
+ Hai chu trình khác nhau và độc
lập với nhau nên dễ dàng để bảo trì.
+ Kích thước lõi lị nhỏ
+ Dễ vận hành ở trạng thái ổn định.
+ Hiệu suất của hệ thống tuabin
phát điện cao
+ Nước ở chu trình này khơng bị
nhiễm phóng xạ

Hình. Sơ đồ cơng nghệ hai vịng tuần
hồn của lị PWR
23


3. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

Ưu và nhược điểm của cơng nghệ PWR
Nhược điểm:
+ Chi phí xây dựng và sản xuất cao
+ Áp suất cao làm nguy cơ rò rĩ cao
+ Thanh nhiên liệu dễ bị hư hỏng
+ Hệ thống dễ bị ăn mịn
+ Cần tốn chi phí và bảo trì liên tục
Hình. Sơ đồ cơng nghệ hai vịng tuần
hồn của lò PWR
24

3. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN
Ưu và nhược điểm của công nghệ BWR
Ưu điểm
+ Là hệ thống đơn giản. Chu trình
trực tiếp.
+ Khả năng tự điều chỉnh cơng suất.
+ Dễ điều hành.
+ Lịng lị và nhiên liệu có nhiều tính
năng cao.
+ Bể chứa lị phản ứng với độ an
tồn cao.
+ Lượng phóng xạ thấp.
+ Khơng thải các chất khí gây ơ
nhiễm mơi trường khơng khí.

Hình. Sơ đồ cơng nghệ một vịng tuần
hồn với lị nước sơi – BWR 25


3. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN
Ưu và nhược điểm của cơng nghệ BWR
Nhược điểm:
+ Khả năng rị rỉ phóng xạ.
+ Vấn đề ăn mòn nhanh các hệ thống
của lò BWR.
+ Ô nhiễm của động cơ tua bin làm cho
tuổi thọ của các Tua-Bin ngắn.
+ Hiệu suất hệ thống phát điện thấp
Hình. Sơ đồ cơng nghệ một vịng tuần

hồn với lị nước sôi – BWR
26


3. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN
Cơ cấu các loại là được sử dụng trên thế giới 
Bảng . Phân bố các loại lò được sử dụng
Loại lò
PWR
BWR (Boiling
Cooled
and
Reactor)

Số lượng lò
297

Light-Water
Moderated

75

PHWR (Pressurized HeavyWater
Moderated
and
Cooled Reactor)

49

LWGR (Light-Water Cooled,

Graphite
Moderated
Reactor)

15

GCR (Gas Cooled, Graphite
Moderated Reactor)

14

FBR (Fast Breeder Reactor)

3

/>
Hình . Biểu đồ phân bố từng loại lò được sử dụng
27