59
LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay, năng lượng hạt nhân là một khái niệm không còn quá xa lạ với mỗi người. Cùng với năng lượng nhiệt hạch, năng lượng Mặt Trời, năng lượng gió,... đây được dự đoán sẽ là một nguồn năng lượng hiệu suất cao của tương lai nhằm thay thế cho các loại nhiên liệu hóa thạch nhằm hạn chế lượng khí thải nhà kính, giảm lượng khói bụi,... Trong lịch sử phát triển, năng lượng hạt nhân có nhiều ứng dụng đa dạng, từ sản xuất năng lượng, chế tạo vũ khí thậm chí là phục vụ cho các nghiên cứu khoa học khác Các nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên bắt đầu hoạt động vào thập niên 1950. Hiện nay có trên 430 lò phản ứng năng lượng hạt nhân thương mại đang hoạt động ở 31 nước, với công suất trên 370.000 MWe. Khoảng 70 lò phản ứng đang được xây dựng. Các NMĐHN cung cấp hơn 11% sản lượng điện năng của thế giới một cách liên tục, nguồn phụ tải đáy đáng tin cậy, không gây phát thải khí CO2. 56 nước đang vận hành khoảng 240 lò phản ứng nghiên cứu và hơn 180 lò phản ứng hạt nhân cung cấp năng lượng cho khoảng 150 tàu và tàu ngầm. 1

Báo Cáo Nhập Môn- Full

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Năng lượng hạt nhân- Nhập môn kĩ thuật ngành điện

Citation preview

Page 1: Báo Cáo Nhập Môn- Full

LỜI GIỚI THIỆUNgày nay, năng lượng hạt nhân là một khái niệm không còn quá xa lạ với mỗi người. Cùng với năng lượng nhiệt hạch, năng lượng Mặt Trời, năng lượng gió,... đây được dự đoán sẽ là một nguồn năng lượng hiệu suất cao của tương lai nhằm thay thế cho các loại nhiên liệu hóa thạch nhằm hạn chế lượng khí thải nhà kính, giảm lượng khói bụi,... Trong lịch sử phát triển, năng lượng hạt nhân có nhiều ứng dụng đa dạng, từ sản xuất năng lượng, chế tạo vũ khí thậm chí là phục vụ cho các nghiên cứu khoa học khác

Các nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên bắt đầu hoạt động vào thập niên 1950. Hiện nay có trên 430 lò phản ứng năng lượng hạt nhân thương mại đang hoạt động ở 31 nước, với công suất trên 370.000 MWe. Khoảng 70 lò phản ứng đang được xây dựng. Các NMĐHN cung cấp hơn 11% sản lượng điện năng của thế giới một cách liên tục, nguồn phụ tải đáy đáng tin cậy, không gây phát thải khí CO2. 56 nước đang vận hành khoảng 240 lò phản ứng nghiên cứu và hơn 180 lò phản ứng hạt nhân cung cấp năng lượng cho khoảng 150 tàu và tàu ngầm.

1

Page 2: Báo Cáo Nhập Môn- Full

MỤC LỤC

A. ĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN I. Lịch sử năng lượng hạt nhân:

II. Kiến thức cơ bản: 1. Cấu tạo hạt nhân: 2. Quan hệ giữa năng lượng và khối lượng 3. Phản ứng hạt nhân: a. Phản ứng nhiệt hạch b. Phân hạch và phản ứng dây chuyền B. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

I. Năng lượng hạt nhân: Nguồn năng lượng của tương lai 1. Năng lượng hạt nhân-giải quyết các vấn đề môi trường, kinh tế, tình trạng

“khát” năng lượng. 2. Nhà máy điện nguyên tử a. Khái niệm: b. Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới c. Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân d. Xu thế điện hạt nhân trên thế giới

II. Năng lượng hạt nhân-giá phải trả quá đắt: 1. Vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986: a. Hậu quả: b. Hướng khắc phục: 2. Chiến tranh hạt nhân: a. Vũ khí hạt nhân b. Hậu quả: 3. Sự cố nhà máy điện Fukushima IC. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN:

I. Châu Á: II. VIỆT NAM: III. QUẢN LÝ CHẤT THẢI:

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

2

Page 3: Báo Cáo Nhập Môn- Full

A. Đại cương về năng lượng hạt nhânI. Lịch sử năng lượng hạt nhân1. Phát hiện ra các nguyên tử uranium ngoài tự nhiên

Uranium được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1789 bởi nhà hóa học người Đức, Martin Klaproth và được đặt tên dựa theo tên sao Thiên Vương (Uranus).

Martin Klaproth

Bức xạ ion được phát hiện vào năm 1895 bởi Wilhelm Rontgen trong thí nghiệm cho một dòng điện chạy qua một ống chân không thủy tinh và tạo nên các tia X liên tục. Tiếp theo vào năm 1896, Henri Becquerel phát hiện ra rằng quặng pecblen (một loại quặng khoáng sản chứa radium và uranium) có khả năng làm tối kính ảnh. Ông đã nghiên cứu hiện tượng trên và chứng minh được rằng đó là do bức xạ beta (electron) và các hạt alpha (hạt nhân Heli) được phát xạ ra.

Sau đó, nhà vật lý người Pháp Paul Villard đã phát hiện thêm 1 dạng bức xạ thứ 3 của quặng pecblen: tia gamma, loại tia tương tự như tia X. Năm 1896, Pierre và Marie Curie đã đặt tên "phóng xạ" (radioactivity) để diễn tả cho hiện tượng này. 2 năm sau đó vào năm 1898, họ đã tách được Polonium và radium từ quặng pecblen. Năm 1898, Samuel Prescott đã phát hiện ra các bức xạ có thể tiêu hủy vi khuẩn trong thực phẩm.

Pierre và Marie Curie đã đặt tên "phóng xạ (radioactivity) để diễn tả cho hiện tượng phân rã hạt nhân

Vào năm 1902, nhà vật lý học người New Zealand, Ernest Rutherford (1871-1937) đã chứng minh được rằng phóng xạ là một sự kiện tự phát, các hạt alpha hoặc beta phát xạ ra từ hạt nhân có thể tạo ra nhiều nguyên tố khác nhau. Ông (cùng với Soddy) đã đưa ra thuyết phân rã phóng xạ và chứng minh sự tạo thành heli trong quá trình phóng xạ. Ông được coi là "cha đẻ" của vật lý hạt nhân khi đưa ra mô hình hành tinh nguyên tử và đặt cơ sở cho các học thuyết hiện đại về cấu tạo nguyên tử

3

Page 4: Báo Cáo Nhập Môn- Full

sau này. Từ năm 1919, ông làm việc tại Cambridge. Tại đây, ông đã thực hiện thành công thí nghiệm bắn một hạt alpha vào phân tử nito. Ông nhận thấy rằng hạt nhân Nito có sự sắp xếp lại và biến thành Oxy.

Quặng pecblen, một loại quặng khoáng sản chứa radium và uranium trong tự nhiên

Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người Đan Mạch cũng có nhiều đóng góp cho sự hiểu biết về nguyên tử và sự phân bố của các electron quanh hạt nhân vào những năm 1940. Bohr được trao giải thưởng Nobel vào năm 1922 về những đóng góp quan trọng trong nghiên cứu nguyên tử và cơ học lượng tử. Ông được coi là một trong những nhà vật lý học nổi tiếng nhất trong thế kỷ 20.

Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người Đan Mạch cũng có nhiều đóng góp cho sự hiểu biết về nguyên tử và sự phân bố của các electron quanh hạt nhân vào những năm 1940

Đến năm 1911, nhà vật lý người Anh Frederick Soddy (1877-1956) đã phát hiện ra rằng các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên có một số đồng vị khác nhau (nuclit phóng xạ). Cũng trong năm 1911, nhà hóa học người Hungary George Charles de Hevesy (1885-1966) đã sử dụng các đồng vị là nguyên tử đánh dấu để nghiên cứu về các quá trình hóa học. Trong sự nghiệp hóa học của Hevesy cũng có một điểm thú vị khi Đức xâm chiếm Đan Mạch, ông đã hòa tan huân chương Nobel bằng vàng của James Franck và Max von Laue vào nước cường toan để chúng không bị rơi vào tay của phát xít. Sau khi chiến tranh kết thúc, ông đã trở lại và dùng dung dịch cất giữ được, tìm cách kết tủa lại lượng vàng đã bị hòa tan. Số vàng này đã đuọc giao lại cho Viên hàn lâm khoa học Thụy Điển để họ đúc lại huân chương mới gởi tặng Franck và Laue.

2. Khai thác năng lượng từ phân hạch hạt nhân

Những thành công trong thí nghiệm về phân hạch hạt nhân do Frisch cùng các nhà khoa học khác thực hiện vào năm 1939 đã gây nên sự hấp dẫn cho nhiều nhà khoa học khác để thực hiện nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Trong các nghiên cứu tiếp theo do Hahn và Strassmann thực hiện đã chỉ ra rằng, trong quá trình phân hạch hạt nhân không chỉ giải phóng rất nhiều năng lượng mà còn sản sinh ra các nơ tron bổ sung. Các nơ tron này có thể tiếp tục tạo nên sự phân hạch các hạt nhân uranium khác từ đó hình thành nên một phản ứng dây chuyền tự duy trì nhằm tạo

4

Page 5: Báo Cáo Nhập Môn- Full

nên một nguồn năng lượng vô cùng lớn theo cấp số nhân. Tính chất trên ngay sau đó đã được kiểm chứng và xác nhận bởi nhiều nhà khoa học khác bao gồm Joliot cùng các đồng nghiệp tại Paris cũng như Leo Szilard và Fermi tại New York.

Hàm lượng các đồng vị Uranium trong tự nhiên

Một nghiên cứu khác trong sự phát triển của năng lượng hạt nhân trong giai đoạn này chính là ý tưởng về bom phân hạch (bom nguyên tử) do nhà vật lý người Pháp Francis Perrin (1901-1992) đưa ra vào năm 1939. Perrin là người đã đề xuất khối lượng Urani cần thiết để sản xuất một hệ thống phân hạch hạt nhân tự duy trì và giải phóng năng lượng. Học thuyết của Perrin đã được mở rộng bởi Rudolf Peierls tại Đại học Birmingham và các kết quả tính toán được đã đóng góp một phần không nhỏ cho việc chế tạo bom nguyên tử sau đó.

Nhà vật lý người Pháp Francis Perrin (1901-1992), người có đóng góp không nhỏ trong việc phát triển và chế tạo bom nguyên tử

3. Vật lý hạt nhân không thể không kể đến sự đóng góp của Nga

Sự phát triển của vật lý hạt nhân tại Nga đã bắt đầu nhen nhóm từ hơn 1 thập kỷ trước khi cuộc Cách mạng Bolshevik nổ ra. Các nghiên cứu đã được thực hiện dựa trên các quặng phóng xạ được tìm thấy ở Trung Á từ năm 1900. Năm 1909, Viện

5

Page 6: Báo Cáo Nhập Môn- Full

hàn lâm khoa học St Petersburg bắt đầu thực hiện những nghiên cứu trên quy mô lớn.

Sau đó, cuộc cách mạng Nga năm 1917 đã thúc đẩy mạnh mẽ các nghiên cứu về vật lý hạt nhân và kết quả là hơn 10 viện nghiên cứu đã được thành lập tại các thành phố lớn ở Nga trong những năm tiếp theo. Trong những năm 1920 và đầu thập niên 30 của thế kỷ 20, nước Nga đã cô bố hàng loạt những chính sách mới kêu gọi các nhà nghiên cứu đang hoạt động ở nước ngoài trở về Nga nhằm nâng cao trình độ chuyên môn trong lĩnh vực vật lý hạt nhân một cách nhanh chóng. Các nhà khoa học lớn đã hưởng ứng lời kêu gọi bao gồm cả Kirill Sinelnikov, Pyotr Kapitsa và Vladimir Vernadsky.

4. Quá trình thai nghén những quả bom nguyên tử đầu tiên

Trong giai đoạn chiến trang, các nhà khoa học Anh đã chịu áp lực lớn của chính phủ trong việc nghiên cứu khai thác vũ khí hạt nhân. 2 nhà vật lý tị nạn sang Anh là Peierls và Fisch đã góp phần không nhỏ trong việc quân sự hóa năng lượng hạt nhân với bản ghi chép nổi tiếng dài 3 trang giấy về các khái niệm chính trong hoạt động của bom nguyên tử.Trong ghi chép, các nhà nghiên cứu ước tính rằng 5 kg U-235 tinh khiết dùng để chế tạo bom nguyên tử có thể tạo nên một vụ nổ tương đương với vài nghìn tấn thuốc nổ. Trong văn bản ghi chép, nhóm 2 nhà vật lý cũng đã đề xuất cho tiết cách kích nổ một quả bom nguyên tử, làm thế nào để tinh chế U-235 và các tác động của bức xạ sau vụ nổ diễn ra. Bấy giờ, phương pháp được đề xuất để làm giàu U-235 từ quặng thiên nhiên chính là biện pháp nhiệt. Chính bản ghi chép của 2 nhà nghiên cứu đã kích thích sự phản triển của việc chế tạo bom nguyên tử không chỉ tại Anh mà còn ở Mỹ trong những năm sau đó.

5. Mô hình đầu tiên được phát triển

Rudolf Ernst Peierls (1907-1995) người có đóng góp to lớn trong việc nghiên cứu chế tạo bom nguyên tử sau này

6

Page 7: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Vào tháng 3 năm 1941, quá trình phân hạch U-235 đầu tiên đã chính thức được kiểm chứng một cách đáng tin cậy. Điều này đã kiểm chứng dự đoán ban đầu của Peierls và Frisch hồi năm 1940 rằng hầu hết các sự va chạm giữa nơ tron và nguyên tử U-235 đều có kết quả là sự phân hạch, bất kể đó là nơ tron chậm hay nhanh đều có hiệu ứng như nhau. Sau đó trong thí nghiệm kiểm chứng, các nhà nghiên cứu đã nhận thức rõ ràng rằng những nơ tron chậm có hiệu quả phản ứng tốt hơn nhiều. Điều này đã đóng góp rất nhiều củng cố cho sự phát triển của các lò phản ứng hạt nhân. Dù vậy, giai đoạn này, nghiên cứu kiểm chứng trên đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của bom nguyên tử.

Báo cáo do MAUD công bố về các thành quả đạt được trong quá trình chế tạo bom nguyên tử

Kết quả cuối cùng là 2 bản báo cáo được MAUD công bố vào tháng 7 năm 1941 mang tên "Sử dụng uranium cho bom nguyên tử" và "Sử dụng uranium như một nguồn năng lượng." Báo cáo đầu tien chỉ ra hoàn toàn khả thi khi chế tạo một quả bom nguyên tử nặng 12 kg với khả năng tạo ra một vụ nổ tương đương với 1800 tấn thuốc nổ TNT và giải phóng một lượng lớn chất phóng xạ có khả năng ảnh hưởng tại nơi xảy ra vụ nổ trong một khoảng thời gian dài. Theo ước tính, cần phải sử dụng khoảng chi phí 5 triệu đô la mỗi ngày và một lượng lớn lao động có kỹ năng để tạo nên 1 kg U-235 mỗi ngày. Với lo ngại rằng người Đức cũng có thể tạo ra loại vũ khí tương tự, Anh ngay lập tức muốn ưu tiên cộng tác với Mỹ nhằm nhanh chóng chế tạo bom nguyên tử để phục vụ cho nhu cầu cấp thiết của chiến tranh.

6. Dự án Manhattan

Những người Mỹ ngày đêm lao vào nghiên cứu chế tạo với tất cả nguồn lực và kết quả dĩ nhiên là họ nhanh chóng vượt mặt người Anh. Công tác nghiên cứu tiếp tục được mở rộng và thường xuyên được trao đổi giữa 2 quốc gia. Vào năm 1942, một số nhà khoa học quan trọng của Anh đã đến thăm Hoa Kỳ và được cho phép truy cập tất cả các thông tin về công tác nghiên cứu do Mỹ thực hiện.

Sau nhiều tháng đàm phán, 1 thỏa thuận đã được Churchill ký kết với tổng thống Mỹ Roosevelt tại Quebec vào tháng 8 năm 1943. Theo đó, người Anh trao toàn bộ các báo cáo về nghiên cứu hạt nhân của họ cho Mỹ, đổi lại, Anh sẽ nhận được một bản sao báo cáo tiến độ trong nghiên cứu vũ khí hạt nhân của tướng Groves. Các báo

7

Page 8: Báo Cáo Nhập Môn- Full

cáo tiếp theo cho thấy Mỹ đã chi số tiền khổng lồ lên tới 1000 triệu đô la chỉ riêng cho bom nguyên tử mà không hề có một ứng dụng nào khác.

Thử nghiệm bom hạt nhân đầu tiên trong dự án Manhattan

7. Quả bom của Liên Xô

Igor Kurchatov, nhà vật lý có đóng góp to lớn cho sự phát triển bom nguyên tử tại NgaDựa trên các thông tin tình báo, nghiên cứu quả bom tại Nagasaki kết hợp với các nghiên cứu trước đó, cuối cùng vào tháng 8 năm 1947, một mô hình quả bom thử nghiệm đã được thiết lập tại Semipalatinsk Kazakhstan và sẵn sàng cho một vụ nổ thử nghiệm. Tuy nhiên, 2 năm sau đó, quả bom đầu tiên mang tên RSD-1 chính thức được thử nghiệm tại đây. Dù vậy, ngay từ tháng 8 năm 1949, nhóm các nhà khoa học lãnh đạo vởi Igor Tamm và cả Andrei Sakharov đã bắt đầu thực hiện các nghiên cứu nhằm chế tạo ra thế hệ tiếp theo: bom hydro.

8. Sự hồi sinh của lò hơi hạt nhân cho mục đích hòa bình

Vào năm 1953, tổng thống Mỹ Eisenhower đã đề xuất chương trình "hạt nhân cho hòa bình" nhằm kêu gọi các nghiên cứu hạt nhân hướng tới phát điện đồng thời thiết lập phát triển ngành công nghiệp điện hạt nhân dân sự tại Mỹ.

Tại Liên Xô, nhiều nghiên cứu khác nhau cũng đã được thực hiện tại các nhà máy điện trên khắp cả nước nhằm cải tiến quá trình thực hiện phản ứng hạt nhân và phát triển những ứng dụng mới.

8

Page 9: Báo Cáo Nhập Môn- Full

I. Kiến thức cơ bản:1. Cấu tạo hạt nhân:

Hạt nhân được cấu tao bởi hai loại hạt sơ cấp:

+ poton mang điện tích dương.

+ notron không mang điện.

Số proton trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tố tương ứng trong bảng tuần hoàn:

+ proton va notron được gọi chung là nuclon.

+ Tổng số nuclon trong hạt nhân được gọi là số khối A.

+ Số nơtron trong hạt nhân là N= A – Z.

+ Kí hiệu một hạt nhân là:

Trong đó:

+ X là kí hiệu của nguyên tố tương ứng với hạt nhân đang nhận xét.

+ A là số khối (cũng là tổng số nuclon của hạt nhân X).

+ Z là nguyên tử số (cũng là số thứ tự trong bảng tuần hoàn, số proton trong hạt nhân X nếu Z > 0).

9

Page 10: Báo Cáo Nhập Môn- Full

2. Quan hệ giữa năng lượng và khối lượng:

Năng lượng và khối lượng của vật thể có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Khối lượng của vật thể có thể được đo bằng năng lượng của nó. Năng lượng nội tại toàn phần E của vật thể ở trạng thái nghỉ bằng tích khối lượng nghỉ của nó m với một hệ số bảo toàn phú hợp để biến khối lượng đơn vị thành năng lượng đơn vị. Nếu vật thể không đứng ịm tương đối với quan sát viên thì lúc đó ta phải tính đến hiệu ứng tương đối tính ở đó m được tính theo khối lượng tương đối tính của vật thể. Albert Einstein đề xuất công thức tương đối khối lượng-năng lượng vào năm 1905 trong những bài báo của Năm kì diệu với tiêu đề “Quán tính của một vật có phụ thuộc vào năng lượng trong nó?”. Sự tương đương giữa năng lượng và khối lượng được miêu tả bởi phương trình nổi tiếng:

Với E là năng lượng, m là khối lượng và c là tốc độ ánh sang trong chân không. ở hai vế của công thức có thứ nguyên bằng nhau và không phụ thuộc vào bất kì đơn vị của hệ thống đo lường. Ví dụ, trong nhiều hệ đơn vị tự nhiên,, tốc độ của ánh sáng (vô hướng) được đặt bằng 1(‘khoảng cách’/’thời gian’), và công thức trở thành đồng nhất thức E = m’(‘khoảng cách’^2/’thời gian’^2).

Phương trình cho thấy năng lượng luôn luôn thể hiện được bằng khối lượng cho dù năng lượng đó ở dạng nào đi chăng nữa.

Tác phẩm điêu khắc cao 3 mét về công thức nổi tiếng của Einstein E= mc2

3. Phản ứng hạt nhân:a) Phản ứng nhiệt hạch:

Phản ứng nhiệt hạch, trong vật lí học, là quá trình hai hạt nhân hợp lại với nhau để tạo nên một nhân mới nặng hơn. Cùng với qúa trình này là sự phóng thích năng lượng hay hấp thụ năng lượng tùy vào khối lượng của hạt nhân tham gia. Nhân sắt và nickel có năng lượng kết nối nhân lớn hơn tất cả các nhân khác nên bền vững hơn các nhân khác. Sự kết hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ hơn sắt và nickel thì phóng thích năng lượng trong khi với các hạt nhân nặng hơn thì hấp thụ năng lượng.

10

Page 11: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ tạo ra sự phát sáng của các ngôi sao và làm cho bom hydro nổ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các hạt nhân nặng thì xảy ra trong điều kiện các vụ nổ sao (siêu tân tinh). Phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các sao và các chòm sao là quá trình chủ yếu tạo ra các nguyên tố hóa học tự nhiên.

Nhiên liệu thường dùng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân là đồng vị deuterium, tritium của hydrogen. Các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydrogen.

Để làm cho các hạt nhân hợp lại với nhau, cần tốn một nguồn năng lượng rất lớn, ngay cả với các nguyên tử nhẹ nhất như hydro. Điều đó được giải thích là do các quá trình phản ứng đều khó thực hiện: bước 1 cần phải nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa hoàn toàn tất cả các nguyên tử, đồng thời tách loại electron để biến nhiên liệu phản ứng hoàn toàn trở thành hạt nhân không có electron ở thể plasma. Sau đó cần phải cung cấp động năng cực kì lớn cho các hạt nhân vượt qua tương tác đẩy Coulomb giữa chúng mà va vào nhau. Nhiệt độ cần thiết có thể lên đến hàng triệu độ C. Nhưng sự kết hợp của các nguyên tử nhẹ, để tạo ra các hạt nhân nặng hơn và giải phóng một neutron tự do , sẽ phóng thích nhiều năng lượng hơn năng lượng nạp vào lúc đầu khi hợp hạt nhân. Điều này dẫn đến một quá trình phóng thích năng lượng có thể tạo ra phản ứng tự duy trì(Tuy nhiên, từ hạt nhân sắt trở đi, việc tổng hợp hạt nhân trở nên thu nhiệt nhiều hơn tỏa nhiệt). Việc cần nhiều năng lượng để khởi động thường đòi hỏi phải nâng nhiệt độ của hệ lên cao trước khi phản ứng xảy ra.

Năng lượng phóng thích từ phản ứng hạt nhân thường lớn hơn nhiều so với phản ứng hóa học, bởi vị năng lượng kết dính giữ cho các nhân với nhau lớn hơn nhiều so với năng lượng để giữ các electron với nhân. Ví dụ, năng lượng để thêm một electron vào nhân thì bằng 13.6 eV, nhỏ hơn một phần triệu của 17 MeV giải phóng từ phản ứng D-T (deuterium-tritium, các đồng vị của hidro).

*Ứng dụng:

Hiện nay, nghiên cứu về tính khả thi của phương pháp tổng hợp hạt nhân như một nguồn cung cấp năng lượng thực tiễn đang được thực hiện với hi vọng khống chế được tốc độ cũng như lượng nhiệt của phản ứng. Với các vật liệu được biết đến

11

Page 12: Báo Cáo Nhập Môn- Full

ngày nay thì không có vật liệu nào chịu được nhiệt độ quá cao của phản ứng - do đó, hiện tại phản ứng nhiệt hạch được thực hiện một cách không khống chế nên gây lãng phí năng lượng. Một số nghiên cứu hướng đến việc sử dụng chùm laser hội tụ để nhắm vào nhiên liệu hạt nhân, ép chúng ở nhiệt độ rất cao để gây ra phản ứng, thay vì sử dụng nhiệt lượng tỏa ra từ khối uảnium phân hạch như phương pháp truyền thống. Ngoài ra, người ta cũng có thể dùng từ trường ngoài khống chế các hạt nhân, đảm bảo chúng không va chạm vào thành bình chứa chúng, giữ cho phản ứng được thực hiện trong điều kiện ít tốn kém và hiệu suất cao.

Nếu việc ứng dụng công nghệ năng lượng này trở thành hiện thực, nó sẽ trở thành nguồn năng lượng lý tưởng cho con người. Các đặc tính ưu việt như: mật độ năng lượng rất cao (lớn hơn hàng tỷ lần mật độ năng lượng của các nhiên kiệu hóa thạch, hơn hàng chục lần mật độ năng lượng của nhiên liệu phân hạch), hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường (nếu nhiên liệu là các đồng vị H như D, T thì sản phẩm thải là heli, khí hiếm hoàn toàn không gây bất kì ảnh hưởng nào đến môi trường), công nghệ hạt nhân và tổng hợp đồng vị phát triển, nguồn nhiên liệu thô - H - để tổng hợp D, T, là vô tận trong vũ trụ, là những điểm vượt trội của loại hình năng lượng này mà không có loại hình năng lượng nào khác có được. Một khi công nghệ hóa hữu cơ đã phát triển được vật liệu thích hợp làm bình chứa cho phản ứng, và công nghệ hạt nhân tìm ra được phương pháp khống chế hiệu quả, thì loại năng lượng sẽ trở thành một nguồn năng lượng không thể thiếu của con người.

*Nhiệt hạch: con ngựa bất kham:

Vì sao? Vì phản ứng không thể xảy ra giữa hai nguyên tử trung hoà điện tích nên, trước hết, cần phải lột hết các electron (gọi là ion hoá) để biến nguyên tử thành ion dương, tức các hạt nhân D và T. Nhưng ở dạng ion, các điện tích cùng dấu lại đẩy nhau bởi lực Coulomb, nên phải đặt hỗn hợp các ion dương ở nhiệt độ rất cao hàng trăm triệu độ, chẳng hạn ở tâm điểm của vụ nổ bom nguyên tử (bom A), để các ion chuyển động nhiệt với vận tốc cực lớn thắng cả lực đẩy Coulomb!

Vì lẽ đó, phản ứng tổng hợp này còn gọi là phản ứng nhiệt hạch hay, nói một cách đầy đủ, là phản ứng tổng hợp nhiệt hạch.

Ngoài ra, còn những điều kiện khác nữa đối với phản ứng tổng hợp nhiệt hạch là mật độ của khối ion nóng (plasma) phải đạt một giá trị tối thiểu và được duy trì trong một thời gian không quá bé.

Như vậy, tạo ra và duy trì phản ứng tổng hợp nhiệt hạch nhằm biến năng lượng nó phát ra thành sản phẩm hữu ích phụng sự hạnh phúc con người, như điện năng, là điều quá không dễ dàng.

Ngót 50 năm nay, nhiều tập thể khoa học tài ba, nhiều quốc gia giàu có trên thế giới phối hợp nhau, chi hàng chục tỷ USD, nhằm mục đích chế ngự được phản ứng nhiệt hạch, cụ thể là chế tạo ra một lò phản ứng nhiệt hạch tương tự lò phản ứng

12

Page 13: Báo Cáo Nhập Môn- Full

phân hạch trong các nhà máy điện nguyên tử hiện nay.

Như đã trình bày ở trên, một lò phản ứng nhiệt hạch phải đáp ứng các yêu cầu: Tạo và nén hỗn hợp ion deuterium-tritium đến mật độ plasma rất cao, đốt nóng tới nhiệt độ hàng trăm triệu độ và duy trì trong một khoảng thời gian cần thiết.

Hiện nay có hai loại lò chủ yếu được xây dựng. Trong loại lò thứ nhất, có dạng như cái bánh xe ô tô (xem hình dưới), từ trường mạnh tạo bởi các nam châm siêu dẫn. Nhờ từ trường này, các ion được gia tốc; tức được làm nóng lên, đồng thời được khống chế để không va chạm thành bình. Các sản phẩm theo hướng này là loại TOKAMAK hay ITER.

Cấu tạo phần lõi của lò loại Tokamak (đỏ: nam châm, vàng: plasma)

Trong loại lò thứ hai (xem hình dưới), nhiên liệu được đốt nóng đến 100 triệu độ bởi các xung laser cực nhanh. Plasma nhiên liệu cũng được giam giữ bởi chính quán tính tạo ra khi các lớp vỏ bên ngoài bị laser đốt nóng trong thời gian cực ngắn.

192 chùm laser hội tụ tại buồng chứa nhiên liệu tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra. Năng lượng này sẽ tạo ra môi trường đặc biệt kích hoạt phản ứng nhiệt hạch.

13

Page 14: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Cho đến nay, sau nhiều thập niên, cả hai loại lò đều có những tiến triển đáng kể, nhưng đều chưa đến độ hoàn hảo. Có thể xem, ở thời điểm này, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch hãy còn là chú ngựa bất kham.

Cần thêm thời gian để biến các kết quả trong phòng thí nghiệm thành sản phẩm thương mại. Thời gian đó là bao lâu? Có thể 5 năm, 10 năm và thậm chí lâu hơn. Nhân loại đang trông đợi. Và thế giới đang chứng kiến sự đua tranh ráo riết giữa hai loại lò phản ứng tổng hợp nhiệt hạch nhằm trở thành sản phẩm thương mại đầu tiên trong thời gian ngắn nhất.

b) Phân hạch và phản ứng dây chuyền:

Phản ứng phân hạch– còn gọi là phản ứng phân rã nguyên tử - là một quá trình vật lí hạt nhân và hóa 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 neutron, photon tồn tại dưới dạng các tia gamma, tia beta và tia alpha. 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 (đốt nóng vật chất tại nơi xảy ra phản ứng phân hạch).

Năng lượng do phản ứng phân hạch sản sinh ra dùng trong nhà máy điện hạt nhân và vũ khí hạt nhân. Sư phân hạch được xem là nguồn năng lượng hữu dụng vì một số vật chất được gọi là nhiên liệu hạt nhân, vừa sản sinh ra các nơtron tự do vừa kích hoạt phản ứng phân hạch bởi tác động của các nơtron tự do này. Nhiên liệu hạt nhân còn là một phần của phản ứng dây chuyền tự duy trì mà nó giải phóng ra năng lượng ở mức có thể kiểm soát được như trong các lò phản ứng hạt nhân hoặc ở mức không thể kiểm soát được dùng chế tạo các loại vũ khí hạt nhân.

Phản ứng phân hạch kich thích:

Để xảy ra phản ứng phân hạch kích thích của hạt nhân X, người ta phải truyền cho hạt nhân X một năng lượng đủ lớn (gọi là năng lượng kích hoạt) để hạt nhân chuyển lên trạng thái kích thích X* không bền vững và phản ứng phân hạch sẽ xảy ra.

Để truyền năng lượng cho hạt nhân X, người ta sử dụng 1 nơtron bắn vào hạt nhân X, hạt nhân X sẽ “bắt” notron đó và chuyển sang trạng thái kích thích X* không bền vững => phản ứng phân hạch.

14

Page 15: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Năng lượng của phản ứng phân hạch:

Phương trình phản ứng phân hạch của hạt nhân Urani 235

+ Các phép tính toán cho biết phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch. Năng lượng đó vào khoảng 210MeV.

+ Với 1g urani 235 phân hạch sẽ giải phóng một năng lượng là 8,5.1010J tương đương với năng lượng của 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu hỏa tỏa ra khi cháy hết.

Phản ứng phân hạch dây chuyền:

Sự phân hạch của Urani 235 có kèm theo sự giải phóng các hạt notron (tính trung bình 2,5 ->3 hạt ). Các notron này kích thích các hạt nhân Urani 235 khác phân hạch tạo nên những phản ứng phân hạch mới. Kết quả là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền.

Giả sử sau một lần phân hạch có k notron được giải phóng đến kích thích các hạt nhân U 235 khác tạo nên những phân hạch mới. Sau n lần liên tiếp số notron giải phóng là kn và sẽ kích thích kn phân hạch mới

k<1 phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh

k = 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra không đổi theo thời gian

k > 1 phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra nhanh và có thể gây nên bùng nổ.

15

Page 16: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Trong các nhà máy năng lượng điện hạt nhân người ta tạo ra các lò phản ứng hạt nhân tương với trường hợp k = 1. Để đảm bảo cho k = 1 người ta dung nhưng thanh điều khiển cho Bo hay Cadimi để hấp thụ các notron thừa.

Mô hình lò phản ứng hạt nhân trong các nhà máy điện hạt nhân

Lượng năng lượng tự do chứa trong nhiên liệu hạt nhân lớn gấp hàng triệu lần lượng năng lượng tự do có trong một khối lượng nhiên liệu hoá học tương đương như là dầu hỏa, làm cho năng lượng hạt nhân trở thành một nguồn năng lượng rất hấp dẫn, tuy nhiên, các chất thải hạt nhân thì có mức phóng xạ rất cao và tồn tại rất lâu, hàng thiên niên kỉ. Đi kèm với chất lượng rất hấp dẫn trên của các nguồn năng lượng hạt nhân là sự tích tụ chất thải hạt nhân và nguy cơ huỷ diệt rộng lớn của nó hiện là vấn đề chính trị gây nhiều tranh cãi về vũ khí hạt nhân.

B. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN <DAO HAI LƯỠI>

I. Năng lượng hạt nhân: Nguồn năng lượng của tương lai

Việc đưa năng lượng hạt nhân vào mục đích hòa bình, mở ra một thời kỳ mới cho nguồn cung năng lượng. Và đây chính là nguồn năng lượng lớn cho tương lai.

Đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của khoa học và công nghệ, kỹ thuật hạt nhân phát triển, loài người đã biết dùng năng lượng hạt nhân vào mục đích hòa bình, mở ra một thời kỳ mới cho nguồn cung năng lượng. Theo thống kê của các tổ chức nghiên cứu năng lượng thế giới, uranium dùng cho phát điện nguyên tử là 42 tỷ tấn, có thể khai thác trong 60 năm. Nếu dùng phản ứng nơtron thì có thể kéo dài thời gian phản ứng lên 60 lần. Tổng lượng tài nguyên Doteri cho phản ứng nhiệt hạch (năng lượng phát ra khi tổng hợp tạ nhân chứ không phải năng lượng phân rã hạt nhân như trong các nhà máy điện nguyên tử hiện nay) là 44 tỷ tấn, tương đương với năng

16

Page 17: Báo Cáo Nhập Môn- Full

lượng của 52 triệu 800 nghìn tỷ tấn than nguyên chất, đảm bảo cho nhân loại đủ dùng 10 nghìn năm. Vì vậy, có thể dự đoán việc khai thác năng lượng phản ứng nhiệt hạch với sự phát triển công nghệ sẽ là nguồn cung cấp năng lượng chính trong tương lai.

Ông Ngô Văn Mơ, Phó Cục trưởng, Cục Ứng dụng và Phát triển Khoa học Công nghệ (Bộ Khoa học & Công nghệ), tại diễn đàn Tăng trưởng xanh hồi tháng 4/2015, cho biết: “Công nghệ năng lượng hạt nhân tiếp tục phát triển theo hướng an toàn, hỗn hợp và hiện đại”. Bởi theo ông Mơ, năng lượng hạt nhân, là năng lượng được giải phóng từ hạt nhân nguyên tử. Lò phản ứng hạt nhân lấy urani hoặc plutoni) làm nguyên liệu. Việc nghiên cứu và lợi dụng năng lượng hạt nhân đã có lịch sử hơn 60 năm. Trước mắt, công nghệ lò phản ứng hạt nhân chia thành lò thủy áp nơtron nhiệt, tụ khí lạnh nhiệt độ cao, tụ sinh nơtron nhanh và lò hỗn hợp... chúng sẽ trở thành dòng chủ đạo trong việc khai phá và ứng dụng công nghệ năng lượng hạt nhân ở thế kỷ 21.

Hiện nay, theo nghiên cứu của ông Ngô Văn Mơ, điện nguyên tử đóng góp trên 11% sản lượng điện năng hàng năm trên thế giới. Dự kiến đến năm 2030, công suất các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới đạt mức 748 GW, tăng gấp hai lần so với hiện nay. Chính phủ Mỹ đang xúc tiến xây dựng 4 nhà máy điện hạt nhân mới và cấp phép gia hạn sử dụng thêm 20 năm đối với 100 nhà máy sắp hết hạn sử dụng. Nước Anh dự định xây dựng 20 lò phản ứng hạt nhân mới. Nga dự định sẽ xây thêm 45-50 lò. Trung Quốc đang tích cực đẩy mạnh xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới, nâng công suất hạt nhân đạt 70 GW vào năm 2020 và trên 100 GW vào năm 2030. Một số nước đang phát triển như: Argentina, Brazil, Nam Phi... đang dự định mở rộng hoạt động các nhà máy có sẵn. Ấn Độ có kế hoạch xây dựng thêm 20 lò... Hiện có 18 nhà máy điện hạt nhân đang được xây dựng ở châu Á, chiếm hơn 70% số nhà máy đang mọc lên trên toàn thế giới. 40% lượng điện của Hàn Quốc do các nhà máy điện hạt nhân cung cấp, dự kiến tỷ lệ này sẽ tăng lên 60% vào năm 2035.

Trong xu hướng chung đó, Việt Nam là một trong những quốc gia mới gia nhập đội ngũ này và được đánh giá là nước đang chuẩn bị tích cực cho phát triển điện hạt nhân. Luật Năng lượng Nguyên tử đã được Quốc hội thông qua hồi tháng 6/2008, trở thành bộ luật cơ bản về năng lượng nguyên tử của Việt Nam, sẽ mở ra tính pháp lý toàn diện của hoạt động này. Việt Nam dự định xây dựng 2 nhà máy điện hạt nhân tại tỉnh Ninh Thuận với tổng công suất 4.000 MW. Đầu tư ban đầu dự kiến khoảng 2 tỷ USD/lò phản ứng.

Các chuyên gia phân tích của Policy Horizons Canada đã liệt kê một số công nghệ mới về năng lượng có thể thay đổi thế giới trong tương lai. Các công nghệ này được phân chia trong 3 lĩnh vực: sản sinh năng lượng, mạng điện thông minh và công nghệ lưu trữ năng lượng.

17

Page 18: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Năng lượng nguyên tử an toàn được coi là một trong những nguồn nguyên liệu sạch cho tương lai vì hoàn toàn không chưa cacbon. Hiện nay, con người chỉ mới sản xuất được 372 GW từ nguồn nguyên liệu này, đến giữa thế kỷ 21 có thể tăng lên 700 GW nhờ công nghệ nguyên tử thế hệ mới, đó là công nghệ thế hệ III: Dùng thiết kế nước tăng áp; thế hệ IV: sử dụng công nghệ tầng sôi và thế hệ V: dùng lò phản ứng sóng di động.

Phản ứng hạt nhân quy mô nhỏ sẽ được sử dụng trong tương lai. Các lò này chỉ dài khoảng vài chục mét, có thể dễ dàng vận chuyển và lắp đặt. Hiện thời, các lò này mới chỉ cung cấp được công suất 10 MW, nhưng trong tương lai gần có thể nâng lên 50 MW.

Quán tính giam hợp, là công nghệ năng lượng nhiệt hạch mới đang được nghiên cứu phát triển. Công nghệ này tạo ra các phản ứng nhiệt hạch hạt nhân bằng cách đốt nóng và nén nhiên liệu, thường là hỗn hợp của deuterium và tritium. Dự báo sẽ trở lên phổ biến vào năm 2021.

Phản ứng hạt nhân thori: Chất hóa học thori sẽ được sử dụng làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân thông thường. Thori cũng được sử dụng để sản xuất nhiên liệu hạt nhân trong lò phản ứng tái sinh. Ưu điểm của thori là chất thải tồn tại trong thời gian ít hơn từ 10 đến 10.000 lần so với chất thải phóng xạ hiện nay. Chất thori không cần phải làm giàu giống như urannium.

Kinh tế toàn cầu đang phát triển mạnh mẽ bất chấp suy thoái, khủng hoảng. Nguồn năng lượng đến hôm nay chủ yếu vẫn là những nguồn năng lượng không thể tái sinh, vẫn là than đá, dầu mỏ và khí đốt. Đóng vai trò quan trọng, song việc sử dụng nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đã gây nhiều hệ lụy cho môi trường. Kịch bản nào cho nguồn năng lượng của thế kỷ 21: Dầu mỏ, năng lượng hạt nhân, năng lượng tái tạo..., là những câu hỏi đặt ra cho mọi quốc gia, cho đội ngũ các nhà quản lý, các nhà khoa học.

1. Năng lượng hạt nhân-giải quyết các vấn đề môi trường, kinh tế, tình trạng “khát” năng lượng.

Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

Chất thải hạt nhân không đáng sợ bằng chất thải của nhiên liệu hoá thạch dùng để phát điện khác vì chúng có số lượng nhỏ và có thể quản lý được. So với nhà máy nhiệt điện chạy than, một nhà máy nhiệt điện hạt nhân có cùng công suất sẽ đòi hỏi nhiên liệu hạt nhân về khối lượng chỉ bằng 1/100.000 lần.

Công bố mới đây của Hội Hóa học Mỹ cho thấy, việc sử dụng điện hạt nhân trên toàn cầu giai đoạn 1971 - 2009 đã giảm được khoảng 64 tỷ tấn khí thải gây hiệu ứng nhà kính từ việc sử dụng than đá và các nhiên liệu hóa thạch khác. Đến giữa thế kỷ 21, điện hạt nhân có thể ngăn chặn được khoảng 7 triệu người tử vong vì ô nhiễm môi trường mỗi năm, ngăn được phát thải khoảng 80-240 tỷ tấn khí nhà kính.

18

Page 19: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Bên cạnh đó, điện hạt nhân còn có những lợi thế cho phép tiết kiệm 5-10% điện năng trong khâu truyền tải, hệ thống lưới điện vận hành với xác suất xảy ra sự cố thấp hơn…

2. Điện hạt nhân vẫn là ưu tiên của nền kinh tế mới nổi

Thảm họa hạt nhân tại Nhật Bản đã khiến cho các cơ quan năng lượng tại Mỹ và các nước phát triển ở châu Âu phải cân nhắc lại kế hoạch phát triển nguồn năng lượng này. Và nếu như một lượng lớn phóng xạ rò rỉ khiến cho cuộc khủng hoảng trở nên trầm trọng hơn, thì các nước đang phát triển có lẽ cũng sẽ phải xem xét lại các kế hoạch tham vọng của mình. Tuy nhiên, dù thừa nhận yêu cầu về đảm bảo an toàn, các nước này cho biết nhu cầu năng lượng khổng lồ của họ buộc họ phải tiếp tục đầu tư vào phát triển điện hạt nhân.

Theo ông Srikumar Banerjee, Chủ tịch Ủy ban năng lượng nguyên tử của Ấn Độ, nước này đang trong cơn khát năng lượng trầm trọng. Gần 40% dân số Ấn Độ không có điện dùng thường xuyên, do đó yêu cầu có thêm nguồn điện đang ngày càng trở nên cấp thiết tại quốc gia có 1,2 tỉ dân này.

Trung Quốc là quốc gia có nhiều kế hoạch phát triển điện hạt nhân tham vọng nhất thế giới. Thứ trưởng Bộ Môi trường Trung Quốc – Zhang Lijun tuyên bố những khó khăn mà Nhật Bản đang phải đối mặt sẽ không thể ngăn cản kế hoạch phát triển năng lượng hạt nhân của nước này.

Cuộc chạy đua phát triển năng lượng hạt nhân mà dẫn đầu là Ấn Độ và Trung Quốc cùng một vài nước châu Á khác đã khiến các nước Đông Âu và Trung Đông cũng nhập cuộc nhằm đối phó với giá nhiên liệu hóa thạch ngày một tăng cao và mối lo ngại về hiện tượng nóng lên toàn cầu. Theo Hiệp hội các công ty kinh doanh điện hạt nhân trên thế giới, hiện các nước trên đang sở hữu 443 lò phản ứng hạt nhân và con số này có thể tăng gấp đôi trong vòng 15 năm tới.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là Ấn Độ và Trung Quốc thờ ơ với các nguy cơ từ nguồn năng lượng hạt nhân. Thủ tướng Ấn Độ Manmohan Singh cho biết Cơ quan năng lượng nguyên tử nước này sẽ kiểm tra lại toàn bộ hệ thống đảm bảo an toàn tại các nhà máy hạt nhân, “đặc biệt với chủ trương đảm bảo rằng các nhà máy này sẽ có khả năng chống chịu trước tác động của các thảm họa tự nhiên như sóng thần và động đất”.

Tại Bắc Kinh, Xie Zhenhua, phó chủ tịch Ủy ban Cải cách và phát triển quốc gia khẳng định Trung Quốc sẽ tăng cường kiểm tra mức độ an toàn hạt nhân và giám sát các nhà máy. Hiện Trung Quốc có 11 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động và

19

Page 20: Báo Cáo Nhập Môn- Full

dự kiến sẽ tiếp tục xây thêm mỗi năm 10 cơ sở mới trong vòng một thập kỷ tới. Hiện nay, mức tiêu thụ điện của Trung Quốc đã tăng lên 12%/năm.

Ấn Độ có 20 lò phản ứng hạt nhân đã đi vào hoạt động và dự kiến sẽ chi khoảng 150 tỉ đôla để xây thêm các nhà máy mới trên cả nước. Nước này ước tính đến năm 2050, nguồn năng lượng hạt nhân sẽ tăng gấp 10 lần so với hiện nay, đáp ứng khoảng ¼ nhu cầu điện năng của cả nước.

General Electric (G.E. – công ty chuyên xây dựng các lò phản ứng hạt nhân) là một trong những công ty hưởng lợi từ cuộc chạy đua năng lượng hạt nhân toàn cầu cùng với các tên tuổi khác như Areva (Pháp) và Westinghouse của Toshiba. G.E. cũng là công ty thiết kế các lò phản ứng hạt nhân của nhà máy điện Fukushima Daiichi tại Okuma, Nhật Bản – nơi chịu ảnh hưởng nặng nề của đợt sóng thần vừa qua và đang diễn ra hàng loạt vụ nổ phóng xạ gần đây.

Tuy nhiên, tổng giám đốc của G.E., Jeffrey R. Immelt cho biết ông khá thận trọng đối với năng lượng hạt nhân. Theo ông Immelt, hiện còn quá sớm để đoán trước ảnh hưởng của vụ việc tại Nhật Bản đối với ngành công nghiệp hạt nhân. Cổ phiếu của G.E. đã giảm khoảng 2% vào đầu tuần này, xuống mức 19,92 đôla. Ông cho biết: “Chúng tôi để các nước tự tiến hành điều tra và đưa ra kết luận của mình. Chúng ta có thể xem lại các ghi chép trong vòng 50 năm qua về năng lượng hạt nhân và tự đánh giá”. Khi được hỏi về việc liệu địa điểm sát bờ biển của nhà máy Fukushima Daiichi có góp phần tăng mức độ thiệt hại của nhà máy hay không, ông trả lời: “Về địa điểm cũng như tất cả các vấn đề khác – hãy để mọi chuyện diễn ra tự nhiên”.

G.E hiện vẫn chưa bán bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào cho Ấn Độ. Hầu hết các lò phản ứng hiện tại của nước này đều được xây dựng trong nước với sự hỗ trợ của Nga và các hợp đồng đều thuộc về các nhà máy do Nga hậu thuẫn. Ấn Độ cũng đã ký một hợp đồng xây dựng lò phản ứng hạt nhân với Areva vào tháng 12 với trị giá 9,3 tỉ đôla.

Mỹ đã vận động mạnh mẽ để Ấn Độ mở cửa thị trường năng lượng hạt nhân cho các công ty của mình. Các cơ quan Ấn Độ và Mỹ đã dành hơn 5 năm đàm phán về một thỏa thuận hạt nhân, vốn được cả chính quyền hai nước và các cơ quan năng lượng hạt nhân quốc tế ủng hộ. Thỏa thuận này hoàn thành vào tháng tám năm ngoái và được xem là một trong những thành tựu đối ngoại chính của ông Singh và mở đường cho cam kết phát triển kinh tế đất nước của đảng cầm quyền do ông lãnh đạo. Tuy nhiên, thỏa thuận này có một điều khoản đáng chú ý về quy định trách nhiệm, theo đó các bên cung cấp nhà máy điện (không phải các bên vận hành) phải chịu trách nhiệm trong trường hợp xảy ra rủi ro. Bất chấp áp lực từ phía Mỹ yêu cầu

20

Page 21: Báo Cáo Nhập Môn- Full

thay đổi điều khoản đó, thảm họa tại Nhật Bản có thể khiến các nhà lập pháp Ấn Độ giữ nguyên thỏa thuận ban đầu.

G.E và Westinghouse tuyên bố họ sẽ đứng ngoài thị trường hạt nhân Ấn Độ cho đến khi nước này thay đổi quy định trách nhiệm theo đúng với các quy chuẩn quốc tế.

3. Nhà máy điện nguyên tử

Quá trình phát triển điện hạt nhân trên thế giới   

Trên thế giới, điện hạt nhân đã có lịch sử 60 năm, đóng góp to lớn cho sự phát triển kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia. So với các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, điện hạt nhân có ưu thế hạn chế gây ô nhiễm khí quyển và hiệu ứng nhà kính dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu.

Nhà máy điện nguyên tử hay Nhà máy điện hạt nhân là một hệ thống thiết bị hạt nhân nhằm sản sinh ra năng lượng trong một chế độ làm việc xác định với các điều kiện nghiêm ngặt về sử dụng năng lượng hạt nhân của thế giới với mục đích hòa bình thông qua các lò phản ứng hạt nhân.

21

Page 22: Báo Cáo Nhập Môn- Full

a. Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới

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 nhưng các nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên trên thế giới bắt đầu hoạt động vào thập niên 1950.

Ngày 26/6/1954, tổ máy điện hạt nhân đầu đầu tiên với công suất 5MW(e) được đưa vào vận hành tại tại Obninsk thuộc Liên Xô cũ. Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới ở Obninsk không chỉ là xí nghiệp sản xuất điện mà còn có một mục đích khác là đào tạo các chuyên gia điều khiển lò phản ứng hạt nhân trên tàu ngầm. Tuy nhiên, sau khi nguy cơ chiến tranh hạt nhân đã giảm đi, nhiệm vụ của nhà máy điện hạt nhân Obninsk đã thay đổi. Cơ sở này từ đó đã trở thành phòng thí nghiệm khoa học có đóng góp vô giá vào sự phát triển nền khoa học Nga.

Nhà máy điện hạt nhân Obninsk đã phục vụ cho nền khoa học và ngành năng lượng trong thời gian 48 năm. Ngày 29/4/2002, lò phản ứng ngừng hoạt động. Nhà máy biến thành Viện bảo tàng của ngành công nghiệp hạt nhân Nga.

b. Sơ lược về quá trình phát triển điện hạt nhân trên thế giới

Sau nhà máy điện hạt nhân đầu tiên tại Obnisk, Liên Xô cũ, trên thế giới đã xuất hiện các lò phản ứng hiện đại hơn và các sáng chế được sử dụng tại nhà máy điện hạt nhân đầu tiên đã mang lại những kinh nghiệm bổ ích trong lĩnh vực phát triển ngành năng lượng hạt nhân. Có thể sơ lược quá trình phát triển điện hạt nhân trên thế giới qua những giai đoạn như sau:

- Giai đoạn những năm 1950-1960: Đây là giai đoạn khởi đầu, khi công nghệ gần như chưa được thương mại hóa. Sau tổ máy điện hạt nhân đầu đầu tiên tại Obninsk thuộc Liên Xô cũ, năm 1956, Nhà máy điện nguyên tử Calder Hall thuộc Vương quốc Anh có quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới được vận hành. Tại Mỹ, dựa trên kinh nghiệm thành công xây dựng lò phản ứng PWR cho tàu ngầm nguyên tử, Công ty Mỹ Westinghouse cũng đã xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên dùng lò PWR tại Shippingport bang Pensylvania với công suất 60MW, bắt đầu hoạt động vào năm 1957. Nhìn chung, trong giai đoạn này, phát triển điện hạt nhân 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 công nghệ điện hạt nhân đã được thương mại hóa cao. Cuộc khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới xảy ra vào thời gian này đã làm cho nhiều quốc gia đẩy nhanh tốc độ phát triển điện hạt nhân, nâng tỷ trọng điện hạt nhân trong sản lượng điện toàn cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên 17%. Đây là giai đoạn hoàng kim của điện hạt nhân. Lò Unterweser 1.350 MW ở Đức bắt đầu sản

22

Page 23: Báo Cáo Nhập Môn- Full

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.

- Giai đoạn cuối thập niên 1980 và những năm 1990: Sau sự cố Chernobyl (1986), sự phản đối của công chúng, các yếu tố chính trị và sự đòi hỏi tăng cường các yêu cầu về an toàn đã làm cho tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh.

- Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI tới nay: Xu hướng phát triển điện hạt nhân có những thay đổi tích cực khi an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định và công nghệ điện hạt nhân ngày càng được nâng cao. Mỹ có kế hoạch đến năm 2020 sẽ tăng thêm 10.000 MW điện hạt nhân. Vương quốc Anh quay trở lại phát triển điện hạt nhân. Trung Quốc dự kiến phát triển điện hạt nhân đến năm 2020 đạt 70 GW.

Trải qua 60 năm phát triển nhiều thăng trầm, điện hạt nhân đã trở thành bộ phận cấu thành quan trọng của ngành công nghiệp điện lực ở nhiều quốc gia. Điện hạt nhân đã góp phần giải quyết nhu cầu năng lượng đối với phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo anh ninh năng lượng, thực hiện đa dạng hóa nguồn năng lượng và bảo vệ môi trường.

Hiện nay có trên 430 lò phản ứng năng lượng hạt nhân thương mại đang hoạt động ở 31 nước, với công suất trên 370.000 MW. Khoảng 70 lò phản ứng đang được xây dựng. Dự kiến điện hạt nhân toàn cầu đến giữa thế kỷ XXI đạt công suất 1.000.000 MW, giữ vững tỷ trọng 19% tổng sản lượng điện chung của toàn thế giới. Trong đó, tỷ trọng điện hạt nhân của nhiều nước đạt ở mức rất cao như: Mỹ: 50%; Pháp: 85%; Nhật Bản: 60%; Hàn Quốc: 70%; Trung Quốc: 30%; Indonesia: 40% và Thái Lan, Philippines, Malaysia, Việt Nam: 20%.

c. Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân

Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân là một hệ thống thiết bị hạt nhân nhằm sản sinh ra năng lượng trong một chế độ làm việc xác định với các

23

Page 24: Báo Cáo Nhập Môn- Full

điều kiện nghiêm ngặt về sử dụng năng lượng hạt nhân của thế giới với mục đích hòa bình thông qua các lò phản ứng hạt nhân.

Trên hình đưa ra cho chúng ta biết nguyên tắc làm việc của nhà máy điện hạt nhân với 2 vòng tuần hoàn. Năng lượng nhiệt được sinh ra ở vùng hoạt của lò phản ứng(nới xảy ra quá trình phân hạch Uranium-235). Nhiệt được cung cấp cho chất tải nhiệt (chất mang nhiệt), được bơm tuần hoàn trong vòng tuần hoàn một. Tiếp đến chất tản nhiệt(khi đó đã mang nhiệt lượng) sẽ đi tới bộ phận trao đổi nhiệt (trong lò hới) . Ơ đây sẽ xảy ra quá trình troa đổi nhiệt. Nước ở lò hơi được đung nóng và sôi, hơi nước được tạo thành trong quá trình sôi sẽ được dẫn tới Turbin, hơi nước làm cho Turbin quay, dẫn đền Rotor quay và sinh ra dòng điện.

Hơi nước sau khi đi qua Turbin sẽ tiếp tục đi vào bộ phận ngưng tụ, tại đây hơi được làm mát, và bị ngưng tụ tạo thành nước. Nước ngưng tụ được máy bơm bơm ngược lại lò hơi, và tiếp tục một chu kỳ mới.

Chất tản nhiệt ở vòng tuần hoàn 1sau khi vào bộ phận trao đổi nhiệt, mất đi một phần nhiệt lượng, lại được máy bơm bơm ngược lại lò phản ứng và tiếp tục 1chu kỳ mới.

Bộ phận bù áp suất là một bộ phận rất quan trọng và rất phức tạp, có nhiệm vụ đảm bảo áp suất ổn định cho lò phản ứng. Khi sự chệnh lệch nhiệt độ của chất tản nhiệt sẽ dẫn đền sự thay đổi áp suất của lò phản ứng. Và bộ phận này phải có nhiệm vụ thay đổi một cách nhịp nhàng và nhanh chóng. Khi mà sự thay đổi nhiệt độ xảy ra rất nhanh khoảng từ 10−15s đền 10−13s (thời gian xảy ra của một phản ứng phân hạch). Đổi với chất tản nhiệt là nước, thì bộ phận bù áp có một nhiệm vụ rất quan trọng, nhằm duy trì ổn định một áp suất cao (Lò PWR là 160atm), giúp nước ở vòng tuần hoàn một không sôi.

Ngoài nước được sử dụng làm chất tản nhiệt, thì các chất tản nhiệt khác như CO2 được dùng tại, Anh, nước nặng, kim loại lỏng như Natri, Chì , Thủy ngân... cũng được. Natri được sử dụng trong lò phản ứng Neutron nhanh tại Nga với ba vòng tuần hoàn. Vòng một và vòng hai là Natri và vòng ba là nước nhẹ (nước từ bộ

24

Page 25: Báo Cáo Nhập Môn- Full

phận sinh hơi-turbin-bộ phận ngưng tụ). Sử dụng các kim loại lỏng sẽ tạo điều kiện việc đơn giản hóa lò phản ứng, khi đó bộ phận bù áp vốn rất phức tạp sẽ không còn cần thiết nữa.

Số vòng tuần hoàn của lò phản ứng được thay đổi tùy theo các loại lò khác nhau (Trên hình là loại lò PWR Nước-Nước). Ngoai ra tại Nga còn phát triển loại lò RBMK. Đây là loại lò một vòng tuần hoàn, nước được sôi ngay trên thanh nhiên liệu, tạo ra hơi nước sau đó tới Turbin. Trong trường hợp không thể cung cấp một lượng nước lới để làm lạnh hơi nước trong quá trình ngưng tụ , thì ở nhà máy điện được xây dựng hồ chứa nước và tháp ngưng tụ. Tháp có nhiệm vụ làm tăng quá trình đối lưu và quá trình ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ của lò. Tháp ngưng tụ đã trở thành một phần nổi bật của mỗi nhà máy điện nguyên tử.

d. Xu thế điện hạt nhân trên thế giới

Cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tế (gọi tắt theo tiếng Anh là IAEA-International Atomic Energy Agency hay tiếng Pháp là AIEA –Agence Internationale de l’énergie Atomique), một tổ chức của Liên hiệp quốc ra đời từ năm 1957 hiện có 137 nước thành viên .

Theo tài liệu Cơ quan năng lượng Nguyên Quốc tế, tính đền ngày 31-12-2002 trên toàn thế giới có 441 lò phản ứng hạt nhân phát điện (power reactor-phân biệt với research là lò phản ứng nghiên cứu công suất nhỏ). Tổng công suất điện hạt nhân chiếm 17% trong toàn bộ sản lượng điện.

Bảng thống kê điện hạt nhân theo ứng nước như sau:

25

Page 26: Báo Cáo Nhập Môn- Full

STT Nước Số lượng phảng ứng

Công Suất (MW)

Ty lệ điện hạt nhân(%)

1 My 104 98.230 20.34

2 Pháp 59 63.073 77.97

3 Nhật 54 44.287 34.47

4 Đức 19 21.283 29.85

5 Nga 30 20.793 15.98

6 Hàn Quốc 18 14.890 38.62

7 Anh 31 12.252 22.43

8 Ucraina 13 11.207 45.66

9 Cananda 11 10.108 12.32

10 Thụy Điển 11 9.432 45.35

11 Tây Bản Nha 9 7.574 25.76

12 Bỉ 7 5.760 57.32

13 Trung Quốc 75.318 1.43

14 Cộng hòa Sec 6 3.468 24.54

15 Thụy Sĩ 5 3.200 39.52

16 Bungari 4 2.722 47.30

17 Phân Lan 4 2.656 29.81

18 Ấn Độ 14 2.503 3.68

19 Slovakia 6 2.408 65.41

20 Lithuania 2 2.370 80.12

21 Braxin 2 1.901 3.99

22 Nam Phi 2 1.800 5.87

23 Hunggari 4 1.755 36.14

24 Mêhico 2 1.360 4.07

25 Achentina 2 935 7.23

26 Slovenia 1 576 40.74

26

Page 27: Báo Cáo Nhập Môn- Full

27 Rumani 1 655 10.33

28 Hà Lan 1 450 4.00

29 Pakistan 2 425 2.54

30 Acmenia 1 376 40.54

Trong tổng số 441 lò phản ứng phát điện với tổng công suất 358.551 MW có tình cả 6 lò với tổng công suất 4884 MW của Đài Loàn, điện hạt nhân chiếm 20.53%.

Điện hạt nhân ở Mỹ

Mỹ là nước hiện đứng đầu thế giới về công suất điện hạt nhân, chiếm 25% toàn bộ công suất điện hạt nhân của thế giới.

Vào cuối năm 2002, Tổng thống Mỹ Georges Bush tuyên bố Mỹ tham gia trở lại kế hoạch ITER mở rộng ra cho các nước Mỹ, Nga , Công đông Châu Âu, Canada, Trung Quốc, Hàn Quốc , Nhật bản với chí phí dự kiến lên đền 12 tỷ USD. Kế hoạch này dự định sẽ bắt đầu vào năm 2006 và hoàn thành vào năm 2015. Địa điểm xây dựng đang lựa chọn giữa trung tâm nghiên cứu hạt nhân Cadarache ở miền nam nước Pháp và Rokkasho ở Nhật Bản.

Một ví dụ nữa là cũng vào cuối năm 2002, bộ năng lượng Mỹ đã mời đại biểu 10 nước (Mỹ,Anh,Pháp,Nhật Bản,Hàn Quốc,Canada, Braxin,Achentina,Nam Sĩ, Thuy Sĩ) họp Diễn đàn Quốc tế thế hệ Thứ IV )nằm phân công nghiên cứu phát triển thế hệ lò phản ứng hạt nhân thứ tư dùng khí heli ở nhiệt độ cao 850C (thay cho nước ở nhiệt độ 320C như hiện này) để tải nhiệt, nhờ vậy có thể đưa hệ số chuyển hóa nhiệt năng ra điện năng lên 45% (so với 35% hiện này), có thể dùng để chế tạo ra khí hyđrô là nhiên liệu sẽ thay thế cho dầu mỏ trong tương lai .

Sở dĩ thái độ đối với điện hạt nhân của Mỹ đang thay đổi là vì hiện này trong cơ cấu năng lượng Mỹ phụ thuộc quá nhiều vào than. Theo số liệu của ngân hàng thế giới năm 2003 sản lượng điện của Mỹ năm 2002 là 4004 ty kWh (của Việt Nam là 27ty kWh), trong đó than chiếm 52,7% , hat nhân 20%, khí 15,7%,thủy điện 5,2%, dầu mỏ 3,1% . My thi ra số lượng quá lớn khi CO2 gây ra hiệu ứng nhà kính làm ảnh hướng khí hậu toàn cầu .Công ước Kyoto quy định các nước sẽ phản giảm lượng khí CO2 , nếu quá lượng CO2cho phép thì mỗi tấn phản phạt 100USD gọi là thuế cacbon. Cho đến nay điện hạt nhân được xem là biện pháp duy nhất để giảm khí thải với số lượng lớn .

Thái độ của nước Mỹ sẽ ảnh hưởng lớn đến thải độ của các nước khác, trước hết là các nước Châu Âu đối với sự phát triển của điện hạt nhân trong những năm tới.

Điện hạt nhân ở Pháp

27

Page 28: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Lò phàn ứng đầu tiên cung cấp điện năng của Pháp là lò G1 xây dựng ở Marcoule trên bờ Rhône miền Đông Nam nước Pháp, bắt đầu hoạt động từ tháng 9-1956. Pháp là nước thứ hai trên thế giới có điện nguyên tử (sau Liên xô). Tiếp theo lò G1 là lò G2(9-1958) và lò G3(1959) đều dùng urani thiên nhiên, vi lúc này Pháp chưa chế tạo được urani giàu như Mỹ hay Liên Xô. Các lò phản ứng này vừa cung cấp điện năng , vừa dùng đề sản xuất ra Plutôni 239. Nước Pháp đã dùng phương pháp này để chế tạo quả bom nguyên tử .

Theo số liệu thống kê ngần đây, Pháp hiện có 59 lò phản ứng với tổng công xuất 63 triệu KW, đứng thứ hai trêng thế giới sau Mỹ. Tỷ lệ điện nguyên tử so với toàn bộ sản lượng điện ở Pháp là 78% . Tất cả các lò phản ứng của Pháp đều thuộc lọai lò PWR với công xuất ngày càng lớn: 900MW, rồi 1300 MW và gần đây nhất là 1450 MW. Chính nhờ phát triển mạch mẽ công nghiệp điện hạt nhân mà nước pháp đã thực hiện được “ sự độc lập năng lượng”, không lê thuộc vào việc nhập dầu của nước ngoài, vượt qua được các cuộc khùng hoảng dầu mở .

Cuối năm 2003 Công ty Công nghiệp Hạt nhân Framatome của Pháp đã thắng thầu xây dựng lò phản ứng hạt nhân thứ 5 của Phần Lan. Đây là một lò phàn ứng hạt nhân thuộc thế hệ thứ ba đầu tiên trên thế giới do Pháp và Đức hợp tạc chế tạo, ký hiệu là EPR(European Pressurized Water Reactor-lò phản ứng nước áp lức Châu Au) có độ an toàn và tính kính tế cao hơn các lò phản ứng hiện này . Công suất của lò là 1600 MW, lớn nhất từ trước đến này . Nhà máy điện hạt nhân của phần Lan này dự định sẽ khởi công vào đầu năm 2005 và khánh thành vào cuối năm 2009.

Điện hạt nhân ở Trung Quốc

Tháng 9-1958, Trung Quốc khánh thành lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu(Nuclear Research Reactor-NRR) đầu tiên, với sự giúp đơ của Liên Xô. Đây là một lò kiểu HWRR (Heavy Water Research Reactor-Lò phản ứng nghiên cứu nước nặng) công suất ban đầu là 10 00KW (sau đưa lên 15 000KW), dung nhiên liệu là urani tự nhiên , chất làm chậm nơtron là nước nặng (D2O) Loại lò này có thế tao ra plutôni -239 trên 90% có thế dùng để chế tạo cũ khí hạt nhân gọi là plutôni quan sự . Loại lò dùng urani giàu và nước nhẹ (H 2O) chỉ tạo ra plutôni dân sự , hàm lượng plutôni -239 dưới 60% ,không thể dùng để làm vũ khí hạt nhân được.

Hiện này, một Nhà máy điện hạt nhân đàng được xây dựng ở Liangyungang thuộc tỉnh Giang Tô phía Bắc Thượng Hải với 2 lò phản ứng mang tên Tianwan-1 và Tianwan -2 kiểu lò nước áp lực VVER-1000 do Nga chế tạo, theo một Hiệp định ký kết giữa Chính phủ Nga và Chính phủ Trung Quốc, công suất mỗi là 1000MW, khởi công vào tháng 6-1999 và dự định sẽđưa vào hoạt động trong năm 2004 và 2005.

Gần đây trên báo China Daily, Tổng Giám đốc Công ty Điện hạt nhân tỉnh Quảng Đông ( Guangdong Nuclear Power Co.Ltd) Qian Zhimin công bố kế hoạch xây dựng Nhà máy điện hạt nhân lớn nhất Trung Quốc gồm 6 lò phản ứng mỗi lò công suất 1000MW ở Yangjiang thuộc huyện Yandong trên bờ biển tỉnh Quảng Đông, phía Tây Nam Nhà máy điện hạt nhân Daya Bay. Các công ty Mỹ, Nhật ,Nga Canada và Pháp dự định sẽ tham gia đầu thầu thiết kế và xây dựng. Công ty

28

Page 29: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Westinghouse của Mỹ dự định sẽ cháo hàng loại lò AP 1000, Công ty Framatome của Pháp chào hàng loại lò CNP-1000 phát triển từ loại lò ở Daya Bay và LingAo. Nhà máy điện hạt nhân này dự kiển sẽ bắt đầu xây dựng vào năm 2006, hai lò phản ứng đầu tiên đưa vào vận hành vào năm 2010.

Điện hạt nhân ở Nhật Bản

Nhật Bản đứng thứ ba thế giới về điện hạt nhân, sau Mỹ và Pháp, với 54 phản ứng hạt nhân có tổng công suất 44.287MW. Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Nhật được bắt đầu xây dựng từ năm 1960 va khánh thành tháng 7-1966 . Nhà máy này dùng một lò phản ứng GCR sử dụng urani thiên nhiên, làm bằng khí CO2 giống kiểu Calder Hall của Anh hoạt động từ 1956. Nhà máy được xây dựng Tokai-mura, tỉnh Ibaraki, công suất là 166 MW, sau 26 năm lam việc này đã ngừng hạt động.

Hiện này điện nguyên tử chiếm 34.47% trong toàn bộ sản lượng của Nhật, dự kiến đến năm 2010, tỷ lệ nảy sẽ được đưa lên đến 40% Điện nguyên tử được xem là nguồn năng lượng quan trọng của nước nhật trong thế kỷ XXI.

Lò phản ứng nơtron nhanh thí nghiệm Joyo hoạt động từ năm 1978 với công suất nhiệt là 50MW. Năm 1984 công suất được đưa lên 100MW. Năm 1985 Nhà máy điện hạt nhân dùng lò phản ứng nơtron nhanh Monju được xây dựng và đưa vào hoạt động vào năm 1992 với công suất nhiệt là 250MW .Đây là bước cầu nổi từ lò thí nghiệm đến những lò phản ứng nơtron nhanh thương mại quy mô lớn trong tương lai . Dự kiến sau năm 2030 lò phản ứng nơtron nhanh sẽ giữ vai trò chủ đảo trong ngành điện hạt nhân của Nhật Bản.

II. Năng lượng hạt nhân – giá phải trả quá đắt:1. Vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986:

a. Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl:

Nhà máy điện nguyên tử Chernobyl mang tên V. I. Lenin, nằm ở thị trấn Pripyat, Ukraina. Nhà máy có bốn lò phản ứng, mỗi lò có thể sản xuất ra 1 gigawatt (GW) điện (3,2 gigawatts nhiệt điện), và cả bốn lò phản ứng sản xuất ra khoảng 10% lượng điện của Ukraina ở thời điểm xảy ra vụ tai nạn. Việc xây dựng nhà máy được bắt đầu từ thập kỷ 1970, lò phản ứng số 1 bắt đầu hoạt động năm 1977, tiếp theo là lò phản ứng số 2 (1978), số 3 (1981), và số 4 (1983). Thêm hai lò phản ứng nữa (số 5 và số 6, mỗi lò cũng có khả năng sản xuất 1 gigawatt) đang được xây dựng ở thời điểm xảy ra tai nạn. Bốn tổ máy phát điện đó sử dụng lò phản ứng kiểu RBMK-1000.

Vụ tai nạn ngày 26/4/1986 tại nhà máy điện Chernobyl (Ukraine) đã gây ra thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử thế giới, để lại nhiều hậu quả lớn cho đến bây giờ và về sau.

b. Nguyên nhân vụ thảm họa:

Thứ bảy ngày 26 tháng 4, 1986, lúc 1:23:40 sáng giờ địa phương, lò phản ứng số 4 nhà máy điện Chernobyl — được gọi là Chernobyl-4 — xảy ra một vụ nổ hơi lớn gây

29

Page 30: Báo Cáo Nhập Môn- Full

cháy, một loạt các vụ nổ tiếp sau đó, và xảy ra hiện tượng tan chảy lõi lò phản ứng hạt nhân. Nhiều chuyên gia đồng ý với nhau rằng, sai sót của con người chính là nguyên nhân dẫn tới thảm hoạ. Đó là thiết kế không chính xác trong hệ thống làm mát của lò phản ứng và dẫn đến vụ nổ phá huỷ lò. Những sai lầm nghiêm trọng của các nhân viên điều hành nhà máy cũng là tác nhân dẫn đến tai nạn. Họ đã vi phạm các nguyên tắc an toàn sản xuất và thực hiện một số động tác không được phép trong quá trình thử nghiệm thiết bị điện tại lò phản ứng số 4.

c. Hậu quả:i. Những hậu quả tức thời

Hiện tượng tan chảy hạt nhân gây ra một đám mây phóng xạ lan rộng tới Nga, Belarus và Ukraina, ngoài ra còn thêm những vùng khác tại châu Âu.

Ô nhiễm từ tai nạn Chernobyl lan ra các vùng nông thôn xung quanh ở mức độ khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện thời tiết. Báo cáo TORCH 2006 cho thấy một nửa số hạt hay hơn đã rơi xuống bên ngoài Ukraina, Belarus và Nga. Một diện tích đất đai rộng của Liên bang Nga phía nam Bryansk và nhiều vùng khác phía tây bắc Ukraina cũng bị ô nhiễm.

203 người phải vào viện ngay lập tức, trong số đó 31 người đã chết. Đa số họ là các nhân viên cứu hỏa và những người cứu nạn tìm cách kiểm soát vụ tai nạn, họ không hiểu rõ mức độ nguy hiểm của việc bị nhiễm phóng xạ. 135.000 người phải sơ tán khỏi vùng, gồm 50.000 người từ thị trấn Pripyat cạnh đó. Những người công nhân tham gia vào quá trình cứu chữa và dọn dẹp sau tai nạn được gọi là "thành viên đội xử lý", nhận những liều phóng xạ cao. Theo các ước tính của Liên Xô, khoảng từ 300.000 tới 600.000 thành viên đội xử lý tham gia vào việc sơ tán.

30

Page 31: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Khi khu vực cấm vào được thiết lập trên đất Ukraina và nước láng giềng Belarus quanh Chernobyl đã đẩy khoảng 300.000 người địa phương rời khỏi nhà cửa.

Các binh sĩ thu dọn những mảnh vơ nhiễm xạ chết người tại hiện trường vụ nổ.

ii. Những hậu quả chưa giải quyết xong

Tổng cộng 116.000 người đã được sơ tán vào năm 1986 trong phạm vi 30 kilomet xung quanh khu vực nhà máy điện nguyên tử Chernobyl, hiện vẫn bị bỏ hoang. Những năm tiếp theo, 230.000 người khác cũng được sơ tán.

Năm 2005, một báo cáo gây tranh cãi của Liên hiệp quốc (LHQ) chỉ nêu có 4.000 người thiệt mạng được xác nhận tại 3 nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất. Một

31

Page 32: Báo Cáo Nhập Môn- Full

năm sau, tổ chức Hòa bình xanh (Greenpeace) thẩm định số người thiệt mạng do thảm họa trên lên đến 100.000 người. Tổng số người thiệt mạng và những ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe vẫn là chủ đề tranh luận quyết liệt

Sau tai nạn, nhà máy nguyên tử Chernobyl tiếp tục sản xuất điện đến năm 2000, khi lò phản ứng còn hoạt động cuối cùng bị buộc phải ngưng hoạt động do sức ép của phương Tây.

Dù 30 năm đã trôi qua, thị trấn Pripyat giờ không có người sinh sống và cũng không thể có người sinh sống trở lại trong một thời gian dài. Các nhà khoa học ước tính thị trấn nằm gần nhà máy điện hạt nhân Chernobyl này sẽ vẫn trong cảnh không người sinh sống trong ít nhất 3.000-20.000 năm bởi mức độ nhiễm xạ cực cao tại đây. Đây cũng là bằng chứng cho thấy nguy cơ lâu dài của năng lượng hạt nhân.

Hiện, khoảng 5 triệu người Ukraine, Belarus và Nga vẫn sống trong những vùng bị nhiễm xạ với các mức độ khác nhau. Theo báo cáo của Greenpeace, 30 năm sau thảm họa Chernobyl, người dân tại các vùng nhiễm xạ vẫn đang ăn các loại thực phẩm nhiễm xạ. Báo cáo cho biết các mẫu sữa và rau củ tại khu vực này có mức nhiễm xạ cao gấp hàng chục lần tiêu chuẩn. Số người ung thư tại khu vực này cũng tăng lên không ngừng một cách bất thường.

Hai đứa trẻ bị ung thư do tác động của thảm họa được điều trị.

32

Page 33: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Khung cảnh hoang tàn ở Pripyat sau thảm họa hạt nhân.

33

Page 34: Báo Cáo Nhập Môn- Full

d. Hướng khắc phục:

Sau khi sự cố xảy ra, giới chức đổ một "quan tài bê tông" quanh lò phản ứng số 4 để ngăn 190 tấn bụi phóng xạ tiếp tục phát tán ra môi trường. Tuy nhiên, theo thời gian và do ảnh hưởng của các chất phóng xạ, vỏ bọc ấy đang xuống cấp. Chính quyền Ukraine sẽ xây vỏ bọc mới bằng thép, hình mái vòm với chiều cao 105 m, chiều dài 150 m và chiều rộng 260 m quanh lò phản ứng số 4. Lớp vỏ bọc mới sẽ tồn tại khoảng 100 năm và chi phí xây dựng nó vào khoảng 1,3 tỷ Euro. Người ta gọi vỏ bọc mới là "quan tài đá". Theo kế hoạch, quá trình xây dựng nó bắt đầu từ năm 2010 và sẽ kết thúc vào năm 2015. Tuy nhiên, dự án hoãn thường xuyên do nhiều nguyên nhân.

Đầu tháng 5/1986, dù lượng phóng xạ đang ở mức cực cao, lực lượng giải quyết hậu quả của vụ nổ vẫn dũng cảm thực hiện nhiệm vụ. Do không có thiết bị bảo hộ cần thiết và chưa biết rõ mức độ nguy hiểm, nhiều tình nguyện viên đã phơi nhiễm phóng xạ. Theo một báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), Liên xô đã huy động lực lượng gồm hơn 6.000 người tới Chernobyl để khắc phục hậu quả của vụ nổ.

34

Page 35: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Nhân viên tham gia quá trình khắc phục hậu quả thảm họa phải đeo mặt nạ chống độc.

Công nhân kiểm tra nồng độ phóng xạ trước khi rời nơi làm việc

2. Chiến tranh hạt nhân :

35

Page 36: Báo Cáo Nhập Môn- Full

a. Vũ khí hạt nhân :

Vũ khí hạt nhân (tiếng Anh: nuclear weapon) là loại vũ khí mà năng lượng của nó do các phản ứng phân hạch hoặc/và nhiệt hạch gây ra. Một vũ khí hạt nhân nhỏ nhất cũng có sức công phá lớn hơn bất kỳ vũ khí quy ước nào. Vũ khí có sức công phá tương đương với 10 triệu tấn thuốc nổ có thể phá hủy hoàn toàn một thành phố. Nếu sức công phá là 100 triệu tấn (mặc dù hiện nay chưa thể thực hiện được) thì có thể phá hủy một vùng với bán kính 100 - 160 km.

Vũ khí hạt nhân là loại vũ khí hủy diệt hàng loạt mà năng lượng của nó do các phản ứng phân hạch hạt nhân hoặc/và phản ứng hợp hạch gây ra.

Súng cối Davy crockett là loại vũ khí hạt nhân nhỏ nhất của Mỹ.

36

Page 37: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Những quả bom hạt nhân đầu tiên, giống như Fat Man.

Tên lửa đạn đạo có thể mang nhiều đầu đạn hạt nhân trong một lần phóng.

b. Hậu quả :

Một vũ khí hạt nhân nhỏ nhất cũng có sức công phá lớn hơn bất kỳ vũ khí quy ước nào. Vũ khí có sức công phá tương đương với 10 triệu tấn thuốc nổ có thể phá hủy hoàn toàn một thành phố. Nếu sức công phá là 100 triệu tấn (mặc dù hiện nay chưa

37

Page 38: Báo Cáo Nhập Môn- Full

thể thực hiện được) thì có thể phá hủy một vùng với bán kính 100 – 160 km. Cho đến nay, mới chỉ có hai quả bom hạt nhân được dùng trong Đệ nhị thế chiến: quả bom thứ nhất được ném xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày 6 tháng 8 năm 1945 có tên là Little Boy và được làm từ uranium; quả sau có tên là Fat Man và được ném xuống Nagasaki, cũng ở Nhật Bản ba ngày sau đó, được làm từ plutonium.

Vụ ném bom kinh hoàng đã phá hủy hầu hết cấu trúc của thành phố vốn được coi là căn cứ hậu cần nhỏ của quân đội Nhật Bản.

3. Sự cố nhà máy điện Fukushima :

a. Nguyên nhân :

Có hai yếu tố dẫn đến vụ nổ nhà máy hạt nhân, làm rò rỉ phóng xạ tại Fukushima. Đầu tiên là do động đất. Theo Reuters, vào lúc 14h46 ngày 11/3/2011 theo giờ địa phương, một trận động đất mạnh 9 độ Richter xảy ra tại vùng biển ngoài khơi thành phố Onagawa, tỉnh Miyagi. Tuy nhiên, nhà máy đã chịu được tác động của trận động đất một cách an toàn. Nhưng từ việc động đất dẫn đến sự cố thứ hai là sóng thần đến, làm ngập hệ thống phát điện, đây là nguyên nhân chính dẫn đến “thảm họa” ở Fukushima. Động đất và sóng thần đã làm hỏng hệ thống làm nguội lò phản ứng và các máy phát điện cấp cứu. Do không kiểm soát được bộ phận làm nguội, lò phản ứng của nhà máy đã bị nổ, phát tán phóng xạ ra bên ngoài.

38

Page 39: Báo Cáo Nhập Môn- Full

b. Hậu quả :

Sau sự cố rò rỉ phóng xạ tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima, nơi đây đã biến thành "vùng đất chết" với những cảnh hoang tàn, đổ nát, nhiều nhà cửa, lớp học bị bỏ không, cỏ mọc um tùm khắp lối. Những vùng cách nhà máy Fukushima 100 km cũng bị ảnh hưởng phóng xạ. Một số khu vực trong vùng cấm có thể sẽ không có sự sống trong nhiều thập kỷ tới, với lượng phóng xạ hơn 50 millisievert mỗi năm, trong khi mức phóng xạ cho phép là 20 millisievert mỗi năm. Hàng chục nghìn người dân đã được yêu cầu di dời để tránh phóng xạ. Nhiều người vẫn đang sống trong những ngôi nhà tạm, trong khi nhiều người khác lựa chọn chuyển tới những nơi ở mới, từ bỏ hy vọng trở lại quê nhà. Nhiều loài động, thực vật địa phương bị biến dạng bởi những hậu quả do thảm họa hạt nhân. Theo các chuyên gia, nguyên nhân xảy ra đột biến bất thường là do mức độ phóng xạ cao trong nguồn nước ngầm gần nhà máy. Điều này đã dẫn đến việc các loài động, thực vật tại đây bị biến đổi hàng loạt và còn rất lâu nữa con người mới lại có thể sinh sống trên những vùng đất này.  

Nhà máy điện hạt nhân Fukushima bị tàn phá sau thảm họa.

Hình ảnh được chụp từ trên cao của nhà máy Fukushima sau vụ nổ.

39

Page 40: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Những túi đất chất đống trong thành phố Fukushima, tỉnh Fukushima, vì chứa chất phóng xạ. Động đất, sóng thần ngày 11/3/2011 kéo theo khủng hoảng hạt nhân tồi tệ nhất thế giới kể từ sau thảm họa Chernobyl, Ukraine, năm 1986.

Thiên tai và phóng xạ khiến cây cỏ ở Fukushima cũng lụi tàn. Đất nước và con người xứ sở mặt trời mọc đã hồi sinh mạnh mẽ nhưng vẫn chưa được như mong đợi bởi nhân lực thiếu và giá vật liệu xây dựng cao.

40

Page 41: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Phóng xạ vẫn tồn tại trong các loài hải sản ở Nhật Bản vài thập kỷ tiếp theo.

c. Hướng khắc phục hậu quả:

Chính phủ Nhật Bản và Công ty điện lực Tokyo (Tepco) vừa công bố lộ trình mới về khắc phục sự cố tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima I, cùng ngày đưa ra những sửa đổi chính sách quan trọng sau thảm hoạ kép 11/3.Tepco, Công ty điều hành nhà máy điện hạt nhân Fukushima, cho biết họ đã soạn những kế hoạch mới cho việc đóng cửa cơ sở này sau khi có bằng chứng về việc lõi lò phản ứng bị tan chảy tại 3 trong số 6 lò phản ứng.Theo kế hoạch mới, thời gian khắc phục sự cố sẽ được chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn 1 kéo dài từ nay đến giữa tháng 7; giai đoạn 2 kéo dài 3-6 tháng và tiếp đó là giai đoạn 3 tập trung giải quyết các vấn đề trung hạn.

Theo kế hoạch mới, nhóm công tác về chiến lược tăng trưởng kinh tế mới sẽ nối lại các cuộc họp vào cuối tháng này và sẽ đưa ra chiến lược vực dậy nền kinh tế quốc gia vào cuối năm nay; chính phủ Nhật Bản sẽ xem xét toàn diện chính sách năng lượng quốc gia, vốn coi năng lượng hạt nhân là một trụ cột quan trọng, đồng thời cân nhắc lại các kế hoạch thúc đẩy xuất khẩu cơ sở hạ tầng ra nước ngoài, trong đó có các công nghệ phát điện hạt nhân, hệ thống đường sắt cao tốc và các cơ sở xử lý nước thải.

41

Page 42: Báo Cáo Nhập Môn- Full

C. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂNI. Châu Á

Châu Á là khu vực duy nhất trên thế giới, nơi công suất phát điện và đặc biệt là năng lượng hạt nhân tăng lên đáng kể. Tại Đông và Nam Á có 111 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động, 21 lò đang xây dựng và theo kế hoạch sẽ xây dựng tiếp khoảng 150 lò. Sự tăng trưởng điện hạt nhân sẽ được thực hiện ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Ấn Độ.

1. Nhật Bản

Có 55 nhà máy (48 GWe) đang vận hành, 2 đang xây dựng, 11 đang là dự án (17 GWe), cộng với 17 lò phản ứng nghiên cứu. 

Trong tổng sản lượng điện phát ra, 28% sản lượng điện là năng lượng hạt nhân. Năm 2015, theo dự kiến tỷ lệ đóng góp của điện hạt nhân sẽ tăng lên để đáp ứng mục tiêu hạn chế việc phát khí thải của Nhật theo Nghị định thư Kyoto. Theo kế hoạch dài hạn, công suất điện hạt nhân sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050. 

Các lò phản ứng bước vào hoạt động mới đây nhất thuộc loại lò tiên tiến thế hệ thứ ba, có hệ thống bảo đảm an toàn cao. Nhà máy đầu tiên thuộc loại này đã hòa vào lưới điện năm 1996. 

Nhật Bản cam kết tái xử lý nhiên liệu sử dụng để thu hồi uranium và plutonium và sử dụng lại trong sản xuất điện năng. Cả hai sẽ là nhiên liệu oxit phối trộn trong các lò truyền thống cũng như trong lò phản ứng nơtron nhanh.

Năm 2003, một số lò phản ứng đã ngừng vài tháng để kiểm tra, theo dõi những bất thường. Lò mới nhất trong số này đã chạy lại từ năm 2005. Nhật Bản có lò thử nghiệm nhiệt độ cao, đạt được 950 độ C, đủ để có thể sản xuất

42

Page 43: Báo Cáo Nhập Môn- Full

hạt nhân để sản xuất hidro vào năm 2050, và nhà máy công nghiệp đầu tiên sẽ đi vào sản xuất vào năm 2025. 

2. Trung Quốc

Có 11 nhà máy đang hoạt động (8.6 GWe), 7 nhà máy đang xây dựng, 24 trong dự án, 76 đang đề xuất,ngoài ra còn có 24 lò phản ứng nghiên cứu. 

Trung Quốc đang tiến rất nhanh trong việc xây dựng những nhà máy điện hạt nhân mới, trong đó nhiều nhà máy được bảo đảm về tiến độ và ngân sách. 

Nhu cầu về điện của Trung Quốc tăng trên 8% mỗi năm. Nhu cầu lớn nhất là ở tỉnh Quảng Đông, nằm kề với Hong Kong, nơi điện năng có cầu cao hơn cung rất nhiều. Kế hoạch nhà nước đặt ra 50 GWe vào năm 2020, như vậy mỗi năm cần bổ sung trung bình 3.500 MWe. Mục têu dài hạn là năm 2050 đạt 240 GWe.

Trung Quốc đã xây dựng một lò phản ứng trình diễn nhỏ, tiên tiến ở nhiệt độ cao, làm lạnh bằng khí gas dùng tầng nhiên liệu dạng sôi (pebble bed fuel), vận hành từ năm 2000. Một nguyên mẫu dựa trên lò này ở quy mô công nghiệp dự kiến sẽ khởi động năm 2013. 

Về R&D đang tiến hành hợp tác với Hàn Quốc sản xuất hidro.

3. Hàn quốc . 20 nhà máy đang hoạt động (17.5 GWe), 3 đang xây dựng, 5 đã có dự án và 2 lò phảnHàn Quốc đã đáp ứng được 35% nhu cầu năng lượng bằng điện hạt nhân và loại năng lượng này đang tăng lên. 

Theo kế hoạch Nhà nước sẽ bổ sung thêm thành 28 lò phản ứng, bao gồm cả lò phản ứng tiên tiến và năm 2035 sẽ thực hiện 60% điện hạt nhân. Nhu cầu điện năng ở Hàn Quốc đang tăng mạnh. 

Hàn Quốc hợp tác với các công ty Mỹ, triển khai lò phản ứng hạt nhân OPR 1.000 MWe, nội địa hóa 90% và có thể xuất khẩu sang Indonesia và Việt Nam. Mô hình lò API mới dựa trên lò này. 

Kinh phí cho R&D và chương trình chế tạo trình diễn của Hàn Quốc là 1 tủ đôla Mỹ, nhằm sản xuất ra hidro thương phảm, dùng nhiệt hạt nhân vào năm 2020. 

43

Page 44: Báo Cáo Nhập Môn- Full

4. Ấn Độ

17 nhà máy đang hoạt động, 6 đang xây dựng (3.8 GWe), 19 đã có dự án hoặc đề xuất, cùng với 5 lò phản ứng nghiên cứu.

Ấn Độ đã đạt được sự độc lập trong chu trình nhiên liệu hạt nhân của mình. Điện hạt nhân mới cung cấp dưới 4% điện năng của Ấn Độ. Các nhà máy đang xây dựng sẽ phải hoàn thành vào năm 2010. 24 nhà máy khác đã có dự án hoặc đề xuất, đến năm 2020 sẽ tạo ra 20 GWe điện năng 

Ấn Độ là nước đi tiên phong trong việc phát triển chu trình nhiên liệu thorium và có nhiều thiết bị tiên tiến liên quan đến vấn đề này. 

II. Việt Nam

1 lò phản ứng nghiên cứu. 

Có một lò phản ưng nghiên cứu ở Đà Lạt, hoạt động với sự trợ giúp của Nga. 

Nhu cầu điện năng tăng lên nhanh chóng dự kiến đạt sản lượng 100 tỷ kWh/năm vào 2010 từ 40 tỷ kWh năm 2003. Trên ½ tổng năng lượng là thủy điện, 1/4 từ khí. 

44

Page 45: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Tháng tư 2008 đã thông báo dự kiến  xây dựng một nhà máy 4.000 MWe tại phía Nam tỉnh Ninh Thuận, năm 2015 bắt đầu khởi công và đi vào sản xuất năm 2020.

III. QUẢN LÝ CHẤT THẢI

Các quốc gia phát triển và đang phát triển đều theo đuổi những dự án nhà máy điện hạt nhân, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn về năng lượng. Trong khi đó, nguồn năng lượng truyền thốngngày càng cạn kiệt và góp phần gia tăng sự ô nhiễm môi trường do lượng phát thải khí độc hại ra môi trường xung quanh: nước, đất, không khí và sinh vật...Tuy nhiên, quá trình xử lý trong các lò phản ứng hạt nhân tạo ra những sản phẩm phụ, chất thải hạt nhân có phóng xạ, là yếu tố gây đau đầu các nhà khoa học và quản lý. Hiện tại mới chỉ cách xử lý duy nhất là... chôn cất chất thải trong hầm mỏ, kho chứa.

Các nhà khoa học trên toàn thế giới đã đưa ra những giải pháp khác nhau nhằm đối mặt với vấn đề xử lý chất thải hạt nhân, tuy nhiên mọi cách làm đều chưa hiệu quả. Điều này cũng nhắc nhở việc phát triển công nghệ hạt nhân.Dưới đây là 7 giải pháp đối mặt với vấn đề chất thải hạt nhân và những rủi ro từ chúng:Đưa vào không gian

Nỗi lo về chất thải hạt nhân sẽ tan biến và không thể gây hại cho con người nếu chúng ta có thể đưa chúng vào hệ mặt trời, hay “thả” vào mặt trời. Nhưng nếu các vụ phóng tàu để đưa ra các chất thải hạt nhân vào không gian thất bại, hậu quả sẽ khôn lường như thế nào?Khi tàu phóng rơi xuống các đại dương, phát nổ trên vùng thượng quyển… hậu quả với con người, sinh vật trên Trái Đất là khôn lường. Do đó, việc đưa chất thải ra ngoài vũ trụ cần được cân nhắc.Thậm chí, giả sử việc phóng ra ngoài không gian thành công theo đúng lộ trình và an toàn, rất có thể một ngày nào đó, những chất thải đó có thể quay trở lại.Chôn sâu trong lòng đất

Việc chôn chất thải hạt nhân xuống sâu dưới lòng đất là một lựa chọn ưa thích của nhiều quốc gia. Tuy nhiên, nó sẽ được chôn như thế nào là câu hỏi gây ra sự tranh cãi.Giải pháp chôn sâu vẫn là một dự tính trên giấy, mô tả việc đưa chất thải vào trong những chiếc hộp thép rồi chôn sâu hàng km dưới bề mặt Trái Đất. Một lợi thế của việc chôn chất thải là có thể khoan chúng gần các lò phản ứng hạt nhân, giúp giảm khoảng cách để vận chuyển những chất thải “nguy hiểm cao độ” xuống nơi chôn lấp.Tuy nhiên, các nước đều vấp phải vấn đề liên quan đến lựa chọn địa điểm chôn lấp chất thải, những nguyên tắc tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cho môi sinh khu vực đó…Chôn lấp dưới đáy biển

45

Page 46: Báo Cáo Nhập Môn- Full

Kết luậnThế kỷ 21 được cho là sẽ có các thị trường năng lượng toàn cầu hóa nhất và mang tính cạnh tranh nhất trong lịch sử loài người, với tốc độ tiến bộ công nghệ nhanh chóng và sự gia tăng tiêu thụ năng lượng lớn nhất từ trước đến nay, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Ông Mohamed ElBaradei, Tổng Giám đốc IAEA đã từng phát biểu tại đại hội đồng IAEA lần thứ 50 vào tháng 9/2006 rằng, đổi mới công nghệ và thể chế là yếu tố then chốt để đảm bảo lợi ích từ việc sử dụng năng lượng hạt nhân phục vụ phát triển bền vững.

Năng lượng hạt nhân toàn cầu sau một giai đoạn suy giảm tốc độ tăng trưởng chủ yếu do các mối lo ngại về vấn đề an toàn các nhà máy điện hạt nhân ở cuối thế kỷ 20. Giờ đây, do tác động chủ yếu bởi sự thay đổi khí hậu và sự cần đến các nguồn năng lượng phi cacbon, mà nhiều chính phủ và các công ty trên toàn thế giới đang chú trọng đến việc phục hồi phát triển năng lượng hạt nhân. Các quốc gia phát triển cũng như đang phát triển đều thể hiện mối quan tâm này, chính vì vậy mà cách diễn đạt về sự bắt đầu thời kỳ "phục hưng hạt nhân" đang được sử dụng trong cộng đồng năng lượng hạt nhân trên toàn thế giới. Công nghệ năng lượng hạt nhân trên thế giới ngày càng tiến bộ nhanh chóng với thế hệ kế tiếp các lò phản ứng hạt nhân tiên tiến, mang nhiều triển vọng phát triển trong tương lai về tất cả các khía cạnh, kinh tế, chống phổ biến vũ khí hạt nhân, bảo vệ môi trường, an toàn và phát triển bền vững.

46

Page 47: Báo Cáo Nhập Môn- Full

 

47