Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PHÇN I: ®¸nh gi¸ n¨ng l­îng

B¶ng th«ng sè thèng kª c¸c lo¹i n¨ng l­îng

TT Lo¹i n¨ng l­îngTû lÖ sö

dôngT¨ng tr­ëng

Thêi gian

khai th¸c

1 DÇu má ( Petroleum) 35% 2,2% 40 n¨m

2 KhÝ tù nhiªn ( Natural Gas) 23% 5,3% 60 n¨m

3 Than ®¸ ( Coal) 28% 1,7% 230 n¨m

4 N¨ng l­îng nguyªn tö ( Nuclear Electric) 6% 4,7%

5 Thñy ®iÖn ( Hydro Electric) 6%

53%6

C¸c lo¹i n¨ng l­îng t¸i t¹o kh«ng kÓ thñy

®iÖn ( renewable energy)2%

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PHÇN i: ®¸nh gi¸ n¨ng l­îng Danh môc nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö trªn thÕ giíi

TT Quèc Gia Sè nhµ m¸y

Tæng c«ng

suÊt

MW

TT Quèc Gia Sè nhµ m¸y

Tæng c«ng

suÊt

MW

1 ARGENTINA 2 935 16 LITHUANIA REPUBLIC 1 1185

2 ARMENIA 1 376 17 MEXICO 2 1360

3 BELGIUM 7 5824 18 NETHERLANDS 1 482

4 BRAZIL 2 1795 19 PAKISTAN 2 425

5 BULGARIA 2 1906 20 ROMANIA 2 1300

6 CANADA 18 12589 21 RUSSIAN FEDERATION 31 21743

7 CHINA 11 8572 22 SLOVAK REPUBLIC 5 2034

8 CZECH REPUBLIC 6 3538 23 SLOVENIA 1 666

9 FINLAND 4 2696 24 SOUTH AFRICA 2 1800

10 FRANCE 59 63260 25 SPAIN 8 7450

11 GERMANY 17 20430 26 SWEDEN 10 8974

12 HUNGARY 4 1829 27 SWITZERLAND 5 3220

13 INDIA 17 3779 28 UKRAINE 15 13107

14 JAPAN 55 47587 29 UNITED KINGDOM 19 10222

15 KOREA REPUBLIC 20 17454 30UNITED STATES OF

AMERICA104 100356

TOTAL 439 371815

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn Ii. ch­¬ng I. 1.2.

cÊu t¹o nguyªn tö

CÊu t¹o nguyªn tö:

Nguyªn tö bao gåm h¹t nh©n mang ®iÖn tÝch d­¬ng ë trung t©m

vµ c¸c electron mang ®iÖn tÝch ©m bay xung quanh

H¹t nh©n vµ Electron liªn kÕt nhau b»ng lùc ®iÖn tõ

H¹t nh©n bao gåm Proton vµ Neutron

Proton và Neutron liªn kÕt víi nhau b»ng lùcnguyªn tö

Proton cã khèi l­îng lµ 1,6726 x 10-27 kg vµ ®iÖntÝch lµ 1,6 x 10-19 C. Proton bao gåm 2 h¹t quark lªnvµ 1 h¹t quark xuèng.

Neutron cã khèi l­îng lµ 1,6749 x 10-27 kg vµkh«ng mang ®iÖn. Neutron bao gåm 1 h¹t quark lªnvµ 2 h¹t quark xuèng

Electron cã khèi l­îng lµ 9,1 x 10-31 kg vµ ®iÖn tÝchlµ -1,6 x 10-19 C

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn Ii. ch­¬ng I. 1.2.

cÊu t¹o nguyªn tö

CÊu t¹o nguyªn tö:

Mét nguyªn tö cã thÓ cã mét hoÆc nhiÒu ®ång vÞ b»ng c¸ch thay ®æi sè

Neutron trong h¹t nh©n

Phãng x¹ h¹t nh©n:

Lµ c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng tù ph¸t ra c¸c tia phãng x¹ lµ 1 lo¹i bøc x¹ cã g©y

sù ion ho¸.

cã kh¶ n¨ng t¸c dông sinh lý vµ ho¸ häc nh­ ph¸ huû tÕ bµo, kÝch thÝch 1 sè

ph¶n øng ho¸ häc.

cã kh¶ n¨ng xuyªn qua 1 sè chÊt nh­ gç, v¶i,giÊy, miÕng kim lo¹i máng.

Mét sè nguyªn tö cã kh¶ n¨ng tù phãng ra c¸c tia α, ß,γ ®Ó biÕn thµnh

c¸c nguyªn tö kh¸c

Tia α lµ h¹t nh©n nguyªn tö Heli

Tia ß lµ h¹t m¹ng ®iÖn, ß- lµ tia mang ®iÖn ©m vµ ß+ lµ tia mang ®iÖn d­¬ng

Tia γ lµ sãng ®iÖn tõ. Tia γ lµ tia nguy hiÓm nhÊt vµ xuÊt hiÖn ë tÊt c¶

c¸c phãng x¹

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn Ii. ch­¬ng I. 1.3.

ph¶n øng h¹t nh©n

Ph¶n øng h¹t nh©n:

Trong mét sè tr­êng hîp, khi c¸c h¹t nh©n va ch¹m víi nhau hoÆcva ch¹m vµo Neutron sÏ biÕn thµnh c¸c h¹t nh©n, Neutron kh¸c vµthu hoÆc táa ra n¨ng l­îng

C¸c h¹t vì ra tiÕp tôc va ch¹m víi c¸c h¹t nh©n kh¸c sÏ duy tr× ,bïng næ ph¶n øng h¹t nh©n

HÖ thøc Einstein gi÷a khèi l­îng vµ n¨ng l­îng

E= mc2 (Jun)

Trong ®ã : m- Khèi l­îng vËt ( kg)

c - VËn tèc ¸nh s¸ng 3.108 m/s

E - N¨ng l­îng nghØ cña vËt ( J)

N¨ng l­îng sinh ra trong ph¶n øng h¹t nh©n:

Ng­êi ta thÊy r»ng tæng khèi l­îng c¸c h¹t tr­íc khi tham giaph¶n øng vµ tæng khèi l­îng c¸c h¹t t¹o thµnh sau ph¶n øngkh«ng b»ng nhau : MT ≠ MS

Nh­ vËy sÏ cã mét khèi l­îng: m = MT - MS mÊt ®i hoÆc sinh rathªm

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn Ii. ch­¬ng I. 1.4.

qu¸ tr×nh n¨ng l­îng cña ph¶n øng h¹t nh©n

Theo hÖ thøc A.Einstein ph¶n øng sÏ sinh ra n¨ng l­îng

E = m.c2

NÕu MT> MS , ph¶n øng sÏ táa n¨ng l­îng

NÕu MT< MS , ph¶n øng sÏ thu n¨ng l­îng

N¨ng l­îng sinh ra trong ph¶n øng h¹t nh©n:

E= mc2 chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n t¹o ra n¨ng

l­îng cho ph¶n øng h¹t nh©n.

N¨ng l­îng liªn kÕt, n¨ng l­îng liªn kÕt riªng:

§é hôt khèi:

Khèi l­îng cña mét h¹t nh©n lu«n nhá h¬n tæng khèi

l­îng c¸c nucl«n t¹o thµnh h¹t nh©n ®ã.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng I. 1.4.

qu¸ tr×nh n¨ng l­îng cña ph¶n øng h¹t nh©n

§é chªnh gi÷a hai khèi l­îng ®ã ®­îc gäi lµ ®é hôt khèi cña

h¹t nh©n Δm

N¨ng l­îng liªn kÕt, n¨ng l­îng liªn kÕt riªng:

N¨ng l­îng liªn kÕt: Lµ n¨ng l­îng tèi thiÓu cÇn thiÕt

®Ó ph¸ h¹t nh©n ®ã thµnh c¸c Nuclons riªng lÎ

Δm = [Zmp

+(A-Z)mn–m

hn]

Wlk

= [Zmp+(A-Z)m

n–m

hn]c

2

hay Wlk

= Δm.c2

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng I. 1.4.

qu¸ tr×nh n¨ng l­îng cña ph¶n øng h¹t nh©n

N¨ng l­îng liªn kÕt, n¨ng l­îng liªn kÕt riªng:

N¨ng l­îng liªn kÕt riªng: Lµ n¨ng l­îng liªn kÕt tÝnh cho

mét Nuclons

N¨ng l­îng liªn kÕt riªng =

Trong ®ã: A- Lµ sè khèi

N¨ng l­îng liªn kÕt riªng cµng lín th× h¹t nh©n cµng bÒn

v÷ng

Ph¶n øng táa nhiÖt lµ ph¶n øng biÕn ®æi c¸c chÊt kÐm bÒn

v÷ng thµnh c¸c chÊt bÒn v÷ng

C¸c chÊt kÐm bÒn v÷ng th­êng tù phãng x¹ biÕn ®æi thµnh

c¸c chÊt bÒn v÷ng h¬n

A

Wlk

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn Ii. ch­¬ng Ii. 2.1.

kh¸i niÖm vÒ nhiªn liÖu h¹t nh©n

Nhiªn liÖu: Lµ chÊt khi ch¸y cho nhiÖt n¨ng. Nhiªn liÖu chia lµm 2

lo¹i- Nhiªn liÖu v« c¬ vµ nhiªn liÖu h÷u c¬

Nhiªn liÖu h÷u c¬: DÇu má, than ®¸, khÝ thiªn nhiªn, gç

Nhiªn liÖu v« c¬: Uranium

Nhiªn liÖu h¹t nh©n cung cÊp n¨ng l­îng lín h¬n rÊt nhiÒu so víi

nhiªn liÖu hãa th¹ch: 1kg Uranium t­¬ng ®­¬ng 16 tÊn than ®¸

Uranium:

Uranim lµ nguyªn tè hãa häc cã tÝnh phãng x¹, cã ¸nh kim lo¹i, mµu

x¸m b¹c, cã ký hiÖu U, sè khèi 92

Uranium lµ kim lo¹i nÆng nhÊt trong tù nhiªn vµ tån t¹i d­íi c¸c d¹ng

®ång vÞ kh¸c nhau 99,3% U238 vµ 0,7% U235

Tuy nhiªn chØ cã U235 ph©n r· míi t¹o ra nhiÒu n¨ng l­îng cho lß

ph¶n øng h¹t nh©n.

Uranium lµ nguyªn tè phæ biÕn trong vá tr¸i ®Êt ®­îc t×m thÊy ë ®Êt,

®¸, s«ng vµ ®¹i d­¬ng.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.1.

kh¸i niÖm vÒ nhiªn liÖu h¹t nh©n

Uranium:

Trong ®ã Uranium hiÖn nay ®­îc khai th¸c chñ yÕu t¹i c¸c má

quÆng Uranium

QuÆng Uranium ®­îc tån t¹i d­íi c¸c d¹ng Uraninit ( UO2) hay

pitchblend ( U3O8)

Uranium cã tû träng lµ 18,5-19 xÊp xØ tû träng cña Vµng

Uranium t­¬ng ®èi mÒm dÔ tiÕn hµnh gia c«ng c¬ khÝ

Trong kh«ng khÝ, Uranium cã thÓ bÞ « xy hãa chËm chuyÓn thµnh

mµu ®en

Uranium cã tÝnh phãng x¹ vµ khã cã thÓ nhËn ra b»ng m¾t th­êng

Plutonium:

Plutonium lµ nguyªn tè hãa häc hiÕm cã tÝnh phãng x¹ cao, ký hiÖu

Pu vµ cã sè nguyªn tö 94

Plutonium lµ kim lo¹i mµu tr¾ng b¹c, bÞ xØn khi tiÕp xóc víi kh«ng

khÝ t¹o thµnh mét líp phñ mê khi bÞ oxi hãa

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.1.

kh¸i niÖm vÒ nhiªn liÖu h¹t nh©n

Plutonium:

Plutonium lµ nguyªn tè kh«ng cã trong tù nhiªn mµ ®­îc h×nh thµnh

tõ ph¶n øng cña Uranium.

Plutonium bao gåm nhiÒu ®ång vÞ kh¸c nhau.

Plutonium tån t¹i trong lß ph¶n øng h¹t nh©n, chÊt th¶i lß ph¶n øng

h¹t nh©n, chÊt th¶i sau vô næ h¹t nh©n

Trong lß ph¶n øng h¹t nh©n, 2/3 n¨ng l­îng ®­îc t¹o thµnh tõ U235

vµ 1/3 n¨ng l­îng ®­îc t¹o thµnh tõ Pu239

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.2.

chuÈn bÞ nhiªn liÖu

Khai th¸c, tuyÓn quÆng vµ tinh chÕ quÆng Uranium

PhÇn lín Uranium kh«ng ®­îc khai th¸c trùc tiÕp mµ n»m lÉn víi c¸c

nguyªn tè kh¸c

Tïy thuéc vµo c¸c má quÆng kh¸c nhau, nh­ng hµm l­îng Uranium

trong quÆng lµ rÊt thÊp.

Sau khi ®­îc khai th¸c, quÆng sÏ ®­îc ®Ëp nhá, nghiÒn n¸t vµ sö

dông mét sè thao t¸c hãa häc ®Ó chÕ xuÊt Uranium

S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh chÕ xuÊt trªn sÏ lµ mét chÊt nh·o mµu vµng

gäi lµ “ B¸nh vµng”. B¸nh vµng chøa kho¶ng 75% Oxit Uranium

ViÖc khai th¸c vµ t¨ng hµm l­îng Uranium gäi lµ qu¸ tr×nh tuyÓn

quÆng Uranium. Qu¸ tr×nh tuyÓn quÆng ®­îc lµm trùc tiÕp t¹i má.

“B¸nh vµng” kh«ng ®­îc dïng ngay trong lß ph¶n øng mµ ph¶i lo¹i

hÕt t¹p chÊt th«ng qua nhiÒu giai ®o¹n lµm tinh khiÕt- refining

Sau khi ®¹t ®é tinh khiÕt, Oxit Uranium sÏ ®­îc chuyÓn thµnh

Teraflourua Uranium ( UF4)- conversion

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.2.

chuÈn bÞ nhiªn liÖu

Lµm giµu Uranium

Trong tù nhiªn chØ cã 0,7% U235. Muèn sö dông lµm nhiªn liÖu trong

lß ph¶n øng h¹t nh©n ta ph¶i lµm giµu U235 lªn 3-5%

Lµm giµu Uranium rÊt khã v× U235 vµ U238 lµ c¸c ®ång vÞ cña cïng

mét nguyªn tè nªn hÇu nh­ tÝnh chÊt hãa häc vµ khèi l­îng kh¸c

nhau rÊt Ýt

HiÖn nay cã 3 ph­¬ng ph¸p lµm giµu Uranium chÝnh lµ:

KhuÕch t¸n khÝ

Siªu ly t©m

Ph©n t¸ch ®ång vÞ b»ng Laser ( ChØ míi ¸p dông trong phßng thÝ

nghiÖm)

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.2.

chuÈn bÞ nhiªn liÖu

Lµm giµu Uranium

KhuÕch t¸n khÝ:

Uranium ®­îc chuyÓn tõ tetraflourua Uranium ( UF4) thµnhhexaflourua Uranium ( UF6) cã ®Æc tÝnh lµ thÓ khÝ b¾t ®Çu tõ560C

UF6 sÏ ®­îc ®i qua mét lo¹t c¸c “ hµng rµo” lµ nh÷ng tÊm mµng®ôc lç rÊt nhá. C¸c ph©n tö hexaflourua U235 nhÑ h¬n nªn ®i quac¸c hµng rµo nhanh h¬n, nhê vËy cã thÓ dÇn dÇn lµm giµuUranium.

Tuy nhiªn do khèi l­îng 2 ®ång vÞ kh¸c nhau rÊt Ýt nªn sù dichuyÓn còng kh¸c nhau rÊt Ýt. Mét nhµ m¸y lµm giµu UraniumcÇn ph¶i thao t¸c lÆp l¹i 1400 lÇn ®Ó s¶n xuÊt ra Uranium cã ®égiµu U235 cÇn thiÕt.

Siªu ly t©m:

Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc dïng víi quy m« nhá h¬n vµ ®­îc ph¸ttriÓn bëi tËp ®oµn Ch©u ¢u URENCO ( §øc, Hµ Lan, Anh)

Sö dông mét m¸y ly t©m quay víi tèc ®é rÊt nhanh ®¸nh bËt rangoµi hexaflourua Uranium 238 vµ hexaflourua Uranium 235chøa trong m¸y

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.2.

chuÈn bÞ nhiªn liÖu

Lµm giµu Uranium

Siªu ly t©m:

Do khèi l­îng gÇn gièng nhau nªn muèn ®¹t ®Õn hµm l­îng

Urani cÇn thiÕt th× ph¶i qua nhiÒu giai ®o¹n nèi tiÕp

Ph©n t¸ch ®ång vÞ b»ng Laser ( SILVA):

Ph­¬ng ph¸p nµy hiÖn ®ang ®­îc sö dông trong phßng nghiªn

cøu vµ ch­a ®­îc sö dông trong c«ng nghiÖp

Ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp t¸ch mét nguyªn tö Urani 235 vµ mét

nguyªn tö Urani 238 chØ qua mét giai ®o¹n

Nguyªn lý cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ lÊy ®i mét electron Urani 235

b»ng c¸ch sö dông n¨ng l­îng do chïm laser cung cÊp mµ kh«ng

®ông ®Õn Urani 238

Nh÷ng tia laser cã b­íc sãng ®­îc lùa chän mét c¸ch chÝnh x¸c

cung cÊp n¨ng l­îng cÇn thiÕt ®Ó electron bøt ra khái Urani 235

chø kh«ng ph¶i Urani 238

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.2.

chuÈn bÞ nhiªn liÖu

Lµm giµu Uranium

Ph©n t¸ch ®ång vÞ b»ng Laser ( SILVA):

Sau khi Ion hãa mang ®iÖn tÝch d­¬ng, Urani 235 sÏ bÞ t¸ch khái

h¬i Urani bëi mét ®iÖn tr­êng vµ ®­îc thu vÒ phÝa cùc ©m trªn

c¸c bé gãp

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.3.

xö lý nhiªn liÖu vµ t¸i xö lý nhiªn liÖu

Xö lý nhiªn liÖu

ChÕ t¹o c¸c bã thanh nhiªn liÖuSau khi ®­îc lµm giµu, hexaflourua Urani ®­îc chuyÓn vÒ oxit

Urani d­íi d¹ng chÊt bét mµu ®en.

ChÊt bét nµy ®­îc Ðp råi nung ®Ó cho ra nh÷ng khèi trô trßn nhá

cã chiÒu dµi chõng 1cm vµ kÝch th­íc cì mÈu phÊn nhá gäi lµ

“viªn”. Mçi viªn nÆng 7g vµ cã thÓ cung cÊp n¨ng l­îng t­¬ng

®­¬ng 1 tÊn than ®¸.

C¸c viªn ®­îc xÕp vµo nh÷ng èng kim lo¹i dµi chõng 4m b»ng

hîp kim ziriconi, nh÷ng èng nµy dïng lµm “vá bäc”, hai ®Çu bÞt

kÝn, t¹o thµnh c¸c “thanh” nhiªn liÖu.

Ng­êi ta l¹i kÕt hîp 264 thanh nhiªn liÖu kÕt l¹i thµnh nh÷ng “ bã

cñi” tiÕt diÖn h×nh vu«ng gäi lµ bã thanh nhiªn liÖu

§Ó n¹p nhiªn liÖu cho mét lß ph¶n øng 900 MW cÇn dïng 157 bã

thanh nhiªn liÖu chøa tÊt c¶ 11 triÖu “viªn”

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.3.

xö lý nhiªn liÖu vµ t¸i xö lý nhiªn liÖu

Xö lý nhiªn liÖu

Sù ph©n h¹ch trong lß ph¶n øngC¸c bã thanh nhiªn liÖu ®­îc s¾p xÕp theo mét d¹ng h×nh häc

chÝnh x¸c lµm thµnh t©m lß ph¶n øng

Mçi thanh n»m trong ®ã trong thêi gian 3-4 n¨m. Trong thêi

gian nµy, sù ph©n h¹ch U235 sÏ cung cÊp nhiÖt n¨ng cÇn thiÕt ®Ó

s¶n xuÊt h¬i n­íc råi s¶n xuÊt ®iÖn

U235 hÊp thô notron sÏ ph©n h¹ch vµ gi¶i phãng n¨ng l­îng ,t¹o

thµnh c¸c h¹t nh©n kh¸c

U238 sau khi hÊp thô 1 notron sÏ chuyÓn thµnh Pu239 vµ ph©n

h¹ch gi¶i phãng n¨ng l­îng vµ mét phÇn biÕn thµnh c¸c ®ång vÞ

kh¸c cña Pu do b¾t gi÷ thªm notron

Sù tho¸i hãa cña nhiªn liÖu

Theo thêi gian, nhiªn liÖu chÞu mét sè biÕn ®æi vµ gi¶m dÇn tÝnh

n¨ng cña nã.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.3.

xö lý nhiªn liÖu vµ t¸i xö lý nhiªn liÖu

Xö lý nhiªn liÖu

Sù xuÊt hiÖn c¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch hÊp thô neutron lµm ¶nh h­ëng®Õn ph¶n øng d©y chuyÒn

Sau mét thêi gian, nhiªn liÖu ph¶i bÞ rót ra khái lß ph¶n øng mÆcdï vÉn cßn mét sè l­îng lín vËt lÖu cung cÊp n¨ng l­îng cã thÓthu håi ®­îc lµ Uranium vµ Plutonium

Nhiªn liÖu ®· sö dông cã ho¹t ®é phãng x¹ rÊt cao do sù cã mÆtcña c¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch.

Bøc x¹ do c¸c nguyªn tö phãng x¹ ph¸t ra táa ra rÊt nhiÒu nhiÖt.

Sau khi sö dông, nhiªn liÖu ®· ch¸y ®­îc cÊt gi÷ trong mét bÓlµm l¹nh ë gÇn lß ph¶n øng trong 3 n¨m ®Ó gi¶m ho¹t ®é phãngx¹

T¸i xö lý nhiªn liÖu

Môc ®Ých

Thu håi Urani 235 vµ Plutoni cßn cã thÓ sö dông ®­îc ®Ó s¶nxuÊt ra ®iÖn

Ph©n lo¹i c¸c chÊt th¶i phãng x¹ kh«ng thu håi ®­îc

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.3.

xö lý nhiªn liÖu vµ t¸i xö lý nhiªn liÖu

C¸c n­íc kh«ng t¸i xö lý : Thôy §iÓn, Mü. Nhiªn liÖu ®· sö dông sÏ®­îc coi nh­ chÊt th¶i vµ cÊt gi÷ ngay sau khi rót khái lß ph¶n øng

C¸c n­íc t¸i xö lý: Ph¸p, Anh, Nga, NhËt

C¸c n­íc t¶i xö lý ë n­íc kh¸c ( Ph¸p): §øc, Thôy SÜ, BØ

Ph©n t¸ch c¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch

Sau khi ®Õn nhµ m¸y t¸i xö lý, c¸c bã thanh nhiªn liÖu ®· södông ®­îc ®Æt vµo mét bÓ n­íc mét lÇn n÷a

Sau ®ã ®­îc c¾t thµnh nh÷ng ®o¹n nhá ®­a vµo mét dung dÞchhãa häc hßa tan nhiªn liÖu nh­ng vÉn gi÷ nguyªn c¸c m¶nh kimlo¹i ( vá bäc). Nh÷ng m¶nh nµy ®­îc cÊt gi÷ nh­ chÊt th¶i h¹tnh©n.

Mét lo¹t c¸c xö lý hãa häc tiÕp theo sÏ t¸ch Urani vµ Plutoni rakhái c¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch.

Nh÷ng s¶n phÈm nµy ®­îc trén vµo thñy tinh ®Æc biÖt ( sù thñytinh hãa) vµ cÊt gi÷ nh­ chÊt th¶i h¹t nh©n

Urani vµ Plutoni chiÕm kho¶ng 97% cña toµn bé chÊt th¶i sÏ bÞt¸ch biÖt vµ cÊt gi÷ riªng rÏ

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng Ii. 2.3.

xö lý nhiªn liÖu vµ t¸i xö lý nhiªn liÖu

T¸i xö lý nhiªn liÖu

T¸i chÕ nhiªn liÖu

Nh÷ng nhiªn liÖu hçn hîp Oxit Urani vµ Oxit Plutoni ®· ®­îc sö

dông t¹i mét sè lß ph¶n øng cña EDF

Urani thu håi ®­îc trong qu¸ tr×nh xö lý còng h¬i giµu h¬n Urani

thiªn nhiªn ( 1% Urani 235) vµ cã thÓ ®­îc lµm giµu lÇn n÷a ®Õn

nhiªn liÖu th«ng th­êng

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.2.

nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

S¬ ®å nguyªn lý:

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.2.

nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Nguyªn lý ho¹t ®éng:

T©m lß ph¶n øng lµ n¬i t¹o ra nhiÖt cho toµn bé nhµ m¸y

®iÖn h¹t nh©n.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.2.

nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Nguyªn lý ho¹t ®éng:

Ph¶n øng ë t©m lß:

Khi h¹t nh©n U235 va ch¹m víi c¸c Neutron chËm,ph¶n øng h¹t nh©n x¶y ra vµ sinh ra nhiÖt

H¹t nh©n U235 bÞ vì ra sau ph¶n øng sÏ bao gåm c¸ch¹t nh©n kh¸c vµ c¸c Neutron

C¸c Neutron nµy ®i qua chÊt lµm chËm bÞ h·m bít tèc®é tiÕp tôc va ch¹m vµo c¸c h¹t nh©n U235 duy tr× ph¶nøng d©y truyÒn

H¹t nh©n nguyªn tö U238 hÊp thô Neutron chuyÓnthanh Pu239.

Pu239 tiÕp tôc ph¶n øng sinh ra nhiÖt vµ chuyÓn thµnhc¸c h¹t kh¸c

2/3 N¨ng l­îng trong lß sinh ra bëi U235 vµ 1/3 sinhra bëi Pu239

§Ó ®iÒu khiÓn tèc ®é lß, HÖ thèng ®iÒu khiÓn sÏ chothªm vµo lß hoÆc rót ra c¸c thanh hÊp thô Neutron

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.2.

nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Nguyªn lý ho¹t ®éng:

Chu tr×nh thø I:

NhiÖt l­îng t¹o ra ë t©m lß ph¶n øng sÏ lµm nãng

chÊt dÉn nhiÖt trong t©m lß

ChÊt dÉn nhiÖt sÏ chuyÓn nhiÖt l­îng nµy ®Õn lß h¬i

vµ trao ®æi nhiÖt víi chu tr×nh thø II

Sau khi trao ®æi nhiÖt víi chu tr×nh thø II. ChÊt dÉn

nhiÖt sÏ gi¶m nhiÖt ®é vµ ®­îc b¬m trë l¹i lâi lß

Tïy theo cÊu tróc cña lß mµ chÊt t¶i nhiÖt cã thÓ lµ

chÊt khÝ, n­íc bèc h¬i hay n­íc ¸p lùc

Do tiÕp xóc trùc tiÕp víi chÊt phãng x¹ nªn chÊt t¶i

nhiÖt ph¶i ®­îc b¶o vÖ rÊt tèt kh«ng ®­îc tho¸t ra m«i

tr­êng ngoµi hoÆc rß rØ ra chu tr×nh thø II

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.2.

nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Nguyªn lý ho¹t ®éng:

Chu tr×nh thø II:

T¹i lß h¬i, N­íc ë chu tr×nh thø II sau khi trao ®æi

nhiÖt víi chu tr×nh thø nhÊt sÏ ®­îc bèc h¬i vµ chuyÓn

thµnh h¬i qu¸ nhiÖt

H¬i qu¸ nhiÖt sÏ ®­îc ®­a ®Õn lµm quay Turbine

Turbine nèi víi trôc m¸y ph¸t vµ ph¸t ®iÖn qua m¸y

biÕn ¸p lªn hÖ thèng ®iÖn

H¬i sau khi qua Turbine sÏ ®­îc ®­a ®Õn b×nh ng­ng

trao ®æi nhiÖt ®Ó trë thµnh n­íc

N­íc sÏ ®­îc b¬m trë l¹i lß h¬i ®Ó trao ®æi nhiÖt víi

chu tr×nh I

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.2.

nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Nguyªn lý ho¹t ®éng:

Chu tr×nh thø III:

T¹i b×nh ng­ng, N­íc l¹nh ®­îc b¬m tõ s«ng lªn ®Ó trao ®æi

nhiÖt víi h¬i n­íc tõ chu tr×nh thø II sau khi qua Turbine

Sau khi trao ®æi nhiÖt, n­íc nãng sÏ ®­îc ®­a vÒ th¸p t¶n nhiÖt

T¹i th¸p t¶n nhiÖt, n­íc nãng ®­îc phun qua c¸c vßi nhá biÕn

thµnh h¬i vµ bèc h¬i ®­a ra ngoµi

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.3.

cÊu t¹o nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß ph¶n øng h¹t nh©n:

Lß ph¶n øng h¹t nh©n bao gåm: Lâi lß ph¶n øng, HÖ

thèng t¶i nhiÖt, vá lß, hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ an toµn lß

Lâi lß ph¶n øng bao gåm: Bã thanh nhiªn liÖu, chÊt

lµm chËm, chÊt ®iÒu khiÓn

C¸c bã thanh nhiªn liÖu: Ph¶n øng h¹t nh©n cung cÊp n¨ng

l­îng cho lß ph¶n øng.

ChÊt lµm chËm: Khi ph¶n øng h¹t nh©n x¶y ra sÏ sinh ra c¸c

Neutron. Tuy nhiªn, ®Ó c¸c Neutron cã thÓ tiÕp tôc va ch¹m

víi c¸c h¹t nh©n kh¸c sinh ra ph¶n øng duy tr× tiÕp theo th× ta

cÇn h·m bít tèc ®é cña Neutron. Tïy vµo c¸c lo¹i lß kh¸c

nhau mµ ng­êi ta th­¬ng sö dông chÊt lµm chËm lµ ; D2O,

H2O, Graphit

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.3.

cÊu t¹o nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß ph¶n øng h¹t nh©n:

Lâi lß ph¶n øng bao gåm:

Bé phËn ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ph©n h¹ch cña nhiªn liÖu: Bao

gåm chÊt ®iÒu khiÓn cã t¸c dông ®iÒu chØnh c«ng suÊt cña lß

ph¶n øng b»ng c¸ch hÊp thô Neutron. ChÊt ®iÒu khiÓn th­êng

dïng lµ Cadimi hoÆc Boron

HÖ thèng t¶i nhiÖt: Dïng ®Ó chuyÓn n¨ng l­îng nhiÖt tõ

bã nhiªn liÖu ra lß h¬i. ChÊt t¶i nhiÖt th­êng lµ CO2, H2O,

D2O, Natri

§­îc sö dông ë mÆt trong vá lß ®Ó ph¶n x¹ Neutron trë

l¹i lß ph¶n øng t¨ng hiÖu suÊt lß. Th­êng sö dông chÊt

lµm chËm chÝnh lµ chÊt ph¶n x¹ hoÆc U238, Th232

Vá lß: Th­êng sö dông ThÐp kh«ng gØ, Nh«m Ziniconi,

Magie vµ bª t«ng ë mÆt ngoµi.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.3.

cÊu t¹o nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

HÖ thèng dÉn nhiÖt, trao ®æi nhiÖt:

HÖ thèng trao ®æi nhiÖt ë lß h¬i

HÖ thèng trao ®æi nhiÖt ë b×nh ng­ng

Chu tr×nh trao ®æi nhiÖt thø I

Chu tr×nh trao ®æi nhiÖt thø II

Chu tr×nh trao ®æi nhiÖt thø III

B¬m vµ bé läc chÊt phãng x¹

Turbine, m¸y ph¸t, hÖ thèng truyÒn t¶i ®iÖn:

Turbine: Th­êng sö dông Turbine h¬i nhiÒu tÇng nh­ nhµm¸y nhiÖt ®iÖn

M¸y ph¸t: Ba pha cùc Èn

HÖ thèng truyÒn t¶i: M¸y biÕn ¸p, HÖ thèng ph©n phèicao ¸p

HÖ thèng ®iÖn tù dïng trong nhµ m¸y

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.3.

cÊu t¹o nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Th¸p t¶n nhiÖt, hÖ thèng lÊy n­íc cho b×nh ng­ng:

Th¸p t¶n nhiÖt: Sö dông ®Ó gi¶i phãng l­îng nhiÖt d­ thõa

trao ®æi ë b×nh ng­ng ra m«i tr­êng

HÖ thèng lÊy n­íc cho b×nh ng­ng: B¬m n­íc l¹nh ë

s«ng, hå ®Ó trao ®æi nhiÖt ë b×nh ng­ng

Trung t©m ®iÒu khiÓn, hÖ thèng gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn,

an toµn:

§iÒu khiÓn toµn bé ho¹t ®éng cña nhµ m¸y

B¶o vÖ, gi¸m s¸t toµn bé nhµ m¸y

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß khÝ ( Gas Cooled Reactor- GCR): Lß khÝ lµ lo¹i lß sö dông khÝ lµm chÊt t¶i nhiÖt, lo¹i lß nµy chñ yÕu

ph¸t triÓn ë Anh

ChÊt lµm chËm lµ than ch×

Nhiªn liÖu cã thÓ sö dông lµ urani tù nhiªn

Lóc ®Çu lo¹i lß nµy ®­îc dïng ®Ó s¶n xuÊt Pu (cho môc ®Ých qu©n sù)

vµ dïng kh«ng khÝ lµm chÊt t¶i nhiÖt

§Ó ph¸t triÓn lo¹i lß nµy thµnh lß ph¶n øng ph¸t ®iÖn, cÇn ph¶i n©ng

nhiÖt vµ ¸p lùc cña khÝ - chÊt t¶i nhiÖt

V× kh«ng thÓ sö dông ®­îc kh«ng khÝ nªn khÝ CO2 ®­îc dïng lµm

chÊt t¶i nhiÖt

Tõ ®ã ®· ra ®êi lo¹i lß khÝ kiÓu Anh sö dông trong nhµ m¸y ®iÖn h¹t

nh©n

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß khÝ ( Gas Cooled Reactor- GCR):

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß n­íc nÆng ( Heavy Water Reactor- HWR) :Lß n­íc nÆng lµ lß ph¶n øng sö dông n­íc nÆng lµm

chÊt lµm chËm

Lo¹i lß nµy chñ yÕu do Canada ph¸t triÓn

So víi n­íc nhÑ, n­íc nÆng hÊp thô rÊt Ýt n¬tron nªn

cã thÓ sö dông urani tù nhiªn lµm nhiªn liÖu

Tuy nhiªn gi¸ thµnh cña n­íc nÆng cao, khã chÕ t¹o

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß n­íc nÆng ( Heavy Water Reactor- HWR) :

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß n­íc nhÑ PWR (Pressurized Water Reactor) : Lß n­íc nhÑ lµ lß ph¶n øng sö dông n­íc nhÑ lµm

chÊt lµm chËm vµ chÊt t¶i nhiÖt.

Cã hai lo¹i lß n­íc nhÑ lµ PWR (Pressurized Water

Reactor - Lß n­íc ¸p lùc) vµ BWR (Boiling Water

Reactor - Lß n­íc s«i ).

PWR ®­îc ph¸t triÓn cho môc ®Ých qu©n sù, vÝ dô nh­

t¹o søc ®Èy cho tµu thuyÒn vµ ®Æc biÖt lµ sö dông cho

tµu ngÇm.

HÖ thèng thø nhÊt cña lß ph¶n øng ®­îc thiÕt kÕ

kh«ng lµm s«i n­íc mµ truyÒn nhiÖt sang hÖ thèng thø

2 ®Ó t¹o h¬i n­íc, do vËy h¬i n­íc lµm quay tuabin

kh«ng bÞ nhiÔm x¹.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß n­íc nhÑ PWR (Pressurized Water Reactor) :

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß n­íc nhÑ BWR (Boiling Water Reactor ): BWR ngay tõ ®Çu ®· ®­îc ph¸t triÓn cho môc ®Ých

hoµ b×nh lµ ph¸t ®iÖn

N­íc ®­îc lµm s«i trong hÖ thèng thø nhÊt cña lß

ph¶n øng vµ dïng h¬i n­íc ®ã lµm quay tuabin

Do vËy tuabin bÞ nhiÔm x¹ khi vËn hµnh

Nh­ng do kh«ng cã hÖ thèng thø 2 nªn cÊu t¹o lß ®¬n

gi¶n

Urani tù nhiªn kh«ng thÓ sö dông lµm nhiªn liÖu cho

lß n­íc nhÑ. Nhiªn liÖu sö dông lµ d¹ng oxit urani lµm

giµu thÊp, kho¶ng 4%

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß n­íc nhÑ BWR ( Boiling Water Reactor) :

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß ph¶n øng h¹t nh©n t¸i sinh nhanh ( Fast Breeder Reactor

- FBR) :

Lß ph¶n øng h¹t nh©n t¸i sinh nhanh sö dông nhiªn

liÖu Plutonium

Plutonium khi ph©n h¹ch b»ng neutron tèc ®é cao sÏ

cã kho¶ng 3 n¬tron míi ®­îc sinh ra

Sè l­îng neutron sinh ra do 1 lÇn ph©n h¹ch ë ®©y lµ

nhiÒu nhÊt

NÕu sö dông khÐo 3 neutron th× cã thÓ t¹o ra l­îng

plutoni nhiÒu h¬n so víi l­îng plutoni ®· ®èt ch¸y

So víi tr­êng hîp chØ sö dông mét lÇn nhiªn liÖu urani

ë lß n­íc nhÑ, khi sö dông nhiÒu lÇn ë lß t¸i sinh

nhanh cã thÓ thu ®­îc n¨ng l­îng lín h¬n 50 lÇn

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß ph¶n øng h¹t nh©n t¸i sinh nhanh ( Fast Breeder Reactor

- FBR) :Sè n¨m cã thÓ khai th¸c urani sö dông ë lß n­íc nhÑ vµo kho¶ng

70 n¨m, nÕu sö dông lß t¸i sinh nhanh th× ta cã thÓ sö dông n¨ng

l­îng nguyªn tö trong kho¶ng 3000 n¨m

V× lß h¹t nh©n t¸i sinh nhanh sö dông notron nhanh nªn kh«ng

cÇn chÊt lµm chËm

ChÊt t¶i nhiÖt lµ natri

V× Na cã ph¶n øng khi tiÕp xóc víi kh«ng khÝ nªn bÒ mÆt cña Na

cÇn ®­îc phñ b»ng khÝ tr¬ (argon)

Chi phÝ cña lß h¹t nh©n t¸i sinh nhanh gÊp tõ 1,5 ®Õn 2 lÇn so víi

lß n­íc nhÑ

HiÖn t¹i vÒ kinh tÕ th× ch­a thÓ c¹nh tranh víi lß n­íc nhÑ nh­ng

trong t­¬ng lai, khi nguån tµi nguyªn urani hÕt dÇn, gi¸ urani

t¨ng lªn, cã lÏ khi ®ã lß t¸i sinh nhanh cã thÓ c¹nh tranh ®­îc víi

lß n­íc nhÑ

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IIi. 3.4.

ph©n lo¹i nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n

Lß ph¶n øng h¹t nh©n t¸i sinh nhanh

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IV. 4.1.

kh¸i niÖm chÊt th¶i h¹t nh©n

ChÊt th¶i h¹t nh©n chiÕm 1 phÇn nhá trong tæng chÊt th¶itoµn x· héi, tuy nhiªn do cã ®é phãng x¹ cao nªn chÊt th¶ih¹t nh©n hiÖn lµ chñ ®Ò chÝnh cña nhiÒu c«ng tr×nh nghiªncøu

C¸c chÊt th¶i h¹t nh©n ph¸t sinh trong tÊt c¶ c¸c c«ng ®o¹ncña chu tr×nh t¹o ra vµ sö dông nhiªn liÖu h¹t nh©n:

Khai th¸c má

Lµm giµu Uranium

ChÕ t¹o c¸c bã thanh nhiªn liÖu

VËn hµnh lß ph¶n øng

T¸i xö lý

Th¸o dì c¸c c¬ së h¹t nh©n

ChÊt th¶i h¹t nh©n còng ®­îc xuÊt ph¸t tõ c¸c trung t©mnghiªn cøu vµ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, bÖnh viÖn…

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IV. 4.1.

kh¸i niÖm chÊt th¶i h¹t nh©n

Trong nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n, n¬i sinh ra chÊt phãng x¹ lµ lßph¶n øng do c¸c ho¹t ®éng sau:

Nhiªn liÖu Urani ph©n h¹ch ra c¸c chÊt phãng x¹kh¸c

C¸c chÊt bªn trong thïng ¸p lùc lß ph¶n øng bÞ phãngx¹ hãa do t¸c ®éng cña notron vµ t¹o ra chÊt phãng x¹

Th«ng th­êng c¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch bÞ nhèt kÝn trongthanh nhiªn liÖu

NÕu cã khuyÕt tËt ë vá bäc thanh niªn liÖu th× c¸c s¶n phÈmph©n h¹ch sÏ rß rØ vµo chÊt t¶i nhiÖt

§ång thêi, chØ cÇn mét l­îng nhá t¹p chÊt sinh ra do ¨n mßntrong chÊt t¶i nhiÖt, chóng sÏ bÞ nhiÔm x¹ do t¸c ®éng cñaNeutron

Nh­ng chÊt t¶i nhiÖt ®­îc ®­a qua thiÕt bÞ lµm s¹ch nªnnh÷ng t¹p chÊt nµy sÏ bÞ lo¹i trõ

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IV. 4.2.

c¸c chÊt th¶i sinh ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®iÖn h¹t nh©n

Khai th¸c quÆng Uranium

Khi chÕ biÕn quÆng ®Ó lÊy Urani, th× trong phÇn quÆng

th¶i ra vÉn cßn chøa mét sè Urani kh«ng lÊy hÕt ®­îc ( cã

thÓ thªm c¶ Th230)

Ngoµi ra trong sè quÆng th¶i ®ã cßn cã thÓ cã nh÷ng chÊt

phãng x¹ anpha nh­ Rn222

Nguyªn tè Rn222 vµ c¸c nguyªn tè con ch¸u cña nã cã thÓ

th©m nhËp vµo c¬ quan h« hÊp vµ g©y t¸c h¹i cho c«ng

nh©n vµ cho d©n gÇn ®ã

§Ó ®èi phã víi Rn222 ng­êi ta phñ c¸c diÖn tÝch víi mét

vËt liÖu ng¨n thÊm n­íc nh­ ®Êt sÐt

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn ii. ch­¬ng IV. 4.2.

c¸c chÊt th¶i sinh ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®iÖn h¹t nh©n

Lµm giµu ®ång vÞ Uranium

§èi víi lß ph¶n øng n­íc nhÑ ng­êi ta cÇn lµm giµu

U235 lªn ®Õn 3-5%

Sau c«ng ®o¹n lµm giµu ng­êi ta thu ®­îc U235 3-

5% cßn l¹i lµ U235 0,2% ®­îc coi nh­ chÊt th¶i

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.2.

c¸c chÊt th¶i sinh ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®iÖn h¹t nh©n

C¸c chÊt th¶i tõ lß ph¶n øng

Trong c¸c thanh nhiªn liÖu ®· sö dông khi lÊy ra khái

lß ph¶n øng, cã chøa nh÷ng chÊt phãng x¹ sau: C¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch Urani ®­îc chia lµm 2 lo¹i chÊt

th¶i

S¶n phÈm ph©n h¹ch víi thêi gian sèng trung b×nh:

Cs137, Sr90… thêi gian sèng cña nh÷ng s¶n phÈm nµy

vµo kho¶ng 30 n¨m

S¶n phÈm ph©n h¹ch víi thêi gian sèng dµi: Se79, Zr93,

Te99, Pd107, Sn126…

C¸c h¹t nh©n nÆng h×nh thµnh do sù b¾t liªn tiÕp notron cña

c¸c ®ång vÞ U235 vµ U238 ( ngoµi ra cßn mét phÇn nhá ph¶n

øng (n,2n))

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.2.

c¸c chÊt th¶i sinh ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®iÖn h¹t nh©n

C¸c chÊt th¶i tõ lß ph¶n øng

Ngoµi c¸c chÊt th¶i nãi trªn, cßn mét sè chÊt th¶i ho¹t ®é

thÊp nh­ g¨ng tay, quÇn ¸o, thiÕt bÞ lo¹i bá…

ChÊt th¶i tõ t¸i xö lý nhiªn liÖu ch¸y

C«ng ®o¹n t¸i xö lý gåm c¸c c«ng ®o¹n c¬ häc vµ hãa

häc nh»m t¸ch U vµ Pu ra khái c¸c chÊt kh¸c

C¸c chÊt nµy sÏ ®­îc thñy tinh hãa. Sau mét thêi gian l­u

tr÷ ®Ó lµm nguéi ( ®Õn 50 n¨m), c¸c chÊt nµy sÏ ®­îc ch«n

vµo c¸c hÇm ®Þa chÊt s©u

Plutoni thu ®­îc cã thÓ dïng trong c¸c lß t¸i sinh

BREEDER.

Ngoµi ra sè Pu nµy còng cã thÓ dïng ®Ó chÕ t¹o nhiªn liÖu

MOX ( hçn hîp U vµ Pu) cho c¸c lß LWR

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.3.

nhiªn liÖu h¹t nh©n ®· qua sö dông

Nhiªn liÖu ®· qua sö dông

Nhiªn liÖu h¹t nh©n sau khi ®· ®­îc l¾p vµo lß ph¶n

øng cã thÓ dö dông trong thêi gian 1 n¨m, sau ®ã thay

thÕ 25% b»ng nhiªn liÖu míi mçi n¨m vµ l¹i tiÕp tôc

vËn hµnh trong 1 n¨m tiÕp theo

Ng­êi ta gäi nh÷ng nhiªn liÖu ®· qua ph¶n øng ®­îc

lÊy ra tõ lß ph¶n øng lµ nhiªn liÖu ®· sö dông

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.3.

nhiªn liÖu h¹t nh©n ®· qua sö dông

B¶o qu¶n nhiªn liÖu h¹t nh©n ®· qua sö dông

Trong nhiªn liÖu ®· qua sö dông cã chÊt phãng x¹

sinh ra do qu¸ tr×nh ph©n h¹ch

C¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch nµy sau khi ®­îc lÊy ra tõ lß

ph¶n øng vÉn tiÕp tôc ph©n r· vµ sinh ra n¨ng l­îng

N¨ng l­îng nµy ë d¹ng nhiÖt vµ ®­îc gäi lµ nhiÖt

ph©n r·

Nhiªn liÖu ®· sö dông cã ho¹t ®é phãng x¹ kh¸ m¹nh

vµ ph¸t nhiÖt nªn chóng ®­îc ng©m gi÷ trong c¸c bÓ

n­íc th­êng

N­íc lµ chÊt phï hîp nhÊt ®Ó ng¨n chÆn tia phãng x¹

vµ thu nhiÖt

Nhiªn liÖu ®· sö dông bÞ háng ®­îc chøa trong c¸c

thïng chøa kÝn vµ ng©m trong c¸c bÓ n­íc nh»m tr¸nh

« nhiÔm phãng x¹

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.3.

nhiªn liÖu h¹t nh©n ®· qua sö dông

CÊt gi÷, b¶o qu¶n nhiªn liÖu h¹t nh©n ®· qua sö dông b»ng

thïng kh«

L­îng chÊt th¶i phãng x¹ t¨ng lªn theo tõng n¨m, khi

bÓ chøa chÊt th¶i x©y dùng ban ®Çu hÕt chç chøa, cÇn

t¨ng thªm c¸c bÓ chøa míi

Cã hai c¸ch cÊt gi÷ b¶o qu¶n nhiªn liÖu h¹t nh©n ®·

sö dông lµ ph­¬ng ph¸p ng©m trong bÓ n­íc vµ

ph­¬ng ph¸p cÊt gi÷ trong thïng kh«

Trong ph­¬ng ph¸p cÊt gi÷ trong thïng kh«, nhiªn

liÖu ®· sö dông ®­îc ng©m trong bÓ n­íc vµi n¨m (

nhiÖt ph©n r· ®· gi¶m) sau ®ã cho vµo c¸c thïng kÝn

vµ cÊt gi÷ trong c¸c kho trªn mÆt ®Êt

Ph­¬ng ph¸p nµy kinh tÕ h¬n ph­¬ng ph¸p cÊt gi÷

trong bÓ n­íc

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.4.

xö lý chÊt th¶i

CÊt gi÷, b¶o qu¶n nhiªn liÖu h¹t nh©n ®· qua sö dông b»ng

thïng kh«

§iÒu rÊt quan träng lµ cÇn ph¶i tÝnh to¸n l­îng chÊt th¶i

phãng x¹ sinh ra trong thêi gian vËn hµnh ®Ó lùa chän ®Þa

®iÓm ®ñ réng cho viÖc cÊt gi÷ chÊt th¶i

Sau ®ã ®Ó cÊt gi÷ l©u dµi, ng­êi ta dïng c¸c ph­¬ng ph¸p

sau ®Ó tiÕp tôc xö lý c¸c chÊt th¶i:

Hãa r¾n b»ng xi m¨ng

Hãa r¾n b»ng bitum

Thñy tinh hãa

Ngoµi ra cßn cã c¸c ph­¬ng ph¸p SYNRUC, Polime

hãa

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.4.

xö lý chÊt th¶i

§èi víi mçi d¹ng chÊt phãng x¹ th× ta cã c¸c c¸ch xö lý kh¸c

nhau:

ChÊt th¶i phãng x¹ d¹ng khÝ: §­îc xö lý b»ng c¸ch,

tr­íc hÕt ®­îc lµm gi¶m ho¹t ®é phãng x¹ b»ng c¸c

thiÕt bÞ nh­ bÓ gi¶m ho¹t dé vµ thiÕt bÞ l­u gi¶ khÝ

hiÕm b»ng than ho¹t tÝnh, sau ®ã ®i qua c¸c thiÕt bÞ läc

®Ó lo¹i bá c¸c chÊt d¹ng h¹t, kiÓm tra nång ®é phãng

x¹ vµ nÕu x¸c nhËn ®· an toµn sÏ ®­îc th¶i ra kh«ng

khÝ

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.4.

xö lý chÊt th¶i

§èi víi mçi d¹ng chÊt phãng x¹ th× ta cã c¸c c¸ch xö lý kh¸c

nhau:

ChÊt th¶i d¹ng láng: NÕu cã ®é phãng x¹ cùc thÊp nh­

n­íc th¶i sau khi giÆt th× kiÓm tra nång ®é phãng x¹

vµ nÕu ®­îc x¸c nhËn lµ an toµn sÏ ®­îc th¶i ra biÓn.

Cßn c¸c chÊt th¶i d¹ng láng kh¸c, sau khi ®­îc läc vµ

khö muèi b»ng c¸c thiÕt bÞ läc vµ nhùa trao ®æi ion

hoÆc ®­îc c« ®Æc b»ng thiÕt bÞ bay h¬i. N­íc sÏ ®­îc

t¸i sö dông cßn dÞch c« ®Æc sÏ ®­îc trén vµo bª t«ng

vµ nhùa ®­êng råi dån vµo c¸c thïng phi chuyªn dông

®Ó cÊt gi÷ b¶o qu¶n trong kho chÊt th¶i phãng x¹ d¹ng

r¾n

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.4.

xö lý chÊt th¶i

§èi víi mçi d¹ng chÊt phãng x¹ th× ta cã c¸c c¸ch xö lý kh¸c

nhau:

ChÊt th¶i phãng x¹ d¹ng r¾n: Nh÷ng lo¹i cã ho¹t ®é

t­¬ng ®èi cao nh­ cÆn läc, nhùa trao ®æi ion ®· qua sö

dông ®­îc gi÷ trong c¸c thïng chøa trong mét thêi

gian dµi, ®Õn khi ho¹t ®é phãng x¹ gi¶m xuèng, chóng

®­îc dån vµo c¸c thïng phi chuyªn dông. Cßn c¸c

chÊt th¶i r¾n cã ho¹t ®é thÊp nh­ giÊy, v¶i sÏ ®­îc nÐn

l¹i råi ®em ®èt, tro ®­îc ®ùng trong c¸c thïng b¶o

qu¶n trong kho chÊt th¶i d¹ng r¾n.

Bµi gi¶ng m«n CNSX§§Æng Thµnh Trung- Khoa HT§- §H §iÖn Lùc

PhÇn iI. ch­¬ng IV. 4.4.

xö lý chÊt th¶i

§Ó lµm gi¶m l­îng chÊt th¶i phãng x¹ th× nhiªn liÖu ph¶i

®­îc ®¶ b¶o tÝnh bÒn v÷ng lµ quan träng nhÊt, nÕu nhiªn liÖu

kh«ng bÞ háng th× c¸c s¶n phÈm ph©n h¹ch phãng x¹ sÏ bÞ

nhèt kÝn trong c¸c bá bäc thanh nhiªn liÖu, l­îng tho¸t ra

bªn ngoµi rÊt Ýt.

Mét c¸ch h÷u hiÖu n÷a lµ gi¶m thiÓu l­îng chÊt ¨n mßn

tho¸t ra tõ c¸c thïng chøa, èng, b¬m , van cña hÖ thèng s¬

cÊp lß ph¶n øng. §Ó lµm ®­îc ®iÒu nµy, ng­êi ta sö dông vËt

liÖu chèng ¨n mßn m¹nh vµ ¸p dông nh÷ng kü thuËt míi nhÊt

trong viÖc qu¶n lý chÊt l­îng n­íc ®Ó h¹n chÕ tèi ®a kh¶

n¨ng ¨n mßn. H¬n n÷a viÖc lùa chän vËt liÖu cã hµm l­îng

coban Ýt còng hÕt søc quan träng