Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Sản xuất Hydro bằng năng lượng hạt nhân Tiểu luận cuối kỳ (Môn học Năng lượng Hydro và Pin nhiên liệu) GVHD TS NGUYỄN.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Sản xuất Hydro lượng hạt nhân Tiểu luận cuối kỳ (Môn học Năng lượng Hydro Pin nhiên liệu) GVHD: TS NGUYỄN BÁ SƠN NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM MÃ SỐ LỚP HP: HEFC220734_01 LỚP THỨ – TIẾT 4-5 HỌC KỲ: – NĂM HỌC: 2021-2022 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Sản xuất Hydro lượng hạt nhân Tiểu luận cuối kỳ (Môn học Năng lượng Hydro Pin nhiên liệu) GVHD: TS NGUYỄN BÁ SƠN NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM SVTH MSSV Nguyễn Thành Vinh 20154073 Nguyễn Hữu Hoàng 20154042 Dương Hồng Phú 20154053 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 ĐIỂM SỐ TIÊU CHÍ NỘI DUNG BỐ CỤC TRÌNH BÀY TỔNG ĐIỂM NHẬN XÉT Ký tên Ts Nguyễn Bá Sơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ tiểu luận Chương Tổng quan nhà máy điện hạt nhân 1.1 Giới thiệu lượng hạt nhân…………………………………………… 1.2 Lịch sử phát triển……………………………………………………………… 1.3 Sản lượng điện nhà máy điện hạt nhân…………………………… 1.4 Nguyên lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân 1.5 Tiềm tương lai……………………………………………………….6 Chương Sản xuất Hydro lượng hạt nhân 2.1 Giới thiệu lượng Hydro…………………………………………………8 2.2 Phương pháp sản xuất hydro lượng hạt nhân…………………… 2.2.1 Phương pháp điện phân nước nhiệt độ cao…………………………… 2.2.2 Phương pháp nhiệt phân Metan……………………………………………….11 2.2.3 Phương pháp điện phân nước nhiệt độ cao……………………… 11 Chương Ưu nhược điểm việc sản xuất hidro lượng hạt nhân14 3.1 Ưu điểm………………………………………………………………………… 14 3.2 Nhược điểm……………………………………………… 14 KẾT LUẬN 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO .16 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trước nhu cầu sử dụng lượng ngày lớn nhằm phục vụ nhu cầu đời sống ngày nâng cao người thách thức gia tăng liên quan đến biến đổi khí hậu tồn cầu, điện hạt nhân tiếp tục nước phát triển nhiều quốc gia công nghiệp xem phần sách phát triển bền vững, giúp giảm lượng thí thải cacbon tồn cầu nguy gây nhiễm mơi trường lại nguy hiểm xảy cố Nguồn lượng tạo lượng điện ổn định để phục vụ sản xuất nhu cầu sinh hoạt mà cịn có tiềm lớn kết hợp ứng dụng đồng phát điện – nhiệt để cung cấp nước khí nhiệt độ cao cho quy trình sản xuất cơng nghiệp Đồng phát điện – nhiệt (Cogeneration) ứng dụng tích hợp sản xuất điện nhiệt hữu ích từ nguồn lượng sơ cấp Ứng dụng thường thấy áp dụng cho nhà máy cơng nghiệp (mía đường, giấy, hóa chất, vải sợi, xi măng…) có sử dụng bão hịa để phục vụ cho mục đích gia nhiệt, sấy làm khô sản phẩm với nguồn lượng sơ cấp từ chất đốt than chất thải sinh khối bao gồm bã mía, trấu, mùn cưa, gỗ vụn Việc đốt cháy nhiên liệu công nghệ tạo nước có áp suất nhiệt độ cao lò Hơi nước khỏi lò đưa vào sử dụng làm quay tuabin tạo điện phần nước sau khỏi tuabin đưa vào sử dụng sản xuất nhà máy để thực công việc sấy, sưởi, gia nhiệt.Đối với nhà máy điện hạt nhân, lượng nhiệt khai thác từ chuỗi phản ứng phân hạch hạt nhân chuyển đổi thành nhiệt dạng nước khí nhiệt độ cao để sản xuất điện Tuy nhiên, hiệu suất nhiệt chuyển đổi thành điện nhà máy điện hạt nhân khoảng 30-50% tùy thuộc vào loại công nghệ thiết kế, lượng nhiệt lại thường đưa ngồi mơi trường Để giảm thiểu hao phí nâng cao hiệu suất sử dụng nhiệt nhà máy điện hạt nhân, ứng dụng đồng phát điện – nhiệt nghiên cứu, áp dụng đồng thời cho mục đích phi điện cách thu hồi lượng nhiệt hao phí để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt sưởi ấm, làm nóng nước sấy nhiên cịn tận dụng nguồn nhiệt dư thừa để sản xuất hydro ứng dụng pin nhiên liệu hàng không Việc sản xuất Hydro từ điện hạt nhân chủ đề mẻ nên nhóm muốn khai thác rõ vấn đề 2 Mục đích nhiệm vụ Mục đích Giúp người đọc hiểu lượng hydro cách tạo lượng hạt nhân Nhiệm vụ Nêu khái niệm, nguyên lý hoạt động nhà máy, nguyên lý tạo hydro Chương TỔNG QUAN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN 1.1 Giới thiệu lượng hạt nhân Năng lượng hạt nhân dạng lượng giải phóng từ hạt nhân lõi bên nguyên tử tạo proton neutron Nguồn lượng tạo theo hai cách: phân hạch hạt nhân nhiệt hạch Phân hạch hạt nhân là: Hạt nhân nguyên tử tách thành hai nhiều hạt nhân nhỏ hơn, nhẹ Quá trình phân hạch thường tạo photon gamma giải phóng lượng lượng lớn Nhiệt hạch là: Hay gọi phản ứng tổng hợp hạt nhân trình hạt nhân hợp lại với để tạo nên nhân nặng Cùng với q trình phóng thích lượng hay hấp thụ lượng tùy vào khối lượng hạt nhân tham gia Nhà máy điện hạt nhân hay nhà máy điện nguyên tử hệ thống thiết bị điều khiển kiểm soát phản ứng hạt nhân dây chuyền trạng thái dừng nhằm sản sinh lượng dạng nhiệt năng, sau lượng nhiệt chất tải nhiệt lị (nước, nước nặng, khí, kim loại lỏng ) truyền tới thiết bị sinh điện turbin để sản xuất điện 1.2 Lịch sử phát triển Điện tạo lò phản ứng hạt nhân lần vào ngày tháng năm 1948 Lò phản ứng Graphite X-10 Oak Ridge, Tennessee Hoa Kỳ Vào nửa sau thập niên 1940, trước đời bom hạt nhân Liên Xô (thử nghiệm diễn ngày 29 tháng năm 1949), nhà khoa học Liên Xô bắt đầu xây dựng dự án để khai thác lượng hạt nhân với mục đích hịa bình, hướng quan trọng để giải vấn đề lượng cấp thiết tương lai Năm 1948, theo đề xuất I V Kurchatov - người đầu lĩnh vực hạt nhân Liên Xơ - ơng dẫn đầu nhóm nghiên cứu bắt đầu nghiên cứu việc áp dụng thực tế lượng hạt nhân để thu nguồn lượng điện Vào tháng năm 1950 gần làng Obninsk thuộc tỉnh Kaluga (Liên Xô cũ) công việc để xây dựng nhà máy điện hạt nhân bắt đầu Nhà máy điện hạt nhân giới công suất MW hòa vào mạng lưới điện quốc gia ngày 27 tháng năm 1954 Liên Xô, thành phố Obninsk thuộc tỉnh Kaluga Tới năm 1958 nhà máy khác vào hoạt động, tổ máy số nhà máy điện hạt nhân Sibirskaya với công suất 100 MW, sau tồn dự án hồn thành cơng suất lên tới 600 MW Cũng năm nhà máy điện hạt nhân Beloyarskaya triển khai xây dựng, tới ngày 26 tháng năm 1964 tổ máy phát điện vào hoạt động Tới tháng năm 1964 khối nhà máy điện hạt nhân Novovoronezhskaya với công suất 210 MW khởi công Khối với công suất 365 MW khởi công vào tháng 12 năm 1969 Tiếp đến năm 1973 người ta khởi công nhà máy điện hạt nhân Leningradskaya Sau Liên Xơ nhà máy điện hạt nhân khác xây dựng, với nhà máy điện hạt nhân Calder Hall ban đầu có cơng suất 46 MW đưa vào vận hành ngày 27 tháng năm 1956 Anh Sau năm, Mỹ nhà máy điện hạt nhân Beaver Valley với công suất 60 MW bắt đầu xây dựng Shippingport, Pennsylvania Năm 1979 xảy cố nghiêm trọng Mỹ nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island Sau kiện Hoa Kỳ ngừng xây dựng lị phản ứng, dự kiến tới năm 2017 xây dựng xong lò phản ứng khu nhà máy cũ Vào năm 1986 xảy thảm họa hạt nhân nghiêm trọng cố nổ nhà máy điện hạt nhân Chernobyl Ngoài hậu trực tiếp gây nhiễm phóng xạ vùng lân cận, cịn ảnh hưởng tới phát triển lượng hạt nhân Điều khiến toàn chuyên gia giới phải xem xét lại vấn đề an toàn hạt nhân suy nghĩ hợp tác quốc tế với mục đích nâng cao an toàn khai thác, sử dụng lượng hạt nhân Ngày 15 tháng năm 1989 họp sáng lập tổ chức Moskva, người ta thành lập Hiệp hội Thế giới nhà vận hành nhà máy điện hạt nhân (WANO), hiệp hội chuyên nghiệp quốc tế liên kết tổ chức vận hành nhà máy điện hạt nhân toàn giới Hiệp hội đề nhiệm vụ soạn thảo đưa kế hoạch phát triển, vận hành an toàn cho ngành điện hạt nhân toàn giới 5 Nhà máy điện hạt nhân lớn châu Âu — Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhskaya[3] thành phố Enerhodar (tỉnh Zaporizhia, Ukraina), khởi công vào năm 1980, tới năm 1996 bắt đầu hoạt động với tổ máy có tổng công suất GW Nhà máy điện hạt nhân lớn giới — Nhà máy điện KashiwazakiKariwa (vận hành từ năm 2008) Nhật Bản, xây dựng thành phố Kashiwazaki, tỉnh Niigata Người ta đưa vào vận hành lị phản ứng nước sơi (BWR) lị phản ứng nước sơi tân tiến (ABWR), tổng cơng suất 8,212 GW Sự cố nhà máy điện hạt nhân xảy gần cố nhà máy điện Fukushima Nhật Bản Sự cố xảy vào tháng năm 2011 Sự cố nhà máy điện Fukushima xảy tác động lớn trận động đất, trận động đất phá hủy cấu trúc lò, hệ thống làm mát bị gián đoạn, nhiên liệu bị nóng chảy Sự cố gây tác động nghiêm trọng người Nhất vùng rộng lớn bị nhiễm phóng xạ Phóng xạ phát tán theo gió đến vùng khác Tại Việt Nam đo bụi phóng xạ sau vụ nổ nhà máy điện Fukushima 1.3 Sản lượng điện nhà máy điện hạt nhân Với mục đích hịa bình sản xuất lượng điện phục vụ sống, lượng điện hạt nhân đóng góp phần khơng nhỏ ngành lượng: Mỹ (836,63 triệu KWt.h/năm), với 104 lò phản ứng hạt nhân (chiếm 20% tổng lượng điện) Pháp (439,74 Triệu KW.h/năm) Nhật Bản (263,83 Triệu KW.h/năm) Nga (177,39 Triệu KW.h/năm) Hàn Quốc (142,94 Triệu KW.h/năm) Đức (140,53 Triệu KW.h/năm) 1.4 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý làm việc nhà máy điện hạt nhân giống hoạt động nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than, dầu khí đốt…) để tạo điện Cịn nhà máy điện hạt nhân sử dụng nhiệt lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để điều khiển tuabin quay, từ tạo điện năng, Nhiên liệu phổ biến sử dụng để phân hạch hạt nhân nhà máy điện hạt nhân uranium Tuy nhiên, loại uranium định (U-235) phù hợp số nhà máy, plutonium sử dụng để thay 1.5 Tiềm tương lai Nhà máy điện hạt nhân xây dựng 31 quốc gia toàn giới Trên giới có 388 lị phản ứng hạt nhân hoạt động với tổng công suất 333 GW, Công ty TVEL Nga cung cấp nhiên liệu cho 73 lò phản ứng tổng số 388 lò phản ứng (17 % thị trường giới) Tuy có 45 lị phản ứng hạt nhân khơng sản xuất điện vòng năm rưỡi, đa phần số Nhật Bản Căn vào báo cáo tình trạng phát triển cơng nghiệp lượng hạt nhân vào năm 2014 phát triển có xu hướng giảm dần Đỉnh điểm phát triển ghi nhận vào năm 2006 với mức lượng điện 2,66 TW Năng lượng hạt nhân năm 1996 chiếm 17,6% lượng điện toàn cầu giảm xuống 10,8% năm 2013 Hai phần ba lò phản ứng hạt nhân xây dựng Trung Quốc, Ấn Độ Nga Trong tương lai có nhiều nhà máy điện hạt nhân xây dựng, vấn đề cịn nóng hổi gây nhiều tranh cãi Khi mà gần vào năm 2011 vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Fukushima-1 Nhật Bản xảy Nó làm dấy lên phong trào "tiếp tục sử dụng điện hạt nhân hay khơng?" Nhưng quy mơ tồn cầu vịng 20 năm có thêm lò phản ứng xây dựng thêm Theo nghiên cứu thời gian làm việc lò phản ứng tuổi thọ trung bình lị phản ứng hạt nhân 28,5 năm Lò phản ứng hạt nhân có tuổi thọ lớn Thụy Sĩ với 45 năm làm việc Hiện có 153 lị phản ứng ngừng làm việc, thời gian làm việc trung bình lị 23 năm Viện sĩ Anatoly Alexandrov cho "nguồn lượng hạt nhân khổng lồ đem lại lợi ích vô to lớn cho nhân loại giải loạt vấn đề cấp bách cho chúng ta" Nga nước giới xây dựng nhà máy điện hạt nhân nổi, cho phép giải vấn đề thiếu hụt lượng cho vùng duyên hải xa xôi đất nước 7 Cịn Mỹ, Nhật Bản nhà khoa học tiến hành nghiên cứu phát triển nhà máy điện hạt nhân cỡ nhỏ với công suất từ 10-20 MW nhằm phục vụ cho mục đích khác cung cấp nhiệt, cung cấp điện cho khu chung cư riêng lẻ, cho khu sản xuất riêng biệt, tương lai cho hộ gia đình Với việc giảm cơng suất nhà máy điện xuống thế, số lượng lị phải sản xuất lớn Đó thách thức đặt cho nhà khoa học Mỹ Nhật Bản 8 Chương SẢN XUẤT HYDRO BẰNG NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 2.1 Giới thiệu lượng Hydro Hydro nguyên tố hóa học phong phú trái đất, có vấn đề: khơng có sẵn tự mơi trường (ví dụ, bể chứa), ln kết hợp với nguyên tố khác (ví dụ, nước, H2O metan, CH4) Vì để sử dụng ứng dụng lượng, trước tiên phải giải phóng, tức tách khỏi phần cịn lại nguyên tố Để thực phân tách thu hydro tự do, cần phải thực số trình lượng sử dụng cho chúng Điều xác định hydro chất mang lượng, lượng nhiên liệu mà nhiều người coi Hydro xanh chất mang lượng, nguồn lượng Nói cách khác, hydro chất lưu trữ lượng, sau giải phóng cách có kiểm sốt nơi khác Vì vậy, so sánh với pin lithium lưu trữ điện, thay nhiên liệu hóa thạch khí đốt tự nhiên Là chất khí khơng màu, thật nói hydro, thường sử dụng thuật ngữ sặc sỡ để diễn đạt Nhiều người số bạn nghe nói đến hydro xanh lục, xám, xanh lam, v.v Màu sắc gán cho hydro khơng khác nhãn dùng để phân loại theo nguồn gốc lượng carbon dioxide thải q trình sản xuất Nói cách khác, cách dễ hiểu để hiểu "sạch" nào: Hydro màu nâu: Nó thu cách khí hóa than, trình sản xuất, carbon dioxide giải phóng Nó đơi gọi hydro đen Hydro màu xám: thu từ trình cải tạo khí tự nhiên ( sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch VD nhiệt hóa metan SMR) Nó sản lượng dồi rẻ nhất, chi phí dự kiến tăng giá quyền phát thải carbon dioxide Việc sản xuất tro H2 thải từ đến 12 CO2 Hydro xanh lam: Nó sản xuất cách cải tạo khí tự nhiên, khác biệt phần tồn lượng khí thải CO2 tránh thông qua hệ thống thu giữ carbon Sau đó, carbon dioxide sử dụng để sản xuất nhiên liệu tổng hợp chẳng hạn Hydro xanh: Nó có cách điện phân nước sử dụng điện từ nguồn lượng tái tạo Đây loại đắt nhất, chi phí lượng tái tạo chất điện phân giảm, giá dự kiến giảm dần Một loại hydro xanh khác sản xuất từ khí sinh học cách sử dụng chất thải chăn nuôi, nông nghiệp đô thị 2.2 Các phương pháp sản xuất hydro từ lượng hạt nhân 2.2.1 Điện phân nước nhiệt độ cao Là sử dụng lượng hạt nhân để sản xuất điện cho trình điện phân nước Đây quy trình tương tự quy trình sản xuất hydro tái tạo, ngoại trừ hệ số công suất lượng hạt nhân 90%, hệ số công suất NLTT từ 20-40% Điện phân nước nhiệt độ cao (HTSE) thường hoạt động nhiệt độ 750–950 ° C sử dụng nước làm nguyên liệu cấp, nguồn nhiệt cấp trình phân hạch heli từ lị phản ứng sau dẫn vào tế bào điện phân với lượng điện cấp từ q trình quay tua bin khí nhà máy điện Sau Hỗn hợp Hidro H2O đưa ngồi qua q trình tách để lấy Hidro Vì tế bào HTSE vận hành mật độ dịng điện cao, Có thể đạt hiệu suất điện thành hydro thực tế khoảng 90% với HTSE Do hiệu suất điện cao, yêu cầu 2,6–3 kWh / Nm H HTSE HTSE khoảng 800 ° C có hiệu suất tổng thể (bao gồm hiệu suất chuyển đổi điện) khoảng 35% –45% hiệu suất tăng lên khoảng 50% 900 ° C Mục đích dịng khí cấp có chứa phần hydro (10%) để trì điều kiện khử tránh trình oxy hóa niken điện cực hydro Chu trình hoạt động 10 Quá trình điện phân: Sơ đồ tế bào điện phân nước Máy điện giải sử dụng nhiều loại kiềm Họ sử dụng chất điện phân lỏng có tính kiềm (pH> 7), điển hình dung dịch KOH NaOH, tạo điều kiện thuận lợi cho linh động anion (hydroxyl, OH +Ở phía cực âm , nước bị tách thành hydro oxy mặt phân cách điện cực hydro cực âm làm ZrO2 ( ziconi oxit) +Ở phía cực dương , ion ơxy hút qua chất điện phân nhờ (điện khoảng 1,3 V), chúng tái kết hợp thành khí ơxy mặt phân cách điện cực ơxy chất điện phân Sau đó, oxy chảy dọc theo cực dương, thường làm hỗn hợp YSZ manganite lantan pha tạp chất Sr(stronti) Hỗn hợp hydro-hơi nước dọc theo điện cực hydro (kim loại Ni / YSZ với ~ Độ xốp 30%) phía đối diện bình điện phân Một số thách thức cho hệ thống: Trong phương pháp này, thành phần hệ thống phải có đặc tính cụ thể để chịu điều kiện hoạt động HTE Điều mang lại số thách thức phát triển máy điện phân nhiệt độ cao Tính ổn định hóa học vật lý nhiệt độ hoạt động cao nồng độ ion Các yêu cầu điện cực xốp ổn định mặt hóa học mơi trường khử oxy hóa với độ dẫn điện nhiệt tăng cường Vật liệu ổn định mặt vật lý hóa học điều kiện hoạt động khắc nghiệt 11 2.2.2 Nhiệt phân Metan Cách sản xuất thứ hai sử dụng lượng hạt nhân có chi phí thấp Thay sử dụng điện, khí thiên nhiên (metan) bị nhiệt phân thành carbon hydro cách sử dụng nhiệt năng lượng hạt nhân Quá trình diễn nhiệt độ từ 1100 - 1200 độ C (không kèm theo xúc tác) gọi nhiệt phân hủy metan (TDM) hay nhiệt phân metan Điều cho thấy nhiệt phân metan đòi hỏi lượng lớn lượng cung cấp Tuy nhiên, chất xúc tác làm giảm yêu cầu nhiệt độ Ví dụ chất xúc tác niken chứng minh hoạt động hiệu phạm vi nhiệt độ từ 500-700 độ C, chất xúc tác sắt cho hiệu nhiệt độ từ 700-900 độ C 2.2.3 Sản xuất hydro lò phản ứng nhiệt độ cao Tổng quan lò phản ứng nhiệt độ cao VHTR ( Very high temperture reactor) có vai trị truyền thống lượng hạt nhân tạo điện Tuy nhiên, có nhiều ưu điểm loại lị phản ứng hạt nhân khác khả tạo nhiệt nhiệt độ cao khoảng 950 ° C, làm tăng hiệu suất nhiệt trình phát điện lên 50% Tại Nhật Bản, JAEA phát triển thành công HTTR(High Temperature Test Reactor ) Thiết kế ý tưởng tạo nên thay đổi hệ thống ban đầu – GTHTR3001 Nhà máy kết hợp lò phản ứng khối 600 MW tuabin khí chu trình trực tiếp để phát điện Một hợp tác tương tự JAEA2 ngành phát triển thiết kế hệ thống nhà máy quy mô thương mại để sản xuất điện hydro gần thập kỷ Một nghiên cứu khả thi ban đầu cho thấy tiềm kinh tế vấn đề quan trọng cần giải thông qua phát triển thiết kế Thiết kế khái niệm thiết lập hệ thống ban đầu biến thể – GTHTR300 Nhà máy kết hợp lò phản ứng khối 600 MW chu trình trực tiếp tuabin khí để phát điện Thiết kế cho GTHTR300, khởi xướng vào năm 2001, bao gồm thiết kế kỹ thuật chi tiết mức độ kiểm chứng thử nghiệm công nghệ thành phần hệ thống tỷ lệ thích hợp Với mục tiêu xác định hiệu suất tiết kiệm an toàn, thiết kế phát triển để bổ sung thêm ba thành viên bao gồm hệ thống tăng trưởng cho điện hệ, GTHTR300 +, hệ thống đồng phát hydro, GTHTR300C (chữ “C” biểu thị đồng phát), gần nhất, hệ thống sản xuất hydro, Lò phản ứng nhiệt độ cao tuabin khí Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản 12 GTHTR300H (“H” biểu thị hydro) Các biến thể hệ thống tạo hydro dựa trình HTE3 nhiệt hóa IS, mơ tả trước chương Hydro sản xuất từ nước làm nguồn nguyên liệu nhất, với nhiệt điện lị phản ứng cung cấp khơng phát thải khí nhà kính nhiễm khơng khí Mơ tả chi tiết hệ thống đưa việc xem xét tình trạng yêu cầu công nghệ để sản xuất hydro hạt nhân Hệ thống sản xuất hydro lò phản ứng hạt nhân Thiết kế thương mại JAEA nhằm mục đích phát triển nhóm phương án nhà máy có khả sản xuất điện cạnh tranh, hydro hỗn hợp đa dạng hai Để phát triển đồng thời nhiều hệ thống không thiết phải đầu tư rủi ro nhân lên Đúng hơn, phát triển giảm thiểu nhờ ba cấp triết lý thiết kế SECO: đơn giản, tiết kiệm tính cạnh tranh tính độc đáo Mơ nhà máy Ngun lý Tua bin khí chu trình trực tiếp tạo điện tuần hồn chất làm mát lị phản ứng, thực hai nhiệm vụ cách hiệu so với tất hình thức xếp quy trình khác Q trình đồng phát hydro kích hoạt cách thêm trao đổi nhiệt trung gian (IHX) nối tiếp lò phản ứng tuabin khí Sự xếp nối tiếp cụ thể cho phép chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (LMTD) lớn chất lỏng sơ cấp thứ cấp, tạo điều kiện mong muốn cho IHX 4nhỏ gọn Một vòng lặp thứ cấp cung Điện phân nhiệt độ cao Bộ trao đổi nhiệt 13 cấp helium nóng từ IHX đến nhà máy hydro khoảng cách vừa đủ với van cách ly nằm mạch vòng thứ cấp cung cấp ngăn cách an tồn mơi trường nhà máy hạt nhân nhà máy hydro cấp thông thường Điện tạo phạm vi hiệu suất 45–50% GTHTR300 GTHTR300 + dựa nhiệt độ nước làm mát lò phản ứng 850 ° C 950 ° C, tương ứng Trong GTHTR300C, 170 MWt danh nghĩa tổng số 600 MWt nhiệt điện lò phản ứng IHX trích xuất để cung cấp nhiệt cho q trình 900 ° C cho trình hydro cân nhiệt điện lò phản ứng sử dụng để phát điện tuabin khí 850 ° C cửa vào Một phần số 200 MWe điện tạo cung cấp cho hoạt động gia đình, chủ yếu hoạt động nhà máy hydro, để cung cấp lượng cho máy điện phân, máy tuần hoàn, máy bơm tiện ích khác, đồng thời xuất phần đáng kể vào lưới điện Trong GTHTR300H, nhiệt trình khai thác từ IHX tăng lên 371 MWt điện tạo đầu vào tuabin khí 730 ° C hiệu suất 38% chủ yếu để đáp ứng nhu cầu đáng kể điện để sản xuất hydro Áp suất lò phản ứng đồng phát giảm xuống MPa từ MPa hệ thống sử dụng điện hai cân nhắc Đầu tiên giảm tải áp lực lên loạt trao đổi nhiệt nhiệt độ bao gồm IHX lị phản ứng hóa học để đảm bảo tuổi thọ kinh tế thành phần tốn chi phí Cân nhắc thứ hai trì giống hình học tuabin khí với đơn vị GTHTR300, Mặc dù áp suất thấp làm tăng chi phí cụ thể thiết bị tuabin khí, lợi ích thu tiết kiệm chi phí tuổi thọ trao đổi nhiệt công nghệ tuabin khí đơn giản hóa mang lại lợi thiết kế hấp dẫn Tóm tắt chu trình hoạt động 14 Chương ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA VIỆC SẢN XUẤT HYDRO BẰNG NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 3.1 Ưu điểm Có thể sản xuất hàng loạt với chi phí tương đối thấp (bằng cách tận dụng lượng điện dư thừa thời điểm nhu cầu điện thấp vào ban đêm tự cung cấp lượng) Giá bán hydro lượng hạt nhân thấp hydro xanh ( Tuy nhiên thực tế, chi phí sản xuất hydrogen từ lượng điện tái tạo cao lần so với sản xuất hydrogen từ lị phản ứng module nhỏ.) (LCOH mức USD/kg máy điện phân hoạt động khoảng 500 giờ/năm Con số giảm xuống 0,5 USD/kg máy điện phân hoạt động 8000 giờ/năm (khoảng 22 giờ/ngày).) Tính liên tục ( Các nhà máy điện hạt nhân hoạt động ổn định 24/7 trở thành nguồn cung điện đáng tin cậy Ngồi ra, NLTT gây ổn định giá bán buôn điện năng) Phát thải lượng carbon thấp ( Theo Tạp chí Applied Energy năm 2020, trình sản xuất hydro điện hạt nhân có lượng khí thải carbon tương đương với hydro sản xuất NLTT ) 3.2 Nhược điểm Nguy rị rỉ phóng xạ mơi trường mối lo ngại hàng đầu Trong trình sản xuất điện từ lượng hạt nhân cho trình điện phân nước tiêu hao khoảng 20% lượng hydro sản xuất hydro ( hay nói cách khác với lượng điện đầu vào định, thu 0,8 đơn vị hydro tương đương.) Vấn đề tâm lý chống hạt nhân chi phí tăng tiêu chuẩn an tồn khắt khe 15 KẾT LUẬN Việc sản xuất hidro lượng hạt nhân đa số nằm dự án khắt khe khâu kỹ thuật xu hướng trừ lượng hạt nhân giới phần quan trọng chưa ứng dụng rộng rãi với người, động chạy hydro chưa phát triển mạnh số lượng chất lượng phủ nhận lợi ích tuyệt vời mà phương pháp mang lại Trước nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch tương lai bất ổn giá chiến tranh ( Nga Ucraina) theo nên đẩy mạnh việc sản xuất hydrogen phát triển công nghệ sử dụng hydrogen để góp phần bảo vệ mơi trường 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://pcgroup.vn/san-xuat-hydro-tu-nang-luong-hat-nhan-Chisato Horiuchi-Sản xuất hydro từ lượng hạt nhân-2020 https://haophuong.net/tim-hieu-nguyen-ly-lam-viec-cua-nha-may-dien-hat-nhanHao Phuong-Tìm hiểu nguyên lý làm việc nhà máy điện hạt nhân-6/6/2019 https://thietbikhoahoccongnghe.com.vn/nang-luong-hydro.html-Nguyen NamKhoa học cơng nghệ Hydro-30/7/2017 Giáo trình HYDROGEN FUEL-Ram B.Gupta-CRC Press-2009 17 ... hydro cách tạo lượng hạt nhân Nhiệm vụ Nêu khái niệm, nguyên lý hoạt động nhà máy, nguyên lý tạo hydro Chương TỔNG QUAN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN 1.1 Giới thiệu lượng hạt nhân Năng lượng hạt nhân. .. lượng giải phóng từ hạt nhân lõi bên nguyên tử tạo proton neutron Nguồn lượng tạo theo hai cách: phân hạch hạt nhân nhiệt hạch Phân hạch hạt nhân là: Hạt nhân nguyên tử tách thành hai nhiều hạt. .. đề tâm lý chống hạt nhân chi phí tăng tiêu chuẩn an tồn khắt khe 15 KẾT LUẬN Việc sản xuất hidro lượng hạt nhân đa số nằm dự án khắt khe khâu kỹ thuật xu hướng trừ lượng hạt nhân giới phần quan