Nhà máy điện nguyên tử

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Nhà máy điện nguyên tử

Trang 1

NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

TS Huỳnh Châu Duy

Bộ môn Hệ Thống ĐiệnTrường ĐH Bách Khoa TP HCM

THÔNG TIN CÁN BỘ GIẢNG DẠY

• Họ và tên : TS Huỳnh Châu Duy• Điện thoại : 0938 707 507

• Email : huynhchauduy@hcmut.edu.vnhuynhchauduy@ieee.org• Phòng làm việc: PTN HTĐ – 102 B1

• Phương thức giảng dạy:o Lý thuyết

o Bài tập + Tiểu luận

Trang 2

HÌNH THỨC KIỂM TRA CUỐI MÔN HỌC

Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu DuyChương 1 - Giới thiệu chung

NỘI DUNG MÔN HỌC

• Giới thiệu chung

• Lò phản ứng hạt nhân• Nhà máy điện nguyên tử• Nhiên liệu hạt nhân

• Chất thải hạt nhân

Trang 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nhà máy điện nguyên tử, Nguyễn Lân Tráng, Đỗ Anh Tuấn, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹthuật.

[2] Nuclear energy – An introduction to the concepts, systems, and applications of nuclear processes, Raymond L Murray.

[3] Nuclear power, IET Power and Energy Series 52

NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ: Chương 1-Giới thiệu chung

TS Huỳnh Châu Duy

Bộ môn Hệ Thống ĐiệnTrường ĐH Bách Khoa TP HCM

Trang 4

1 TỔNG QUAN

• Nhà máy điện nguyên tử (nhà máy điệnhạt nhân) là một phát minh vĩ đại của loàingười.

Nhu cầu sử dụngnăng lượng ngàycàng tăng.

Giải quyết bài toán mất cân bằngSự hạn chế củacác nguồn nănglượng sơ cấp.≠

• Yêu cầu về an ninh năng lượng và bảo vệ môi

Trang 5

9• Dự báo tốc độ gia tăng nhanh nhất về phát điệnhạt nhân sẽ là ở các nước đang phát triển, vớitốc độ trung bình 4,7 % trong suốt thời kỳ dựbáo.

Đặc biệt là các nước đang phát triển Châu Á, sốlò phản ứng đang xây dựng chiếm đến một nữasố lò phản ứng đang xây dựng trên toàn thếgiới

2 TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬCỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

* MỸ:

-Mỹ có 103 lò phản ứng với tổng công suất là101.000 MW, chiếm vị trí thứ nhất trên thế giới.- Cơ cấu nguồn điện (Năm 2000):

* Điện than: 52 %* Điện nguyên tử: 20 %* Điện khí: 16 %* Thủy điện: 7 %

Trang 6

11-Các quy chế an toàn lò phản ứng ở Mỹ ngàycàng được nâng cao

Tính kinh tế của nhà máy điện nguyên tử giảmnên từ sau năm 1974 không có nhà máy mớinào được xây dựng.

-Theo chính sách năng lượng quốc gia của Mỹ, trong thời gian tới, có khả năng các nhà máyđiện nguyên tử mới sẽ được xây dựng

* PHÁP:

-Pháp hiện có 58 lò phản ứng, phát điện vớitổng công suất là 63.000 MW, chiếm vị trí thứhai trên thế giới sau Mỹ

-Điện nguyên tử chiếm 76% trong tổng điệnnăng của cả nước và đây là tỷ lệ cao nhất trênthế giới.

Trang 7

* NHẬT:

-Tại thời điểm năm 2000, Nhật có 51 lò phảnứng, công suất là 45.000 MW, trở thành nướcsử dụng điện nguyên tử thứ 3 trên thế giới sauMỹ và Pháp.

-Nhật là nước nghèo tài nguyên năng lượng Vì vậy, để đảm bảo ổn định năng lượng, Nhậtđã tăng cường phát triển năng lượng nguyên tửvới tiêu chí nâng cao hiệu quả sử dụng nhiênliệu Uranium (U) và kiên trì chính sách xử lýnhiên liệu để có thể sử dụng được Plutonium (Pu).

* Điện gió: 2 %

Trang 8

15-Tuy nhiên, chính phủ Đức đang tuyên bố thựchiện chính sách không xây dựng mới nhà máyđiện nguyên tử và dự kiến đến năm 2022 nhàmáy điện nguyên tử cuối cùng sẽ ngừng hoạtđộng.

* NGA:

-Cuối năm 2001, Nga có 30 tổ máy điện nguyêntử, với tổng công suất 21.000 MW, đứng vị tríthứ 5 trên thế giới.

Nga đang xây dựng 2 tổ máy với tổng công suất1.875 MW

Trang 9

* NGA:

-Lịch sử phát triển điện nguyên tử ở Nga bắtđầu từ việc vận hành nhà máy điện nguyên tửđầu tiên trên thế giới ở Obninks vào năm 1954 -Do tai nạn lò phản ứng Chernobyl xảy ra vàonăm 1986 và những khó khăn về kinh tế do sựsụp đổ của Liên Xô cũ năm 1991, Nga đã khôngcó những tiến triển mạnh mẽ trong ngành nănglượng nguyên tử như trước kia

* ANH:

-Đến cuối năm 2000, Anh có 33 lò phản ứngnguyên tử với tổng công suất 13.000 MW Tỷ lệphát điện bằng năng lượng nguyên tử là 22 % -Anh là nước bắt đầu phát triển các nhà máyđiện nguyên tử thương mại sớm nhất trên thếgiới

-Tuy nhiên, hiện nay trong kế hoạch không cónhà máy điện nguyên tử nào đang được xâydựng

Trang 10

Tuy nhiên, nguồn Uranium của Trung Quốc làkhá phong phú, khoảng 70 nghìn tấn

• Ở Việt Nam, tình trạng thiếu hụt năng lượng điệncũng đang là một bài toán nan giải và cần đượcgiải quyết.

3 TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬCỦA VIỆT NAM

Trang 11

21• Ngày 25/11/2009, Quốc hội đã thông qua Nghị

quyết số 41/2009/QH12 về chủ trương đầu tưdự án Nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận vớitổng công suất thiết kế 4.000 MW, bao gồm 2 nhà máy:

-Ninh Thuận 1-Ninh Thuận 2

Trong mỗi nhà máy sẽ có 2 tổ máy (mỗi tổ máycó công suất khoảng 1.000 MW).

• Tổng mức đầu tư của dự án khoảng 200.000 tỷđồng (tại thời điểm lập dự án, quý 4/2009).

Theo lộ trình, nhà máy điện nguyên tử NinhThuận 1 sẽ được khởi công vào năm 2014 vàđưa tổ máy đầu tiên vào vận hành năm 2020.Nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận 2 sẽ đượcQuốc hội quyết định thời điểm xây dựng tùy theotình hình chuẩn bị

Trang 12

23• Ngày 27/05/2010, tại hội thảo công nghệ điện

nguyên tử lần thứ IV, PGS TS Vương Hữu Tấn, Viện Trưởng Viện Năng Lượng Nguyên Tử chobiết:

Sau một thời gian dài nghiên cứu, khảo sát, Chính phủ đã chọn Nga làm đối tác cung cấpcông nghệ cho nhà máy điện nguyên tử NinhThuận 1, tại tỉnh Ninh Thuận.

• Việc chọn Nga làm đối tác cung cấp điện nguyêntử là vì:

Hiện nay, công nghệ điện nguyên tử lò nước nhẹcủa Nga được coi là công nghệ nguồn, được cơquan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA –International Atomic Energy Agency) đánh giá vàđảm bảo độ an toàn cao.

Trang 13

25• Công nghệ điện nguyên tử lò nước nhẹ là loại

công nghệ vận hành rất an toàn trong khoảngmột thế kỷ qua

• Nga cũng cam kết giúp Việt Nam xử lý toàn bộchất thải hạt nhân, với mức công suất là 2.000 MW (áp dụng cho Ninh Thuận 1).

• Thủ tướng vừa phê duyệt định hướng pháttriển điện nguyên tử cho Việt Nam giai đoạnđến năm 2030, với mục tiêu tổng quát là:

Từng bước xây dựng và phát triển ngành côngnghiệp điện nguyên tử Việt Nam

Đảm bảo quản lý an toàn và khai thác hiệu quảcác nhà máy điện nguyên tử,

Trang 14

27Từng bước tăng dần tỷ lệ tham gia của cácngành công nghiệp trong nước vào thực hiệncác dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tửTiến đến tự chủ về:

-thiết kế,-chế tạo,-xây dựng,-lắp đặt,-vận hành,-bảo dưỡng,

các nhà máy điện nguyên tử

• Theo quy hoạch, dự án phát triển điện nguyên tửViệt Nam được chia thành 3 giai đoạn:

-Giai đoạn 1 đến năm 2015.-Giai đoạn 2 đến năm 2020 -Giai đoạn 3 đến năm 2030.

Trang 15

29• Giai đoạn 1 đến năm 2015:

-Hoàn thành phê duyệt dự án đầu tư.-Phê duyệt địa điểm.

-Tổ chức lựa chọn nhà thầu.

-Chuẩn bị đội ngũ quản lý dự án và các chuyêngia kỹ thuật nồng cốt đáp ứng nhiệm vụ khởicông xây dựng nhà máy điện nguyên tử đầu tiên

• Giai đoạn 2 đến năm 2020:

-Hoàn thành việc xây dựng và đưa tổ máy đầutiên của nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận 1 vào vận hành, phát điện thương mại vào năm2020

Đưa tổ máy 2 vào vận hành vào năm 2021.

Trang 16

31-Khởi công xây dựng nhà máy điện nguyên tửNinh Thuận 2

Tiến hành công tác chuẩn bị xây dựng các nhàmáy điện nguyên tử tiếp theo

• Giai đoạn 3 đến năm 2030:

-Triển khai xây dựng các nhà máy điện nguyêntử tiếp theo,

Đưa điện nguyên tử trở thành nguồn điện chủ lựccủa Việt Nam.

-Đặt mục tiêu làm chủ công nghệ thiết kế nhàmáy điện nguyên tử,

Trang 17

33-Các ngành công nghiệp trong nước tham giavào các công trình nhà máy điện nguyên tử, chiếm khoảng 30 – 40% tổng giá trị hợp đồngxây lắp

• Tóm lại:

-Đến năm 2020, tổ máy điện nguyên tử đầu tiêncủa Việt Nam sẽ đi vào vận hành với công suấtkhoảng 1.000 MW.

-Đến năm 2025, tổng công suất các nhà máy điệnnguyên tử sẽ vào khoảng 8.000 MW.

-Đến năm 2030, tổng công suất các nhà máy điệnnguyên tử sẽ tăng lên khoảng 15.000 MW (chiếmkhoảng 10% tổng công suất các nguồn điện).

Trang 18

Quy mô công suất và tiến độ các tổ máy điện nguyên tử ở Việt Nam (Nguồn: theo quyết định số 966/QĐ-TTG)

Nhà máy điện nguyên tửVĩnh Hải, tổ máy số 2

Nhà máy điện nguyên tửPhước Dinh, tổ máy số 22

Năm vận hànhCông suất (MW)

Nhà máySTT

Trang 19

15.000 – 16.000Tổng công suất

20301.300 – 1.500

Nhà máy điện nguyên tử khuvực miền Trung 613

20291.300 – 1.500

20281.300 – 1.500

20271.300 – 1.500

20262 x 1.000

Nhà máy điện nguyên tử khuvực miền Trung 1 & 29

Nhà máySTT

4 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ

1895: -Rơn ghen phát hiện ra tia X.

-Ngành vật lý nguyên tử phát triển.

1904: Joseph John Thomson (1856-1940), nhà vật lý người Anh, đã đưa ra mẫunguyên tử đầu tiên

Nguyên tử là một quả cầu tích điện dương cókích cỡ 10-8cm với các electron bay lơ lữngtrong đó và khi electron dao động thì phát bứcxạ điện từ vào không gian

Trang 20

391909:

Mẫu nguyên tử của Thomson gặp phải các mâuthuẩn với các kết quả thực nghiệm nghiên cứután xạ của các hạtα trên các lá kim loại mỏng

Người ta phát hiện ra rằng bên cạnh sự tán xạ ởcác góc nhỏ phù hợp với các tính toán về tươngtác Culong của các hạt α với nguyên tử kiểunhư tán xạ Thomson thì trong một số trườnghợp các hạt α còn bị lệch các góc rất lớn (lớnhơn 900).

• Hạt α ?

Trang 21

41Hạtα: (tia alpha) là một dạng của phóng xạ Đó là hạt bị ion hóa cao và khó có khả năngđâm xuyên

Hạt alpha gồm hai proton và hai neutron liên kếtvới nhau thành một hạt giống hệt hạt nhânnguyên tử Hellium.

Do đó, hạt alpha có thể được viết là He2+.

* Hạt alpha xuất hiện trong phân rã của hạt nhân

phóng xạ như là uranium hoặc radium trong mộtquá trình gọi là phân rã alpha

Phản ứng phân rã

Đôi khi sự phân rã làm hạtnhân ở trạng thái kích thích

khởi động phân rã gamma

để giải thoát năng lượng.

Trang 22

431911:

Arnest Rutherford (1871-1937), nhà bác họcngười Anh đã đưa ra một mẫu nguyên tử mớimà có thể giải thích được các kết quả thínghiệm khi nghiên cứu tán xạ của các hạt α

• Nguyên tử gồm một hạt nhân mang điện tíchdương +Ze ở tâm,

Nhân này có bán kính rất nhỏ (cỡ 10-12cm) vàcác điện tử chuyển động theo các quỹ đạo nàođó quanh hạt nhân ở các khoảng cách tươngđối lớn (cỡ 10-8 cm).

Tuy nhiên, mẫu nguyên tử này không giải thích

Trang 23

451913:

Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người ĐanMạch đã đưa ra lý thuyết lượng tử về các quátrình xảy ra trong nguyên tử

-Bohr vẫn giữ lại hạt nhân của Rutherford và chocác điện tử quay quanh hạt nhân theo các quỹ đạotròn với các điều kiện sau:

-Điện tử trong nguyên tử chỉ có thể ở trong một sốquỹ đạo dừng xác định và ổn định và ở đó điện tửkhông bức xạ.

Trang 24

47-Điện tử chỉ bức xạ hay hấp thụ khi chuyển từ quỹđạo dừng này sang quỹ đạo dừng khác

-Trong tất cả các quỹ đạo khả dĩ của điện tửquanh hạt nhân, chỉ tồn tại những quỹ đạo nàomà moment động lượng của điện tử bằng một sốnguyên lần

Trang 25

4927-06-1954: Khánh thành nhà máy điện nguyêntử đầu tiên trên thế giới, công suất 5 MW ởObninck, Liên Xô cũ

HẾT CHƯƠNG 1

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	211,2 KB