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 Điện Trường ĐH Bách Khoa TP HCM

01/2011

THÔNG TIN CÁN BỘ GIẢNG DẠY

• Họ và tên : TS Huỳnh Châu Duy

Trang 2

HÌNH THỨC KIỂM TRA CUỐI MÔN HỌC

Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy

Chương 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 Kỹ

thuật

[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 Điện Trường ĐH Bách Khoa TP HCM

Trang 4

1 TỔNG QUAN

• Nhà máy điện nguyên tử (nhà máy điện

hạt nhân) là một phát minh vĩ đại của loài

≠

1 TỔNG QUAN

• Trên thế giới đang có khoảng 447 lò phản ứng

hạt nhân đang hoạt động

• Cung cấp hơn 17% tổng điện năng trên toàn thế

giới và sẽ tiếp tục tăng do sự cạn kiệt của các

dạng năng lượng truyền thống (Thủy năng, than,

dầu, khí, )

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

Trang 5

• Dự báo tốc độ gia tăng nhanh nhất về phát điện

hạt nhân sẽ là ở các nước đang phát triển, với

tốc độ trung bình 4,7 % trong suốt thời kỳ dự

báo

Đặc biệt là các nước đang phát triển Châu Á, số

lò phản ứng đang xây dựng chiếm đến một nữa

số lò phản ứng đang xây dựng trên toàn thế

giới

2 TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ

CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

* MỸ:

-Mỹ có 103 lò phản ứng với tổng công suất là

101.000 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

-Các quy chế an toàn lò phản ứng ở Mỹ ngày

càng được nâng cao

Tính kinh tế của nhà máy điện nguyên tử giảm

nên từ sau năm 1974 không có nhà máy mới

nào được xây dựng

-Theo chính sách năng lượng quốc gia của Mỹ,

trong thời gian tới, có khả năng các nhà máy

điện nguyên tử mới sẽ được xây dựng

* PHÁP:

-Pháp hiện có 58 lò phản ứng, phát điện với

tổng công suất là 63.000 MW, chiếm vị trí thứ

hai trên thế giới sau Mỹ

-Điện nguyên tử chiếm 76% trong tổng điện

năng của cả nước và đây là tỷ lệ cao nhất trên

thế giới

Trang 7

* NHẬT:

-Tại thời điểm năm 2000, Nhật có 51 lò phản

ứng, công suất là 45.000 MW, trở thành nước

sử dụng điện nguyên tử thứ 3 trên thế giới sau

Mỹ và Pháp

-Nhật là nước nghèo tài nguyên năng lượng

Vì vậy, để đảm bảo ổn định năng lượng, Nhật

đã tăng cường phát triển năng lượng nguyên tử

với tiêu chí nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên

liệu Uranium (U) và kiên trì chính sách xử lý

nhiên liệu để có thể sử dụng được Plutonium

(Pu)

Trang 8

-Tuy nhiên, chính phủ Đức đang tuyên bố thực

hiện chính sách không xây dựng mới nhà máy

điện nguyên tử và dự kiến đến năm 2022 nhà

máy điện nguyên tử cuối cùng sẽ ngừng hoạt

động

* NGA:

-Cuối năm 2001, Nga có 30 tổ máy điện nguyên

tử, với tổng công suất 21.000 MW, đứng vị trí

thứ 5 trên thế giới

Nga đang xây dựng 2 tổ máy với tổng công suất

1.875 MW

Trang 9

* NGA:

-Lịch sử phát triển điện nguyên tử ở Nga bắt

đầu từ việc vận hành nhà máy điện nguyên tử

đầu tiên trên thế giới ở Obninks vào năm 1954

-Do tai nạn lò phản ứng Chernobyl xảy ra vào

năm 1986 và những khó khăn về kinh tế do sự

sụp đổ của Liên Xô cũ năm 1991, Nga đã không

có những tiến triển mạnh mẽ trong ngành năng

lượng nguyên tử như trước kia

* ANH:

-Đến cuối năm 2000, Anh có 33 lò phản ứng

nguyên tử với tổng công suất 13.000 MW Tỷ lệ

phát điện bằng năng lượng nguyên tử là 22 %

-Anh là nước bắt đầu phát triển các nhà máy

điện nguyên tử thương mại sớm nhất trên thế

giới

-Tuy nhiên, hiện nay trong kế hoạch không có

nhà máy điện nguyên tử nào đang được xây

dựng

Trang 10

* TRUNG QUỐC:

-Hiện tại, Trung Quốc có 8 lò phản ứng phát

điện với tổng công suất 5.977 MW

-Hiện nay, Trung Quốc đang đặt trọng điểm vào

khai thác thủy điện nên tốc độ phát triển điện

nguyên tử đang bị chậm đi

Tuy nhiên, nguồn Uranium của Trung Quốc là

khá phong phú, khoảng 70 nghìn tấn

• Ở Việt Nam, tình trạng thiếu hụt năng lượng điện

cũng đang là một bài toán nan giải và cần được

giải quyết

3 TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ

CỦA VIỆT NAM

Trang 11

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

quyết số 41/2009/QH12 về chủ trương đầu tư

dự án Nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận với

tổng 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 máy

có công suất khoảng 1.000 MW)

• Tổng mức đầu tư của dự án khoảng 200.000 tỷ

đồng (tại thời điểm lập dự án, quý 4/2009)

Theo lộ trình, nhà máy điện nguyên tử Ninh

Thuận 1 sẽ được khởi công vào năm 2014 và

đưa tổ máy đầu tiên vào vận hành năm 2020

Nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận 2 sẽ được

Quốc hội quyết định thời điểm xây dựng tùy theo

tình hình chuẩn bị

Trang 12

• 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 cho

biết:

Sau một thời gian dài nghiên cứu, khảo sát,

Chính phủ đã chọn Nga làm đối tác cung cấp

công nghệ cho nhà máy điện nguyên tử Ninh

Thuận 1, tại tỉnh Ninh Thuận

• Việc chọn Nga làm đối tác cung cấp điện nguyên

tử là vì:

Hiện nay, công nghệ điện nguyên tử lò nước nhẹ

của Nga được coi là công nghệ nguồn, được cơ

quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA –

International Atomic Energy Agency) đánh giá và

đảm bảo độ an toàn cao

Trang 13

• Công nghệ điện nguyên tử lò nước nhẹ là loại

công nghệ vận hành rất an toàn trong khoảng

một thế kỷ qua

• Nga cũng cam kết giúp Việt Nam xử lý toàn bộ

chất thải hạt nhân, với mức công suất là 2.000

MW (áp dụng cho Ninh Thuận 1)

• Thủ tướng vừa phê duyệt định hướng phát

triển điện nguyên tử cho Việt Nam giai đoạn

đến năm 2030, với mục tiêu tổng quát là:

Từng bước xây dựng và phát triển ngành công

nghiệp điện nguyên tử Việt Nam

Đảm bảo quản lý an toàn và khai thác hiệu quả

các nhà máy điện nguyên tử,

Trang 14

Từng bước tăng dần tỷ lệ tham gia của các

ngành công nghiệp trong nước vào thực hiện

các dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tử

các nhà máy điện nguyên tử

• Theo quy hoạch, dự án phát triển điện nguyên tử

Việt Nam được chia thành 3 giai đoạn:

-Giai đoạn 1 đến năm 2015

Trang 15

• 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 chuyên

gia kỹ thuật nồng cốt đáp ứng nhiệm vụ khởi

công xây dựng nhà máy điện nguyên tử đầu tiên

-Hoàn thành việc xây dựng và đưa tổ máy đầu

tiên của nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận 1

vào vận hành, phát điện thương mại vào năm

2020

Đưa tổ máy 2 vào vận hành vào năm 2021

Trang 16

-Khởi công xây dựng nhà máy điện nguyên tử

Ninh Thuận 2

Tiến hành công tác chuẩn bị xây dựng các nhà

máy điện nguyên tử tiếp theo

-Triển khai xây dựng các nhà máy điện nguyên

tử tiếp theo,

Đưa điện nguyên tử trở thành nguồn điện chủ lực

của Việt Nam

-Đặt mục tiêu làm chủ công nghệ thiết kế nhà

máy điện nguyên tử,

Trang 17

-Các ngành công nghiệp trong nước tham gia

vào các công trình nhà máy điện nguyên tử,

chiếm khoảng 30 – 40% tổng giá trị hợp đồng

xây lắp

• Tóm lại:

-Đến năm 2020, tổ máy điện nguyên tử đầu tiên

của Việt Nam sẽ đi vào vận hành với công suất

khoảng 1.000 MW

-Đến năm 2025, tổng công suất các nhà máy điện

nguyên tử sẽ vào khoảng 8.000 MW

-Đến năm 2030, tổng công suất các nhà máy điện

nguyên tử sẽ tăng lên khoảng 15.000 MW (chiếm

khoảng 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)

2022 1.000

Nhà máy điện nguyên tử

Vĩnh Hải, tổ máy số 2

4

2021 1.000

3

2021 1.000

Phước Dinh, tổ máy số 2

2

2020 1.000

1

Năm vận hành Công suất (MW)

Nhà máy STT

2025 1.000

8

2024 1.000

7

2024 1.000

6

2023 1.000

5

Nhà máy STT

Trang 19

15.000 – 16.000 Tổng công suất

2030 1.300 – 1.500

Nhà máy điện nguyên tử khu

vực miền Trung 6

13

2029 1.300 – 1.500

12

2028 1.300 – 1.500

11

2027 1.300 – 1.500

10

2026

2 x 1.000 Nhà máy điện nguyên tử khu

vực miền Trung 1 & 2

9

Nhà máy STT

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 có

kích cỡ 10-8cm với các electron bay lơ lững

trong đó và khi electron dao động thì phát bức

xạ điện từ vào không gian

Trang 20

1909:

Mẫu nguyên tử của Thomson gặp phải các mâu

thuẩn với các kết quả thực nghiệm nghiên cứu

tán xạ của các hạtα trên các lá kim loại mỏng

Người ta phát hiện ra rằng bên cạnh sự tán xạ ở

các góc nhỏ phù hợp với các tính toán về tương

tác Culong của các hạt α với nguyên tử kiểu

như tán xạ Thomson thì trong một số trường

hợp các hạt α còn bị lệch các góc rất lớn (lớn

hơn 900)

• Hạt α ?

Trang 21

Hạtα: (tia alpha) là một dạng của phóng xạ

Đó là hạt bị ion hóa cao và khó có khả năng

đâm xuyên

Hạt alpha gồm hai proton và hai neutron liên kết

với nhau thành một hạt giống hệt hạt nhân

nguyên 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 một

quá trình gọi là phân rã alpha

Phản ứng phân rã

Đôi khi sự phân rã làm hạt

nhân ở trạng thái kích thích

khởi động phân rã gamma

để giải thoát năng lượng

Trang 22

1911:

Arnest Rutherford (1871-1937), nhà bác học

người Anh đã đưa ra một mẫu nguyên tử mới

mà có thể giải thích được các kết quả thí

nghiệm khi nghiên cứu tán xạ của các hạt α

• Nguyên tử gồm một hạt nhân mang điện tích

dương +Ze ở tâm,

Nhân này có bán kính rất nhỏ (cỡ 10-12cm) và

các điện tử chuyển động theo các quỹ đạo nào

đó quanh hạt nhân ở các khoảng cách tương

đối lớn (cỡ 10-8 cm)

Tuy nhiên, mẫu nguyên tử này không giải thích

Trang 23

1913:

Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người Đan

Mạch đã đưa ra lý thuyết lượng tử về các quá

trình xảy ra trong nguyên tử

-Bohr vẫn giữ lại hạt nhân của Rutherford và cho

các điện tử quay quanh hạt nhân theo các quỹ đạo

tròn với các điều kiện sau:

-Điện tử trong nguyên tử chỉ có thể ở trong một số

quỹ đạo dừng xác định và ổn định và ở đó điện tử

không bức xạ

Trang 24

-Điện tử chỉ bức xạ hay hấp thụ khi chuyển từ quỹ

đạo dừng này sang quỹ đạo dừng khác

-Trong tất cả các quỹ đạo khả dĩ của điện tử

quanh hạt nhân, chỉ tồn tại những quỹ đạo nào

mà moment động lượng của điện tử bằng một số

nguyên lần

1905-1916:

Alber Einstein (1879-1955), nhà bác học vĩ đại

người Đức đã đưa ra:

Lý thuyết tương đối và cùng với lý thuyết cơ học

lượng tử mà là cơ sở để xây dựng vật lý hạt

nhân hiện đại và lý thuyết các hạt cơ bản

Trang 25

27-06-1954: Khánh thành nhà máy điện nguyên

tử đầu tiên trên thế giới, công suất 5 MW ở

Obninck, Liên Xô cũ

HẾT CHƯƠNG 1

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	211,2 KB