Bài Báo Cáo Khoa Học Môi Trường Tài Nguyên Năng Lượng.pdf

Tài nguyên năng lượng TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BÀI BÁO CÁO KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn TS Lê Quốc Tuấn Thành viên nhóm 1 Phan Nguyễn Lợi[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BÀI BÁO CÁO KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Quốc Tuấn Thành viên nhóm : Tháng 11/2012 Phan Nguyễn Lợi 09130045 Nguyễn Thị Ngọc Mai 11117057 Phan Thị Lý 11117153 Nghiêm Thị Hạnh 11127088 Thái Duy Bình 11157076 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 LỜI NÓI ĐẦU: Thực tế chứng minh, lượng đóng vai trị quan trọng tăng trưởng kinh tế bảo vệ môi trường Đây đầu vào quan trọng nhiều ngành sản xuất mặt hàng tiêu dùng thiết yếu hộ gia đình Việc sử dụng lượng tăng lên theo phát triển công nghiệp, nhiên việc sử dụng lượng mức, không khoa học, trái với nguyên tắt môi trường làm kéo theo nhiều hệ nghiêm trọng như: cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch, tăng lên khí nhà kính (CO2 ,…) làm Trái Đất nóng lên, cố từ lò hạt nhân… làm đe đọa sống Trái Đất Qua đó, địi hỏi phải tìm kiếm sử dụng nguồn lượng – lượng không gây ô nhiễm “2012 – Năm quốc tế lượng bền vững cho tất chúng ta” TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hưởng ứng slogan phát triển bền vững 2012 nội dung tài nguyên lượng môn Khoa học môn trường, phân công hướng dẫn thầy nhóm chúng em tìm hiểu tài ngun lượng Về phần nội dung chia làm phần: Phần 1: Sơ lược tình hình sử dụng lượng (khái niệm, tình hình sử dụng giải pháp vấn đề ô nhiễm môi trường Phần 2: Tài nguyên lượng ( đưa khái niệm, nguồn gốc, lợi ích, ảnh hưởng tới mơi trường số liệu thống kê hình ảnh loại tài nguyên lượng giới) Ở tài nguyên có phần nhỏ nói tiềm phát triển nguồn lượng Việt Nam TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 MỤC LỤC: A SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG THẾ GIỚI: I Năng lượng gì? II Tình hình sử dụng lượng Tình hình sử dụng lượng Thế giới: Ảnh hưởng: .8 2.1 Lượng khí thải CO toàn cầu 10 Giải pháp: 13 3.1 Nghị định thư Kyoto 13 3.2 Giải pháp làm giảm ô nhiễm sử dụng lượng: 15 B TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG: I Năng lượng chuyển hóa tồn phần: 18 Năng lượng hóa thạch: 18 1.1 Nguồn gốc 19 1.2 Sự quan trọng 19 1.3 Hạn chế nguyên liệu thay 20 1.4 Các mức cấp lưu lượng 21 1.5 Tác động môi trường 22 1.6 Tại Việt Nam 24 Năng lượng hạt nhân: 26 2.1 Sử dụng 27 2.2 Lịch sử 29 2.2.1 Nguồn gốc 29 2.2.2 Những năm trước 30 2.2.3 Sự phát triển 31 2.3 Kinh tế 31 2.4 Triển vọng 32 2.5 Cơng nghệ lị phản ứng hạt nhân 33 2.6 Tuổi thọ 34 2.6.1 Các nguồn nguyên liệu tryền thống 35 2.6.1.1 Urani 2.6.1.2 Breeding TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 2.6.1.3 Tổng hợp 2.6.2 Nước 36 2.6.3 Chất thải phóng xạ 37 2.6.3.1 Chất thải phóng xạ cao 2.6.3.2 Chất thải phóng xạ thấp 2.6.3.3 Chất thải phóng xạ chất thải công nghiệp độc hại 2.6.4 Tách xử lý 38 2.6.4.1 Tách Urani 2.7 Tranh luận sử dụng lượng hạt nhân 39 2.8 Sự cố 39 2.9 Tại Việt Nam 40 II Năng lượng tái tạo: .41 Năng lượng mặt trời: 41 1.1 Năng lượng mặt trời 41 1.1.1 Nhiệt mặt trời 42 1.1.1.1 Nước nóng 1.1.1.2 Hệ thống sưởi ấm, làm mát thơng gió 1.1.1.3 Xử l{ nước 1.1.1.4 Nấu ăn 1.1.1.5 Nhiệt quy trình 1.1.2 Điện mặt trời 47 1.1.2.1 Điện mặt trời tập trung 1.1.2.2 Pin quang điện 1.1.3 Hóa học lượng mặt trời 48 1.1.4 Xe lượng mặt trời 50 1.2 Phương pháp lưu trữ lượng 52 1.3 Phát triển, triển khai kinh tế 53 1.4 Tại Việt Nam 53 Năng lượng gió: 54 2.1 Sự hình thành lượng gió 55 2.2 Vật lý học lượng gió 56 2.3 Sử dụng lượng gió 57 2.4 Sản xuất điện từ lượng gió 57 2.4.1 Khuyến khích sử dụng lượng gió 58 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG 2.4.2 November 17, 2012 Thống kê 59 2.4.2.1 Công suất lắp đặt Thế giới 2.5 Tại Việt Nam 60 Năng lượng thủy triều: 61 3.1 Nguyên lý vận hành .61 3.2 Hệ thống Limpet 62 3.3 Tại Việt Nam 63 Năng lượng thủy điện: 64 4.1 Tầm quan trọng 65 4.2 Ưu điểm 66 4.3 Nhược điểm 67 4.4 Các số lượng thủy điện 68 4.4.1 Các nhà máy thủy điện lớn 68 4.4.2 Các nước có công suất thủy điện lớn 69 4.5 Tại Việt Nam 70 Năng lượng sóng biển: 71 5.1 Tại Việt Nam 72 Năng lượng địa nhiệt: 72 6.1 Sản xuất điện 73 6.2 Sự dụng trực tiếp .74 6.3 Tác động môi trường .75 6.4 Kinh tế 76 6.5 Tài nguyên 76 6.6 Khai thác địa nhiệt Thế giới 78 6.7 Tại Việt Nam 79 Năng lượng sinh học: 79 7.1 Phân loại 80 7.2 Ưu điểm 81 7.3 Những hạn chế 82 7.4 Khả phát triển 82 7.5 Tại Việt Nam 82 C KẾT LUẬN 84 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 A SƠ LƯỢT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG: [Trở về] I Năng lượng gì? [Trở về] “ Năng lượng dạng tài nguyên vật chất xuất phát từ hai nguồn chủ yếu: Năng lượng mặt trời lượng lòng đất.” Năng lượng mặt trời tạo tồn dạng chính: xạ mặt trời, lượng sinh học (sinh khối động thực vật), lượng chuyển động khí thuỷ (gió, sóng, dịng hải lưu, thuỷ triều, dịng chảy sơng ), lượng hố thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu) Năng lượng lòng đất gồm nhiệt lòng đất biểu các nguồn địa nhiệt, núi lửa lượng phóng xạ tập trung nguyên tố U, Th, Po, Trích “ Bộ tài nguyên môi trường – Tổng cục môi trường (VEA)” “ Về bản, lượng chia thành hai loại, lượng chuyện hóa tồn phần ( khơng tái tạo) lượng tái dựa đặc tính nguồn nhiên liệu sinh nó.” Năng lượng chuyển hóa tồn phần: Năng lượng hóa thạch Năng lượng ngun tử Năng lượng tái tạo: Năng lượng Mặt trời Năng lượng gió Năng lượng thủy triều Năng lượng thủy điện Năng lượng sóng biển Năng lượng địa nhiệt Năng lượng sinh khối Trích “ Chuyên đề lượng – VnGG Energy Group” TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG II November 17, 2012 Tình hình sử dụng lượng: [Trở về] Tình hình sử dụng lượng Thế giới: [Trở về] Nhu cầu lượng Thế giới tiếp tục tăng lên đặn hai thập kỷ qua Nguồn lượng hóa thạch chiếm 90% tổng nhu cầu lượng năm 2025 Nhu cầu đòi hỏi lượng khu vực Thế giới khơng giống Hình 1: Mức tiêu thụ nguồn lượng Thế giới (1990 – 2035) Tài liệu Cơ quan Thông tin Năng lượng 2004 dự báo nhu cầu tiêu thụ tất nguồn lượng có xu hướng tăng nhanh Giá lượng hóa thạch dùng rẻ so với nguồn lượng hạt nhân, lượng tái tạo hay lượng dạng lượng hoàn nguyên khác TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hình 2: Biểu đồ tiêu thụ lượng Thế giới (%) Ảnh hưởng: [Trở về] Các nguồn lượng hóa thạch Thế giới dần cạn kiệt, thêm vấn đề môi trường nảy sinh trình khai thác dẫn đến việc khuyến khích sử dụng lượng hồn ngun để giảm bớt nhiễm mơi trường (Hình 3: cho thấy lượng khí thải CO2 sinh trình sử dụng lượng hóa thạch) tránh gây cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch Nhưng chưa có điều luật cụ thể vấn đề này, nên dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên coi nguồn nhiên liệu chủ yếu để nhằm thỏa mãn địi hỏi lượng điều dẫn đến cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch thời gian khơng xa TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hình 3: Lượng thải CO sinh sử dụng lượng hóa thạch (tỉ CO ) “Sản xuất sử dụng lượng nguyên nhân chủ yếu làm thay đổi khí hậu” Trích “ Robert Priddle, Giám Đốc Điều Hành, Cơ quan nguyên tử Quốc Tế (IEA).” Khi đề cập tình hình dự trữ, khai thác hay sử dụng nguồn lượng nguồn lượng hóa thạch Thế giới, khơng thể bỏ qua tác động trực tiếp gián tiếp hoạt động mơi trường Hiện thập kỷ tới đây, việc để giảm thiểu khí nhà kính sinh trình sử dụng đốt cháy lượng vấn đề vơ cấp thiết gia tăng lượng khí nhà kính gây thay đổi khí hậu tồn cầu trái đất nóng lên làm cho khơng khí trở nên nhiễm nặng nề Chúng ta đề cập đến yếu tố việc tiêu thụ lượng tác động lên mơi trường, khí làm tăng chất gây nhiễm cho khơng khí chì, sulfur oxides, nitrogen oxides, vật chất hữu không ổn định Ở nhiều quốc gia quan tâm đến việc giảm lượng thủy ngân tạo trình sản xuất điện để tránh gây ô nhiễm đất, sơng ngịi, ao hồ đại dương TÀI NGUN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hình: Hiện trạng sử dụng lượng hạt nhân toàn cầu Trên phạm vi toàn cầu, việc hợp tác nghiên cứu quốc tế tiếp tục triển khai để nâng cao độ an toàn việc sản xuất sử dụng lượng hạt nhân nhà máy an toàn bị động, sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân, sử dụng nhiệt trình sản xuất hydro để lọc nước biển, hệ thống sưởi khu vực 2.2 Lịch sử: 2.2.1 Nguồn gốc: Phản ứng phân hạch hạt nhân Enrico Fermi thực hành công vào năm 1934 nhóm ơng dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium Năm 1938, nhà hóa học người Đức Otto Hahn Fritz Strassmann, với nhà vật l{ người Úc Lise Meitner Otto Robert Frisch thực thí nghiệm tạo sản phẩm urani sau bị nơtron bắn phá Họ xác định nơtron tương đối nhỏ cắt hạt nhân nguyên tử urani lớn thành hai phần nhau, kết đáng ngạc nhiên Rất nhiều nhà khoa học, có Leo Szilard người nhận thấy phản ứng phân hạch sinh thêm nơtron, phản ứng hạt nhân dây chuyền kéo dài tạo Các nhà khoa học tâm đắc điều 29 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 số quốc gia (như Hoa Kz, Vương quốc Anh, Pháp, Đức Liên Xơ) đề nghị với phủ họ ủng hộ việc nghiên cứu phản ứng phân hạch hạt nhân Điện sản xuất từ lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm EBR-I vào ngày 20 tháng 12 năm 1951 Arco, Idaho, với công suất ban đầu đạt khoảng 100 kW (lò phản ứng Arco lị thí nghiệm làm lạnh phần năm 1955) 2.2.2 Những năm trước đây: Ngày 27 tháng năm 1954, nhà máy điện hạt nhân Obninsk Liên Xô trở thành nhà máy điện hạt nhân Thế giới sản xuất điện hòa vào mạng lưới với công suất không tải khoảng MW điện Hình: Trạm lượng nguyên tử Shippingporttrên Shippingport, Pennsylvania lò phản ứng thương mại Hoa Kz vận hành năm 1957 Nhà máy lượng nguyên tử thương mại Thế giới, Calder Hall Sellafield, Anh khai trương vào năm 1956 với công suất ban đầu 50 MW (sau nâng lên 200 MW).Còn nhà máy phát điện thương mại vận hành Hoa Kz lò phản ứng Shippingport ( Pennsylvania, tháng 12 năm 1957) 30 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 2.2.3 Sự phát triển: Hình: Lịch sử sử dụng lượng hạt nhân (trên) số lượng nhà máy điện hạt nhân hoạt động Công suất lắp đặt hạt nhân tăng tương đối nhanh chóng từ gigawatt (GW) năm 1960 đến 100 GW vào cuối thập niên 1970, 300 GW vào cuối thập niên 1980 Kể từ cuối thập niên 1980 cơng suất tồn cầu tăng cách chậm chạp đạt 366 GW năm 2005 Giữa khoảng thời gian 1970 1990, có 50 GW cơng suất trình xây dựng (đạt đỉnh 150 GW vào cuối thập niên 1970 đầu 1980) — năm 2005 có khoảng 25 GW cơng suất quy hoạch Sự chuyển dịch việc gia tăng sử dụng lượng hạt nhân cuối kỷ 20 xuất phát từ lo sợ tai nạn hạt nhân tiềm ẩn mức độ nghiêm trọng vụ tai nạn, xạ mức độ ảnh hưởng xạ cộng đồng, phát triển hạt nhân, ngược lại, chất thải hạt nhân thiếu dự án chứa chất thải sau Sau đó, tổ chức quốc tế nâng cao độ nhận thức an toàn phát triển chuyên nghiệp vận hành chức liên quan đến hạt nhân thành lập với tên gọi WANO (World Association of Nuclear Operators) 2.3 Kinh tế: Đặc điểm kinh tế nhà máy hạt nhân thường bị ảnh hưởng chi phí đầu tư ban đầu 31 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Tuy vậy, mang lại nhiều lợi nhuận vận hàng chúng càc lâu dài chúng có khuynh hướng giảm cơng suất 2.4 Triển vọng: Hình: Nhà máy điện hạt nhân Diablo Canyon San Luis Obispo County, California, Hoa Kz Một số quốc gia trì hoạt động phát triển lượng hạt nhân Pakistan, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, tất phát triển công nghệ nhiệt nơtron nhanh, Hàn Quốc (Nam Hàn) Hoa Kz phát triển công nghệ nhiệt, Nam Phi Trung Quốc phát triển phiên Lò phản ứng modun đáy cuội (PBMR) Một số thành viên Liên minh châu Âu thuyết phục thúc đẩy chương trình hạt nhân, thành viên khác tiếp tục cấm sử dụng lượng hạt nhân Nhật Bản có chương trình xây dựng lị hạt nhân cịn hoạt động với lò phản ứng vào mạng lưới năm 2005 Vào đầu kỷ 21, lượng hạt nhân có sức hấp dẫn đặc biệt Trung Quốc Ấn Độ theo cơng nghệ lị phản ứng breeder nhanh nguồn lượng giúp họ phát triển kinh tế cách nhanh chóng Trong sách lượng Liên liệp Vương quốc Anh nêu có 32 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 sụt giảm cung cấp lượng tương lai, để bù đắp vào thiếu hụt xây dựng nhà máy lượng hạt nhân kéo dài tuổi thọ nhà máy 2.5 Cơng nghệ lị phản ứng hạt nhân: Cũng giống số trạm lượng nhiệt phát điện nhiệt từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, nhà máy lượng hạt nhân biến đổi lượng giải phóng từ hạt nhân ngun tử thơng qua phản ứng phân hạch Khi hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch tương đối lớn (thường urani 235 plutoni-239) hấp thụ nơtron tạo phân hạch nguyên tử Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành hay nhiều hạt nhân nhỏ kèm theo động (hay gọi sản phẩm phân hạch) giải phóng tia phóng xạ gamma nơtron tự Một phần nơtron tự sau hấp thụ nguyên tử phân hạch khác tiếp tục tạo nhiều nơtron Đây phản ứng tạo nơtron theo cấp số nhân Phản ứng dây chuyền hạt nhân kiểm soát cách sử dụng chất hấp thụ nơtron hòa nơtron để thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào phản ứng phân hạch Các lị phản ứng hạt nhân hầu hết có hệ thống vận hành tay tự động để tắt phản ứng phân hạch phát điều kiện khơng an tồn 33 TÀI NGUN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hình: Phản ứng hạt nhân từ urani-235 Hệ thống làm lạnh giải phóng nhiệt từ lõi lị phân ứng vận chuyển nhiệt đến phận phát điện từ nhiệt sử dụng vào mục đích khác Đặc biệt chất làm lạnh nóng nguồn nhiệt dùng cho lò nung, nước nén từ lò nung làm quay tuốc bin nước vận hành máy phát điện 2.6 Tuổi thọ: Hình: Chu trình nguyên liệu hạt nhâ bắt đầu urani khai thác, làm giàu, chế tạo thành nguyên liệu hạt nhân, (1) đưa đếnnhà máy lượng hạt nhân Sau sử dụng nhà máy, nguyên liệu qua sử dụng đưa tới nhà máy tái xử lý (2) kho chứa cuối (3).Trong trình tái xử lý 95% nguyên liệu sử dụng thu hồi để đưa trở lại nhà máy lượng (4) Lò phản ứng hạt nhân phần chu trình lượng hạt nhân Quá trình khai thác mỏ Các mỏ urani nằm lòng đất, khai thác theo phương thức lộ thiên, mỏ đãi chỗ Trong bất kz trường hợp nào, quặng urani chiết tách, thường chuyển thành 34 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 dạng ổn định nén chặt bánh vàng (yellowcake), sau vận chuyển đến nhà máy xử lý Ở đây, bánh vàng chuyển thành urani hexaflorua, loại sau lại đem làm giàu để sử dụng cho ngành công nghệ khác Urani sau làm giàu chứa 0,7% U-235 tự nhiên, sử dụng để làm cần nguyên liệu lò phản ứng đặc biệt Các cần nguyên liệu trải qua khoảng chu trình vận hành (tổng cộng khoảng năm) lị phản ứng, mặt tổng qt có khoảng 3% lượng urani tham gia vào phản ứng phân hạch, sau chúng chuyển tới hố nguyên liệu sử dụng, đồng vị có tuổi thọ thấp tạo từ phản ứng phân hạch phân rã Sau khoảng năm hố làm lạnh, nguyên liệu tiêu thụ nguội giảm tính phóng xạ đến mức xách được, chuyển đến thùng chứa khô đem tái xử lý 2.6.1 Các nguồn nguyên liệu truyền thống: 2.6.1.1.Urani: Urani nguyên tố phổ biến vỏ Trái Đất giống kẽm germani, phổ biến gấp khoảng 35 lần so với bạc Urani thành phần hầu hết đá bụi Thực tế urani phân tán trở ngại khai thác mỏ urani đạt hiệu kinh tế tập trung hàm lượng cao Tuy nhiên, giá lượng hạt nhân chiếm phần lớn cơng trình nhà máy lượng Vì vậy, đóng góp ngun liệu vào giá điện toàn cầu phần tương đối nhỏ, chí giá nhiên liệu leo thang có ảnh hưởng tương đối nhỏ đến giá thành phẩm Các lò phản ứng nước nhẹ bị ảnh hưởng lớn từ nguyên liệu hạt nhân, trình phân hạch sử dụng đồng vị urani 235 Hình: Urani 35 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 2.6.1.2.Breeding: Ngược lại với lò phản ứng nước nhẹ sử dụng urani-235 (chiếm 0,7% tổng lượng urani tự nhiên), lò phản ứng fast breeder sử dụng urani-238 (chiếm 99,3% urani tự nhiên) Người ta tính tốn lượng urani-238 đủ để sử dụng cho nhà máy hạt nhân đến tỷ năm Công nghệ breeder sử dụng cho số lò phản ứng, chi phí xử lý ngun liệu cao địi hỏi giá urani vượt 200 USD/kg Một loại lò thay khác sử dụng urani-233 sinh từ thori làm nguyên liệu phân hạch chu trình nguyên liệu thori Thori phổ biến urani khoảng 3,5 lần vỏ Trái Đất, có đặc điểm phân bố khác 2.6.1.3.Tổng hợp: Những người ủng hộ lượng hợp hạch đề nghị nên sử dụng deuterium triti đồng vị hidro, làm nguyên liệu vài kiểu lò phản ứng dùng lithi boron Năng lượng đầu chúng với lượng đầu toàn cầu khơng tăng thêm tương lai, nguồn tài nguyên lithi phát cung cấp cho 3000 năm nữa, lithi từ nước biển khoảng 60 triệu năm, trình tổng hợp phức tạp sử dụng deuteri khai thác từ nước biển cung cấp nguyên liệu cho 150 tỉ năm Mặc dù trình chưa trở thành thực tế chuyên gia tin tổng hợp hạt nhân nguồn lượng đầy hứa hẹn tương lai tạo chất thải phóng xạ có thời gian sống ngắn, phát thải cacbon 2.6.2 Nước: Cũng giống tất dạng nhà máy phát điện sử dụng tuốc bin nước, nhà máy điện hạt nhân sử dụng nhiều nước để làm lạnh Đối với hầu hết nhà máy điện, 2/3 lượng tạo từ nhà máy điện hạt nhân trở thành nhiệt ích, lượng nhiệt mang khỏi nhà máy dạng nước nóng (chúng khơng bị nhiễm phóng xạ) Nước giải phóng nhiệt cách đưa vào tháp làm lạnh nước bốc lên đọng sương rơi xuống (mây) thải trực tiếp vào nguồn nước ao làm lạnh, hồ, sơng hay đại dương Trong trường hợp có hạn hán khó khăn nhà máy nguồn cung cấp nước làm lạnh bị cạn kiệt Giống nhà máy lượng truyền thống, nhà máy lượng hạt nhân tạo lượng lớn nhiệt thừa, bị thải khỏi phận ngưng tụ sau qua tuốc bin nước Bộ phận phát 36 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 điện kép nhà máy tận dụng nguồn nhiệt theo đề xuất Oak Ridge National Laboratory (ORNL) trình cộng lượng để tăng hệ số sử dụng nhiệt Ví dụ sử dụng nước từ nhà máy lượng để sản xuất hidro 2.6.3 Chất thải phóng xạ: Việc lưu giữ thải chất thải hạt nhân an toàn cịn thách thức chưa có giải pháp thích hợp Vấn đề quan trọng dịng chất thải từ nhà máy lượng hạt nhân nguyên liệu qua sử dụng Một lò phản ứng công suất lớn tạo mét khối (25–30 tấn) nguyên liệu qua sử dụng năm Nó bao gồm urani khơng chuyển hóa lượng lớn nguyên tử thuộc nhóm Actini (hầu hết plutoni curi) Thêm vào đó, có khoảng 3% sản phẩm phân hạch Nhóm actini (urani, plutoni, curi) có tính phóng xạ lâu dài, sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ ngắn 2.6.3.1.Chất thải phóng xạ cao: Nguyên liệu qua sử dụng có tính phóng xạ cao phải thận trong khâu vận chuyển hay tiếp xúc với Tuy nhiên, nguyên liệu hạt nhân sử dụng giảm khả phóng xạ sau hàng ngàn năm Có khoảng 5% cần nguyên liệu phản ứng khơng thể sử dụng lại nữa, ngày nhà khoa học thí nghiệm để tái sử dụng cần để giảm lượng chất thải Trung bình, sau 40 năm, dịng phóng xạ giảm 99,9% so với thời điểm loại bỏ nguyên liệu sử dụng, cịn phóng xạ nguy hiểm Nguyên liệu hạt nhân sử dụng chứa bồn nước chống phóng xạ Nước có chức làm lạnh sản phẩm phân hạch phân rã che chắn tia phóng xạ mơi trường Sau vài chục năm bồn chứa trở nên lạnh hơn, ngun liệu phóng xạ chuyển đến nơi chứa khô, nguyên liệu chứa thùng thép bê tơng độ phóng xạ giảm cách tự nhiên (“phân rã”) đến mức an tồn đủ để tiếp tục thực q trình xử lý khác Việc chứa tạm thời kéo dài vài năm, vài chục năm chí ngàn năm tùy thuộc vào loại nguyên liệu Lượng chất thải giảm thiểu nhiều cách, đặc biệt tái xử lý Lượng chất thải cịn lại có độ phóng xạ ổn định sau 300 năm loại bỏ nguyên tố nhóm actini, lên đến hàng ngàn năm chưa loại bỏ nguyên tố Trong trường hợp tách tất nguyên tố nhóm actini sử dụng lò phản ứng fast breeder để phá hủy biến tố vài ngun tố khơng thuộc nhóm actini có tuổi thọ dài hơn, chất thải phải cách ly với môi trường vài trăm 37 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 năm, chất thải xếp vào nhóm có tác động lâu dài Các lị phản ứng hợp hạch làm giảm số lượng chất thải Người ta tranh luận giải pháp tốt chất thải hạt nhân chứa tạm thời mặt đất cơng nghệ phát triển nguồn chất thải trở nên có giá trị tương lai 2.6.3.2.Chất thải phóng xạ thấp: Ngành cơng nghiệp hạt nhân tạo lượng lớn chất thải phóng xạ cấp thấp dạng công cụ bị nhiễm quần áo, dụng cụ cầm tay, nước làm sạch, máy lọc nước, vật liệu xây lò phản ứng Ở Hoa Kz, Ủy ban điều phối hạt nhân (Nuclear Regulatory Commission) cố gắng xét lại phép giảm vật liệu phóng xạ thấp đến mức giống với chất thải thông thường thải vào bãi thải, tái sử dụng Hầu hết chất thải phóng xạ thấp có độ phóng xạ thấp người ta quan tâm đến chất thải phóng xạ liên quan đến mức độ ảnh hưởng lớn 2.6.3.3.Chất thải phóng xạ chất thải cơng nghiệp độc hại: Ở quốc gia có lượng hạt nhân, chất thải phóng xạ chiếm 1% tổng lượng chất thải công nghiệp độc hại, chất độc hại trừ chúng phân hủy xử l{ trở nên độc hồn tồn khơng độc Nhìn chung, lượng hạt nhân tạo chất thải so với nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch Các nhà máy đốt thanl đặc biệt tạo nhiều chất độc hại lượng tro phóng xạ mức trung bình tập trung kim loại xuất tự nhiên vật liệu phóng xạ có than Ngược lại với điều mà người ta cho từ trước đến, lượng than thực tế tạo nhiều chất thải phóng xạ thải vào mơi trường lượng hạt nhân Tính bình qn lượng ảnh hưởng đến dân số từ nhà máy sử dụng cao gấp 100 lần so với nhà máy hạt nhân 2.6.4 Tái xử lý: Việc tái xử lý có khả thu hồi đến 95% từ urani plutoni lại nguyên liệu hạt nhân sử dụng, để trộn vào hỗn hợp nguyên liệu oxit Công đoạn làm giảm lượng phóng xạ có thời gian phân rã lâu tồn chất thải, tạo sản phẩm phân hạch có thời gian sống ngắn, thể tích giảm đến 90% Tái xử lý nguyên liệu hạt nhân dân dụng từ lò phản ứng lượng thực phạm vi rộng Anh, Pháp (trước đây) Nga, tới Trung Quốc Ấn Độ, Nhật Bản thực việc mở rộng quy mơ tồn nước Nhật Việc xử lý hồn tồn khơng thể thực đòi hỏi lò phản ứng breeder, loại lò chưa có giá trị thương 38 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 mại Pháp xem quốc gia thành công việc tái xử lý chất thải này, thu hồi khoảng 28% (về khối lượng) từ nguyên liệu sử dụng hàng năm, 7% toàn nước Pháp 21% Nga 2.6.4.1.Tách Urani: Việc làm giàu urani tạo hàng urani tách (DU), bao gồm U-238 tách hầu hết đồng vị U235 dễ phân hạch U-238 kim loại thơ có giá trị kinh tế — ví dụ sản xuất máy bay, khiên chống phóng xạ, vỏ bọc có tỷ trọng lớn chì Urani tách sử dụng đạn dược đầu đạn DU, khuynh hướng urani vỡ dọc theo dải băng cắt đoạn nhiệt 2.7 Tranh luận sử dụng lượng hạt nhân: Các đề xuất sử dụng lượng hạt nhân cho nượng hạt nhân nguồn lượng bền vững làm giảm phát thải cacbon gia tăng an ninh lượng giảm phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ nước Các đề xuất nhấn mạnh rủi ro lưu giữ chất thải phóng xạ nhỏ giảm tương lai gần sử dụng công nghệ lò phản ứng hơn, ghi nhận vận hành an toàn phương Tây ví dụ so sánh với loại nhà máy lượng chủ yếu khác Các ý kiến trích cho lượng hạt nhân nguồn lượng chứa đựng nhiều tiềm nguy hiểm phải giảm tỷ lệ sản xuất lượng hạt nhân, đồng thời tranh luận liệu rủi ro giảm thiểu cơng nghệ khơng Những ý kiến ủng hộ đưa quan điểm lượng hạt nhân không gây ô nhiễm môi trường khơng khí, đối ngược hồn tồn với việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nguồn lượng có triển vọng thay nhiên liệu hóa thạch Các ý kiến ủng hộ lượng hạt nhân theo đuổi nước phương Tây để đạt độc lập lượng Cịn ý kiến trích cho vấn đề chỗ lưu giữ chất thải phóng xạ nhiễm phóng xạ tai họa, bất lợi việc phát triển hạt nhân sản xuất điện tập trung Các tranh cãi kinh tế an toàn xem hai mặt vấn đề tranh luận 2.8 Sự cố: Ngày 26 tháng năm 1986, lò phản ứng số nhà máy điện nguyên tử Chernobyl phát nổ, gây loạt vụ nổ lò phản ứng khác, làm tan chảy lõi lò phản ứng hạt nhân Đây cố hạt nhân 39 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 trầm trọng lịch sử Do tường chắn nên đám mây bụi phóng xạ bay lên bầu trời lan rộng nhiều khu vực phía tây Liên bang Xơ Viết, số nước Đơng Âu Tây Âu, Anh phía đơng Hoa Kz Thảm hoạ phát lượng phóng xạ lớn gấp bốn trăm lần so với bom nguyên tử ném xuống Hiroshima Sau thảm họa, hàng loạt vấn đề ô nhiễm môi trường sức khỏe đe dọa người dân Gần nhất, ngày 11 tháng 3, 2011, sau trận thảm họa động đất sóng thần Sendai 2011, nhà máy điện hạt nhân Fukushima gặp hàng loạt vấn đề lị phản ứng rị rỉ phóng xạ gây cố nhà máy điện Fukushima I Tình trạng nhiễm phóng xạ ngày cao Tuy khơng có người tử vong chỗ, gây nhiều lo ngại sức khỏe người khu vực bị ảnh hưởng sau Dự kiến phải vài năm để sửa chữa nhà máy vài tháng để khử phóng xạ 2.9 Tại Việt Nam: Việt Nam bước vào chương trình Điện hạt nhân bối cảnh sở hạ tầng cho việc thực dự án nhà máy điện hạt nhân nguồn nhân lực, nguồn tài chính…ở trình độ phát triển thấp Theo Bộ trưởng Nguyễn Quân, Việt Nam tâm xây dựng nhà máy điện hạt nhân dân mục đích hịa bình, an tồn cho người, mơi trường đảm bảo an ninh lượng Đến năm 2020, tổ máy có cơng suất 1.000 MW hoạt động đảm bảo 1,6% tồng sản lượng điện quốc gia đến năm 2030 10 tổ máy vào hoạt động với cơng suất 10 nghìn MW điện hạt nhân đảm bảo khoảng 6% tổng sản lượng điện quốc gia Như vậy, Việt Nam phụ thuộc 90% sản lượng điện từ nguồn truyền thống nhiệt điện, thủy điện phần nhỏ từ nguồn lượng tái tạo điện mặt trời, sóng biển, lượng gió… Việt Nam tích cực chuẩn bị cho phát triển điện hạt nhân Một số dự án nghiên cứu phát triển điện hạt nhân tiến hành từ giai đoạn 1996-2001 Các hoạt động hội thảo, triển lãm giáo dục đào tạo, trao đổi thông tin kinh nghiệm điện hạt nhân với hỗ trợ IAEA quốc gia có điện hạt nhân tiến hành Trong năm 2013, báo cáo khả thi phê duyệt địa điểm cho nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận dự kiến sau năm 2015 khởi công xây dựng 40 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Phối cảnh nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận I II Năng lượng tái tạo: [Trở về] Tải FULL (88 trang): https://bit.ly/3xgyqFr Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Năng lượng mặt trời: [Trở về] Bức xạ ánh sáng nhiệt từ Mặt trời, khai thác người từ thời cổ đại, cách sử dụng loạt công nghệ phát triển hết Bức xạ mặt trời, với tài nguyên thứ cấp lượng mặt trời sức gió sức sóng, sức nước sinh khối, làm thành hầu hết lượng tái tạo có sẵn trái đất Chỉ có phần nhỏ lượng mặt trời có sẵn sử dụng 1.1 Năng lượng mặt trời: Trái đất nhận 174 petawatts (PW) từ xạ mặt trời, khoảng 30% phản xạ trở lại khơng gian phần cịn lại hấp thụ đám mây, đại dương vùng đất (Hình 1a) Bề mặt Trái đất, biển bầu khơng khí hấp thụ xạ mặt trời, điều làm tăng nhiệt độ chúng Khơng khí ấm có chứa nước bốc từ đại dương tăng lên, gây lưu thơng khí đối lưu Khi khơng khí đạt đến độ cao, nơi nhiệt độ thấp, nước ngưng tụ thành mây, mưa lên bề mặt trái đất, hoàn thành chu kz nước Tiềm ẩn nhiệt ngưng tụ nước khuếch đại đối lưu, sản xuất tượng khí gió, bão Ánh sáng mặt trời bị hấp thụ đại dương vùng đất giữ bề mặt nhiệt độ trung bình 14 °C Bằng cách quang hợp xanh chuyển đổi 41 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 lượng mặt trời vào lượng hóa học, sản xuất thực phẩm, gỗ sinh khối từ nhiên liệu có Tải FULL (88 trang): https://bit.ly/3xgyqFr Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net nguồn gốc hóa thạch Hình 1a: Khoảng nửa số lượng mặt trời đến đạt đến bề mặt trái đất Tổng số lượng mặt trời hấp thụ bầu khí quyển, đại dương Trái đất vùng đất khoảng 3.850.000 exajoules (EJ) năm Solar Wind Biomass Primary energy use (2005) Electricity (2005) Yearly Solar fluxex & Human Energy Consumtion 3850000EJ 2250 EJ 3000 EJ 487 EJ 56.7 EJ Bảng: Năng lượng tiêu thụ năm 1.1.1 Nhiệt mặt trời: Cơng nghệ nhiệt mặt trời sử dụng cho đun nước nóng, sưởi ấm khơng gian, làm mát khơng gian q trình sinh nhiệt 1.1.1.1.Nước nóng: 42 TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hệ thống nước nóng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm nóng nước Trong vĩ độ địa lý thấp (dưới 40°C) 60-70% sử dụng nước nóng với nhiệt độ lên đến 60°C cung cấp hệ thống sưởi ấm mặt trời Các loại phổ biến máy nước nóng lượng mặt trời sơ tán thu ống (44%) thu gom kính phẳng (34%) thường sử dụng nước nóng nước; nhà sưu tập khơng tráng nhựa (21%) sử dụng chủ yếu để làm nóng bể bơi Hình: Năng lượng mặt trời đun nước nóng phải tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời để tối ưu hóa 1.1.1.2.Hệ thống sưởi ấm, làm mát thơng gió: Tại Hoa Kz, hệ thống sưởi ấm, thơng gió điều hịa khơng khí (HVAC), chiếm 30% (4,65 EJ) lượng sử dụng tòa nhà thương mại gần 50% (10,1 EJ) lượng sử dụng tịa nhà dân cư Cơng nghệ sưởi ấm, làm mát thơng gió lượng mặt trời sử dụng để bù đắp phần lượng Một ống khói lượng mặt trời (hoặc ống khói nhiệt) hệ thống thơng gió lượng mặt trời thụ động bao gồm trục thẳng đứng kết nối nội thất ngoại thất tịa nhà Do nóng lên ống khói, khơng khí bên đun nóng gây updraff kéo khơng khí thơng qua tịa nhà Hiệu suất cải thiện cách sử dụng kính vật liệu nhiệt khối theo cách bắt chước nhà kính 43 5508805 ... ta” TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG November 17, 2012 Hưởng ứng slogan phát triển bền vững 2012 nội dung tài nguyên lượng môn Khoa học môn trường, phân cơng hướng dẫn thầy nhóm chúng em tìm hiểu tài nguyên. .. pháp vấn đề ô nhiễm môi trường Phần 2: Tài nguyên lượng ( đưa khái niệm, nguồn gốc, lợi ích, ảnh hưởng tới môi trường số liệu thống kê hình ảnh loại tài nguyên lượng giới) Ở tài nguyên có phần nhỏ... sinh nó.” Năng lượng chuyển hóa tồn phần: Năng lượng hóa thạch Năng lượng nguyên tử Năng lượng tái tạo: Năng lượng Mặt trời Năng lượng gió Năng lượng thủy triều Năng lượng thủy điện Năng lượng