Đề tài: Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lương nguyên tử docx

BÀI CEMINA TRANG BỊ BÀI CEMINA TRANG BỊ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Đề bài Đề bài : Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của : Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lương nguyên tử thiết bị năng lương nguyên tử GVHD : Nguyễn Đình Long SVTH : Nguyễn Văn Chương MSSV : 48132035 1. 1. Cấu tạo của thiết bị năng lượng nguyên tử Cấu tạo của thiết bị năng lượng nguyên tử ► Một thiết bị năng lương nguyên tử trên tàu Một thiết bị năng lương nguyên tử trên tàu gồm có các bộ phân sau : gồm có các bộ phân sau : ► Trung tâm lò phản ứng hạt nhân (reactor Trung tâm lò phản ứng hạt nhân (reactor core), nơi xảy ra phản ứng phân hạch. core), nơi xảy ra phản ứng phân hạch. ► Máy phát điện chạy bằng hơi nước, nơi Máy phát điện chạy bằng hơi nước, nơi nhiệt sinh ra từ phân hạch hạt nhân được nhiệt sinh ra từ phân hạch hạt nhân được dùng để tạo hơi. dùng để tạo hơi. ► Turbine, dùng hơi nước làm quay nó để Turbine, dùng hơi nước làm quay nó để chạy máy phát điện và quay chân vịt. chạy máy phát điện và quay chân vịt. ► Bộ phận ngưng tụ (condenser), làm lạnh Bộ phận ngưng tụ (condenser), làm lạnh hơi nước, chuyển nó trở lại thành pha lỏng. hơi nước, chuyển nó trở lại thành pha lỏng. ► Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh nguyên Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh nguyên liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt… lò phản liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt… lò phản ứng hạt nhân có cấu tạo khác nhau. ứng hạt nhân có cấu tạo khác nhau. Hình 3-1. Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân. 1- Lớp vỏ bảo vệ sinh học 2- Ống dẫn chất truyền nhiệt vào 3- Vỏ lò phản ứng hạt nhân 4- Ống dẫn chất truyền nhiệt ra 5 – Nắp lò phản ứng 6.7.8.9 – Hệ thống điều khiển phản ứng dây truyền 10 – Gá đỡ trên 11 – Vùng phản ứng (hoạt động) 12 – Thanh nhiên liệu 13 – Bộ phận làm mát lớp vỏ bảo vệ sinh học 14 – Gá đỡ dưới. ► Thanh nhiên liệu Thanh nhiên liệu : : Nguyên liệu thường được sử Nguyên liệu thường được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân là Uran- dụng trong các lò phản ứng hạt nhân là Uran- 235, Uran-233, hoặc Plutoni-239. Phản ứng 235, Uran-233, hoặc Plutoni-239. Phản ứng dây truyền được xẩy ra dưới tác động ban đầu dây truyền được xẩy ra dưới tác động ban đầu của các notron. của các notron. ► Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu Uran-235 nghèo, notron kích hoạt là các Uran-235 nghèo, notron kích hoạt là các notron năng lượng thấp (notron chậm). Các lò notron năng lượng thấp (notron chậm). Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng Pu-239 hoặc Uran- phản ứng hạt nhân sử dụng Pu-239 hoặc Uran- 235 giầu, thường sử dụng notron kích hoạt có 235 giầu, thường sử dụng notron kích hoạt có năng lượng lớn (notron nhanh). năng lượng lớn (notron nhanh). ► Các lò phản ứng hạt nhân thông thường hiện Các lò phản ứng hạt nhân thông thường hiện nay, sử dụng nguyên liệu UO2 chứa 5% Uran- nay, sử dụng nguyên liệu UO2 chứa 5% Uran- 235. Thanh nhiên liệu cho các lò phản ứng hạt 235. Thanh nhiên liệu cho các lò phản ứng hạt nhân được làm thành dạng viên Uranium nhân được làm thành dạng viên Uranium oxide hình trụ, hình cầu, tấm… Chúng được oxide hình trụ, hình cầu, tấm… Chúng được xếp vào các hộp zircalloy 4 (hợp kim của xếp vào các hộp zircalloy 4 (hợp kim của zirconium, rất bền, chịu được nhiệt độ cao và zirconium, rất bền, chịu được nhiệt độ cao và không hấp thụ nơtron). Phổ biến nhất là dạng không hấp thụ nơtron). Phổ biến nhất là dạng hình trụ, tập hợp thành bó vuông gồm khoảng hình trụ, tập hợp thành bó vuông gồm khoảng 200 thanh. Người ta còn chừa một số vị trí 200 thanh. Người ta còn chừa một số vị trí trong đó để đặt các thanh điều khiển. trong đó để đặt các thanh điều khiển. Các dạng thanh nhiên liệu thường sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân 1.2 phân loại các lò phăn ứng hạt nhân Có nhiều cách phân loại lò phản ứng hạt nhân, dưới đây là cách phân loại phổ biến nhất, dựa vào các chất làm chậm và chất truyền nhiệt sử dụng trong lò phản ứng ► Lò phản ứng nước – nước: Lò phản ứng nước – nước: Các thanh nhiên Các thanh nhiên liệu được xếp trong hộp đặt trong vùng phản liệu được xếp trong hộp đặt trong vùng phản ứng. Nước vừa làm chất truyền nhiệt, vừa ứng. Nước vừa làm chất truyền nhiệt, vừa làm chất làm chậm. Nước làm chất truyền làm chất làm chậm. Nước làm chất truyền nhiệt được đưa vào bên trong lò phản ứng, nhiệt được đưa vào bên trong lò phản ứng, chạy dọc theo vùng phản ứng từ dưới lên chạy dọc theo vùng phản ứng từ dưới lên trên. Áp suất trong lò phản ứng nước – nước trên. Áp suất trong lò phản ứng nước – nước khoảng 1-2MPa. khoảng 1-2MPa. ► Lò phản ứng graphite: Lò phản ứng graphite: Graphite được sử Graphite được sử dụng làm chất làm chậm, chất truyền nhiệt dụng làm chất làm chậm, chất truyền nhiệt trong lò phản ứng graphite có thể là nước trong lò phản ứng graphite có thể là nước nhẹ, nước nặng, gas, hoặc kim loại nóng nhẹ, nước nặng, gas, hoặc kim loại nóng chẩy chẩy Cấu tạo lò phản ứng graphite – РБМК -1000 1. Vùng phản ứng (hoạt động). 2. Ống dẫn hơi nước. 3. Bộ phân tách hơi nước. 4. Bơm chính. 5. Cổ góp điện. 6. Ống dẫn nước làm chất truyền nhiệt. 7. Lớp bảo vệ sinh học phía trên. 8. Hệ thống khởi động lò. 9. Lớp bảo vệ sinh học phía dưới Hình vẽ : Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân ► Lò phản ứng sử dụng notron kích hoạt năng Lò phản ứng sử dụng notron kích hoạt năng lượng lớn (notron nhanh): Nguyên liệu sử lượng lớn (notron nhanh): Nguyên liệu sử dụng trong lò là hỗn hợp U235 và Pu239 dụng trong lò là hỗn hợp U235 và Pu239 được làm giầu (15%). Phản ứng dây truyền được làm giầu (15%). Phản ứng dây truyền xẩy ra dưới tác động kích hoạt của các xẩy ra dưới tác động kích hoạt của các notron nhanh. Bao quanh vùng phản ứng là notron nhanh. Bao quanh vùng phản ứng là các tấm U238 hoặc Th232 có nhiệm vụ hấp các tấm U238 hoặc Th232 có nhiệm vụ hấp thu toàn bộ các hạt notron nhanh, còn gọi là thu toàn bộ các hạt notron nhanh, còn gọi là vùng tái sinh nguyên liệu. Các tấm U238 và vùng tái sinh nguyên liệu. Các tấm U238 và Th232 khi hấp thụ notron sẽ trở thành Th232 khi hấp thụ notron sẽ trở thành Pu239, U233, nó sẽ tách ra trong quá trình Pu239, U233, nó sẽ tách ra trong quá trình tái chế. tái chế. ► Lò nhiệt độ cao tải nhiệt bằng tải nhiệt bằng Lò nhiệt độ cao tải nhiệt bằng tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm. khí gas, với graphite làm chất làm chậm. Loại lò này vẫn chưa được vận hành thương Loại lò này vẫn chưa được vận hành thương mại, là một phương án thay thế cho thiết kế mại, là một phương án thay thế cho thiết kế thông thường. Nó dùng graphite là chất làm thông thường. Nó dùng graphite là chất làm chậm và khí helium là chất tải nhiệt. chậm và khí helium là chất tải nhiệt. ► Đặc điểm nổi bật của HTGR là có độ an toàn Đặc điểm nổi bật của HTGR là có độ an toàn cao. Nhiên liệu của chúng được bọc trong lớp cao. Nhiên liệu của chúng được bọc trong lớp vỏ gốm chịu được nhiệt độ trên 1.600oC vỏ gốm chịu được nhiệt độ trên 1.600oC trong khi nhiệt độ làm việc hiệu quả của lò là trong khi nhiệt độ làm việc hiệu quả của lò là 95 độ C. Helium được dẫn trực tiếp tới 95 độ C. Helium được dẫn trực tiếp tới turbin. turbin. ► Ngoài ra, còn có một số lò cải tiến khác với Ngoài ra, còn có một số lò cải tiến khác với tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ được nâng lên đang trong quá trình xin cấp được nâng lên đang trong quá trình xin cấp phép ở một số nước và có thể được xây dựng phép ở một số nước và có thể được xây dựng vào năm 2010. vào năm 2010. [...]... ВВЭР - Lò phản ứng nước-nước (kiểu Nga, tương đương lò PWR ► Các lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới ( thế hệ thứ 4 ) 2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lượng nguyên tử 2.1 Nhiên liệu dùng cho nhà máy hạt nhân ► Nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân có thể sử dụng các chất có khả năng phân hạch như Uranium hoặc Plutonium ► Uranium tự nhiên chỉ chứa 0,7% 235U phân hạch, nên chỉ sử dụng làm nhiên liệu... lãng phí, nên có thể nói đây là chất làm giảm tốc lý tưởng, nhưng giá thành rất cao và khó điều chế Than chì (Graphite) tuy hiệu suất làm chậm thấp, nhưng lại ít hấp thu nơtron và giá tương đối rẻ 2.2 nguyên Lý hoạt động ► 1) "Reactor" (Tạm dịch là "Lò phản ứng nguyên tử) : Gồm có 1 lò phản ứng nguyên tử và các bộ phận kiểm soát, điều hòa sự phát nhiệt năng ► 3 ► 2) "Primary System" (Tạm dich là Hệ Thống... nơtron tốc độ cao thành nơtron nhiệt ► Như vậy, vật liệu làm chậm nơtron được gọi là chất làm chậm ► Tính chất của chất làm chậm như sau: a Hấp thu nơtron hiệu quả b Giảm tốc độ của nơtron với hiệu suất cao ► Vì vậy, vật liệu thích hợp cho chất làm chậm thường là những nguyên tố có số nguyên tử nhỏ Các loại chất làm chất làm chậm thông thường: ► 1 Nước nhẹ (nước thông thường) có hiệu suất làm chậm rất... nhiệt năng từ lò phản ứng (Nuclear Reactor) ► 3) "Secondary System" (Tạm dịch là Hệ thống Phụ) gồm các mạch nước thường, chuyển nhiệt ("Heat Exchanger") từ Hệ Thống Chính, tạo ra hơi nước thường (H2O) ở nhiệt độ và áp suất cao, dùng để phun vào, làm quay những "Turbine" sinh ra điện như "Dynamo" ► Hơi nước nóng chạy "Turbine" được tận dụng đến tối đa để tránh phí phạm nhiên liệu nguyên tử, và giảm thiểu... độ rất cao (very high temperature reactor VHTR)/Nhà máy hạt nhân thế hệ tiếp theo (next generation nuclear plant - NGNP) ► ► Tài liệu tham khảo : Trang Bị Động Lực Tàu Thủy Th.s : Nguyễn Đình Long Lò phản ứng hạt nhân – Trái tim của nhà máy điện nguyên tử http://nuclearvn.blogsome.com Phát triển lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới Và Cục An toàn bức xạ hạt nhân http://www.varans.gov.vn ► ... giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường (Tăng nhiệt độ của sông ngòi do hơi nước nóng thải ra) ► 4) "Electrical System": (Tạm dịch là Hệ Thống Điện) Gồm các hệ thống liên quan đến mạch điện bên trong nhà máy, điều chỉnh lương điện phát ra để cung cấp cho giới tiêu thụ Hơn nữa, còn có "Feed Back" qua các "System" khác để điều hòa công suất Và khi khởi động toàn bộ nhà máy, một hệ thống phát điện nhỏ, riêng... nữa, còn có "Feed Back" qua các "System" khác để điều hòa công suất Và khi khởi động toàn bộ nhà máy, một hệ thống phát điện nhỏ, riêng rẽ được xử dụng "System" nào cũng có những hệ thống báo động, và các hệ thống tự động đóng hay mở các "Valve" nước và các mạch điện khác nhau, tùy theo từng sự việc bất bình thường hay nguy cấp xẩy đến Lò phản ứng nhanh làm mát bằng khí (gascooled fast reactor - GFR)... chì ► Nước làm nhẹ có thể dễ điều chế và rẻ tiền, nhưng khả năng hấp thu nơtron lớn, nên không thể sử dụng Uranium tự nhiên làm nhiên liệu cho lò phản ứng nước nhẹ ► Lò phản ứng nước nhẹ sử dụng nhiên liệu Uranium được làm giàu trên dưới 4% ở dạng ôxít Uranium Còn Pu thì thích hợp làm nhiên liệu cho lò phản ứng tái sinh nhanh ► Để dễ dàng tạo ra phản ứng phân hạch hạt nhân dây chuyền, cần phải hãm... phản ứng thông dụng trên thế giới ► ABWR - Lò nước sôi cải tiến AGR - Lò cải tiến, dùng graphite làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt BWR - Lò nước sôi FBR - Lò phản ứng sử dụng notron kích họat năng lượng lớn (notron nhanh) GCR - Lò phản ứng dùng graphite làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt HTGR - Lò nhiệt độ cao, tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm HWGCR - Lò phản . TRANG BỊ BÀI CEMINA TRANG BỊ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Đề bài Đề bài : Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của : Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lương nguyên. nguyên tử thiết bị năng lương nguyên tử GVHD : Nguyễn Đình Long SVTH : Nguyễn Văn Chương MSSV : 48132035 1. 1. Cấu tạo của thiết bị năng lượng nguyên tử Cấu tạo của thiết bị năng lượng nguyên tử ► Một. mới ( thế hệ thứ 4 ). hệ thứ 4 ). 2. 2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị năng Nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lượng nguyên tử. lượng nguyên tử. 2.1. Nhiên liệu dùng cho nhà máy hạt nhân 2.1.