Lò phản ứng hạt nhân (tiếp theo) pot

1 NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ: Chương 3 - Lò phản ứng hạt nhân (tiếp theo) TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ Thống Điện Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM 01/2011 1. Cấutrúclòphản ứng hạtnhân Lò phản ứng hạt nhân là thiếtbị có thểđiều khiểnvàkiểm soát phản ứng phân hạch để thu đượcnăng lượng nhiệt do phản ứng phân hạch tạo ra. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 2 Các yếutố cấu thành lò phản ứng bao gồm: 1) Nhiên liệu hạt nhân tạorasự phân hạch. 2) Chất làm chậm vớichứcnăng làm giảmtốc độ củacácnơtron sinh ra từ phản ứng phân hạch để dễ dàng tạorasự phân hạch tiếp theo. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 3) Chấttải nhiệt vớichứcnăng thu nhiệtsinhra do phân hạch hạt nhân từ tâm lò phản ứng để chuyểnrabộ phận bên ngoài. 4) Các thanh điềukhiển để điềuchỉnh quá trình phân hạch của nhiên liệuhạt nhân. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 3 2. Lò phản ứng hạt nhân sử dụng nhiên liệugì? Nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân có thể sử dụng các chấtcókhả năng phân hạch như Uranium hoặc Plutonium. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 Uranium tự nhiên chỉ chứa 0,7% U-235 phân hạch nên chỉ sử dụng làm nhiên liệu cho lò phản ứng hấpthunơtron và sử dụng chúng mộtcách hiệuquả như lò nướcnặng. Hoặclòphản ứng làm nguộibằng khí và dùng chấtlàmchậm là than chì. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 4 -Nướcnhẹ có thể dễđiềuchế và rẻ tiềnnhưng khả năng hấpthunơtron không hiệuquả nên không thể sử dụng Uranium tự nhiên làm nhiên liệu cho lò phản ứng nướcnhẹ. -Lòphản ứng nướcnhẹ sử dụng nhiên liệu Uranium được làm giàu trên dưới4% ở dạng ôxit Uranium. -Còn Plutonium thì thích hợp làm nhiên liệucholò phản ứng tái sinh nhanh. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 3. Chất làm chậmcủa lò phản ứng là gì ? Để dễ dàng tạoraphản ứng phân hạch hạt nhân dây chuyền, cầnphải hãm bớttốc độ của nơtron tốc độ cao thành nơtron nhiệt. Æ vậtliệulàmchậmnơtron đượcgọilàchất làm chậm. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 5 Tính chấtcủachất làm chậmnhư sau: 1) Hấpthunơtron hiệuquả. 2) Giảmtốc độ củanơtron vớihiệusuấtcao Æ Vậtliệuthíchhợpchochấtlàmchậmthường là những nguyên tố có số nguyên tử nhỏ. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 Các loạichất làm chậm thông thường: 1. Nướcnhẹ (nước thông thường) có hiệusuất làm chậmrấttốt, giá thành rẻ. Nhưng có nhược điểmlàhấpthunơtron một cách lãng phí. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 6 2. Nướcnặng cũng có hiệusuấtlàmchậmtốt do không hấpthunơtron một cách lãng phí nên có thể nói đây là chấtgiảmtốclýtưởng. Nhưng giá thành rất cao và khó điềuchế. 3. Than chì (Graphite) tuy hiệusuấtlàmchậm thấpnhưng lạiíthấpthunơtron và giá tương đối rẻ. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 4. Chấttảinhiệtcủa lò phản ứng là gì ? Chất thu nhiệt sinh ra trong lò phản ứng và chuyển ra bên ngoài đượcgọilàchấttải nhiệt. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 7 -Lòphản ứng nướcnhẹ sử dụng chấttảinhiệt là nướcnhẹ. -Lònướcnặng sử dụng chấttải nhiệtlànước nặng. -Lòkhísử dụng chấttảinhiệt là khí CO2 hoặc Heli. - Lò tái sinh nhanh sử dụng chấttải nhiệtlà Natri. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 5. Chất điềukhiểncủa lò phản ứng là gì ? Chất điềukhiểncótácdụng điềuchỉnh công suấtcủalòphản ứng (tốc độ phản ứng phân hạch) và có khả năng hấpthunơtron. Chất điềukhiển đượcsử dụng phổ biếnlà Boron hoặc Cadmium. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 8 6. Nguyên tắchoạt động củalòphản ứng -Khihạt nhân vỡ ra thì trung bình có 2,5 nơtron nhanh bắn ra. Nếudùngchấtlàmchậmnơtron để năng lượng nơtron giảm đếnmứctrở thành nơtron nhiệt (0,1-0,01eV) Thì có thể dùng uranium thiên nhiên làm giàu U- 235 để thựchiệnphản ứng dây chuyền. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 Tính chất trên được dùng trong lò phản ứng hạt nhân chạybằng nhiên liệu phân hạch vớinơtron chậm (U-235, P-239 và U-233). Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 9 - Trong mộtlòphản ứng hạt nhân, các thanh uranium thiên nhiên hay plutonium rấtmỏng đượcxếpxenkẽ các lớp khá dày củachấtlàm chậmtạo thành vùng hoạt động mà trong đóxảy ra phản ứng dây chuyền. Như vậy, nơtron nhanh sinh ra do phản ứng phân hạch, sẽ bị giảmtốc đếnvậntốc nhiệt trong chấtlàmchậm. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 -Muốn điềuchỉnh hoạt động củalòmạnh lên hay yếu đi thì dùng các thanh cadimi có đặc tính hấpthụ mạnh nơtron nhiệt: * Muốnlòchạyyếu đithìchodồnnhững thanh cadimi vào lò. * Muốnlòchạymạnh lên thì rút dầnra, để bảo đảmhệ số nhân nơtron luôn luôn bằng đơnvị (k = 1). Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 10 •Một dòng nướcthường sẽ nhận nhiệt nóng trong buồng trao đổi nhiệtvàbiến thành hơi. Hơinướcsẽ kéo tuabin của máy phát điệnrồi về buồnngưng hơivàtrở về buồng trao đổi nhiệt. •Chấttải nhiệtchạy theo chu trình từ lò đến buồng trao đổinhiệtvề lò nhờ vào hệ thống bơm đặcbiệt. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 -Lòphản ứng có hệ thống điềukhiểnvàbảovệ: *Hệđiềukhiển : dùng để khởi động, làm dừng hoặc thay đổi công suấtlòphản ứng. *Hệ bảovệ : bảo đảmsự an toàn phóng xạ. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 [...]... Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần 2 13 8 Nguyên lý điều khiển lò phản ứng hạt nhân • Các hiệu ứng làm cho lò ra khỏi trạng thái tới hạn được chia thành 2 loại, tùy theo mức độ kéo dài về thời gian tác động của các hiệu ứng này Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần 2 • Để đặc trưng cho mức độ lò ra khỏi trạng thái tới hạn độ phản ứng của lò: ρ= k −1... Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần 2 11 2 Phân loại theo năng lượng nơtron gây ra phản ứng phân hạch: * Lò phản ứng nơtron nhiệt: nơtron nhiệt có năng lượng ở lân cận 0,025eV Nhà máy điện nguyên tử - TS Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần 2 * Lò phản ứng nơtron trung gian: nơtron trung gian có năng lượng trong khoảng 1keV100keV * Lò phản ứng nơtron nhanh: nơtron... 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần 2 • k=1 ρ = 0: lò ở trạng thái tới hạn • k>1 ρ > 0: lò ở trạng thái trên tới hạn • k . NGUYÊN TỬ: Chương 3 - Lò phản ứng hạt nhân (tiếp theo) TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ Thống Điện Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM 01/2011 1. Cấutrúcl phản ứng hạtnhân Lò phản ứng hạt nhân là thiếtbị có. nhiên liệuhạt nhân. Nhà máy điện nguyên tử -TS. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 3 2. Lò phản ứng hạt nhân sử dụng nhiên liệugì? Nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân có thể. Huỳnh Châu Duy Chương 3 – Lò phản ứng hạt nhân – phần2 5. Chất điềukhiểncủa lò phản ứng là gì ? Chất điềukhiểncótácdụng điềuchỉnh công suấtcủal phản ứng (tốc độ phản ứng phân hạch) và có khả năng