tiểu luận nghiên cứu khoa học-năng lượng hạt nhân

Những người ủng hộ cho rằng công nghệ năng lượng hạt nhân hầu như không phát tán chất gây nhiễm không khí vì ít chất thải hơn nhiều so với các nhà máy chạy bằng nhiên liệu than, khí, dầu

TP HỒ CHÍ MINH Tháng 5 năm 2009

LỜI GIỚI THIỆU

Sức sống của nền văn minh chúng ta hiện nay đang dựa vào các quá trình không tái tạo, luôn gắn liền với việc sản xuất và tiêu thụ với nhịp độ ngày càng cao điện năng và các dạng nhiên liệu khác nhau cho các phương tiện vận tải đủ loại Trữlượng khai thác các nhiên liệu này như dầu mỏ, khí tự nhiên, than, dù có lớn đến đâu thì giờ đây có vẻ như cũng chỉ đảm bảo cho sự tồn tại của nền văn minh đó không quá 20 - 50 năm nữa, trong điều kiện không có những chấn động chính trị và kinh tế Đó là chưa nói tới những thay đổi khôn lường về hoạt động của sinh quyển

nói chung, các thảm họa sinh thái cục bộ và thay đổi khí hậu Không có cuộc cải

cách chính trị và kinh tế nào có thể giải quyết được những vấn đề đang đến gần nếu

như chúng ta không có trong tay một ngành năng lượng hữu hiệu - trái tim của nền

kinh tế Cần nghiên cứu triển khai và áp dụng các nguyên lý và phương pháp khai

thác năng lượng mà không can thiệp quy mô lớn vào các chu trình sinh quyển Trước tình hình đó, không ít nhà khoa học tìm đến nguồn năng lượng hạt nhân và

khẳng định hạt nhân chính là giải pháp hữu hiệu nhất cho vấn đề khủng hoảng

năng lượng trên Trái Đất, hạt nhân là giải pháp bảo vệ môi trường, là cách giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính Ngành năng lượng hạt nhân phát triển sẽ cho phép dành riêng nguồn hữu cơ cho việc thỏa mãn nhu cầu nhân loại về năng lượng hóa học, quần áo, thực phẩm, vật liệu xây dựng, v.v Thêm vào đó là nhiên liệu hạt nhân không cháy, nó biến thành các sản phẩm phân hạch, trong số đó có những nuclêit rất giá trị cho nền văn minh kỹ thuật gien - từ các kim loại kiềm đến các kim loại quý và các chất khí

Sử dụng năng lượng hạt nhân mở ra một quá trình tiến hóa, trong đó bao

gồm cả cuộc cách mạng kỹ thuật mới dẫn tới cơ sở mới về công nghệ và năng lượngcho nền kinh tế Hiện nay, năng lượng hạt nhân càng ngày càng được xem như côngnghệ năng lượng cận tái tạo Trong hệ thống năng lượng mới có thể chấp nhận cho việc sử dụng lâu dài và quy mô lớn, năng lượng hạt nhân sẽ thực hiện vai trò không chỉ của nguồn năng lượng hiệu quả cao, mà còn có chức năng kiểm soát mức phát thải CO2 vào khí quyển và mức phóng xạ cần thiết

Ngược lại, có những ý kiến chống đối lại lên án các lò phản ứng nguyên tử lànguy cơ tiềm tàng dẫn đến chỗ phá hủy môi trường sống và vụ nổ nhà máy điện nguyên tử Chernobyl năm 1986 đã là giọt nước làm tràn ly Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng các Chính phủ đều biết hiểm hoạ nếu có

sự cố xảy ra Vì vậy, những người ủng hộ và phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục có những tranh luận về vấn đề này và dường như khó đạt được sự đồng thuận Những người ủng hộ cho rằng công nghệ năng lượng hạt nhân hầu như không phát tán chất gây nhiễm không khí vì ít chất thải hơn nhiều so với các nhà máy chạy bằng nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu quả kinh tế lại hơn nhiều Ngược lại, những người tham gia chiến dịch chống hạt nhân quả quyết rằng lợi ích về chi phí không là gì so với các mối lo ngại về an toàn liên quan đến chất thải hạt nhân trước mắt cũng như lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng con người

Tóm lại “Năng lượng hạt nhân- Bạn hay thù?” đó là câu hỏi bỏ lững Là

vấn đề cực nóng bỏng hiện nay,đã được không ít các nhà khoa học và sinh viên quan tâm Biết được điều đó nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài này: Năng

lượng hạt nhân-Bạn hay thù Hy vọng sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu đó của

các bạn sinh viên hiện nay Trong đề tài này nhóm chúng tôi cùng các bạn sẽ đi sâu tìm hiểu nguồn năng lượng này với 3 vấn đề lớn:

 Những kiến thức cơ bản về năng lượng hạt nhân

 Vì sao năng lượng hạt nhân được đánh giá là nguồn năng lượng của tương lai

 Vì sao nó cũng là mối nguy hiểm với con người

Hy vọng sau khi cùng chúng tôi nghiên cứu 3 vấn đề trên bạn sẽ có được câu

trả lời cho riêng mình về vấn đề cực hot này nhé.

Tên thành viên trong nhóm:

Hà Cẩm ÂnTrần Thị Hồng Giang

Võ Thị Ngọc Lý Nguyễn Thị Tường Minh

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU 1

MỤC LỤC 3

AĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 5

I Lịch sử năng lượng hạt nhân: 5

II.Kiến thức cơ bản: 6

1./Cấu tạo hạt nhân: 6

2./Quan hệ giữa năng lượng và khối lượng 7

3./Phản ứng hạt nhân: 8

a./Phản ứng nhiệt hạch 9

b./Phân hạch và phản ứng dây chuyền 11

B NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN <<DAO HAI LƯỠI>> 12

I.Năng lượng hạt nhân: Nguồn năng lượng của tương lai 12

1./Năng lượng hạt nhân-giải quyết các vấn đề môi trường, kinh tế, tình trạng “khát” năng lượng 12

2./Nhà máy điện nguyên tử 14

a./Khái niệm: 14

b./Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới đã trải qua các giai đoạn sau: 15

-Giai đoạn những năm 1950-1960: 15

-Giai đoạn 1970-1980: 15

-Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI tới nay: 16

c./Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân 16

d./Xu thế điện hạt nhân trên thế giới 17

II.Năng lượng hạt nhân-giá phải trả quá đắt: 22

1./Vụ nổ lò phản ứng hạt nhân Chernobyl năm 1986: 22

a./Hậu quả: 22

b./Hướng khắc phục: 25

2./Chiến tranh hạt nhân: 26

a./Vũ khí hạt nhân 26

b./Hậu quả: 31

C.TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN: 33

I.Châu Á: 34

II.VIỆT NAM: 36

III.QUẢN LÝ CHẤT THẢI: 40

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

A ĐẠI CƯƠNG VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

I Lịch sử năng lượng hạt nhân:

Lịch sử của năng lượng hạt nhân khởi đầu với việc xây dựng mô hình nguyên tử Năm 1912, nhà vật lý Ernest Rutherford (1871 - 1937) người Anh, sau khi phát hiện ra hạt nhân nguyên tử đã cùng với nhà vật lý Niels Bohr (1885

- 1962) người Đan Mạch đề xuất một mô hình nguyên tử: Nguyên tử gồm một

hạt nhân tích điện dương được bao quanh bởi các electron Năm 1913,

Rutherford phát hiện ra proton Năm 1932, nhà vật lý James Chadwick (1891 - 1974) người Anh phát hiện ra nơtron

Năm 1939, nhà vật lý Frederic Joliot-Curie (1900 - 1958) người Pháp cùng với các trợ lý là Lew Kowaski và Hans Von Halban đã chứng minh rằng hiện tượng phân rã hạt nhân (phân hạch) urani kéo theo sự toả nhiệt rất lớn Việcphát hiện ra phản ứng dây chuyền sau này cho phép khai thác năng lượng hạt nhân

Trong thời gian Đại chiến thế giới lần thứ II (1939-1945), các nghiên cứu

về hiện tượng phân hạch được tiếp tục tiến hành ở Mỹ, với sự tham gia của các nhà khoa học từ Châu Âu di cư sang đó Kế hoạch Mahattan được phát động với mục đích chế tạo vũ khí hạt nhân mà hệ quả là các vụ nổ hạt nhân (bom nguyên tử) ở hai thành phố Hiroshima và Nagasaki (Nhật Bản) vào tháng 8 năm 1945

Ngay sau chiến tranh, những nghiên cứu về năng lượng phân hạch được tiếp tục tiến hành để sử dụng vào mục đích dân sự Ở Pháp, Ủy hội năng lượng nguyên tử Pháp (Commissariat à l'Énergie Atomique CEA) được thành lập vào năm 1945 Nhiệm vụ của Cơ quan nghiên cứu này là giúp nước Pháp làm chủ

được nguyên tử trong các lĩnh vực nghiên cứu, y tế, năng lượng, công nghiệp, anninh và quốc phòng.

II Kiến thức cơ bản:

1./ Cấu tạo hạt nhân:

- Theo giả thiết của Ivanenko-Haidenbec đưa ra năm 1932 thì hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi hai loại hạt sau:

 Proton (ký hiệu p) là hạt mang điện dương, về trị số tuyệt đối bằng điện tích nguyên tố e của electron (1,6.10-19C ), có khối lượng nghỉ

Như vậy số notron trong hạt nhân là N=A-Z.Người ta thường ký hiệu hạt nhân nguyên tử làA

Z X Trong nguyên tử, hầu như toàn bộ khối lượng đều tập trung ở hạt nhân vì khối lượng của các electron là quá bé so với khối lượng hạt nhân Có thể coi hạt nhân nguyên tử như một quả cầu bán kính R Người ta thấy rằng, R phụ thuộc vào số khối theo công thức: R=1,2.10-15A1/3 (m)

- Trong hạt nhân, các nuclon tương tác nhau bằng lực hút, gọi là lực hạt nhân Lực hạt nhân không phài là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nuclon So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn (còn gọi là lực tương tác mạnh) và chỉ có tác dụng khi hai nuclon cách nhau một khoảng rất ngắn, bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân Điều đó có nghĩa

là, bán kính tác dụng của lực hạt nhân khoảng 10-15 m Muốn tách nuclon ra khỏihạt nhân, cần phải tốn năng lượng để thắng lực hạt nhân

2./ Quan hệ giữa năng lượng và khối lượng

- Bằng những kỹ thuật chính xác, người ta có thể đo khối lượng của một hạt nhân, của một proton hoặc một nơtron riêng lẻ Người ta đã chứng minh rằngkhối lượng m của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn khối lượng tổng của các

nuclon một lượng m=Zmp +(A-Z)mn, m được gọi là độ hụt khối cùa hạt nhân

- Theo định luật bảo toàn khối lượng, đây là vấn đề không thể chấp nhận được Vậy khối lượng thiếu hụt đó đi đâu?

- Thực ra khối lượng đó không mất đi, mà tồn tại ở dạng năng lượng Công thức nổi tiếng của Albert Einstein (1879 - 1955) E = mc2 cho phép xác định năng lượng này Trong công thức này, E là năng lượng, m là khối lượng, và

c là vận tốc ánh sáng trong chân không (300.000 km/s)

- Trong trường hợp thiếu hụt khối lượng nêu trên, năng lượng tương ứng bằng độ hụt khối nhân với c2 Năng lượng này được gọi là năng lượng liên kết,

có giá trị bằng năng lượng cần cung cấp cho hạt nhân để tách nó ra thành các nucleon riêng rẽ W lk mc2

- Năng lượng liên kết đối với một nucleon (tương ứng với mức thiếu hụt khối lượng đối với nucleon đó) không có cùng giá trị đối với tất cả các hạt nhân Năng lượng đó nhỏ đối với các hạt nhân nhẹ (ví dụ như: natri, nhôm), tăng dần lên cho đến các hạt nhân trung bình vào khoảng 56 (sắt), sau đó giảm dần Sự biến đổi đó của năng lượng liên kết chứng tỏ rằng các nguyên tử liên kết chặt chẽ nhất là các nguyên tử trung bình Mức hụt khối lượng của chúng đối với mộtnuclon là lớn nhất Do đó, tất cả những biến đổi có xu hướng tạo ra các hạt nhân trung bình cho phép giải phóng năng lượng hạt nhân Những sự biến đổi ấy gọi

là phản ứng hạt nhân

Phản ứng hạt nhân:

- Phản ứng hạt nhân là một quá trình vật lý, trong đấy xảy ra tương tác mạnh của hạt nhân với một hạt nhân khác hoặc với một nuclon ở khoảng cách nhỏ khoảng fm, qua quá trình này hạt nhân nguyên tử thay đổi trạng thái ban đầu(thành phần, năng lượng ) hoặc tạo ra hạt nhân mới hay các hạt mới và giải phóng ra năng lượng Chính nhờ các phản ứng hạt nhân mà con người ngày cànghiểu biết sâu sắc hơn về cấu trúc vi mô của thế giới vật chất muôn hình muôn vẻ

Ví dụ: bắn phá hạt nhân nguyên tử liti 6Li bằng hạt hydro 2H được 2 nguyên tử heli 4He và giải phóng 22,4 M eV

6 Li + 2 H → 2 4 He + 22,4 MeV

Lượng năng lượng giải phóng được tính theo định luật bảo toàn năng

lượng - khối lượng, phương trình: E = m.c2:

mLi = 6,015 u, mHe = 4,0026 u và mH = 2,014 u

chênh lệch khối lượng Δm = mm = mLi + mH - 2.mHe = 0,0238 u

→ năng lượng giải phóng = năng lượng chênh lệch Δm = mE = Δm = mm.c2 = 22,4MeV

- Có hai loại phản ứng hạt nhân giải phóng năng lượng:

+ Tổng hợp những hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân trung bình.Vì sự tổng hợp hạt nhân chỉ có thể xảy ra ở nhiêt độ cao nên phản ứng này gọi là phản ứng nhiệt hạch Từ 30 năm nay, nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu việc tổng hợp hai hạt nhân nhẹ, ví dụ các hạt nhân của đơteri vàtriti là hai đồng vị nặng của hyđro Tuy nhiên cho đến nay, vẫn chưa ứng dụng được việc tổng hợp hạt nhân này vào công nghiệp để sản xuất điện năng

1 3 4 1

1H1H  2He0n

Phản ứng này tỏa ra năng lượng khoảng 18 MeV

+Phân hạch hay phá vỡ một hạt nhân rất nặng thành hai hạt nhân trung bình

Trên trái đất, phản ứng phân hạch dễ thực hiện hơn phản ứng nhiệt hạch Phản ứng này phá vỡ các hạt nhân nặng như urani 235 hoặc plutoni 239

1 235 94 140 1

0n 92U  38Sr 54Xe20n

Phản ứng tỏa năng lượng khoảng 185 MeV

Năng lượng phân hạch giải phóng ra được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân Hiện nay, các lò phản ứng hạt nhân sản xuất 1/6 điện năng tiêu thụ trênthế giới, 1/3 điện năng tiêu thụ ở Châu Âu và 3/4 điện năng tiêu thụ ở Pháp

a./ Phản ứng nhiệt hạch

Phản ứng nhiệt hạch hay tổng hợp nhiệt hạch là việc kết hợp các hạt nhân nhẹ để tạo nên các hạt nhân trung bình (giữa hêli, nguyên tử lượng là 4 và sắt, nguyên tử lượng là 56) Phản ứng này kéo theo sự giải phóng năng lượng rất lớn

Phản ứng này rất khó thực hiện bởi vì lực hạt nhân, có tác dụng kéo lại gần nhau và liên kết các nucleon chỉ tác động ở khoảng cách rất ngắn, trong khi

đó lực điện tạo nên hàng rào đẩy, ngăn không cho các hạt nhân nguyên tử tích điện dương lại gần nhau Muốn vượt qua được hàng rào này, các hạt nhân phải ởtrong trạng thái chuyển động hết sức hỗn loạn Đó là trường hợp khi chúng bị đưa lên nhiệt độ rất cao

 Tổng hợp trong tự nhiên:

Trong tự nhiên, tổng hợp hạt nhân tồn tại trong các môi trường có nhiệt

độ cực cao ở các ngôi sao, ví dụ như mặt trời Bên trong mặt trời, nhiệt độ lên tớihàng chục triệu độ cho phép xảy ra sự tổng hợp các hạt nhân nhẹ như hạt nhân

hyđrô thành hạt nhân hêli Những phản ứng nhiệt hạch này giải phóng rất nhiều năng lượng, điều này giải thích vì sao nhiệt độ mặt trời rất cao Một phần nhỏ của năng lượng bức xạ từ mặt trời đi đến trái đất 1 3 4 1

1H1H  2He0n

Trên những ngôi sao có khối lượng lớn hơn mặt trời, nhiệt độ còn cao hơnnữa cho phép tổng hợp những hạt nhân nặng hơn hyđrô Những hạt nhân đó tạo nên các hạt nhân của cacbon, oxy và cả của sắt nữa trong lòng các ngôi sao nóngnhất

 Tổng hợp trên trái đất:

Con người tìm cách làm chủ các phản ứng tổng hợp trên trái đất nhằm khai thác nguồn năng lượng cực lớn đó Người ta đã làm chủ được những phản ứng này trong bom H (bom hyđrô), nhưng chưa thể chế ngự chúng để sản xuất điện năng Phản ứng được nghiên cứu nhiều nhất cho mục đích dân sự là phản ứng tổng hợp hai hạt nhân đồng vị của hyđro là đơteri và triti kết hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn là hạt nhân của nguyên tử hêli Để đạt tới nhiệt độ rất cao

và mật độ hạt nhân đủ lớn để nâng xác suất chúng gặp nhau, cần phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật hết sức phức tạp

 Hai hướng nghiên cứu được tiến hành trong phòng thí nghiệm

- Với nồng độ nhỏ, hỗn hợp đồng vị khí hyđro (đơteri và triti) có thể chứađược bên trong những vách ngăn vô hình tạo nên bởi từ trường Các hạt nhân được đưa lên nhiệt độ trên 100 triệu độ trong thiết bị tổng hợp kiểu Tokamak

- Với nồng độ lớn, hỗn hợp đồng vị hyđro được chứa trong một viên bi rấtnhỏ được chiếu bởi những chùm tia laser rất mạnh (xem Thông tin Khoa học công nghệ Điện, số 3/2006)

b./ Phân hạch và phản ứng dây chuyền

Phân hạch xảy ra khi một hạt

nhân nặng (ví dụ hạt nhân nguyên tử

và hoá học hạt nhân mà trong đó hạt

nhân nguyên tử bị phân chia thành hai

hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn và vài

sản phẩm phụ khác Vì thế, sự phân

hạch là một dạng của sự chuyển hoá căn bản Các sản phẩm phụ bao gồm các hạtnơtron, photon tồn tại dưới dạng các tia gama, tia beta và tia alpha Sự phân hạchcủa các nguyên tố nặng( ví dụ 235U ) là một phản ứng toả nhiệt và có thể giải phóng một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động năng của các hạt được giải phóng (đốt nóng vật chất tại nơi xảy ra phản ứng phân hạch) đồng thời có hai hoặc ba nơtron được tạo ra Các nơtron này đến lượt chúng lại gây ra

sự phân hạch của các hạt nhân khác và quá trình đó cứ thế tiếp diễn Như vậy là xuất phát từ một sự phân hạch trong khối urani, nếu ta không khống chế các nơtron, thì có thể sinh ra ít nhất là hai sự phân hạch, rồi 4, 8, 16, 32 Những phân hạch thành chuỗi như vậy được gọi là phản ứng dây chuyền

H ì n h

A 1

S ự

p h â n

h ạ c h

c ủ a

1 235 94 140 1

0n 92U  38Sr 54Xe20nv

Hai ứng dụng chủ yếu của phản ứng dây chuyền là lò phản ứng hạt nhân

và bom hạt nhân Trong lò phản ứng hạt nhân, phản ứng dây chuyền được giữ ổnđịnh ở mức đã định, có nghĩa là một phần lớn nơtron bị bắt giữ lại, để không sinh ra phân hạch Mỗi lần phân hạch chỉ cần một nơtron gây ra một phân hạch mới để giải phóng năng lượng liên tục.Nhiên liệu phân hạch trong phần lớn các

lò phản ứng hạt nhân là 235U hay 239Pu.Còn đối với bom hạt nhân, phản ứng dây chuyền phải thật mạnh trong thời gian ngắn nhất

B NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN <<DAO HAI LƯỠI>>

Trong khi nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng phục vụ sản xuất đời sống ngày càng cao, nguồn nguyên liệu hoá thạch, dầu thô, than đá, khí đốt ngày càng khan hiếm, giá cả ngày càng tăng buộc nhiều Chính phủ tìm đến nguồn năng lượng hạt nhân thay thế cho các nguồn nguyên liệu khác Giá trị kinh tế đem lại từ năng lượng hạt nhân không nhỏ nên các Chính phủ vẫn xác định năng lượng hạt nhân vẫn

là nguồn năng lượng của tương lai

Năng lượng hạt nhân-giải quyết các vấn đề môi trường, kinh tế, tình trạng “khát” năng lượng.

Hiện nay giá dầu thô đạt đến mức kỷ lục từ trước đến nay Nếu như, bước vào đầu năm 2004, giá dầu 28 USD/1 thùng, đến tháng 8/2004 đã trên 41 USD/1 thùng thì đến nay đã là trên 50 USD/1 thùng Bên cạnh đó, vấn đề khí thải do sử dụng nhiên liệu hoá thạch ở các nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện cũng là một trởngại Theo nghị định thư Kyoto được ký năm 1997, đến năm 2010 các nước công nghiệp hoá sẽ phải giảm 5,2% tổng lượng khí gây hiệu ứng nhà kính so với năm

1990 vì những khí này bị nghi là gây nên hiện tượng ấm lên toàn cầu Chính vì những lý do trên đã đe doạ đến an ninh năng lượng, làm thiệt hại về kinh tế đối với nhiều nước Phụ thuộc nguồn dầu mỏ, khí đốt, than đá từ bên ngoài buộc Chính phủcác nước phải suy nghĩ nghiêm túc đến nguồn năng lượng hạt nhân.

Theo báo cáo thường niên của IAEA, năm 2003 năng lượng hạt nhân đã cung cấp 16% sản lượng điện toàn cầu Vào cuối năm 2003, trên toàn thế giới có

439 nhà máy điện hạt nhân đã đi vào hoạt động Độ an toàn của các nhà máy điện hạt nhân, các thiết bị có liên quan liên tục được tăng cường kiểm soát, cho nên sự cố

về phát điện hạt nhân trên toàn thế giới xảy ra không đáng kể

Cuối năm 2004, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ thông báo 2 lò phản ứng hạt nhân sẽđược lắp đặt ở North Anan, Virginia và 1 tháng sau uỷ ban điều hành hạt nhân kiến nghị được cấp giấy phép Điều này thể hiện sự thay đổi hoàn toàn về nguyên tắc chính sách không chấp thuận xây dựng năng lượng hạt nhân mới sau sự cố Three Mile lsland năm 1979 tồn tại dài hàng thập kỷ qua ở Mỹ Còn Pháp, nơi nguồn nănglượng hạt nhân cung cấp tới hơn 80% lượng điện năng, gần đây Chính phủ nước này cũng đã bỏ ra 3 tỷ Euro đầu tư kỹ thuật an toàn vào các dự án này Theo Công

ty Điện lực Pháp, các nhà máy chọn điện hạt nhân tương lai sẽ an toàn hơn, rẻ hơn

và thân thiện hơn với môi trường so với các nhà máy điện hạt nhân hiện có Tiếp đó

là hàng loạt các nước cũng đưa ra quyết định lựa chọn điện hạt nhân trong hoàn cảnh giá dầu cao, trữ lượng dầu và khí đang ít đi cũng như trở ngại trong việc phát triển năng lượng tái tạo Hiện Trung Quốc có kế hoạch tới năm 2020 xây thêm 20 lòphản ứng hạt nhân mới Rõ ràng là trong tình hình hiện nay, lợi ích kinh tế bắt đầu vượt qua các quan ngại về an toàn của các nhà máy điện hạt nhân

Trước xu thế xây dựng các nhà máy điện hạt nhân đang phát triển, các nhà môi trường đã đưa ra đề xuất cần xây dựng mô hình cho năng lượng tái tạo Nguồn năng lượng tái tạo: năng lượng mặt trời, gió, sóng, thuỷ triều; năng lượng sinh khối

và địa nhiệt Ưu thế hàng đầu của các nguồn năng lượng tái tạo nêu trên là không gây ra hiệu ứng nhà kính và các loại khí thải khác so với việc đốt nhiên liệu hoá thạch Cũng nên nhớ rằng là các nguồn năng lượng thân thiện về môi trường đôi khi

lại có hại cho môi trường Ví dụ: tuabin gió gây ra những tiếng ồn đối với cư dân sống gần đó và có thể gây nguy hiểm cho những quần thể chim chuyển hướng theo mùa; các đập thuỷ điện có thể tạo nên các rào cản cho các loài cá di cư Mặt khác, các nguồn năng lượng tái tạo cung cấp năng lượng cường độ thấp hơn, chi phí sản xuất điện từ các nguồn tái tạo khá cao chưa thể cạnh tranh được trong việc cung cấpphụ tải v.v

Vấn đề: Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng các Chính phủ đều biết hiểm hoạ nếu có sự cố xẩy ra Vì vậy, những người ủng hộ

và phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục có những tranh luận về vấn

đề này và dường như khó đạt được sự đồng thuận Những người ủng hộ cho rằng công nghệ năng lượng hạt nhân hầu như không phát tán chất gây nhiễm không khí

vì ít chất thải hơn nhiều so với các nhà máy chạy bằng nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu quả kinh tế lại hơn nhiều Ngược lại, những người tham gia chiến dịch chống hạt nhân quả quyết rằng lợi ích về chi phí không là gì so với các mối lo ngại về an toàn liên quan đến chất thải hạt nhân trước mắt cũng như lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng con người

1./ Nhà máy điện nguyên tử a./ Khái niệm:

Nhà máy điện nguyên tử hay nhà

máy điện hạt nhân là một nhà máy tạo ra

điện năng ở quy mô công nghiệp, sử

dụng năng lượng thu được từ phản ứng

hạt nhân

Các loại máy điện nguyên tử phổ

biến hiện nay thực tế là nhà máy nhiệt điện,

chuyển tải nhiệt năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện năng Đa

số thực hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên tử phân

Hình B.1 Nhà máy điện hạt nhân

Hình B.2 Nhà máy điện hạt nhân ở Nhật

hủy hạt nhân với nguyên liệu ban đầu là đồng vị Urani 235 và sản phẩm thu được sau phản ứng thường là Pluton, các neutron và năng lượng nhiệt rất lớn Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh tia phóng xạ rò rỉ ra ngoài) quacác máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước, và do đó quay máy phát điện, sinh ra điện năng

Khi quá trình sản xuất và xử lý chất thải được bảo đảm an toàn cao, nhà máy điện nguyên tử sẽ có thể sản xuất năng lượng điện tương đối rẻ và sạch so với các nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt nó có thể ít gây ô nhiễm môi trường hơn các nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên

b./ Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên thế giới đã trải qua các giai đoạn sau:

-Giai đoạn những năm 1950-1960:

Là giai đoạn khởi đầu, khi công nghệ chưa được thương mại hoá Điện lần đầu tiên được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân vào ngày 20/12/1951 tại lò thử nghiệm EBR-1 của Mỹ và thắp sáng được bốn bóng đèn Tổ máy ĐHN đầu tiên là

lò graphit nước nhẹ 5MW(e) tại Obninsk của Nga, bắt đầu hoạt động năm 1954 và ngừng hoạt động ngày 30/4/2002 Calder Hall tại Anh là nhà máy ĐHN quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành năm 1956 và đóng cửa tháng 3/2003 Phát triển ĐHN chủ yếu nhằm mục

tiêu phát triển khoa học, công nghệ và xây

dựng tiềm lực hạt nhân bảo đảm an ninh quốc

gia

-Giai đoạn 1970-1980:

Giai đoạn này nhiều quốc gia đẩy

nhanh tốc độ phát triển ĐHN khi công

nghệ đã được thương mại hoá cao và do khủng hoảng dầu mỏ Tỷ trọng ĐHN toàn

cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên 17% Lò Unterweser 1.350 MWe ở Đức bắt đầu sản xuất điện từ năm 1978 và đến nay tổng sản lượng điện là 221,7 tỷ KWh, nhiều hơn

so với bất kỳ lò nào khác

Bước vào thập niên 1980 và 1990, sau sự cố Chernobyl, sự phản đối của công chúng, các yếu tố chính trị và sự cạnh tranh yếu về kinh tế do việc tăng cao các yêu cầu về an toàn đã làm cho tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh, một

số nước có chủ trương loại bỏ ĐHN như Đức và Thuỵ Điển

-Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI tới nay:

Khi an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định và công nghệ ĐHN ngày càng được nâng cao thì xu hướng phát triển ĐHN đã có những thay đổi tích cực Tầm nhìn 2020 của Mỹ về phát triển ĐHN đề nghị tăng 10.000MW cho 104 nhà máy ĐHN hiện có Anh quay trở lại phát triển ĐHN do thiếu hụt năng lượng, trong khi Indonesia đã lập dự án khả thi và dự kiến sẽ đưa tổ máy ĐHN đầu tiên vào vận hànhnăm 2015

 Ưu điểm:

ĐHN cung cấp nguồn năng lượng rẻ tiền, thay thế điện năng được sản xuất

từ nhiên liệu hóa thạch Nó có thể cung cấp điện năng với giá thấp hơn 50-80% so với các nguồn năng lượng truyền thống, giải quyết tình trạng thiếu điện cũng như thoả mãn nhu cầu gia tăng trong tương lai Ngoài ra, lò phản ứng hạt nhân thực sự không phát thải khí nhà kính, góp phần kiềm chế nạn ấm hoá toàn cầu và thay đổi khí hậu

c./ Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân

Năm 2003, hai nhà máy điện hạt nhân mới ở Trung Quốc và Hàn Quốc đã được kết nối với mạng lưới điện Canađa đã khởi động lại hai nhà máy đã bị đóng cửa Ấn Độ bắt đầu xây dựng một nhà máy hạt nhân mới

Các nước Châu Á, vẫn là trung tâm mở rộng và phát triển điện hạt nhân, hiện

có 20 trong số 31 lò phản ứng đang được xây dựng Trên thực tế, 19 trong số 28 lò phản ứng mới nhất được kết nối vào mạng lưới điện nằm ở Nam Á và Viễn Đông

Ở Tây Âu, công suất phát điện hạt nhân vẫn tương đối ổn định cho dù có những cắt giảm ở Đức và Thụy Điển; Bỉ đã thông qua luật cắt giảm phát điện hạt nhân vào tháng 1/2003

Trong năm 2003, Liên bang Nga vẫn tiếp tục chương trình gia hạn cấp phép cho 11 nhà máy điện hạt nhân Gosatomnadzor, cơ quan quản lý hạt nhân của Nga

đã công bố về việc gia hạn thêm 5 năm hoạt động cho nhà máy điện hạt nhân Kola1

Các cơ quan quản lý hạt nhân của Bungari đã cấp loại giấy phép mới có thời hạn 10 năm cho nhà máy điện hạt nhân Kozloduy- 4, là loại giấy phép đầu tiên có thời hạn dài nhất ở Bungari và sau đó sẽ tiến hành gia hạn thêm 8 năm hoạt động cho nhà máy Kozloduy-3 Rumani là nước gia hạn cấp phép hai năm một lần, đã thông qua việc gia hạn cho nhà máy Cernavoda hoạt động đến năm 2005

Ở Hoa Kỳ, Ủy ban Quản lý Hạt nhân (NRC) đã thông qua 9 loại giấy gia hạncấp phép mỗi lần là 20 năm đối với nhà máy điện hạt nhân có tuổi thọ là 60 năm, nâng tổng số giấy gia hạn cấp phép là 19 Ngoài ra còn thông qua việc nâng công suất cho 8 nhà máy điện hạt nhân, cho phép tăng sản lượng điện tối đa Ba công ty

đã xin cấp giấy phép của NRC xây dựng tại địa điểm mới, đây là nguồn điện dự trữ

để sử dụng trong tương lai

Ở Canada, thời gian gia hạn ngắn do khởi động lại một số nhà máy điện hạt nhân đã bị đóng cửa trong những năm gần đây Hai nhà máy đầu tiên được khởi động lại vào năm 2003 Trong thời gian này, Canada cấp giấy phép gia hạn đến năm

2005 cho 4 nhà máy và đến tận năm 2008 cho 8 nhà máy

d./ Xu thế điện hạt nhân trên thế giới

Điện hạt nhân đã có lịch sử 50 năm, đóng góp to lớn cho sự phát triển kinh tế

- xã hội của nhiều quốc gia và góp phần bảo vệ môi trường Tuy nhiên, quan điểm của con người hiện vẫn chia thành hai cực: ủng hộ và chống đối

 Bức tranh điện hạt nhân toàn cầu

Theo thống kê của Cơ quan

Năng lượng Nguyên tử Quốc tế

(IAEA), vào cuối năm 2002, toàn

thế giới có 441 nhà máy điện hạt

nhân (ĐHN) đang hoạt động

Những nhà máy này cung cấp 16%

tổng sản lượng điện toàn cầu năm

2002, hay 2.574 tỷ kWh

Trong năm 2002, cũng đã có

thêm 6 nhà máy ĐHN được đưa vào

hoạt động thương mại, trong đó có

4 ở Trung Quốc, một ở CH Séc và

một ở Hàn Quốc

Bảy nhà máy ĐHN khác đã

được khởi công xây dựng trong

năm 2002, trong đó có sáu ở ấn Độ,

một ở CHDCND Triều Tiên, đưa

tổng số nhà máy đang được xây dựng trên toàn thế giới là 32

Trong năm 2002, cũng đã có 4 nhà máy ĐHN ngừng hoạt động, với 2 ở

Bulgaria và 2 ở Anh

Việc mở rộng hiện tại cũng như triển vọng tăng trưởng ĐHN trung và dài hạn tập trung ở châu á Trong tổng số 32 lò phản ứng hiện đang được xây dựng trên toàn thế giới, 19 nằm tại Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, ấn Độ và CHDCND Triều Tiên ở châu á, năng lực và công suất ĐHN là lớn nhất ở Nhật (54 nhà máy)

và Hàn Quốc (18 nhà máy) Cả hai nước này đều thiếu tài nguyên năng lượng và sự

lo ngại về an ninh năng lượng cũng như việc đa dạng hoá nguồn cung cấp năng

Hình B.3 Tình hình phát triển điện hạt nhân ở các nước trên thế giới (tính đến năm 2005).

lượng đã làm cho việc xây dựng các nhà máy ĐHN mới càng trở nên cạnh tranh hơn về kinh tế.

Tại Tây Âu, có 146 lò phản ứng Civaux-2 của Pháp là lò mới nhất gia nhập vào mạng lưới ĐHN từ năm 1999 Cùng với sự nâng cấp và mở rộng, tổng công suất chắc chắn sẽ vẫn ở gần mức hiện nay, mặc dù Bỉ, Đức và Thuỵ Điển đã quyết định loại bỏ ĐHN

Khả năng lớn nhất đối với công suất mới nằm tại Phần Lan Vào tháng 5/2002, Quốc hội Phần Lan phê chuẩn ''quyết định trên nguyên tắc'' của chính phủ

về xây dựng nhà máy ĐHN thứ năm Tháng 9/2002, Công ty TVO mời thầu Đông

Âu và các quốc gia thuộc Liên Xô (cũ) mới độc lập, có 68 nhà máy ĐHN đang hoạt động và thêm mười nhà máy đang được xây dựng Tại Nga, có 30 nhà máy ĐHN và

ba nhà máy khác đang được xây dựng

Không có nhà máy ĐHN mới nào được triển khai tại Mỹ kể từ năm 1978 mặc dù nhiều nhà máy, đã ngừng hoạt động, được tái khởi động kể từ năm 1998 Trọng tâm của năm 2002, 2003 là gia hạn giấy phép và cải tạo Chính sách năng lượng mới của Mỹ, được tuyên bố vào tháng 5/2001, ủng hộ mở rộng năng lượng hạt nhân Tháng 2/2002, Bộ trưởng Năng lượng Mỹ tuyên bố Chương trình ĐHN

2010, với mục tiêu sẽ có một nhà máy ĐHN mới đi vào hoạt động ở nước này trướccuối năm 2010 Chiến lược này còn bao gồm cả sự chấp thuận của Tổng thống Mỹ George W Bush, tiếp tục phát triển địa điểm đổ chất thải hạt nhân ở dãy núi Yucca,bang Nevada Quốc hội Mỹ cũng đã phê chuẩn việc này

ở Canada, việc mở rộng sản xuất ĐHN ngắn hạn có thể diễn ra dưới hình thức tái khởi động một vài hoặc tất cả tám nhà máy (trong tổng số 22 nhà máy) hiện

đã bị đóng cửa

Tại châu Phi, có 2 nhà máy ĐHN đang hoạt động và cùng nằm ở Nam Phi Tại Mỹ La tinh, có sáu nhà máy, chia đều cho ba nước Argentina, Brazil và Mexico

 Chống đối và ủng hộ

Lithuania hiện là nước có tỷ trọng ĐHN cao nhất thế giới (80,1%), tiếp đến

là Pháp (78%), Slovakia (65,4%) và Bỉ (57,3%) Tuy các nhóm chống ĐHN cho rằng không có mức phóng xạ an toàn, song theo TS vật lý Travis Norsen của Mỹ, các nguồn phóng xạ lớn đều là tự nhiên và có mặt ở khắp mọi nơi: Con người liên tục phơi nhiễm với phóng xạ từ các tia vũ trụ ở tầng trên của khí quyển và các nguyên tố phóng xạ tự nhiên trong lòng đất So với những nguồn này, phóng xạ từ nhà máy ĐHN không đáng kể Mức bức xạ trung bình hàng năm mà người Mỹ phơinhiễm là 360 millirem, trong đó 300 millirem có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên chẳng hạn như radon Trái lại, con người chỉ nhận được 0,01 millirem phóng xạ mỗinăm do sống cách nhà máy ĐHN 15m Ngay cả một chiếc máy bay cũng làm cho con người tiếp xúc 3 millirem mỗi năm trong khi mức phơi nhiễm từ X-quang trong

y học là 20 millirem mỗi năm

Các nhóm chống đối cũng cho rằng, các nhà máy ĐHN tạo ra chất thải phóng xạ gây chết người, vì vậy họ kịch liệt phản đối việc vận chuyển chúng, đặc biệt là nhóm Hoà Bình Xanh Trong khi đó, những người ủng hộ, đặc biệt là các nhàkhoa học, cho rằng chất thải phóng xạ không phải là một điểm yếu mà là một đặc thù của năng lượng hạt nhân So với lượng thải khổng lồ của nhiên liệu hoá thạch vào khí quyển, lượng chất thải hạt nhân là nhỏ, không đáng kể và có thể cất giữ mà không gây nguy hại cho con người và môi trường Phần lớn nhiên liệu đã qua sử dụng được giữ lại nhà máy Chất thải ở mức cao được xếp trong thùng thép dày chống ăn mòn và đặt sâu trong lòng đất - nơi có kiến tạo ổn định, và được theo dõi cẩn thận Các nhà khoa học khẳng định rằng, các khu chôn cất đó an toàn trong hàng thiên niên kỷ, cho tới khi có công nghệ xử lý được mọi người chấp nhận

Trong suốt bốn thập kỷ qua, ngành công nghiệp hạt nhân thế giới đã thực hiện trên 20.000 chuyến hàng với hơn 50.000 tấn vật liệu hạt nhân (chất thải, nhiên liệu qua sử dụng và nhiên liệu mới) song chưa hề gây rò thoát phóng xạ, thậm chí cảkhi có tai nạn Những quy định quốc gia và quốc tế khắt khe đòi hỏi việc vận

chuyển phải sử dụng những thùng chứa đặc biệt có lớp vỏ thép dày, chịu được va chạm mạnh và chống được đập phá Do có năng lượng khổng lồ trong khối lượng

nhiên liệu uranium nhỏ nên nhiên liệu hạt nhân cần vận chuyển rất ít Trái lại, những chuyến hàng nhiên liệu hoá thạch là một gánh nặng của vận tải quốc tế với mối đe doạ môi trường, nhất là hiểm hoạ tràn dầu Trong cuộc trưng cầu dân ý về những sáng kiến chống hạt nhân năm 2003, người Thuỵ Sĩ đã ủng hộ phương án giữcác nhà máy ĐHN 80% người Thuỵ Điển muốn duy trì hoặc mở rộng ĐHN.

 Vấn đề:

Mặc dầu vậy, những lo ngại trên của các nhà chống đối năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục hình thành nên các chính sách của một số chính phủ Chẳng hạn, vào tháng 2/2002, Quốc hội Đức đã thông qua đề nghị sửa đổi Luật Năng lượng Hạt nhân, bao gồm cả loại bỏ các nhà máy ĐHN Luật này cấm xây dựng cũng như vận hành các nhà máy ĐHN mới, hạn chế thời gian hoạt động của các nhà máy ĐHN xuống còn 32 năm Tháng 1/2003, Quốc hội Bỉ cũng thông qua dự luật hạn chế thời gian hoạt động của nhà máy ĐHN xuống còn 40 năm

 Bao giờ VN có ĐHN?.- Một câu hỏi đặt ra nhiều vấn đề nhạy cảm

Trước đây, theo kế hoạch, VN sẽ có ĐHN vào năm 2017; và sau những cuộc trình diễn do Diễn đàn Công nghiệp nguyên tử Nhật tổ chức tại VN, thời điểm đó được kéo lại gần hơn, có thể là năm 2012

- một thời điểm gây tranh luận.

Trong một lần trả lời phỏng vấn báo chí, GS-TS Phạm Duy Hiển, một

chuyên gia hàng đầu về nguyên tử của nước ta, khẳng định: “Là một trong những người từng được giao trọng trách xây dựng ngành hạt nhân từ hơn 25 năm trước đây, tôi không có ước mơ nào khao khát hơn là được chứng kiến ĐHN ở VN trong cuộc đời mình Nhưng chừng nào những yếu tố khoa học công nghệ và xã hội chưa sáng sủa thì xây dựng ĐHN chỉ là bất đắc dĩ” Ý kiến đó rất đáng được nghiên cứu, suy nghĩ

Theo các chuyên gia, VN chưa đủ điều kiện để có ĐHN vào thời điểm nêu trên Thứ nhất, nguồn nhân lực thiếu, cần phải đào tạo ngay từ bây giờ Đặt trường