Quá trình đốt cháy nhiên liệu

Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy nhiên liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: QÚA TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Đình Gẫm Giáo viên phản biện: CN Lê Công Hảo Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Nhựt – TPHCM 2008 – Lời cảm ơn Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp trước hết xin gởi lời cảm ơn chân thành thầy cô Bộ Môn Vật Lý Hạt Nhân tận tình bảo tơi suốt hai năm học chun ngành, tận tình truyền đạt kiến thức thầy cô giúp hiểu kiến thức Vật Lý Hạt Nhân Trong q trình hồn thành khóa luận tơi nhận giúp đỡ nhiều người Trước tiên xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Đình gẫm, thầy tận tình hướng dẫn, bảo tơi hồn thành khóa luận cách tốt Tôi xin cảm ơn anh Đặng Nguyên Phương đóng góp ý kiến nhiều cho khóa luận Tôi xin cảm ơn thầy Lê Công Hảo dành thời gian đọc khóa luận, đóng góp ý kiến q báu giúp khóa luận hồn thiện Cuối xin gởi lời tri ân đến gia đình tơi, người cha q cố động viên suốt trình học tập MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ CÁC KÝ HIỆU KHOA HỌC LỜI MỞ ĐẦU Chƣơng LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Phân loại lò phản ứng 1.2.1 Các hệ lò phản ứng 1.2.2 Các loại lò phản ứng đƣợc sử dụng giới 12 1.3 Chất thải hạt nhân tƣơng lai lò phản ứng hạt nhân 14 1.3.1 Chất thải hạt nhân 14 1.3.2 An toàn vận hành lò phản ứng hạt nhân 15 1.3.3 Tƣơng lai lƣợng hạt nhân 16 Chương LÝ THUYẾT LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 18 2.1 Sơ lƣợc lò phản ứng hạt nhân 18 2.1.1 Định nghĩa lò phản ứng hạt nhân 18 2.1.2 Lý thuyết va chạm neutron 18 2.1.3 Sự phân hạch hạt nhân 20 2.1.4 Sự hình thành lƣợng lị phản ứng 21 2.2 Hệ số nhân k eff tới hạn lò phản ứng 22 2.3 Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân 24 2.4 Q trình hoạt động lị phản ứng hạt nhân 25 Chƣơng CÁC HIỆU ỨNG LÀM THAY ĐỔI HOẠT ĐỘ 28 3.1 Các đơn vị độ đốt cháy nhiên liệu 28 3.2 Tốc độ cháy U-235 32 3.3 Tốc độ tích lũy U-239 34 3.4 Sự thay đổi độ phản ứng theo đốt cháy nhiên liệu 39 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Công suất điện hạt nhân số quốc gia giới Bảng 1.2 Tỉ lệ điện hạt nhân tổng công suất điện số quốc gia giới Bảng 1.3 Dự đoán tỉ lê sử dụng điện hạt nhân số quốc gia vào năm 2050 17 Bảng 2.1: Giá trị   hạt nhân phân hạch 23 Bảng 3.1: Số liệu cháy nhiên liệu 31 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ phản ứng phân hạch hạt nhân 21 Hình 2.2 Cấu tạo chung lò phản ứng hạt nhân 24 Hình 2.3 Sơ đồ hoạt động lò phản ứng hạt nhân 27 Hình 3.1 Sự tỉ lệ lượng phóng thích đốt cháy đơn vị khối lượng uranium liều chiếu neutron toàn phần 32 Hình 3.2 Sự suy giảm nồng độ U-235 33 Hình 3.3 Sự suy giảm nồng độ U-235 theo độ đốt cháy nhiên liệu 34 Hình 3.4 Sự tích lũy Pu-239 theo thời gian 35 Hình 3.5 Sự tích lũy Pu-239 theo độ đốt cháy nhiên liệu 36 Hình 3.6 Chuỗi phản ứng bắt đầu đồng vị phì nhiêu Th-232 38 Hình 3.7 Chuỗi phản ứng bắt đầu đồng vị phì nhiêu U-238 38 Hình 3.8 Nồng độ đồng vị phân hạch theo độ đốt cháy nhiên liệu 40 Hình 3.9 Các thành phần thay đổi độ phản ứng theo cháy nhiên liệu 41 Hình 3.10 Sự thay đổi hệ số, k∞ k theo cháy nhiên liệu 43 Hình 3.11 Sự thay đổi độ phản ứng theo số ngày vận hành lò phản ứng 44 CÁC KÝ HIỆU KHOA HỌC  Suất phân hạch  Hệ số tái tạo neutron  Tiết diện hiệu dụng vi mô  Thông lượng neutron a Tiết diện hiệu dụng vĩ mô hấp thụ neutron  Tiết diện hiệu dụng vĩ mô hấp thụ neutron nhiên liệu aF f Hệ số sử dụng nhiệt  Độ phản ứng k eff Hệ số nhân hiệu dụng   Hằng số phân rã Hệ số phát neutron phân hạch Lời Mở Đầu Các lý thuyết hạt nhân nguyên tử nhà khoa học hàng đầu giới xây dựng từ cuối kỷ 19 đầu kỷ 20 đến năm 40 kỷ 20 cơng nghệ lị phản ứng hạt nhân đời Ban đầu mục đích để nghiên cứu lý thuyết hạt nhân, dần sau cơng nghệ lị phản ứng chứng tỏ ứng dụng nhiều cho sống ứng dụng quân sự, công nghiệp, y học…., có bước tiến vững Nhiều hệ lò phản ứng đời đời lò phản ứng hệ thứ thể tính ưu việt độ an toàn hiệu cao Cùng với phát triển ngành khoa học công nghệ, ngành công nghệ lượng nguyên tử Việt Nam phát triển mạnh thu nhiều kết Ngày ta thấy cơng nghệ hạt nhân ứng dụng ngành công nghiệp, nông nghiệp, y học, qn Vai trị cơng nghệ hạt nhân lớn phát triển quốc gia thành tựu công nghệ hạt nhân đem lại lớn quốc gia có nên khoa hoc kỹ thuật tiên tiến., Lị phản ứng hạt nhân có ưu cao như::  Tạo hiệu suất lượng cao  Tạo đồng vị phóng xạ kể đồng vị khơng có tự nhiên  Được ứng dụng nhiều lĩnh vực Trong khóa luận tơi muốn giới thiệu khái qt lị phản ứng hạt nhân tơi xin trình bày đốt cháy nhiên liệu lị phản ứng qua phân tích động học lò phản ứng hạt nhân Chƣơng LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.1 Lịch sử phát triển Mặc dù công nghệ hạt nhân lị phản ứng hạt nhân lồi người nghiên cứu phát triển thời gian gần đây, thực có lị phản ứng tự nhiên khơng phải người xây dựng tạo từ biến đổi vật chất vỏ địa cầu, lò phản ứng Francis Perrin tìm thấy Oklo (Gabon) năm 1972 Theo phân tích nhà khoa học lị phản ứng có độ tuổi khoảng 150 triệu năm có cơng suất 100 kW suốt q trình tồn Ngày 2/12/1942 Enrico Fermi Leo Szilard đánh dấu lần việc chứng minh phản ứng dây chuyền điều khiển từ lúc giới bắt đầu bắt tay vào việc tìm quy chế, điều khiển phản ứng hạt nhân dây chuyền thiết kế lò phản ứng sơ khai, với mục đích để nghiên cứu Hoa Kỳ nước tiên phong công nghệ với việc thiết kế lọai lò mini ứng dụng quân sự, quốc phòng: hạm đội biển, máy bay quân sự, tiếp vào năm thập niên 50 kỷ 20 Liên Xô cũ nước phương tây nhảy vào ứng dụng cơng nghệ lị phản ứng hạt nhân cho mục đích phi quân nhiên nghiên cứu diễn cách bí mật, xem bí mật quốc gia nên khơng có chia sẻ thông tin quốc gia, quốc gia phát triển cơng nghệ cách độc lập, hạn chế thời kỳ đầu công nghệ hạt nhân Ngày 20/12/1950 lần điện tạo từ lượng hạt nhân thông qua dự án mang tên: Experimental Breeder Reactors (EBR-1) xây dựng tai Arco (Bang Idaho – Hoa Kỳ) 27/6/1954 nhà máy điện hạt nhân xây dựng vào họat động Obninsk (Matxcova – Liên Xô cũ) với công suất họat động 5MW cung cấp đủ cho 2000 hộ dân Lị phản ứng hạt nhân dùng cho mục đích thương mại xây dựng thưng lũng Calder, thức vào họat động vào ngày 17/10/1956 Cùng với phát triển vật lý hạt nhân, vật lý lò phản ứng nghiên cứu sâu rộng lò phản ứng nhiều quốc gia khắp giới, cơng nghệ lị phản ứng ứng dụng phát triển nhiều quốc gia giới Trên giới có 443 tổ máy điện hạt nhân hoạt động 32 quốc gia với tổng công suất 370 triệu kW chiếm 16% toàn sản lượng điện toàn giới Hiện có 26 tổ máy điện hạt nhân với tổng công suất 20,8 triệu kW xây dựng Theo tính tốn năm 2040 nguồn lượng truyền thống : dầu, khí đốt, than đá, cạn kiệt mà nhu cầu lượng ngày tăng lên người sức tìm nguồn lượng để dần thay như: lượng hạt nhân, lượng mặt trời, lượng hạt nhân ưu tiên hàng đầu hướng tối ưu có nguồn nhiên liệu dồi có nguồn lượng lớn thu từ phản ứng hạt nhân Tôi xin đưa số liệu cho thấy lượng hạt nhân ứng dụng đời sống người ngày Bảng 1.1 Công suất điện hạt nhân số quốc gia giới Quốc gia Số lò Tổng công suất (MW) Hoa Kỳ 104 98.230 Pháp 59 63.073 Nhật 54 44.287 Đức 19 21.283 Nga 30 20.793 Hàn Quốc 18 14.890 Anh 31 12.252 Ucraina 13 11.207 Canada 14 10.018 Thụy Điển 11 9.432 33  N 235 mật độ hạt nhân U-235 đơn vị thể tích (1 cm3 ) thời điểm xác định   a235 tiết diện hấp thụ vi phân đồng vị U-235 (đơn vị cm2)  là thơng lượng neutron (đơn vị neutron/cm2 s) Giải trình phương (3.5) ta N 235(t )  N 2350 e a 235 t (3.6) Trong đó:  N 235 mật độ hạt nhân U-235 thời điểm t = 0  N 235 (t ) mật độ hạt nhân U-235 tai thòi điểm t xác định   a 235 số phân rã Như nồng độ đồng vị U-235 bị suy giảm theo thời gian biểu diễn dạng hàm mũ exponential Hình 3.2 N 235 (t ) N 2350 Hình 3.2 Sự suy giảm nồng độ U-235 theo thời gian Nồng độ đồng vị phân hạch U-235 (g/kgU) 34 0 0.5 1.5 Độ đốt cháy nhiên liệu (n/kb) 2.5 3.5 Hình 3.3 Sự suy giảm nồng độ U-235 theo độ đốt cháy nhiên liệu 3.3 Tốc độ tích lũy đồng vị Pu-239 Pu-239 hình thành bắt neutron U-238 theo sau hai lần phân rã beta Tốc độ hình thành Pu-239 đơn vị thể tích với tốc độ bắt neutron U-238, N 238 a 238  Trong  N238 mật độ hạt nhân U-238 đơn vị thể tích (cm3)(được xem số tốc độ đốt cháy thấp so với nồng độ nó)  a238 tiết diện hấp thụ U-238. Pu-239 bị theo hai cách: - Bằng hấp thụ neutron (tạo phản ứng phân hạch hay hình thành Pu-240 - Bằng phân rã alpha thời gian lâu nên không cần xét đến Trong đặc trưng thơng lượng lị lượng, tốc độ hấp thụ neutron Pu-239 lớn nhiều so với tốc độ phân rã phóng xạ nó, bỏ qua phân rã phóng xạ Vì tốc độ Pu-239 (ngun tử / cm3 s) N 239 a 239  35 Nên thay đổ toàn phần nồng độ Pu-239 biểu diễn phương trình sau: dN 239  N 238  a 238   N 239  a 239  dt (3.7) Lời giải cho phương trình Phương trình có dạng N’(t) = a – b * N hay phương trình tổng quát N’(t) + a* N(t) =f(t) Dạng nghiệm phương trình N(t) = C * exp(-b*t), vào phương trình giải hệ số Đưa kết N 239 (t )  N 238  a 238  a 239 1  e  a 8 t  (3.8) Đồ thị biễu diễn tích lũy Pu-239 theo thời gian dựa vào phương trình (3.8) N 239 (t ) N 239( sat) Hình 3.4 Sự tích lũy Pu-239 Nồng độ đồng vị phân hạch Pu-239 36 2.5 1.5 0.5 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Độ đốt cháy nhiên liệu (n/kb) Hình 3.5 Sự tích lũy nồng độ Pu-239 theo đốt cháy nhiên liệu Cách mà nồng độ Pu-239 tích tụ, dựa theo phương trình trên, biểu diễn Hình 3.4 Ban đầu tốc độ tích luỹ tương đối nhanh lúc N 239  a 239  nhỏ Tuy nhiên N239 tăng lên, tốc độ tăng Pu-239 bắt đầu chậm lại N 239  a 239  tiếp tục tăng đồng thời N 238  a 238  liên tục giảm, giá trị N 239  a 239  dần tiến đến giá trị N 238  a 238  Khi mà dN 239 tiến dt dN 239 = N239 số giá trị gọi giá trị dt bão hồ N239(sat) Chúng ta tính giá trị bão hồ cách cho dN 239 =0 dt phương trình (3.7) hay cho t đạt đến giá trị vơ hạn phương trình (3.8) Giá trị bão hoà bằng: N 239( sat)  N 238  a 238 (3.9)  a 239 Phương trình (3.8) viết lại sau:  N 239(t )  N 239(eq )  e  a 238 t  (3.10) 37 Người ta thay a238 = 2.7 b a239 = 1013 b vào phương trình (3.9) cho ta N239(sat)/N238 = 0.27% Nó so sánh với thành phần U-235 chiếm khoảng 0.72% Trong thực tế việc suy giảm độ phản ứng trình đốt cháy nhiên liệu, cần phải bắt đầu thay nhiên liệu tâm lò trước Pu-239 đạt giá trị bảo hòa Một số nguyên tử Pu-239 (khoảng 27%) hấp thụ neutron tạo thành Pu-240 sản phẩm không phân hạch có tiết diện hấp thụ neutron lớn (290 b) Khi lượng tương đối Pu-239 bắt đầu tích luỹ nhiên liệu, Pu-240 bắt đầu xuất Dù cho mặt nguyên tác Pu-240 đạt giá trị bão hoà thời gian chiếu xạ thực tế ngắn không dủ để điều xảy ra, theo dõi lâu dài sau, Pu-240 chất độc mà có tốc độ tăng đốt cháy nhiên liệu Tuy nhiên Pu-240 lại có đặc tính hữu ích bắt neutron Pu-240 tạo nên Pu-241 nguyên liệu phân hạch có tính chất tương tự Pu-239 Nó cung cấp lượng nhỏ vào độ phóng xạ tồn phần có lượng nhỏ Pu-241 tạo thời gian chiếu xạ nhiên liệu bình thường Đồng vị Pu-239 Pu-241 sản phẩm chuỗi phản ứng mà bắt đầu cho chuỗi phản ứng đồng vị phì nhiêu U-238, đồng vị U-233 sản phẩm từ chuỗi phản ứng đồng vị phì nhiêu Th-232, tơi xin đưa hai chuỗi phản ứng để làm rõ chế đốt cháy nhiên liệu hình thành đồng vị phân hạch 38 15 233 232 Th 234 Th 7.4 Th 1500 2.32min 24.1 day 41 234 233 Pa 75 Pa 6.69 h 27 d 232 234 233 U 73 46 U U U 5.1 99 100 237 236 235 U U 585 6.75 day 237 Np 170 Hình 3.6 Chuỗi phản ứng đồng vị phì nhiêu Th-232 15 239 238 U 14.1 h 2.3.5min 80 Np 2.12 day U 22 2100 238 240 U 2.7 239 Np 240 7.2 62 23.5 d 78 750 238 239 Pu 540 Pu 240 271 Np Pu 1010 242 241 Pu 290 361 Pu 243 Pu 19 90 14.4 y 241 Am 243 600 Hình 3.7 Chuỗi phản ứng đồng vị phì nhiêu U-238 Am 78 39 Trong đó: Bắt neutron phát gamma XX Phân hạch XX XY Phát Beta XX: Tiết diện phản ứng ( Barn) YY: Chu kỳ bán rã 3.4 Sự thay đổi độ phản ứng theo đốt cháy nhiên liệu  Đinh nghĩa độ phản ứng Khi k = hiệu ứng neutron nguồn bỏ qua, thông lượng neutron mức công suất số Một điều quan trọng phải lưu ý lị phản ứng đạt ngưỡng mức công suất Dưới điều kiện vận hành bình thường, lị phản ứng vận hành gần đạt ngưỡng (tức k gần 1) Sẽ thuận lợi tình dùng thuật ngữ để lượng chênh lệch k đưa thân k Khi xem xét phương trình mơ tả thay đổi cơng suất lị hệ số k thay đổi, lời giải phương trình cho thấy có mối liên hệ với đại lượng, đại lương gọi độ phản ứng lị, định nghĩa hệ thức sau:  = k 1 k (3.11) Bởi thay đổi độ phóng xạ trogn q trình điều khiển lị bình thường luôn nhỏ nên chúng thường đo với đơn vị nhỏ milli - k (mk) Một ví dụ cơng dụng đơn vị này: Giả sử có k = 1.002 Do Δk = 1.002 – = 0.002 40 Trong trường hợp Δk phần ngàn gọi mk tức Δk = mk Từ số liệu bảng 3.1 ta đưa biễu diễn nồng độ đồng vị U-235, Pu-239, Pu-241 hàm độ đốt cháy nhiên liệu Nồng độ đồng vị phân hạch (g/kgU) U-235 Pu-239 Pu-241 0 0.5 1.5 Độ đốt cháy nhiên liệu (n/kb) 2.5 3.5 Hình 3.8 Nồng độ đồng vị phân hạch theo độ đốt cháy nhiên liệu Số liệu Bảng 3.1 biểu diễn thay đổi nồng độ đồng vị phân hạch lò phản ứng hai đơn vị độ đốt cháy nhiên liệu (liều chiếu neutron tồn phần) cơng suất lị phản ứng, qua bảng số liệu ta thấy tỉ lệ tỉ lệ cơng suất lị phản ứng độ đốt cháy có thay đổi (tỉ lệ (MWh/kg)/n/kb dao động nằm khoảng giá trị 100) Một nhân tố quan trọng việc thay đổi độ phóng xạ với xạ đưa Hình 3.6 trình bày sau 41 Độ đốt cháy nhiên liệu (n/kb) Hình 3.9 Các thành phần thay đổi độ phản ứng theo cháy nhiên liệu Ban đầu, đường kết hợp (U-235 + Pu-239), đóng góp độ phóng xạ dương Pu-239 vượt qua đóng góp âm cháy U-235, hiệu ứng tổng làm tăng độ phóng xạ Dù cho có nguyên tử Pu-239 tạo cho 10 nguyên tử U-235 bị mất, tiết diện phân hạch cao Pu-239 (742b so với 580b U-235) nhiều đủ bù tỉ số không nhỏ Sau đó, tốc độ tích tụ Pu-239 giảm xuống tiến tới trạng thái bão hồ (dù cho lị khơng đủ lâu để tiến đến gần trạng thái này) Sự suy giảm Pu-239 có nghĩa khơng cịn đủ bù cho đốt cháy tiếp tục U-235 đường cong giảm xuống Sự tạo thành Pu-240 gây nên suy giảm chậm độ phản ứng thể hình, phần bù vào đốt cháy Pu-241 Các sản phẩm phân hạch hấp thụ neutron gây nên độ phản ứng âm tiếp tục tích luỹ q trình chiếu xạ 42 Tốc độ tích luỹ sản phẩm phân hạch phụ thuộc vào độ lớn tiết diện hấp thụ Chúng ta thấy sản phẩm phân hạch tiến tới nồng độ bão hoà với tốc độ phụ thuộc vào tiết diện hấp thụ Các sản phẩm phân hạch có tiết diện cao đạt bão hồ tương đối nhanh Phần dốc đường cong độ phản ứng sản phẩm phân hạch thứ này, đặc biệt samari-149 (tiết diện hấp thụ 42000 b) Thay đổi thời gian dài độ phản ứng sản phẩm phân hạch tích lũy chất hấp thụ yếu Hiệu ứng tổng cộng tất đóng góp thể qua đường cong tồn phần Hình 3.9 Sự giảm ban đầu (sau vài ngày) hiệu ứng chủ đạo việc tích luỹ Sm-149 Khi đạt đến trạng thái bão hồ, đóng góp dương từ U-235 Pu-239 giữ cho thay đổi độ phóng xạ dương liều chiếu khoảng 1n/kb Khi mà liều chiếu vượt 1n/kb độ phóng xạ giảm U-235 tiếp tục bị đốt cháy, tốc độ tăng Pu-239 bị giảm tiến đến trạng thái bão hồ, sản phẩm phân hạch Pu-240 tích tụ nhiên liệu Pu-241 làm giảm tốc độ giảm độ phản ứng đảo ngược Do vậy, số điểm cần phải thay đổi phần nhiên liệu bị đốt cháy nhiên liệu Một cách khác để thấy điều xảy bó nhiên liệu kết liều chiếu neutron nhìn giá trị k∞ thay đổi theo đốt cháy nhiên liệu Sự thay đổi k∞ hệ số đóng góp vào biểu diễn Hình 3.10 Đầu tiên nên lưu ý khơng có thay đổi ghi nhận thành phần phân hạch nhanh () hay xác suất thoát cộng hưởng (p) Điều dễ hiểu, thành phần xác định lượng U-238 nhiên liệu, thay đổi phần trăm U-238 nhỏ (nó chiếm khoảng 99% nhiên liệu có bị chiếu xạ hay không) Sự thay đổi quan trọng liên quan đến hệ số tái tạo ():    f ( fuel )  a ( fuel ) Ban đầu  có giá trị tính cơng thức trên, từ tích tụ (3.12) 43 Sm-149 giá trị bão hoà vài ngày sau bắt đầu vận hành Do thuật ngữ nhiên liệu sử dụng cho hầu hết tất vật liệu chất nhiên liệu, Sm-149 với tiết diện hấp thụ 4.2 x 104 barn tăng tiết diện hấp thụ bó nhiên liệu rõ ràng mà khơng ảnh hưởng đến tiết diện phân hạch Giá trị  sau đươc tăng dần tích luỹ ban đầu Pu-239 đủ để bù cho đốt cháy U235, sau đạt đến đỉnh, giảm lần cháy tiếp tục U-235 giảm tăng trưởng Pu-239 tích luỹ Pu-240 sản phẩm phân hạch (sự ảnh hưởng xenon không đưa vào hình) Hình 3.10 Sự thay đổi hệ số, k∞ k theo cháy nhiên liệu Sự thay đổi k∞ k cho Hình 3.10 Dạng hai giống với thay đổi  Do chiếu xạ không biến đổi hệ số khơng rị nhiều, đường cong k có dạng hồn tồn giống với k∞ nằm khoảng 30mk Khi chiếu xạ thời gian dài dần làm giảm giá trị k, lò phản ứng đạt đến mức tới hạn cần phải thay đổi nhiên liệu để phản ứng 44 xảy tiếp tục Thông thường cho lị vận hành hết cơng suất với độ phản ứng dương nhỏ (khoảng 5mk) đủ để khơng cần xem xét đến xenon Hình 3.11 Sự thay đổi độ phản ứng theo số ngày vận hành lò phản ứng Hình 3.11 cho thấy để đạt độ phóng xạ mong muốn, thay đổi nhiên liệu phải bắt đầu sau khoảng 180 ngày chạy hết công suất Từ lúc trở đi, lò phản ứng điều kiện bão hoà nhiên liệu (chúng ta so sánh với trạng thái trước xem điều kiện nhiên liệu mới) Nhiên liệu thay theo thời khoá biểu hàng ngày (khoảng đến 18 bó ngày) để thêm độ phóng xạ vào cho cân với tốc độ cháy nhiên liệu Sự cháy nhiên liệu trung bình lớn đưa Hình 3.10 tính cho lõi với giả thiết cháy nhiên liệu cách đồng nhất, lò phản ứng thực chứa hỗn hợp bó nhiên liệu với mức độ chiếu xạ khác Một vài bó (những mà gần hết) có xạ lớn xạ mà cho phép tính tốn cho lõi đồng độ phản ứng thiếu hụt chúng gây nên bù bó mà có xạ trung bình 45 KẾT LUẬN  Tổng quát khóa luậân Nội dung khóa luận tơi trình bày cách khái qt lị phản ứng, lý thuyết lị, mơ tả đốt cháy nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân, để hồn thành khóa luận tơi nghiên cứu tài liệu từ nhiều nguồn với hướng dẫn thầy vận dụng kiến thức có suốt q trình học tập Trong chương tơi trình bày khái qt lịch sử phát triển lị phản ứng hạt nhân, trình bày hệ lò phản ứng loại lò mà sử dụng, qua trình bày vấn đề an tồn triển vọng lượng hạt nhân Trong chương trình bày khái qt lý thuyết lị phản ứng để từ người đọc hiểu sơ lược chế hoạt động lò phản ứng, nhiên liệu lị phản ứng, hình thành lượng lị phản ứng,….Hiện có nhiều loại lị phản ứng, chương đưa cấu tạo chung lò phản ứng hạt nhân Trong chương tơi trình bày hệ số nhân k, hệ số k yếu tố quan trọng mà xét đến lị phản ứng ta khơng thể bỏ qua Trong chương trình bày veà độ phản ứng hiệu ứng làm thay đổi hoạt độ nhiên liệu lị phản ứng, qua biết chế đốt cháy nhiên liệu lò phản ứng, tính tốn tỉ lệ U-235 U-239, … để từ định hướng cho lị hoạt động cách hiệu quả, tính tốn cần thay nhiên liệu lò phản ứng Nói chung cơng nghệ lị phản ứng lĩnh vực rộng lớn, để tìm hiểu ta cần nhiều thời gian để học tập, nghiên cứu thời gian để hồn thành khóa luận ngắn nên tơi trình bày phần nhỏ lị phản ứng hạt nhân TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Đình Gẫm (2000), “Giáo trình Vật lý lò phản ứng hạt nhân đại cương”, TP HCM [2] Nguyễn Đình Gẫm, Từ Thanh Danh (2003), “Giáo trình Vật lý lò phản ứng hạt nhân đại cương tập 2”, TP.HCM [3] Ngơ Quang Huy (1995), “Vật lý lị phản ứng hạt nhân”, NXB ĐHQG Hà Nội, Hà Nội Tiếng Anh [4] Ayelet Walter, Alexander Schulz, Gunter Lohnert (1986), “Compartition of two models for a Pebble Bed Modular Reactors Core Couple to a Brayton Cycle”, Berlin, Germany [5] Charles.W.Forsberg, Per.F.Peterson, HaiHua Zhao (1980) “An Avandce Molten Salt Reactor Using High Temporature Reactors Technology” McGrawHill, New Delhi [6] Ian Cameron (1997), “ Nuclear physics and reactor theory”, ThaiLand office of Atomic energy for peace”, ThaiLand [7] Raymond.L.Muray (1985), “Nuclear Reactor Physics”, Prentice-Hall, Inc GVHD: Ths Nguyễn Đình Gẫm ... đưa định nghĩa đơn vị nhằm mơ tả q trình đốt cháy nhiên liệu lò phản ứng  Neutron/kilobarn (n/kb): gọi độ đốt cháy nhiên liệu Định nghĩa độ đốt cháy nhiên liệu: số neutron hấp thụ đơn vị diện tích... cần phải thay đổi phần nhiên liệu bị đốt cháy nhiên liệu Một cách khác để thấy điều xảy bó nhiên liệu kết liều chiếu neutron nhìn giá trị k∞ thay đổi theo đốt cháy nhiên liệu Sự thay đổi k∞ hệ... phân hạch theo độ đốt cháy nhiên liệu 40 Hình 3.9 Các thành phần thay đổi độ phản ứng theo cháy nhiên liệu 41 Hình 3.10 Sự thay đổi hệ số, k∞ k theo cháy nhiên liệu 43 Hình 3.11