H¬n n÷a viÖc lùa chän vËt liÖu cã hµm l îng coban Ýt còng hÕt søc quan träng.[r]
(1)Bảng thông số thống kê loại l ợng
TT Loại l ợng Tỷ lệ sử dụng Tăng tr ởng Thời gian khai thác
1 Dầu mỏ ( Petroleum) 35% 2,2% 40 năm
2 Khí tự nhiên ( Natural Gas) 23% 5,3% 60 năm
3 Than ỏ ( Coal) 28% 1,7% 230 nm
4 Năng l ợng nguyên tử ( Nuclear Electric) 6% 4,7% Thđy ®iƯn ( Hydro Electric) 6%
(2) Danh môc nhà máy điện nguyên tử giới
TT Quốc Gia Số nhà máy
Tổng công suất MW
TT Quốc Gia Số nhà máy
Tổng công suÊt MW
1 ARGENTINA 935 16 LITHUANIA REPUBLIC 1185
2 ARMENIA 376 17 MEXICO 1360
3 BELGIUM 5824 18 NETHERLANDS 482
4 BRAZIL 1795 19 PAKISTAN 425
5 BULGARIA 1906 20 ROMANIA 1300
6 CANADA 18 12589 21 RUSSIAN FEDERATION 31 21743 CHINA 11 8572 22 SLOVAK REPUBLIC 2034 CZECH REPUBLIC 3538 23 SLOVENIA 666
9 FINLAND 2696 24 SOUTH AFRICA 1800
10 FRANCE 59 63260 25 SPAIN 7450
11 GERMANY 17 20430 26 SWEDEN 10 8974
12 HUNGARY 1829 27 SWITZERLAND 3220
13 INDIA 17 3779 28 UKRAINE 15 13107
(3)cấu tạo nguyên tử
Cấu tạo nguyên tử:
Nguyên tử bao gồm hạt nhân mang điện tích d ơng trung tâm
và electron mang điện tích âm bay xung quanh
Hạt nhân Electron liên kết lực điện từ
Hạt nhân bao gồm Proton Neutron
Proton v Neutron liªn kÕt víi b»ng lùc à
nguyªn tư
Proton cã khèi l ợng 1,6726 x 10-27 kg điện tích
là 1,6 x 10-19 C Proton bao gồm hạt quark lên
hạt quark xuống
Neutron có khối l ợng 1,6749 x 10-27 kg không
mang điện Neutron bao gồm hạt quark lên hạt quark xuống
Electron có khối l ợng 9,1 x 10-31 kg điện tích
(4)cấu tạo nguyên tử
Cấu tạo nguyên tử:
Một nguyên tử có nhiều đồng vị cách thay đổi số
Neutron hạt nhân
Phóng xạ hạt nhân:
Là chất có khả tự phát tia phóng xạ loại xạ có gây
sự ion hoá
có khả tác dụng sinh lý hoá học nh phá huỷ tế bào, kích thích số
phản ứng hoá học
có khả xuyên qua số chất nh gỗ, vải,giấy, miếng kim loại mỏng.
Một số nguyên tử có khả tự phóng tia α, ị,γ để biến thành
các nguyên tử khác
Tia là hạt nhân nguyên tử Heli
Tia ò là hạt mạng điện, ò- là tia mang điện âm ò+ là tia mang điện d ơng
Tia sóng điện từ Tia là tia nguy hiểm xuất tất
(5)phản ứng hạt nhân
Phản ứng hạt nhân:
Trong số tr ờng hợp, hạt nhân va chạm với
va chạm vào Neutron biến thành hạt nhân, Neutron khác thu tỏa l ợng
Các hạt vỡ tiếp tục va chạm với hạt nhân khác trì ,
bùng nổ phản ứng hạt nhân
Hệ thức Einstein khối l ợng l ỵng
E= mc2 (Jun)
Trong : m- Khối l ợng vật ( kg)
c - VËn tèc ¸nh s¸ng 3.108 m/s
E - Năng l ợng nghỉ vật ( J)
Năng l ợng sinh phản ứng hạt nhân:
Ng ời ta thấy tổng khối l ợng hạt tr ớc tham gia phản
ứng tổng khối l ợng hạt tạo thành sau phản ứng không : MT MS
(6)quá trình l ợng phản ứng hạt nhân
Theo hệ thức A.Einstein phản ứng sinh l ỵng E = m.c2
NÕu MT > M
S , phản ứng tỏa l îng NÕu MT < M
S , phản ứng thu l ợng
Năng l ợng sinh phản ứng hạt nhân:
E= mc2 ph ơng trình tạo l ợng
cho phản ứng hạt nhân
Năng l ợng liên kết, l ợng liên kết riêng:
Độ hụt khối:
Khối l ợng hạt nhân nhỏ tổng khối l ợng
(7)quá trình l ợng phản ứng hạt nh©n
Độ chênh hai khối l ợng đ ợc gọi độ hụt khối
hạt nhân mm
Năng l ợng liên kết, l ợng liên kết riêng:
Nng l ợng liên kết: Là l ợng tối thiểu cần thiết để
phá hạt nhân thành Nuclons riêng lẻ Δ
Δm = [Zmm = [Zmpp +(A-Z)m +(A-Z)mnn –m –mhnhn]]
Wlk = [Zmp+(A-Z)mn –mhn]c2
(8)quá trình l ợng phản ứng hạt nhân
Năng l ợng liên kết, l ợng liên kết riêng:
Năng l ợng liên kết riêng: Là l ợng liªn kÕt tÝnh cho
mét Nuclons
Năng l ợng liên kết riêng =
Trong ú: A- L s khi
Năng l ợng liên kết riêng lớn hạt nhân bền
vững
Phn ng tỏa nhiệt phản ứng biến đổi chất bn
vững thành chất bền vững
Các chất bền vững th ờng tự phóng xạ biến đổi thành
c¸c chÊt bỊn vững
(9)khái niệm nhiên liệu hạt nhân
Nhiên liệu: Là chất cháy cho nhiệt Nhiên liệu chia làm
loại- Nhiên liệu vô nhiên liệu hữu c¬
Nhiên liệu hữu cơ: Dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên, gỗ Nhiên liệu vụ c: Uranium
Nhiên liệu hạt nhân cung cấp l ợng lớn nhiều so với
nhiên liệu hóa thạch: 1kg Uranium t ơng đ ơng 16 than đá Uranium:
Uranim nguyên tố hóa học có tính phóng xạ, có ánh kim loại, màu
xám bạc, có ký hiƯu U, sè khèi 92
Uranium lµ kim loại nặng tự nhiên tồn d ới dạng
ng v khỏc 99,3% U238 0,7% U235
Tuy nhiªn có U235 phân rà tạo nhiều l ợng cho lò
phản ứng hạt nhân
Uranium nguyên tố phổ biến vỏ trái đất đ ợc tìm thấy đất,
(10)khái niệm nhiên liệu hạt nhân
Uranium:
Trong Uranium đ ợc khai thác chủ yếu mỏ quặng
Uranium
Quặng Uranium đ ợc tồn d ới dạng Uraninit ( UO2) hay
pitchblend ( U3O8)
Uranium có tỷ trọng 18,5-19 xấp xỉ tỷ trọng Vàng Uranium t ơng đối mềm dễ tiến hành gia cơng khí
Trong kh«ng khÝ, Uranium bị ô xy hóa chậm chuyển thành
màu đen
Uranium có tính phóng xạ khó nhận mắt th ờng
Plutonium:
Plutonium nguyên tố hãa häc hiÕm cã tÝnh phãng x¹ cao, ký hiƯu
Pu có số nguyên tử 94
Plutonium kim loại màu trắng bạc, bị xØn tiÕp xóc víi kh«ng
(11)khái niệm nhiên liệu hạt nhân
Plutonium:
Plutonium nguyên tố tự nhiên mà đ ợc hình thành
từ ph¶n øng cđa Uranium
Plutonium bao gồm nhiều đồng v khỏc
Plutonium tồn lò phản ứng hạt nhân, chất thải lò phản ứng
hạt nhân, chất thải sau vụ nổ hạt nhân
Trong lò phản ứng hạt nhân, 2/3 l ợng đ ợc tạo thành từ U235
(12)chuẩn bị nhiên liệu
Khai thác, tuyển quặng tinh chế quặng Uranium
Phần lớn Uranium không đ ợc khai thác trực tiếp mà nằm lẫn với
nguyên tố khác
Tùy thuộc vào mỏ quặng khác nhau, nh ng hàm l ợng Uranium
trong quặng thấp
Sau đ ợc khai thác, quặng đ ợc đập nhỏ, nghiền nát sử dụng
mt s thao tỏc hóa học để chế xuất Uranium
S¶n phẩm trình chế xuất chất nhÃo màu vàng
gọi Bánh vàng Bánh vàng chứa khoảng 75% Oxit Uranium
Việc khai thác tăng hàm l ợng Uranium gọi trình tuyển
quặng Uranium Quá trình tuyển quặng đ ợc làm trực tiếp mỏ
Bánh vàng không đ ợc dùng lò phản ứng mà phải loại
hết tạp chất thông qua nhiều giai đoạn làm tinh khiết- refining
Sau đạt độ tinh khiết, Oxit Uranium đ ợc chuyển thành
(13)chuÈn bị nhiên liệu
Làm giàu Uranium
Trong tù nhiªn chØ cã 0,7% U235 Mn sư dơng làm nhiên liệu
lò phản ứng hạt nhân ta phải làm giàu U235 lên 3-5%
Lm giàu Uranium khó U235 U238 ng v ca cựng
một nguyên tố nên hầu nh tính chất hóa học khối l ợng khác rÊt Ýt
HiÖn cã ph ơng pháp làm giàu Uranium là:
Khuếch tán khí Siêu ly tâm
(14)chuẩn bị nhiên liệu
Làm giàu Uranium
Khuếch tán khí:
Uranium đ ợc chuyển tõ tetraflourua Uranium ( UF4) thµnh
hexaflourua Uranium ( UF6) có đặc tính thể khí bắt đầu t 560C
UF6 đ ợc qua loạt hàng rào màng
đục lỗ nhỏ Các phân tử hexaflourua U235 nh hn nờn i qua
các hàng rào nhanh hơn, nhờ làm giàu Uranium
Tuy nhiên khối l ợng đồng vị khác nên di
chuyển khác Một nhà máy làm giàu Uranium cần phải thao tác lặp lại 1400 lần để sản xuất Uranium có độ giàu U235 cần thit
Siêu ly tâm:
Ph ơng pháp đ ợc dùng với quy mô nhỏ đ ợc phát triển
bởi tập đoàn Châu Âu URENCO ( Đức, Hà Lan, Anh)
Sử dụng máy ly tâm quay với tốc độ nhanh đánh bật
(15)chuẩn bị nhiên liệu
Làm giàu Uranium
Siêu ly tâm:
Do l ng gn giống nên muốn đạt đến hàm l ợng Urani
cần thiết phải qua nhiều giai đoạn nối tiếp Phân tách đồng vị Laser ( SILVA):
Ph ơng pháp đ ợc sử dụng phòng nghiên cứu ch a đ ợc sử dụng công nghiệp
Ph ơng pháp cho phép tách nguyên tử Urani 235 nguyên tử Urani 238 qua giai đoạn
Nguyờn lý ca ph ng pháp lấy electron Urani 235 cách sử dụng l ợng chùm laser cung cấp mà không đụng đến Urani 238
(16)chuẩn bị nhiên liệu
Làm giàu Uranium
Phân tách đồng vị Laser ( SILVA):
(17)xử lý nhiên liệu tái xư lý nhiªn liƯu
Xư lý nhiªn liƯu
Chế tạo bó nhiên liệu
Sau đ ợc làm giàu, hexaflourua Urani đ ợc chuyển vỊ oxit
Urani d íi d¹ng chÊt bét màu đen
Cht bt ny c ộp nung khối trụ tròn nhỏ
có chiều dài chừng 1cm kích th ớc cỡ mẩu phấn nhỏ gọi “viên” Mỗi viên nặng 7g cung cấp l ợng t ơng đ ơng than đá
C¸c viên đ ợc xếp vào ống kim loại dài chừng 4m hợp
kim ziriconi, ống dùng làm vỏ bọc, hai đầu bịt kín, tạo thành nhiên liệu
Ng ời ta lại kết hợp 264 nhiên liệu kết lại thành bó
củi tiết diện hình vuông gọi bó nhiên liệu
Để nạp nhiên liệu cho lò phản ứng 900 MW cần dùng 157
(18)xử lý nhiên liệu tái xử lý nhiên liệu
Xử lý nhiên liệu
Sự phân hạch lò phản ứng
Các bó nhiên liệu đ ợc xếp theo dạng hình học
chính xác làm thành tâm lò phản ứng
Mi nm trong thời gian 3-4 năm Trong thời
gian này, phân hạch U235 cung cấp nhiệt nng cn thit
sản xuất n ớc sản xuất điện
U235 hấp thụ notron phân hạch giải phóng l ợng ,tạo
thành hạt nhân khác
U238 sau hấp thụ notron chuyển thành Pu239 phân h¹ch
giải phóng l ợng phần biến thành đồng vị khác Pu bắt gi thờm notron
Sự thoái hóa nhiên liệu
(19)xử lý nhiên liệu tái xư lý nhiªn liƯu
Xư lý nhiªn liƯu
Sự xuất sản phẩm phân hạch hấp thụ neutron làm ảnh h ởng
n phản ứng dây chuyền
Sau mét thêi gian, nhiên liệu phải bị rút khỏi lò phản ứng mặc dù số l ợng lớn vật lệu cung cấp l ợng thu hồi đ ợc Uranium Plutonium
Nhiờn liu sử dụng có hoạt độ phóng xạ cao có mặt sản phẩm phân hạch
Bức xạ nguyên tử phóng xạ phát tỏa nhiều nhiệt. Sau sử dụng, nhiên liệu cháy đ ợc cất giữ bể làm
lạnh gần lò phản ứng năm để giảm hoạt độ phúng x
Tái xử lý nhiên liệu
Mục đích
Thu hồi Urani 235 Plutoni cịn sử dụng đ ợc để sản xuất điện
(20)xư lý nhiªn liệu tái xử lý nhiên liệu
Cỏc n ớc không tái xử lý : Thụy Điển, Mỹ Nhiên liệu sử dụng đ ợc
coi nh chất thải cất giữ sau rút khỏi lò phản ứng Các n ớc tái xư lý: Ph¸p, Anh, Nga, NhËt
C¸c n ớc tải xử lý n ớc khác ( Pháp): Đức, Thụy Sĩ, Bỉ Phân tách sản phẩm phân h¹ch
Sau đến nhà máy tái xử lý, bó nhiên liệu sử dụng đ ợc đặt vào bể n ớc lần
Sau đ ợc cắt thành đoạn nhỏ đ a vào dung dịch hóa học hòa tan nhiên liệu nh ng giữ nguyên mảnh kim loại ( vỏ bọc) Những mảnh đ ợc cất giữ nh chất thải hạt nhân
Một loạt xử lý hóa học tách Urani Plutoni khỏi sản phẩm phân hạch
Nhng sn phm ny ợc trộn vào thủy tinh đặc biệt ( thủy tinh hóa) cất giữ nh chất thải hạt nhõn
(21)xử lý nhiên liệu tái xử lý nhiên liệu
Tái xử lý nhiên liệu
Tái chế nhiên liệu
Nhng nhiên liệu hỗn hợp Oxit Urani Oxit Plutoni đ ợc sử dụng số lò phản ứng EDF
(22)nguyên lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân
(23)nguyên lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân
Nguyên lý hoạt động:
(24)nguyên lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân
Nguyên lý hoạt động:
Ph¶n øng tâm lò:
Khi hạt nhân U235 va chạm với Neutron chậm, phản ứng hạt nhân xảy sinh nhiệt
Hạt nhân U235 bị vỡ sau phản ứng bao gồm hạt nhân khác Neutron
Các Neutron qua chất làm chậm bị hÃm bớt tốc
độ tiếp tục va chạm vào hạt nhân U235 trì phản ứng dây truyền
Hạt nhân nguyên tử U238 hấp thụ Neutron chuyển Pu239
Pu239 tiÕp tơc ph¶n øng sinh nhiƯt chuyển thành hạt khác
2/3 Năng l ợng lò sinh U235 1/3 sinh bëi Pu239
Để điều khiển tốc độ lò, Hệ thống điều khiển cho
(25)nguyên lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân
Nguyên lý hoạt động:
Chu trình thứ I:
Nhiệt l ợng tạo tâm lò phản ứng làm nóng chất
dẫn nhiệt tâm lò
Cht dẫn nhiệt chuyển nhiệt l ợng đến lò
trao đổi nhiệt với chu trình thứ II
Sau trao đổi nhiệt với chu trình thứ II Chất dẫn
nhiệt giảm nhiệt độ đ ợc bơm trở lại lõi lũ
Tùy theo cấu trúc lò mà chất tải nhiệt
chất khí, n ớc bốc hay n ớc áp lực
Do tiÕp xóc trùc tiÕp víi chÊt phãng x¹ nên chất tải
(26)nguyờn lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân
Nguyên lý hoạt động:
Chu tr×nh thø II:
Tại lị hơi, N ớc chu trình thứ II sau trao đổi
nhiƯt víi chu trình thứ đ ợc bốc chuyển thành nhiệt
Hi quỏ nhit đ ợc đ a đến làm quay Turbine
Turbine nối với trục máy phát phát điện qua máy
biến áp lên hệ thống điện
Hơi sau qua Turbine đ ợc đ a đến bình ng ng trao
đổi nhiệt để trở thành n ớc
N ớc đ ợc bơm trở lại lò để trao đổi nhiệt với chu
(27)nguyên lý hoạt động nhà máy điện hạt nhân
Nguyên lý hoạt động:
Chu tr×nh thø III:
Tại bình ng ng, N ớc lạnh đ ợc bơm từ sông lên để trao đổi nhiệt với n ớc từ chu trình thứ II sau qua Turbine
Sau trao đổi nhiệt, n ớc nóng đ ợc đ a tháp tản nhit
(28)cấu tạo nhà máy điện hạt nhân
Lò phản ứng hạt nhân:
Lò phản ứng hạt nhân bao gồm: Lõi lò phản ứng, Hệ thống tải nhiệt, vỏ lò, hệ thống điều khiển an toàn lò
Lõi lò phản ứng bao gồm: Bó nhiên liệu, chất
làm chậm, chất điều khiển
Các bó nhiên liệu: Phản ứng hạt nhân cung cấp l
ợng cho lò phản ứng
Chất làm chậm: Khi phản ứng hạt nhân xảy sÏ sinh c¸c
Neutron Tuy nhiên, để Neutron tiếp tục va chạm với hạt nhân khác sinh phản ứng trì ta cần hãm bớt tốc độ Neutron Tùy vào loại lò khác mà ng ời ta th ơng sử dụng chất làm chậm ; D2O, H2O,
(29)cấu tạo nhà máy điện hạt nhân
Lò phản ứng hạt nhân:
Lõi lò phản ứng bao gồm:
Bộ phận điều khiển trình phân hạch nhiên liệu: Bao
gồm chất điều khiển có tác dụng điều chỉnh công suất lò phản ứng cách hấp thụ Neutron Chất điều khiển th ờng dùng Cadimi hc Boron
Hệ thống tải nhiệt: Dùng để chuyển l ợng nhiệt từ bó nhiên liệu lò Chất tải nhiệt th ờng CO2, H2O,
D2O, Natri
Đ ợc sử dụng mặt vỏ lò để phản xạ Neutron trở lại lò phản ứng tăng hiệu suất lò Th ờng sử dụng chất làm chậm chất phản xạ hoc U238, Th232
(30)cấu tạo nhà máy điện hạt nhân
H thng dn nhiệt, trao đổi nhiệt:
Hệ thống trao đổi nhiệt lò hơi
Hệ thống trao đổi nhiệt bình ng ng Chu trình trao đổi nhiệt thứ I
Chu trình trao đổi nhiệt thứ II Chu trình trao đổi nhiệt thứ III Bơm lọc chất phóng xạ
Turbine, m¸y ph¸t, hƯ thèng truyền tải điện:
Turbine: Th ờng sử dụng Turbine nhiều tầng nh nhà máy nhiệt điện
M¸y ph¸t: Ba pha cùc Èn
HƯ thèng trun tải: Máy biến áp, Hệ thống phân phối cao áp
(31)cấu tạo nhà máy điện hạt nhân
Tháp tản nhiệt, hệ thống lÊy n íc cho b×nh ng ng:
Tháp tản nhiệt: Sử dụng để giải phóng l ợng nhiệt d thừa trao đổi bình ng ng mơi tr ờng
Hệ thống lấy n ớc cho bình ng ng: Bơm n ớc lạnh sông, hồ để trao đổi nhiệt bình ng ng
Trung tâm điều khiển, hệ thống giám sát điều khiển,
an toàn:
(32)phân loại nhà máy điện hạt nhân
Lò khí ( Gas Cooled Reactor- GCR):
Lò khí loại lò sử dụng khí làm chất tải nhiệt, loại lò chủ yếu
phát triển Anh
Chất làm chậm than chì
Nhiên liệu sử dụng urani tự nhiên
Lúc đầu loại lò đ ợc dùng để sản xuất Pu (cho mục đích quân sự)
và dùng không khí làm chất tải nhiệt
Để phát triển loại lò thành lò phản ứng phát điện, cần phải nâng
nhiệt ¸p lùc cđa khÝ - chÊt t¶i nhiƯt
Vì sử dụng đ ợc không khí nên khí CO2 đ ợc dùng làm chất
tải nhiƯt
Từ đời loại lị khí kiểu Anh sử dụng nhà máy điện hạt
(33)phân loại nhà máy điện hạt nhân
(34)phân loại nhà máy điện hạt nhân
Lò n ớc nặng ( Heavy Water Reactor- HWR) :
Lß n íc nặng lò phản ứng sử dụng n ớc nặng làm chất làm chậm
Loại lò chủ u Canada ph¸t triĨn
So víi n íc nhẹ, n ớc nặng hấp thụ nơtron nên có thể sử dụng urani tự nhiên làm nhiên liệu
(35)phân loại nhà máy điện hạt nhân
(36)phân loại nhà máy điện hạt nhân
Lò n ớc nhẹ PWR (Pressurized Water Reactor) :
Lß n íc nhẹ lò phản ứng sử dụng n ớc nhẹ làm chất làm chậm chất tải nhiệt
Có hai loại lò n ớc nhẹ PWR (Pressurized Water Reactor - Lò n ớc áp lực) BWR (Boiling Water Reactor - Lò n ớc sôi )
PWR đ ợc phát triển cho mục đích quân sự, ví dụ nh tạo sức đẩy cho tàu thuyền đặc biệt sử dụng cho tu ngm
(37)phân loại nhà máy điện hạt nhân
(38)phân loại nhà máy điện hạt nhân
Lò n ớc nhÑ BWR (Boiling Water Reactor ):
BWR từ đầu đ ợc phát triển cho mục đích hồ bình phát điện
N ớc đ ợc làm sôi hệ thống thứ lị phản ứng dùng n ớc làm quay tuabin
Do vËy tuabin bÞ nhiƠm xạ vận hành
Nh ng khụng có hệ thống thứ nên cấu tạo lị đơn gin
(39)phân loại nhà máy điện hạt nhân
(40)phân loại nhà máy điện hạt nhân
Lò phản ứng hạt nhân tái sinh nhanh ( Fast Breeder Reactor
- FBR) :
Lò phản ứng hạt nhân tái sinh nhanh sử dụng nhiên liệu Plutonium
Plutonium phân hạch neutron tốc độ cao có khoảng nơtron đ ợc sinh
Số l ợng neutron sinh lần phân hạch nhiều
Nu sử dụng khéo neutron tạo l ợng plutoni nhiều so với l ợng plutoni ó t chỏy
(41)phân loại nhà máy điện hạt nhân
Lò phản ứng hạt nhân tái sinh nhanh ( Fast Breeder Reactor
- FBR) :
Số năm khai thác urani sử dụng lò n ớc nhẹ vào khoảng
70 năm, sử dụng lò tái sinh nhanh ta sử dụng l ợng nguyên tử khoảng 3000 năm
Vì lò hạt nhân tái sinh nhanh sử dụng notron nhanh nên không
cần chất làm chậm
Chất tải nhiệt natri
Vì Na có phản ứng tiếp xúc với không khí nên bề mặt Na
cần đ ợc phủ khí trơ (argon)
Chi phí lị hạt nhân tái sinh nhanh gấp từ 1,5 đến lần so với
lò n ớc nhẹ
Hiện kinh tế ch a thể cạnh tranh với lò n íc nhĐ nh ng
(42)ph©n loại nhà máy điện hạt nhân
(43)khái niệm chất thải hạt nhân
Chất thải hạt nhân chiếm phần nhỏ tổng chất thải
tồn xã hội, nhiên có độ phóng xạ cao nên chất thải hạt nhân chủ đề nhiều cơng trình nghiên cứu
Các chất thải hạt nhân phát sinh tất công đoạn
của chu trình tạo sử dụng nhiên liệu hạt nhân:
Khai thác mỏ
Làm giàu Uranium
Chế tạo bó nhiên liệu Vận hành lò phản ứng
Tái xử lý
Tháo dỡ sở hạt nhân
Chất thải hạt nhân đ ợc xuất phát từ trung tâm
(44)khái niệm chất thải hạt nhân
Trong nhà máy điện hạt nhân, nơi sinh chất phóng xạ lò
phản ứng hoạt động sau:
Nhiên liệu Urani phân hạch chất phóng xạ
khác
Các chất bên thùng áp lực lò phản ứng bị phóng
xạ hóa tác động notron tạo cht phúng x
Thông th ờng sản phẩm phân hạch bị nhốt kín
nhiªn liƯu
NÕu cã khut tËt ë vá bọc niên liệu sản phẩm
phân hạch rò rỉ vào chất tải nhiệt
Đồng thời, cần l ợng nhỏ tạp chất sinh ăn mòn
trong chất tải nhiệt, chúng bị nhiễm xạ tác động Neutron
Nh ng chÊt t¶i nhiƯt đ ợc đ a qua thiết bị làm nên
(45)Khai thác quặng Uranium
Khi chế biến quặng để lấy Urani, phần quặng thải chứa số Urani khơng lấy hết đ ợc ( thêm Th230)
Ngoài số quặng thải cịn có chất phóng x anpha nh Rn222
Nguyên tố Rn222 nguyên tố cháu
thâm nhập vào quan hô hấp gây tác hại cho cơng nhân cho dân gần
(46) Làm giàu đồng vị Uranium
Đối với lò phản ứng n ớc nhẹ ng ời ta cần làm giàu U235 lên đến 3-5%
(47)Các chất thải từ lò ph¶n øng
Trong nhiên liệu sử dụng lấy khỏi lò phản ứng, có chứa chất phóng xạ sau:
C¸c sản phẩm phân hạch Urani đ ợc chia làm loại chất thải Sản phẩm phân hạch với thời gian sèng trung b×nh:
Cs137, Sr90… thêi gian sống sản phẩm vào khoảng 30 năm
Sản phẩm phân hạch với thời gian sống dµi: Se79, Zr93,
Te99, Pd107, Sn126…
Các hạt nhân nặng hình thành bắt liên tiÕp notron cđa
(48) C¸c chất thải từ lò phản ứng
Ngoi chất thải nói trên, cịn số chất thải hoạt độ thấp nh găng tay, quần áo, thiết b loi b
Chất thải từ tái xử lý nhiên liệu cháy
Công đoạn tái xử lý gồm công đoạn học hóa học nhằm tách U Pu khỏi chất kh¸c
Các chất đ ợc thủy tinh hóa Sau thời gian l u trữ để làm nguội ( đến 50 năm), chất đ ợc chôn vào hầm địa chất sâu
Plutoni thu đ ợc dùng lị tái sinh BREEDER Ngồi số Pu dùng để chế tạo nhiên liệu
(49)nhiªn liƯu hạt nhân đ qua sử dụngÃ
Nhiờn liu qua sử dụng
Nhiên liệu hạt nhân sau đ ợc lắp vào lò phản ứng dử dụng thời gian năm, sau thay 25% nhiên liệu năm lại tiếp tục vận hành năm tip theo
(50)nhiên liệu hạt nhân ® qua sư dơng·
Bảo quản nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng
Trong nhiên liệu qua sử dụng có chất phóng xạ sinh q trình phân hạch
C¸c sản phẩm phân hạch sau đ ợc lấy từ lò phản ứng tiếp tục phân rà sinh l ợng
Năng l ợng dạng nhiệt đ ợc gọi nhiệt phân rÃ
Nhiờn liu ó sử dụng có hoạt độ phóng xạ mạnh phát nhiệt nên chúng đ ợc ngâm giữ bể n ớc th ờng
N ớc chất phù hợp để ngăn chặn tia phóng xạ thu nhiệt
(51)nhiªn liệu hạt nhân đ qua sử dụngÃ
Ct giữ, bảo quản nhiên liệu hạt nhân qua sử dng
bằng thùng khô
L ợng chất thải phóng xạ tăng lên theo năm, bể chứa chất thải xây dựng ban đầu hết chỗ chứa, cần tăng thêm bể chứa
Có hai cách cất giữ bảo quản nhiên liệu hạt nhân sử dụng ph ơng pháp ngâm bể n ớc ph ơng pháp cất giữ thùng khô
Trong ph ơng pháp cất giữ thùng khô, nhiên liệu sử dụng đ ợc ngâm bể n ớc vài năm ( nhiệt phân rã giảm) sau cho vào thùng kín cất giữ kho mặt đất
(52)xư lý chÊt th¶i
Cất giữ, bảo quản nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng
thïng kh«
Điều quan trọng cần phải tính toán l ợng chất thải
phúng x sinh thời gian vận hành để lựa chọn địa điểm đủ rộng cho việc cất giữ chất thải
Sau để cất giữ lâu dài, ng ời ta dùng ph ơng pháp sau
để tiếp tục xử lý chất thải:
Hãa rắn xi măng Hóa rắn bitum Thủy tinh hóa
Ngoài có ph ¬ng ph¸p SYNRUC, Polime
(53)xư lý chất thải
Đối với dạng chất phóng xạ ta có cách xử lý khác
nhau:
Chất thải phóng xạ dạng khí: Đ ợc xử lý cách, tr
(54)xử lý chất thải
Đối với dạng chất phóng xạ ta có c¸ch xư lý kh¸c
nhau:
Chất thải dạng lỏng: Nếu có độ phóng xạ cực thấp nh
(55)xư lý chÊt th¶i
Đối với dạng chất phóng xạ ta cã c¸c c¸ch xư lý kh¸c
nhau:
Chất thải phóng xạ dạng rắn: Những loại có hoạt độ t
(56)xö lý chất thải
Để làm giảm l ợng chất thải phóng xạ nhiên liệu phải đ ợc
đả bảo tính bền vững quan trọng nhất, nhiên liệu khơng bị hỏng sản phẩm phân hạch phóng xạ bị nhốt kín bỏ bọc nhiên liệu, l ợng thoát bên ngoi rt ớt
Một cách hữu hiệu giảm thiểu l ợng chất ăn mòn thoát