Lò phản ứng hạt nhân

Tr-ờng đại học vinh Khoa vật lý === === phạm hồng hà lò phản ứng hạt nhân khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành cử nhân khoa học vật lý Vinh, 2011 Tr-ờng đại học vinh Khoa vật lý === === lò phản ứng hạt nhân khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành cử nhân khoa học vật lý Cán h-ớng dẫn: TS nguyễn thành công Sinh viên thực hiện: phạm hồng hà Lớp: 48B - Lý Vinh, 2011 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận, nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ thầy cô bạn bè Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Nhà trường, thầy cô giáo khoa Vật lý tạo điều kiện cho làm khóa luận Thơng qua đây, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thành Công - người trực tiếp hướng dẫn tơi suốt q trình học tập thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, khuyến khích để tơi hồn thành tốt khóa luận Vinh, tháng năm 2011 Sinh viên thực Phạm Hồng Hà MỤC LỤC Trang A MỞ ĐẦU 1 Lý chọn dề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài B NỘI DUNG Chƣơng CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.1 Sự giải phóng lượng hạt nhân 1.1.1 Sự kết hợp proton va nơtron lòng hạt nhân nguyên tử 1.1.2 Năng lượng hạt nhân khối lượng hạt nhân 1.1.3 Tổng hợp phân hạch, hai khả thu hồi lượng hạt nhân 1.2 Sự tổng hợp nhiệt hạch 1.2.1 Phản ứng nhiệt hạch vũ trụ 1.2.2 Phản ứng nhiệt hạch trái đất 1.3 Phản ứng dây chuyền phân hạch hạt nhân 12 1.3.1 Phản ứng dây chuyền 12 1.3.2 Kích thước tới hạn hệ để có phản ứng dây chuyền 12 Chƣơng LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 14 2.1 Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân 14 2.2 Chu trình nhiên liệu hat nhân lò phản ứng 16 2.2.1 Trước đưa vào lò phản ứng: Chuẩn bị nhiên liệu 17 2.2.2 Trong lò phản ứng: Tiêu thụ nhiên liệu 20 2.2.3 Sau đưa khỏi lò phản ứng: Tái chế nhiên liệu 21 2.2.4 Chất thải hạt nhân 22 2.3 Một số thiết kế lò phản ứng hạt nhân 24 2.4 Một số lò phản ứng tính an tồn chúng 24 2.4.1 Các đặc điểm lò PWR 24 2.4.2 Thiết kế lị EPR tính an tồn chúng 30 Chƣơng ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN VIỆT NAM VỚI CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN 35 3.1 Một số ưu điểm lượng hạt nhân 35 3.2 Nhược điểm lò phản ứng hạt nhân 39 3.3 Việt Nam với phản ứng hạt nhân 41 C KẾT LUẬN 49 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Ví dụ phản ứng tổng hợp phân hạch Hình 1.2 Hình ảnh phản ứng nhiệt hạch Hình 1.3 Phản ứng tổng hợp hạt nhân 10 Hình 1.4 Phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển 10 Hình 2.1 Ví dụ lị phản ứng hạt nhân 14 Hình 2.2 Chu trình nhiên liệu hạt nhân lị phản ứng 16 Hình 2.3 Một số thiết kế lò phản ứng 24 Hình 2.4 Bộ phận lị APWR 26 Hình 2.5 Đặc điểm phản xạ notron 26 Hình 2.5 Bình sinh 28 Hình 2.6 Tuốc bin - máy phát 29 Hình 2.7 Thiết bị đo lường điều khiển 29 Hình 2.8 Hệ thống an tồn lị EPR 31 Hình 2.9 Hình bảo vệ cố nóng chảy 31 Hình 2.10 Tịa nhà chứa bình phản ứng 32 Hình 2.11 Mặt cắt thiết kế EPR 33 Hình 3.1 Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 42 A MỞ ĐẦU Lý chọn dề tài Năm 1911, Rutherford người đưa khái niệm hạt nhân nguyên tử Đây mốc son mở trang sử cho vật lý học nhận thức loài người vật chất Trải qua gần kỷ, nói người có tầm hiểu biết lớn hạt nhân tính chất Hơn nữa, ứng dụng to lớn hạt nhân nguyên tử làm nên cách mạng, tạo bước ngoặt ngành công nghiệp lượng góp phần nâng cao lượng sống Tuy nhiên, nghiên cứu hạt nhân, đặc biệt phản ứng hạt nhân vấn đề phức tạp có nhiều thú vị thu hút nhiều quan tâm giới khoa học Chúng ta biết, nguồn nhiên liệu hạt nhân có nhiều ứng dụng Trong khn khổ khóa luận này, tơi thực quan tâm đến lò phản ứng hạt nhân Một mơ hình dùng nhiên liệu hạt nhân có nhiều ứng dụng song chưa nghiên cứu cách đầy đủ chương trình cử nhân khoa học Tính thời đề tài: Nguồn điện hạt nhân có khả đáp ứng nhu cầu điện tăng mạnh toàn cầu Và lị phản ứng hạt nhân thực khơng phát thải, sử dụng chúng để phát điện kiềm chế mối nguy hiểm nóng lên tồn cầu thay đổi khí hậu Tính thực tiễn đề tài: Hiện nguồn điện hạt nhân cung cấp phần lớn điện Các lò phản ứng hạt nhân cung cấp phần sáu điện giới, phần ba châu Âu ba phần tư Pháp Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động số lò phản ứng hạt nhân - Các đặc trưng lò phản ứng hạt nhân - Cơ chế phản ứng phản ứng hạt nhân - Công nghệ hạt nhân phát triển giới - Những ưu, nhược điểm phản ứng hạt nhân Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Lò phản ứng hạt nhân - Cơ chế, đặc điểm phản ứng hạt nhân Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê - Phương pháp thống kê, so sánh - Phương pháp thu nhận, tổng hợp sử lý thông tin Bố cục đề tài A MỞ ĐẦU Danh mục hình vẽ B NỘI DUNG Chương Cơ chế phản ứng hạt nhân Chương Lò phản ứng hạt nhân Chương Ưu, nhược điểm lò phản ứng hạt nhân Việt Nam công nghệ hạt nhân C KẾT LUẬN D TÀI LIỆU THAM KHẢO B NỘI DUNG Chƣơng CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.1 Sự giải phóng lƣợng hạt nhân 1.1.1 Sự kết hợp proton va nơtron lòng hạt nhân nguyên tử Các thành phần cấu tạo vật chất nguyên tử gồm có hạt nhân êlectron quay xung quanh sâu vào lịng ngun tử, nơi tích chữ lượng hạt nhân Hạt nhân tập hợp Proton va Nơtron tập trung thể tích nhỏ Và chịu hai lực tác dụng: Lực hạt nhân lực điện Năng lượng liên kết lượng cần thiết để tách hạt nhân khỏi nuclêon riêng biệt.Người ta thấy khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng proton nơtron Kết hoàn toàn hạt nhân hệ nuclêon liên kết bền vững ứng với lượng cực tiểu.Chính với hiệu số kết luận cho tính lượng liên kết hạt nhân.Ta có biểu thức tốn học: M  [Zm p  ( A  Z )mn  M ( A, Z )]c Nếu ta tính lượng liên kết hạt nhân đến độ xác lượng liên kết electron biểu thức lượng liên kết bỏ qua khối lượng nguyên tử (bởi khối lượng hạt nhân khác khối lượng nguyên tử có Z lần khối lượng cuả điện tử) Do đó: M  [Zmnt (1H 21 )  ( A  Z )mn  M nt ( A, Z )]c Năng lượng liên kết trung bình nuclêon - mặt N Tỷ số lượng liên kết với khối lượng A gọi lượng liên kết trung bình nuclêon ký hiệu  Có biểu thức toán học:   w A Với giá trị  = 8MeV nên cường độ tương tác hạt nhân cực lớn w  có giá trị riêng tức tồn hạt nhân.Do lực hạt nhân có tính chất lực hút Lực hạt nhân: nuclêon có hai loại lực lực đẩy coulomb lực hút mạnh mà tất nuclêon có với gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân có đặc tính sau: Tương tác hạt nhân tương tác mạnh biết tự nhiên khơng phụ thuộc vào điện tích Lực hạt nhân có tính bão hòa, nuclêon tương tác với nuclêon gần với tất nucêlon hạt nhân Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bé hay gọi tác dụng gần Bán kính hạt nhân tỉ lệ với A nên mật độ chất hạt nhân không đổi, điều có nghĩa nuclêon liên kết với chúng khơng bị nén Do lực hạt nhân đặc biệt lực hút mạnh khoảng cách nuclêon, đẩy mạnh khoảng cách ngắn Do tỷ lệ w A ta suy tính chất bão hịa lực hạt nhân nghĩa nuclêon tương tác khơng phải với loại nuclêon bao quanh mà với số hữu hạn nuclêon.Điều nuclêon tương tác với (A-1) nuclêon lại lượng liên kết tổng cộng tỷ lệ với A(A-1) = A tỷ lệ với A w Trong nghiên cứu lượng liên kết hạt nhân gương(tức khác proton hay nơtron người ta thấy có w(1 H 23 )  w( He13 )  e /   0,75MeV Trong e /  lượng đẩy Coulomb proton hạt nhân He13  khoảng cách chúng.Giá trị nhỏ cho phép ta kết luận lực hạt nhân hệ (n-n), (p-p), (p-n) nuclêon trạng thái Đây nguyên lý độc lập điện tích lực hạt nhân khí hậu.Bất kỳ chiến lược thực muốn ngăn chặn chưa có đếu cần đến lượng hạt nhân Cacbon dioxit (CO2) chất yếu gây nên hiệu ứng nhà kính tượng ấm lên tồn cầu.Nhiên liệu hóa thạch (than, dầu khí, khí đốt), sản xuất điện hay dùng động xe cộ máy móc, phát tán khí cacbonic trực tiếp vào khơng khí.Năng lượng hạt nhân khơng thải khí cacbonic hay khí gây hiệu ứng nhà kính Các chuyên gia khí hậu cảnh báo cần phát giảm khí phát thải tồn cầu.Từ 2,5 tỷ năm xuống 10 tỷ chí tăng sản xuất lượng Các nhà máy điện hạt nhân năm giúp tránh thải 2, tỷ cacbonic tương đương nửa số khí thải ngành vận tải giới.Mở rộng công suất hạt nhân đồng nghĩa giảm thải chất gây hiệu ứng nhà kính nhiều hơn.năng lượng hạt nhân cịn giúp giảm bớt nhiễm khơng khí bề mặt trái đất.Lị phản ứng hạt nhân khơng thải khói( ngun nhân gây sương mù bệnh đường hô hấp) chất khí tạo nên mưa axit (hủy hoại rừng ao hồ) Khi đánh giá tác động sinh thái tồn chu trình trọng số sử dụng tài nguyên, ảnh hưởng đến sức khỏe, hậu chất thải lượng hạt nhân vượt lên phương án lượng thông thường khác ngang với lượng Chất thải phóng xạ khơng phải điểm yếu mà đặc thù lượng hạt nhân.So với lượng thải khổng lồ lượng hóa thạch vào khí quyển, lượng chất thải hạt nhân nhỏ, quản lý tốt cất giữ mà khơng nguy hại người mơi trường Chất thải phóng xạ kiểm sốt theo cách ngăn khơng để chúng bị đánh cắp hay làm ô nhiễm xung quanh.Phần lớn nhiên liệu qua sử dụng giữ nhà máy.Chất thải mức cao xếp thùng thép dày chống 36 ăn mịn chơn sâu lịng đất nơi có kiến tạo ổn định theo dõi cẩn thận.Các nhà khoa học đánh giá khu trơn giữu an toàn hàng thiên niên kỷ.Chất thải phóng xạ mức cao nhà máy tái chế nhiên liệu hay thủy tinh hóa.Hiện Hoa Kỳ hay Phần Lan, thủy điện kỹ thuật trôn ngầm Đã trăm lò phản ứng lượng chấm dút hoạt động giai đoạn lý, chín xong phần tháo gỡ hạt nhân Tất nước có sản xuất điện hạt nhân chịu hồn tồn trách nhiêm quản lý chất thải sinh hoạt động hạt nhân họ Ở nước kỹ thuật hạt nhân, lượng chất phóng xạ khơng q 1% chất thải cơng nghiệp độc hại khác.Có điểm khác biệt tính phóng xạ chất thải hạt nhân giảm dần theo thời gian theo phân rã theo tự nhiên tính độc thải chất thải cơng nghiệp khác vĩnh viễn Công nghiệp hạt nhân cam kết công khai minh bạch định, tạo đồng thuận với cộng đồng dân cư quản lý chất thải Điện hạt nhân có thành tích an toan hẳn so với công nghiệp lượng khác quãng kinh nghiệp vận hành 11000 lò /năm Tai nạn Chemobyl năm 1986 Ukraina gây chết người bơi nhọ hình ảnh lượng hạt nhân.Loại lị thiếu hẳn cấu trúc tường ngăn có tác dụng ngăn chặn chất phóng xạ khơng cho lị trường hợp khẩn cấp chắn ngày khơng cấp giấy phép Nhà máy điện hạt nhân thiết bị công nghệ vững chắc, an toàn bảo vệ tốt giới - Kể từ khủng bố tháng năm 2001, người vận hành lị giới phủ khắp giới xem xét lại vấn đề an ninh nâng cấp hệ thông an ninh nhà máy điện hạt nhân 37 - Nhà máy điện hạt nhân không hiểm họa cư dân địa phương, chí máy bay cố tình đâm vào Lớp vỏ thép lớp bê tơng đươc gia cố cấu trúc bên hoàn toàn hạn chế tối thiểu khả dị phóng xạ trường hợp Điện hạt nhân có khả cạnh tranh kinh tế cạnh tranh tính đến chi phí mơi trường liên quan đến tổn hại phát thải CO2 Ở đâu sử dụng lượng hạt nhân giúp đảm bảo tin cậy tính an ninh lượng, lại sở cho kinh tế ổn định tăng trưởng Năng lượng hạt nhân cần ủng hộ phủ khơng dựa vào sư trợ cấp phủ Trong đó, nhiên liệu hóa thạch lợi từ chi phí xử lí ô nhiễm mà phủ phải gánh không tính vào kinh tế lượng hóa thạch Hạt nhân cơng nghiệp lượng có trách nhiệm chất thải tính đủ chi phí giá bán điện Năng lượng hạt nhân Thậm chí cịn cạnh tranh tất nguồn lượng chịu loại chi phí chơn giữ chất thải chi phí xã hội mơt cách bình đẳng Trong 50 năm phục vụ, điện nguồn “tải đáy” quan trọng giới liên minh Châu Âu (EU), lượng hạt nhân nguồn điện lớn nhất, chiếm 35% tổng sản lượng Nhật Bản tỉ trọng hạt nhân 30% Tỷ lệ 75% Pháp 20% Hoa Kì Thơng qua cải tiến cơng nghệ quy trình, hiệu suất làm việc lò hạt nhân ngày cao Năm 1980, nhà máy hạt nhân Hoa Kì sử dụng 54% cơng suất thiết kế đạt 90% Công nghệ lượng hạt nhân tiên tiến đa dạng tạo điều kiện phát triển tương lai bền vững nước công nghiệp nước phát triển.Lò phản ứng hạt nhân dùng để khử mặn nước biển nhằm đáp ứng nhu cầu nước ngày tăng giới.Những hệ lò phản ứng hạt 38 nhân kỳ vọng để sản xuất Hydro với lượng lớn cung cấp nhiên liệu cho ô tô lượng Một số thiết kế lò phản ứng áp dụng nguyên lý “thụ động”, chí với việc trục trặc tồi tệ khơng có người vận hành, lị tự nguội.Những đặc điểm khác thiết kế nhiên liệu, vốn sử dụng, chi phí vận hành giảm lại cải thiện độ tin cậy khả chống phổ biến vũ khí.Cơng nghệ hạt nhân khơng ngừng cải tiến Trong tự nhiên, Hydro không tồn dạng dùng cho mục đích lượng tách trở thành nguồn nhiên liệu cho mơi trường.Chỉ có lượng hạt nhân tỏ sản xuất Hydro quy mơ lớn.Ở Hoa Kỳ, cac nhu cầu dành cho vận tải khoảng 230.000 ngày.Các lò phản ứng hạt nhân tương lai sản xuất khối lượng cách hiệu nhờ q trình hóa nhiệt 3.2 Nhƣợc điểm lò phản ứng hạt nhân Trong nỗ lực phục hồi ngành yếu dần suy yếu, người đề xuất dự án hạt nhân lấy vấn đề biến đổi khí hậu làm lý tranh luận nhằm khôi phục ngành Ngành lượng hạt nhân rót hàng triệu đơ-la vào chiến dịch tiếp thị nhằm thay đổi hình ảnh cơng nghệ từ quan niệm ngành gây ô nhiễm nguy hiểm sang ý nghĩ công nghệ an toàn Để làm điều này, họ phải vượt qua vấn đề khó khăn: trạm lượng hạt nhân vận hành năm 2010 cần phải giống mơ hình vận hành từ năm 70 kỷ trước Các nhà máy đóng góp vào khả phát triển sản xuất vũ khí hạt nhân số nước Họ thải lượng chất thải hạt nhân lớn cần đến 100 ngàn năm xử lý Dù hoi chúng tiềm tàng nguy xảy vụ tai nạn có sức hủy hoại nặng nề Chi phí vốn tăng mức cao, ước tính tăng lên gấp đơi vịng 39 từ 5-7 năm Các nhà máy thiếu nguồn quặng uranium chất lượng cao theo xu hướng chung tồn cầu Mặc dù có nhiều uranium chất lượng thấp, khả sử dụng nguyên liệu hạn chế số lượng nhiên liệu cần để khai thác chế biến thải lượng CO2 lớn Ngành hạt nhân người ủng hộ ngành chuyển hướng ý từ thực tế khắc nghiệt việc vẽ tranh hệ vũ khí hạt nhân phát minh Họ tuyên bố lò phản ứng lý thuyết an toàn thải chất thải cao cấp cần xử lý vài kỷ Trong thực tế, khơng có lị phản ứng hạt nhân tồn hệ thố ng đạt tới giai đoạn vòng 15 năm tới Một vấn đề nghiêm trọng khác mà người tiếp thị lượng hạt nhân phải đối mặt cạnh tranh từ nguồn lượng tái sinh khác áp dụng số cơng nghệ có tỉ lệ tăng trưởng vốn đầu tư hàng năm khả tạo việc làm lớn Ở Châu Âu, vào năm 2008 năm 2009, lượng gió nguồn cung cấp lượng lớn nhà máy sản xuất điện Trung Quốc tăng gấp đôi lực sản xuất lượng gió hàng năm vịng năm qua Cơng nghệ mặt trời gió phát triển nhanh chóng sản xuất Năng lượng hạt nhân phát triển chậm tốt chúng cần có dự án xây dựng nhà máy khổng lồ Hơn 20 năm sau thảm họa hạt nhân Chernobyl, để ngăn ngừa chất phóng xạ cịn lại nhà máy phát tán ngoài, nhà tài trợ quốc tế phải bỏ 1,4 tỷ USD dự án sửa chữa nhà che, giám sát phóng xạ đào tạo chuyên viên an toàn hạt nhân Hơn 20 năm sau thảm họa, quy định hạn chế sản xuất, vận chuyển tiêu thụ thực phẩm bị ô nhiễm bụi phóng xạ Chernobyl cịn hiệu lực Tại Anh, 374 trang trại với diện tích 750km2 200.000 cừu thuộc diện hạn chế Tại nhiều vùng Thụy Điển Phần Lan, quy 40 định áp dụng cho loại động vật nuôi, gồm tuần lộc, tự nhiên gần tự nhiên… Thảm họa Chernobyl cho thấy hậu cố hạt nhân, xảy ra, to lớn lâu dài tới nhường ! 3.3 Việt Nam với phản ứng hạt nhân Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Hoa Kỳ xây dựng, đưa vào hoạt động năm 1963 sử dụng nhiên liệu Hoa Kỳ Sau năm gián đoạn, năm 1983 lò lại hồi phục hoạt động chuyển qua sử dụng nhiên liệu Nga Từ đến nay, 20 năm, nhà khoa học hạt nhân Việt Nam vận hành an toàn khai thác thành công thiết bị hạt nhân vào mục tiêu hịa bình đời sống cơng xây dựng đất nước Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt: Trên 32.000 hoạt động an toàn TTO - Kể từ lò phản ứng hạt nhân (Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt) phục hồi, mở rộng với công suất 500kW vào năm 1984 đến có 32.000 hoạt động an tồn, khai thác hiệu nghiên cứu khoa học, chuyển giao ứng dụng kỹ thuật hạt nhân phục vụ phát triển kinh tế xã hội Đó phát biểu PGS TS Nguyễn Nhị Điền, Viện trưởng Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt hội thảo chuyên đề “25 năm vận hành, sử dụng lò phản ứng hạt nhân lượng xạ” diễn ngày 19-3 Đà Lạt Lò Đà Lạt loại lò phản ứng nghiên cứu TRIGA - MARK II hãng General Atomic (Mỹ) sản xuất, có cơng suất 250 KW Lò người Mỹ thực có dấu ấn "made in Việt Nam" phần vỏ lò kiến trúc sư tài ba người Việt Nam tiếng giới lúc giờ, ông Ngô Viết Thụ thiết kế Ơng Thụ cịn tác giả thiết kế Dinh Độc Lập Có lẽ người lãng mạn, biết hội họa âm nhạc, nên thiết kế Lị hạt nhân Đà Lạt, ơng đặt đồi đẹp thành phố hoa vẽ phần trung tâm cơng trình mang dáng dấp hạt nhân nguyên tử phóng đại 41 Hình 3.1.Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt Theo đó, Viện sử dụng hiệu kênh chiếu xạ lò phản ứng để thực nghiên cứu vật lý hạt nhân, vật lý ứng dụng nghiên cứu ứng dụng khác Ít nghiên cứu điều chế thành công khoảng 30 chủng loại đồng vị phóng xạ, dược chất cung cấp cho 23 khoa y học hạt nhân, sở nghiên cứu ứng dụng nước với tổng hoạt độ phóng xạ tính đến 3.500 Ci Hơn 62.000 mẫu loại phân tích kỹ thuật kích hoạt notron, kỹ thuật liên quan phục vụ lĩnh vực địa chất, nông nghiệp, dầu khí, sinh học… khoảng 15.000 mẫu thu góp, lưu trữ để theo dõi, cảnh báo mơi trường Kỹ thuật đánh dấu đồng vị phóng xạ nguồn kín; nghiên cứu cơng nghiệp xạ, sinh học xạ, an toàn xạ… chế phẩm, công nghệ ứng dụng sản xuất nông nghiệp, công nghiệp đươc coi thành tựu năm qua Việt Nam cần sớm xây dựng lò phản ứng hạt nhân có cơng suất 5.000-10.000 kW (gấp 10-20 lần lò phản ứng nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt 42 nay) để triển khai hiệu Chiến lược ứng dụng lượng ngun tử mục đích hồ bình đến 2020 Lò phản ứng cần phải xây dựng trước xây nhà máy điện hạt nhân Việt Nam trước lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt hết hạn sử dụng vào năm 2015 Lò phản ứng hạt nhân phục vụ nghiên cứu vật lý hạt nhân xạ, phục vụ hoạt động sản xuất phân tích, nghiên cứu liên quan tới lĩnh vực hạt nhân.Lị phản ứng hạt nhân đại phục vụ công tác đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật công nghệ hạt nhân đất nước, chuẩn bị cho nhà máy điện hạt nhân hoạt động vào khoảng năm 2017-2020 Sau khôi phục nâng cấp, mục tiêu LPƯ như: Phục vụ chiếu mẫu để sản xuất đồng vị phóng xạ, phân tích kích hoạt nơtron, nghiên cứu vật lý hạt nhân vật lý LPƯ, đào tạo cán đảm bảo mở rộng quy mô so với lị TRIGA trước Cũng nhờ có LPƯ, Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt nói riêng ngành lượng nguyên tử nước ta nói chung thu nhiều thành tích việc chuyển giao ứng dụng kỹ thuật hạt nhân cho ngành nhằm phục vụ phát triển kinh tế - xã hội đất nước; xây dựng tiềm lực sở vật chất đội ngũ cán ngang tầm với nhiều sở nghiên cứu hạt nhân khu vực, làm tiền đề cho chương trình phát triển điện hạt nhân nước ta tương lai Dưới đây, xin điểm lại số ứng dụng điển hình mà LPƯ hạt nhân Đà Lạt đáp ứng cho công tác nghiên cứu khoa học triển khai ứng dụng kỹ thuật hạt nhân phục vụ ngành kinh tế - xã hội Về cơng tác vận hành, tính đến tháng 3/2007, LPƯ có gần 3.000 hoạt động an tồn Chỉ tiêu thành tựu, chứng tỏ ngành hạt nhân nước ta tập hợp đội ngũ cán khoa học, kỹ thuật công nghệ chuyên ngành, rèn luyện theo tác phong làm việc công 43 nghiệp, đủ khả làm chủ vận hành, bảo dưỡng, đảm bảo kỹ thuật khai thác, sử dụng thiết bị khoa học phức tạp LPƯ hạt nhân Về hiệu khai thác sử dụng, LPƯ Đà Lạt Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đánh giá LPƯ nghiên cứu sử dụng hiệu với mục tiêu sau: - Với thơng lượng nơtron cao so với cơng suất lị, thông lượng nơtron nhiệt đạt 2x1013 n.cm-2.s-1 hốc chiếu trung tâm vùng hoạt khoảng 4x1012 n.cm-2.s-1 hốc chiếu mẫu mâm quay nằm vành phản xạ phía ngồi vùng hoạt, LPƯ sử dụng để chiếu xạ mẫu theo phản ứng (n, g) để nghiên cứu điều chế nhiều loại đồng vị dược chất phóng xạ 23 năm qua, gần 3.000 Ci đồng vị phóng xạ loại ngành y tế sử dụng cho mục đích chẩn đốn điều trị bệnh, kể đến: 131I dạng dung dịch tiêm viên nhộng, 32P dạng áp dung dịch, máy phát đồng vị 99mTc từ 99Mo, dung dịch 51Cr, 153Sm, loại KIT invivo invitro,… phục vụ chẩn đoán điều trị bệnh cho hàng trăm ngàn lượt bệnh nhân năm Đồng vị phóng xạ sử dụng để nghiên cứu đánh giá trình tự nhiên tượng trầm tích sa bồi cơng trình thủy lợi thủy điện, nghiên cứu q trình xói mịn đất, dinh dưỡng đất , điển hình nghiên cứu đánh giá di chuyển bùn cát luồng tàu Cảng Hải Phòng, Cảng Định An, nghiên cứu lựa chọn vị trí bãi đổ bùn cát phục vụ cho công tác tu, nạo vét luồng tàu; khảo sát bồi lắng lòng hồ thủy điện Trị An, thủy điện Thác Mơ,… Theo hướng ứng dụng kỹ thuật hạt nhân ngành công nghiệp, kỹ thuật đánh dấu sử dụng hiệu thăm dò khai thác dầu khí, nghiên cứu xác định mặt cắt tiếp nhận nước bơm ép, tượng ngập lụt theo phương pháp liên giếng, xác định lượng dầu dư bão hịa,… áp dụng thành cơng mỏ dầu Bạch Hổ, Rạng Đông, Sư Tử Đen thềm lục địa nước ta Các kỹ thuật đồng vị phóng 44 xạ nguồn kín để nghiên cứu đánh giá hiệu suất hệ thống xử lý chất thải lỏng công nghiệp, khảo sát tháp hấp thụ nhà máy công nghiệp, nghiên cứu áp dụng - Sử dụng kỹ thuật kích hoạt mẫu chiếu xạ chùm nơtron LPƯ, phương pháp phân tích nguyên tố xây dựng Đó phương pháp phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ (INAA), kích hoạt nơtron có xử lý hóa phóng xạ (RNAA), kích hoạt nơtron-gamma tức thời (PGNAA),… với phương pháp bổ trợ khác không sử dụng LPƯ phân tích huỳnh quang tia X, đo mẫu có hoạt độ phóng xạ thấp, kỹ thuật nhấp nháy lỏng, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí, cực phổ, quang phổ kế vùng khả kiến tử ngoại, quang kế lửa, huỳnh quang kế, quang phổ hấp thụ nguyên tử, sắc ký ion, xây dựng đồng Trung tâm Phân tích kiểm định với độ xác cao, đáp ứng yêu cầu phân tích, nghiên cứu ngành địa chất, dầu khí, nơng nghiệp, sinh học nghiên cứu mơi trường,… Trong 23 năm qua có gần 55.000 mẫu loại phân tích - Hướng nghiên cứu chiếu xạ vật liệu thường nghiên cứu LPƯ có công suất lớn, số nghiên cứu xây dựng phương pháp chiếu xạ tạo màu đá quý bán quý (topaz, saphire); chiếu xạ pha tạp 31P vào đơn tinh thể silic theo phản ứng 30Si(n, g)31Si sau phân rã b; chiếu xạ linh kiện điện tử để nghiên cứu khả chịu xạ chúng,… thực LPƯ hạt nhân Đà Lạt - Nghiên cứu vật lý hạt nhân vật lý nơtron sử dụng chùm nơtron từ kênh ngang LPƯ hướng đặc thù mạnh LPƯ nghiên cứu giới Tuy nay, sử dụng kênh cho mục đích nghiên cứu ứng dụng với hệ thiết bị trang bị hệ phổ kế phân tích kích hoạt nơtron-gamma tức thời (PGNAA) xử lý tín hiệu số (DSP), hệ phổ kế thời gian với detector bán dẫn siêu tinh khiết (HPGe) để nghiên cứu cấu trúc số liệu hạt nhân theo 45 phương pháp cộng biên độ xung trùng phùng…, LPƯ hạt nhân Đà Lạt thực nhiều nghiên cứu đạt trình độ phịng thí nghiệm giới, cơng bố nhiều cơng trình khoa học tạp chí khoa học nước - Về nghiên cứu lĩnh vực vật lý - kỹ thuật lò, đặc biệt nghiên cứu tính tốn đo đạc thực nghiệm xác định đặc trưng tĩnh học động học LPƯ hạt nhân Đà Lạt, LPƯ có đặc thù lai tạo thiết kế LPƯ TRIGA trước sử dụng loại nhiên liệu có độ giàu thấp có tính an tồn nội cao hệ số nhiệt độ âm lớn với thiết kế vùng hoạt lò IVV-9 sử dụng loại nhiên liệu có độ giàu cao: Đến nay, cán vật lý - kỹ thuật lò ngành làm chủ công nghệ bảo dưỡng vận hành thiết bị, xây dựng khai thác tốt cơng cụ tính tốn tính tốn nơtron, thủy nhiệt phân tích an tồn Kết quan trọng xây dựng đội ngũ cán có chun mơn sâu, trao đổi hợp tác với phịng thí nghiệm nghiên cứu lớn giới Có kết nêu tổng hợp nhiều yếu tố, cố gắng cá nhân hệ cán bộ, đạo sát ngành, quan tâm đầu tư Nhà nước hỗ trợ tổ chức quốc tế, đặc biệt IAEA Trong nhiều năm qua, LPƯ hệ thiết bị cơng nghệ lị thường xun tu, nâng cấp, đáp ứng yêu cầu chuẩn mực tiêu chuẩn an toàn quốc gia quốc tế Sau dự án khôi phục nâng cấp LPƯ giai đoạn 1982-1984, dự án tổng kiểm tra đại tu giai đoạn 19921994 sau 10 năm vận hành LPƯ thực với kinh phí tỷ đồng, nhằm phục hồi khả làm việc hệ công nghệ Cũng thời gian đó, dự án hỗ trợ kỹ thuật IAEA nhằm cải tạo hệ điều khiển LPƯ với kinh phí khoảng 350.000 USD tiến hành hiệu Để tiếp tục trì LPƯ hoạt động an toàn khai thác hiệu vài thập kỷ tới, hệ công nghệ cần đại hóa, có hệ điều 46 khiển - phận đóng vai trị quan trọng hàng đầu hoạt động LPƯ Dự án đại hóa hệ điều khiển đầu tư từ nguồn kinh phí (trên tỷ đồng từ ngân sách nghiệp khoa học khoảng 250.000 USD từ dự án viện trợ kỹ thuật IAEA) bắt đầu thực từ năm 2005 Cuối tháng 11/2006, thiết bị hệ điều khiển Công ty SNIIPSYSTEMATOM - Công ty thiết kế hệ điều khiển cũ trước đây, chuyển đến Đà Lạt Công việc lắp đặt chuyên gia Công ty cán Viện Nghiên cứu Hạt nhân thực từ ngày 8/12/2006, sau có xem xét kỹ mặt an toàn cấp quản lý, tư vấn chuyên gia IAEA có giấy phép Bộ Khoa học Công nghệ Sau gần tháng lao động khẩn trương với tinh thần trách nhiệm cao, thiết bị hệ điều khiển lắp đặt thử nghiệm, bó nhiên liệu nạp lại vào vùng hoạt để đưa lò vào làm việc thử nghiệm nhằm có thơng số kỹ thuật cần thiết trước hoàn thiện hồ sơ xin cấp phép đưa hệ điều khiển thức vào hoạt động Khác với lần khởi động vật lý vào cuối tháng 10/1983 trước chưa biết xác số bó nhiên liệu cần nạp vào vùng hoạt, lần cấu hình vùng hoạt với 106 bó nhiên liệu xác định, tức giữ nguyên cấu hình làm việc trước tháo dỡ hệ hệ điều khiển cũ Tuy vậy, thận trọng mặt an tồn phía Viện Nghiên cứu Hạt nhân chun gia Nga tính tốn, suy xét chu đáo Chương trình thử nghiệm hệ điều khiển để chuẩn công suất nhiệt, để đo đạc thông số tĩnh học động học LPƯ hoàn thành tháng 3.2007 Từ tháng 4.2007, LPƯ hạt nhân Đà Lạt sẵn sàng vận hành với hệ điều khiển mới, đại nhiều so với hệ cũ trước đây, đảm bảo để LPƯ vận hành an toàn 10 năm LPƯ hạt nhân Đà Lạt 35 LPƯ nghiên cứu thuộc 28 quốc gia giới IAEA quản lý thông qua Dự án viện trợ thoả thuận cung cấp nhiên liệu (IAEA Project and Supply Agreements) Hiện nay, lò 47 hoạt động với bó nhiên liệu có độ giàu cao (36% 235U) Theo khuyến cáo IAEA theo xu chung giới, Việt Nam cam kết tham gia chương trình giảm độ giàu LPƯ nghiên cứu lò thử nghiệm (the Reduced Enrichment for Research and Test Reactor programme) chương trình chuyển trả nhiên liệu LPƯ Nga thiết kế, xây dựng nước (the Russian Research Reactor Fuel Return programme), dự án chuyển đổi nhiên liệu LPƯ từ loại có độ giàu cao (36% 235U) sang loại có độ giàu thấp (< 20% 235U) triển khai thực Trước mắt, năm 2007 thực hai hợp đồng liên quan đến dự án chuyển đổi, là: Hợp đồng chuyển trả 34 bó nhiên liệu độ giàu cao chưa sử dụng Liên bang Nga hợp đồng nhận 36 bó nhiên liệu có độ giàu thấp từ Liên bang Nga để nạp vào vùng hoạt LPƯ Theo kế hoạch, hợp đồng hồn thành q 4/2007 Thực thành cơng dự án nêu trên, với việc tiếp tục đầu tư kinh phí hàng năm từ ngân sách nhà nước cho công tác tu, bảo dưỡng hệ công nghệ khác, LPƯ hạt nhân Đà Lạt tiếp tục vận hành khai thác hiệu với chức là: Sản xuất đồng vị phóng xạ, phân tích kích hoạt mẫu, nghiên cứu vật lý hạt nhân vật lý nơtron, đào tạo đội ngũ cán cho ngành đến năm 2017 - thời điểm mà nước ta cần có LPƯ nghiên cứu với cơng suất cao gấp 1020 lần LPƯ Đà Lạt đáp ứng yêu cầu đòi hỏi ngày cao ngành, nhu cầu sử dụng đồng vị phóng xạ ngành y tế Như vậy, khẳng định LPƯ hạt nhân Đà Lạt đã, tiếp tục có đóng góp quan trọng, góp phần hình thành mở rộng thị trường ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào ngành kinh tế; xây dựng tiềm lực cho phát triển ngành hạt nhân nước nhà, góp phần quan trọng trình triển khai nội dung Chương trình hành động thực Chiến lược ứng dụng lượng ngun tử mục đích hịa bình đến năm 2020 48 C KẾT LUẬN Lò phản ứng hạt nhân mở nhiều triển vọng cho tất nước giới với khoa học kỹ thuật đại.Nghành hạt nhân địi hỏi trình độ người phải cao sử dụng tốt trì Lị hạt nhân thiết bị phản ứng dây chuyền hạt nhân xảy ra, điều khiển giữ tốc độ định, khác với bom nguyên tử, nơi mà phản ứng dây chuyền xảy phần nhỏ giây điều khiển Từ thập niên 50 kỷ trước, lò phản ứng hạt nhân đưa vào sử dụng, làm nguồn cung cấp điện cho nhiều quốc gia Pháp, Bỉ, Đài Loan, sử dụng lĩnh vực hàng hải quân Năng lượng hạt nhân có nhiều ưu điểm cơng nghệ Là nguồn cung cấp điện, đóng vai trị quan trọng giới, tạo động thúc đảy công nghệ cao nghành kỹ thuật Vì vậy, việc sử dụng trì ngành hạt nhân yếu tố quan trọng để phát triển đất nước 49 D TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Văn Duyệt (2005), Liều lượng vật lý lý sinh phóng xạ dùng nơng nghiệp sinh học y học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Lê Chấn Hùng, Lê Trọng Tường (2000), Vật lý nguyên tử hạt nhân, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Triệu Tý (2005), Bài tập vật lý hạt nhân, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Đặng Huy Yên (2005), Vật lý hạt nhân đại cương, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Y.lwakoshi (2008), Hỏi đáp lượng nguyên tử, Hà Nội L’homme et les rayonnements, Con người xạ, 2004 http://www.toanxuan.com/thuvien/admin/content/images/vl12hatnhanngtu/Nhiet%20hach/Nhiet%20hach.htm http://www.vaec.gov.vn/TabId/678/ArticleId/1438/PreTabId/492/Defau lt.aspx http://www.toanxuan.com/thuvien/admin/content/images/vl12 10 hatnhanngtu/Bai%20doc%20them/Chu%20trinh%20nhien%20lieu%20 HN.htm 11 http://www.vaec.gov.vn/TabId/468/ArticleId/890/PreTabId/508/Default aspx 12 http://vnn.vietnamnet.vn/khoahoc/tdsk/2007/09/741479/ 13 http://www.varans.vn/default.asp?actType=2&TypeGrp=1&ID_News= 1267&menuid=107110&menuup=107000&menulink=100000 50 ... lò phản ứng hạt nhân - Cơ chế phản ứng phản ứng hạt nhân - Công nghệ hạt nhân phát triển giới - Những ưu, nhược điểm phản ứng hạt nhân Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Lò phản ứng hạt nhân - Cơ... chế phản ứng hạt nhân Chương Lò phản ứng hạt nhân Chương Ưu, nhược điểm lò phản ứng hạt nhân Việt Nam công nghệ hạt nhân C KẾT LUẬN D TÀI LIỆU THAM KHẢO B NỘI DUNG Chƣơng CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG HẠT... nơtrôn.Mỗi phản ứng cho ta lượng 200MeV ta thu lượng tương đương với lượng dầu đốt cháy hết Hai ứng dụng phản ứng dây chuyền lò phản ứng hạt nhân bom hạt nhân. Trong lò phản ứng hạt nhân, phản ứng dây