Tình hình phát triển ADSR hiện nay

Một phần của tài liệu Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc. (Research about possibility of using thorium as fuel for the accelerator driven subcritical reactors) (Trang 25 - 30)

Từ lúc được đề xuất đến nay, đã có rất nhiều hội nghị quốc tế về ADSR đã được tổ chức. Tiêu biểu nhất là hội nghị về công nghệ và cấu trúc các hệ thống điều khiển bằng máy gia tốc (Technology and Componens of Accelerator Driven Systems) được tổ chức liên tục ba năm một lần, bắt đầu từ năm 2010 [26-28]. Năm 2019, hội nghị này được tổ chức tại Antwerp, Bỉ từ ngày 14-17/10/2019. Hội nghị tập trung rất nhiều nghiên cứu khác nhau

về ADSR, với mục tiêu cuối cùng là xây dựng thành công ADSR để thay thế cho các lò phản ứng hạt nhân truyền thống. Nhiều quốc gia trên thế giới đã thành lập các chương trình phát triển ADSR. Ở các nước Châu Âu, đã có một nỗ lực chung để thiết kế thử nghiệm một ADSR, được gọi là XT- ADS. Sau đó, dựa trên thiết kế này, Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân của Bỉ (SCK.CEN) đã thiết kế sơ bộ một dự án có tên là MYRRHA (Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications), trong đó một lò phản ứng có khả năng hoạt động ở trạng thái tới hạn và cả dưới tới hạn [29]. Sơ đồ của MYRRHA được trình bày như hình 1.2. Đây là một lò phản ứng sử

Hình 1.2: Sơ đồ cơ bản của MYRRHA

Chú thích: Accelerator (600 MeV-4 mA proton): máy gia tốc hạt (600 MeV-4 mA proton); Fast neutron source: nguồn neutron nhanh; Multipurpose flexible irradiation facility: thiết bị chiếu xạ linh hoạt đa mục đích; Reactor, subcritical or critical modes (65-100 MWth): lò phản ứng, ở trạng thái tới hạn hoặc dưới tới hạn (65-100 MWth); spallation source: nguồn hạt nhân phân hạch.

dụng bia tương tác là hỗn hợp Pb-Bi, công suất nhiệt vào khoảng 70 MW, sử dụng dòng proton năng lượng 600 MeV, cường độ 4 mA; và thông lượng neutron nhanh đạt1015 (n.cm−2s−1) với năng lượng neutron phát ra hơn 7.5 MeV.

Ở Ấn Độ, việc phát triển ADSR được chuẩn bị từ năm 2001 [30]. Giai đoạn hoạt động đầu tiên trong chương trình bắt đầu từ năm 2002. Khi đó, Ấn Độ đã phát triển một máy gia tốc tuyến tính 10 MeV, tạo ra dòng proton cường độ 10 mA; sử dụng chì- bismuth làm bia tương tác và bắt đầu nghiên cứu thử nghiệm cho ADSR. Ấn Độ có sự quan tâm đặc biệt đến việc sử dụng thori làm nhiên liệu cho ADSR do tiềm năng chuyển đổi chuyển đổi chất thải phóng xạ của nó. Gần đây, một dự án về ADSR mang tên BRAHMMA đang được phát triển, sử dụng nhiên liệu urani, hệ số nhân neutron khoảng 0.89. Ở Nhật Bản, các hoạt động nghiên cứu về ADSR chủ yếu đặt tại Trung tâm Nghiên cứu Hỗn hợp máy Gia tốc proton ( PARC- Proton Accelerator Research Complex), nơi hợp tác giữa KEK ( Cơ quan Nghiên cứu về Máy gia tốc Năng lượng cao của Nhật Bản) và IAEA. Nhật Bản dự định thiết kế một ADSR công suất 800 MW dựa trên máy gia tốc tuyến tính tạo ra dòng proton năng lượng 1.5 MeV, cường độ 20 mA. KEK nỗ lực phát triển các máy gia tốc để hướng tới phục vụ cho hoạt động của ADSR.

Ở Trung Quốc có nhiều dự án phát triển ADSR; một trong số đó là C-ADS. Dự án C-ADS được Viện Hàn Lâm Khoa học Trung Quốc (CAS - Chinese Academy of Science) khởi xướng, với sự tham gia của 4 viện: Viện Vật lý Năng lượng cao (IHEP - Institute of High Energy Physics) tập trung nghiên cứu phát triển máy gia tốc; Viện Vật lý Hiện đại (IMP - Institute of Modern Physics) tập trung nghiên cứu thiết kế bia tương tác, hợp tác phát triển máy gia tốc; Viện Vật lý Plasma, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (IPP - Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Science) tập trung thiết kế lò phản ứng và Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC - University of Science and Technology of China) hợp tác phát triển lò phản ứng. Trung Quốc đặt mục tiêu xây dựng thành công cơ sở thí nghiệm ADSR với công suất 100 MW vào năm 2022 và đến năm 2032 đạt công suất 1 GW [31]. Đây là một phần trong mục tiêu lớn của dự án về phát triển năng lượng

hạt nhân đến năm 2050 của Trung Quốc. Giai đoạn 1 sẽ được thực hiện tại các viện hàng đầu và trong giai đoạn thử nghiệm này, các nền tảng cần thiết sẽ được thiết lập cho ADSR.

Hình 1.3: Sơ đồ dự án máy gia tốc và hệ thống dưới tới hạn tại KIPT

Chú thích: Accelerating section: bộ phận máy gia tốc; Biological shielding: phần che chắn an toàn sinh học; Electron gun: súng điện tử (để bắn ra các dòng electron và kiểm soát độ ổn định của dòng electron đưa vào) - Electron gun power: nguồn điện để điều khiển hoạt động của súng điện tử; First accelerating section: bộ phận gia tốc sơ cấp; Energy filter: bộ lọc năng lượng của hạt được gia tốc; Fuel: nhiên liệu; Fuel-handling machine: thiết bị để thao tác với nhiên liệu bằng tay; Klystron amplifier: bộ khuếch đại sóng cao tần; Klystron gallery: buồng thiết bị cao tần; Linac tunnel: đường ống bên trong máy gia tốc tuyến tính; Quadrupole triplet: hệ nam châm tứ cực; Reflector: bộ phản xạ; SCA tank: buồng gia tốc siêu dẫn; Subcritical assembly tank: thùng lò phản ứng dưới tới hạn; Subcritical assembly cooling system: hệ thống làm mát cho cấu trúc lò dưới tới hạn; Target: bia để tạo phản ứng (p,n); Target cooling system: hệ thống làm mát bia; Transportation channel: kênh vận chuyển; Waveguide tract: ống dẫn sóng

Ở Ukraine, bắt đầu từ năm 2012, Trung tâm Khoa học Quốc gia - Viện Vật lý và Công nghệ Kharkov (NSC KIPT, National Science Center -

Hình 1.4: Một số hình ảnh tại KIPT

Chú thích: Control room: phòng điều khiển; - Experimental hall: khu vực phòng thí nghiệm

Kharkov Institute of Physics and Technology) kết hợp với Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne của Mỹ (ANL - Argonne National Laboratory) đã xây dựng máy gia tốc tuyến tính và một hệ thống lò phản ứng dưới tới hạn [32]. Sơ đồ hệ thống máy gia tốc và hệ dưới tới hạn được trình bày như hình vẽ 1.3. Đến thời điểm năm 2018 thì mọi xây dựng cơ bản hầu như đã hoàn thành. Hình 1.4 trình bày một số hình ảnh về hệ thống này. Ở đây hệ thống ADSR sử dụng nhiên liệu urani oxit làm giàu thấp, với chất làm mát bằng nước và các thanh phản xạ bằng Berylli- Cacbon.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc. (Research about possibility of using thorium as fuel for the accelerator driven subcritical reactors) (Trang 25 - 30)