- Các tính toán phức tạp về quản lý tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân trong suốt quá trình vận hành cả
giaiđoạn hơi và nước tại phần trên của tâm lò. Do nó đòi hỏi nhiều thiết bị đo đạc hơn trong tâm lò phản ứng.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
50
- Cùng một công suất thiết kế nhưng lò phản ứng BWR đòi hỏi lớp vỏ áp lực lớn hơn nhiều so với lò phảnứng PWR.
Tuy nhiên, giá thành tổng lại giảm do lò BWR
không có hệ thống sinh hơi và các đường ống liên kết.
- Do không có vòng thứ hai nên turbine sẽ bị nhiễm xạtrong thời gian vận hành.
51
- Các thanh điều khiển được lắp từ bên dưới của lò phản ứng.
Có 2 nguồn thủy lực đẩy trục điều khiển vào tâm lò khi có tình huống khẩn cấp:
+Một là từ nguồn tích năng thủy lực được thiết kếriêng.
+Hai là từ chính nguồn áp lực của lò phảnứng.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
Cả 2 nguồn này đều có khả năng điều khiển từng trục một.
Tuy nhiên, hiện nay các lò thường được thiết kế
với trục điều khiển nằm bên trên.
Khi có tình huống khẩn cấp thì chính trọng lực của nó sẽchèn nó vào tâm lò phảnứng.
53
* So sánh giữa PWR và BWR
Pressurized Water Reactor (PWR)
Boiling Water Reactor (BWR)
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
54
3.3 LÒ PHẢN ỨNG CANDU
a. Mô tả chung
- Lò phản ứng CANDU là phát minh của người Canada.
- Lò CANDU sử dụng nước nặng.
- Lò CANDU có tính chất tương đồng với các lò phản ứng nước nhẹ khác.
- Chất tải nhiệt được giữ dưới áp lực cao để tránh việc sinh ra hơi nước trong tâm lò.
55
- Các thiết kế ban đầu của CANDU sử dụng nhiên liệu U235 tự nhiên làm nhiên liệu.
- Lò CANDU sử dụng nhiên liệu thấp hơn từ 30 – 40% so với các lò phản ứng nước nhẹ khác trên mỗiđơn vị điện năng được sản xuất ra. - Lò CANDU sử dụng nước nhẹ như chất làm
chậm sẽ hấp thụ nhiều nơtron.
Nước nặng hấp thụ ít nơtron hơn nước nhẹ, cho phép phản ứng xảy ra ngay cả khi sử
dụng nhiên liệu được làm giàu.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
- Các lò nước nhẹ truyền thống khi muốn thay nhiên liệu thì nó phải được tắt, giảm áp, rút chất lỏng ra, chờ một khoảng thời gian. Sau
đó mới thực hiện việc tiếp nhiên liệu.
Trong khi đó, thiết kế của lò CANDU cho phép:
+Thực hiện việc tiếp nhiên liệu ngay cả khi lò đang hoạt động.
+Cải thiện chu trình hoạt động và hệ số
57
+Có một cặp máy thay thế nhiên liệu được
đặt tại đầu và cuối của mỗi dãy nhiên liệu riêng lẻ.
Một máy thực hiện việc chèn khối nhiên liệu mới vào, trong khi đó một máy khác thực hiện việc nhận nhiên liệu cũ được
đẩy ra.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
58
-Điều kiệnđể duy trì phản ứng hạt nhân bên trong lò phản ứng hạt nhân là sử dụng các nơtrôn được phóng thích trong suốt phản ứng phân hạch để kích thích các hạt nhân nguyên tử khác.
-Khi sử dụng nước nhẹ là chất làm chậm thì nó đòi hỏi nhiên liệu phải được làm giàu (từ 3% - 5% U235), chất thải từ quá trình này được xem như Uranium “nghèo”, chủyếu chứa U238.
59
-Một giải pháp được đưa ra là sử dụng chất làm chậm khác, chất này phải không hấp thụ nơtrôn dễ
dàng như nước nhẹ, tất cả các nơtrôn sinh ra đều sẽ được làm chậm và tham gia vào phản ứng phân hạch.
-Nước nặng hay Deutorium oxide chính là giải pháp trong trường hợp này cho lò phảnứng CANDU. -Lò phản ứng CANDU có thể sử dụng Uranium tự
nhiên làm nhiên liệu mà không cần đến Uranium làm giàu.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
-Màu vàng và cam là chu trình sơcấp. -Màu xanh vàđỏlà chu trình thứcấp.
-Nước nặng mát có màu hồng ở tâm lò phản ứng cùng với các 1-Bó nhiên liệu 2-Tâm lò phảnứng 3-Các thanhđiều chỉnh 4-Bình áp lực nước nặng 5-Bình tạo hơi nước 6-Bơm tuần hoàn nước nhẹ 7-Bơm tuần hoàn nước nặng 8-Thiết bịcung cấp nhiên liệu 9-Thiết bị điều tiết nước nặng 10-Ống áp lực 11-Hơi nướcđiđến turbine hơi 12-Nước lạnh trảvềtừturbine 13-Lò phảnứng với bê tông được gia cố Chu trình của lò phảnứng CANDU
61
Hai bó thanh nhiên liệu của lò phảnứng CANDU
-Mỗi bó có chiều dài 50 cm vàđường kính 10 cm. -Mỗi bó có khảnăng tạo ra 1 GWhđiện.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
62
-So với lò nước nhẹ thì thiết kế của lò nước nặng có nhiều nơtrôn.
Điều này làm cho lò phản ứng CANDU có thể đốt cháy được nhiều nhiên liệu khác nhau, bao gồm cả
nhiên liệu đã qua sử dụng của lò phản ứng nước nhẹ.
63
Các chu trình nhiên liệu khảthi trong lò phảnứng CANDU:
Lò phảnứng CANDU có thểchấp nhận nhiều loại nhiên liệu khác nhau, bao gồm: nhiên liệuđãđược sửdụng từcác lò phảnứng nước nhẹ.
Chu trình nhiên liệu của lò phản ứng CANDU Uranium tự nhiên 0,7% Quặng Uranium Chu trình Thorium Nhiên liệu tựnhiên Nhiên liệu Uranium được làm giàu thấp (0,9%-1,2%) Nhiên liệu Uranium được làm giàu Sửdụng trực tiếp nhiên liệu đãđược sử dụng Tái chếPlutonium Tái chếPlutonium Uranium được tái chế Đốt cháy Actinite
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
Lò phản ứng Qinshan, tổ máy số 1 và 2, giai đoạn 3, ở Zhejing, Trung Quốc được thiết kế bởi Atomic Energy Canada Limited (AECL), được sở hữu và vận hành bởi Qinshan Nuclear Power Company Limited III.
65
Nhà máy điện hạt nhân CANDU Bruce, lớn nhất thứ hai của thếgiới
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
66
3.3 LÒ PHẢN ỨNG CANDU
b. Tính kinh tế
- Thiết kế của CANDU cho phép nó sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, điều này không chỉ giúp tiết kiệm việc xây dựng các nhà máy làm giàu Uranium mà còn là chi phí tái xử lý nhiên liệu. Tuy nhiên, chi phí sản xuất ra nước nặng cũng không rẻ, nước nặng được yêu cầu phải đạt độ
tinh khiết đến 99,75% và phải tốn hàng tấn nước nặng để đổ đầy tâm lò phản ứng cùng với hệ
thống chuyểnđổi nhiệt.
67
-Thế hệ lò phản ứng CANDU cải tiến, ACR (Advanced CANDU Reactor) sẽ giảm bớt nhược
điểm này bởi vì nó có thiết bị chứa chất làm chậm nhỏ hơn và sử dụng nước nhẹ làm chất tải nhiệt. -Nhà máy CANDU có chi phí tổng cao hơn so với các thiết kế khác.
Nhà máyđiện nguyên tử- TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 - Lò phảnứng hạt nhân
3.4 LÒ PHẢN ỨNG AGR