Tải bản đầy đủ

Năng lượng hạt nhân được tạo ra như thế nào





PHẦN I: năng lượng hạt nhân

I.1: năng lượng hạt nhân được tìm ra và phát triển như thế nào


I.2: Sơ lược về Năng lượng hạt nhân


I.4: Tính chất đặc trưng





I.3: Cơ chế làm việc

PHẦN II: ỨNG DỤNG CỦA năng lượng hạt nhân



II.1: Tổng quan



II.2: Ứng dụng chính

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN ĐƯỢC TẠO RA NHƯ THẾ NÀO ?
Năng lượng hạt nhân được tạo ra như thế nào?
Về căn bản năng lượng hạt nhâ được lấy từ việc chia tách hạt nhân nguyên tử trong lò phản ứng hạt
nhân ,. Có 3 phương pháp chính để có thể lấy được loại năng lượng này : phân hạch hạt nhân , tổng
hợp hạt nhân và phân rã hạt nhân .tuy nhiên cho đến nay ,chỉ có phương pháp phân hạch hạt nhân là
được sử dụng một cách rộng rãi trên toàn thế giới
TÌM RA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN
Tìm ra năng lượng hạt nhân :
Uranium được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1789 bởi nhà hóa học người Đức, Martin Klaproth và
được đặt tên dựa theo tên sao Thiên Vương (Uranus).

459px-Martin_Heinrich_Klaproth.
Martin Klaproth, nhà hóa học người Đức, người đã phát hiện ra Uranium lần đầu tiên vào năm 1789
Bức xạ ion được phát hiện vào năm 1895 bởi Wilhelm Rontgen trong thí nghiệm cho một dòng điện
chạy qua một ống chân không thủy tinh và tạo nên các tia X liên tục. Tiếp theo vào năm 1896, Henri


Becquerel phát hiện ra rằng quặng pecblen (một loại quặng khoáng sản chứa radium và uranium) có
khả năng làm tối kính ảnh. Ông đã nghiên cứu hiện tượng trên và chứng minh được rằng đó là do
bức xạ beta (electron) và các hạt alpha (hạt nhân Heli) được phát xạ ra.

Sau đó, nhà vật lý người Pháp Paul Villard đã phát hiện thêm 1 dạng bức xạ thứ 3 của quặng pecblen:
tia gamma, loại tia tương tự như tia X. Năm 1896, Pierre và Marie Curie đã đặt tên "phóng xạ"
(radioactivity) để diễn tả cho hiện tượng này. 2 năm sau đó vào năm 1898, họ đã tách được
Polonium và radium từ quặng pecblen. Năm 1898, Samuel Prescott đã phát hiện ra các bức xạ có thể
tiêu hủy vi khuẩn trong thực phẩm.

Pierre_and_Marie_Curie.
Pierre và Marie Curie đã đặt tên "phóng xạ" (radioactivity) để diễn tả cho hiện tượng phân rã hạt
nhân
admicro.vn


Xem thêm
Vào năm 1902, nhà vật lý học người New Zealand, Ernest Rutherford (1871-1937) đã chứng minh
được rằng phóng xạ là một sự kiện tự phát, các hạt alpha hoặc beta phát xạ ra từ hạt nhân có thể tạo
ra nhiều nguyên tố khác nhau. Ông (cùng với Soddy) đã đưa ra thuyết phân rã phóng xạ và chứng
minh sự tạo thành heli trong quá trình phóng xạ. Ông được coi là "cha đẻ" của vật lý hạt nhân khi
đưa ra mô hình hành tinh nguyên tử và đặt cơ sở cho các học thuyết hiện đại về cấu tạo nguyên tử
sau này. Từ năm 1919, ông làm việc tại Cambridge. Tại đây, ông đã thực hiện thành công thí nghiệm
bắn một hạt alpha vào phân tử nito. Ông nhận thấy rằng hạt nhân Nito có sự sắp xếp lại và biến
thành Oxy.

Pitchblende+zippeite01.
Quặng pecblen, một loại quặng khoáng sản chứa radium và uranium trong tự nhiên
Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người Đan Mạch cũng có nhiều đóng góp cho sự hiểu biết về
nguyên tử và sự phân bố của các electron quanh hạt nhân vào những năm 1940. Bohr được trao giải
thưởng Nobel vào năm 1922 về những đóng góp quan trọng trong nghiên cứu nguyên tử và cơ học
lượng tử. Ông được coi là một trong những nhà vật lý học nổi tiếng nhất trong thế kỷ 20.

Niels_Bohr_Date_Unverified_LOC.
Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người Đan Mạch cũng có nhiều đóng góp cho sự hiểu biết về
nguyên tử và sự phân bố của các electron quanh hạt nhân vào những năm 1940
Đến năm 1911, nhà vật lý người Anh Frederick Soddy (1877-1956) đã phát hiện ra rằng các nguyên tố
phóng xạ trong tự nhiên có một số đồng vị khác nhau (nuclit phóng xạ). Cũng trong năm 1911, nhà
hóa học người Hungary George Charles de Hevesy (1885-1966) đã sử dụng các đồng vị là nguyên tử
đánh dấu để nghiên cứu về các quá trình hóa học. Trong sự nghiệp hóa học của Hevesy cũng có một


điểm thú vị khi Đức xâm chiếm Đan Mạch, ông đã hòa tan huân chương Nobel bằng vàng của James
Franck và Max von Laue vào nước cường toan để chúng không bị rơi vào tay của phát xít. Sau khi
chiến tranh kết thúc, ông đã trở lại và dùng dung dịch cất giữ được, tìm cách kết tủa lại lượng vàng
đã bị hòa tan. Số vàng này đã được giao lại cho Viên hàn lâm khoa học Thụy Điển để họ đúc lại huân
chương mới gởi tặng Franck và Laue.

Vào năm 1932, James Chadwick phát hiện ra sự tồn tại của nơ tron. Cũng vào năm 1932, Cockcroft và
Walton đã tạo ra hạt nhân biến đổi bằng cách bắn phá nguyên tử bằng các proton được tăng tốc. Sau
đó, vào năm 1934, Irene Curie và Frederic Joliot đã phát hiện ra các biến đổi của hạt nhân trong quá
trình bắn phá đã tạo ra các đồng vị phóng xạ nhân tạo. Một năm sau, nhà vật lý học người Ý Enrico
Fermi (1901-1954) phát hiện ra rằng nếu dùng nơ tron để bắn phá thay cho proton có thể tạo ra
được nhiều đồng vị phóng xạ nhân tạo hơn. Fermi có nhiều đóng góp to lớn trong sự phát triển của
phân rã bêta, phát triển lò phản ứng hạt nhân đầu tiên của loài người.

Vào cuối năm 1938, 2 nhà hóa học người Đức Otto Hahn (1879-1968) và Fritz Strassmann (19021980), trong thí nghiệm chứng minh phản ứng phân hạch đã chỉ ra rằng đã tạo ra được phân tử Bari
có khối lượng bằng một nửa so với khối lượng ban đầu của Uranium. Sau đó, nữ vật lý học người
Thụy Điển Lise Meitner (1878-1968) cùng cháu của bà là Otto Frisch đã chứng minh được bản chất
của quá trình phân hạch là do hạt nhân đã giữ lại các nơ tron, các nơ tron này gây ra sự rung động
mạnh trong hạt nhân khiến nó vỡ ra thành 2 phần không bằng nhau. Đồng thời, 2 nhà nghiên cứu
cũng ước tính được rằng năng lượng giải phóng từ quá trình phân hạch hạt nhân lên tới khoảng 200
triệu Volt. Sau đó, Frisch đã tiếp tục nghiên cứu kiểm chứng và xác nhận con số trên vào tháng 1 năm
1939.

Đồng thời, kiểm chứng của Frisch cũng đã xác nhận dự đoán của Albert Einstein về mối liên hệ giữa
khối lượng và năng lượng công bố từ hơn 30 năm trước đó, vào năm 1905

SƠ LƯỢC VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHẤN NGUYÊN TỬ

A. Năng lượng hạt nhân và các khái niệm:
1. Năng lượng hạt nhân là gì ?
- Năng lượng hạt nhân là năng lượng bên trong hạt nhân của các nguyên tử. Năng lượng này liên kết
các proton và neutron lại với nhau. Năng lượng hạt nhân chủ yếu có từ lực liên kết giữ các hạt proton
và neutron hay còn gọi là “lực tương tác mạnh” . Lực tương tác này lớn hơn rất nhiều lần so với lực
tĩnh điện giữa các nucleon (gồm neutron ko mang điện và proton mang điện tích dương ) với nhau.
Nhờ đó mà hạt nhân mới có thể tồn tại được.
- Năng lượng hạt nhân có thể được chuyển hóa thành điện năng để cung cấp, phục vụ sinh hoạt cho
người dân hay còn gọi là điện hạt nhân.


- Để giải phóng được năng lượng hạt nhân trong nguyên tử và chuyển hóa nó thành điện năng,
Chúng ta có một số cách như sau:
+ Thông qua các phản ứng phân hạch: các nguyên tử được tách ra, giải phóng năng lượng liên kết
các hạt cấu tạo nên hạt nhân.
+ Thông qua các phản ứng nhiệt hạch ( hay hợp hạch): các nguyên tử được đun nóng đến một nhiệt
độ rất cao, dẫn đến sự kết hợp của một nguyên tử cùng loại và giải phóng năng lượng trong quá trình
này. Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có cách nào để có thể lấy năng lượng thông qua các phản ứng
nhiệt hạch một cách an toàn, và hiệu quả.

Năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thu được nhờ
các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Có ba loại phản ứng hạt nhân: phản ứng
phân hạch, phản ứng tổng hợp và phân rã phóng xạ. Trong đó phản ứng phân
hạch được ứng dụng chủ yếu vì tính hiệu quả của nó.

Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission)

Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi thực hiện hành công vào năm
1934 khi nhóm của ông dùng nơtron bắn phá hạt nhân Uranium. Năm 1938, các
nhà hóa học khác đã thực hiện các thí nghiệm tạo ra các sản phẩm của Uranium
sau khi bị nơtron bắn phá. Họ xác định rằng các nơtron tương đối nhỏ có thể cắt
các hạt nhân của các nguyên tử Urani lớn thành hai phần khá bằng nhau. Đây là
một kết quả đáng ngạc nhiên.

Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa nhiệt. Tổng khối lượng sản phẩm không
bằng tổng khối lượng tác chất ban đầu. Khối lượng bị mất đã chuyển sang dạng
nhiệt và bức xạ điện từ, đồng thời nó giải phóng một năng lượng lớn rất hữu ích.

Trong phản ứng phân hạch, hạt nhân nguyên tử bị các nơtron bắn phá thành
những mảnh nhỏ khác với hạt nhân và nơtron ban đầu. Các nơtron mới tạo thành
lại tham gia vào phản ứng kế tiếp. Từ đó hình thành phản ứng dây. Khi phản ứng
đạt đến khối lượng tới hạn, nó trở thành phản ứng tự hoạt động. Nếu có quá
nhiều nơtron được sinh ra, phản ứng sẽ mất kiểm soát dẫn đến cháy nổ lớn. Để
tránh điều này, người ta sử dụng chất hấp thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron để
thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch tiếp theo. Uranium235 và plutoni-239 là nguyên liệu chủ yếu của phản ứng hạt nhân, có thể phát ra
năng lượng đến 200-210 MeV.

ẢNH


Phản ứng phân hạch (Nuclear Fission): Nơtron (màu trắng) bắn phá hạt nhân
nguyên tử thành hai phần tương đối bằng nhau.

ẢNH
Phản ứng dây chuyền (Chain reaction).

Trong hóa học và vật lý hạt nhân phản ứng dây chuyền là chuỗi các phản ứng trong đó sản
phẩm hoặc sản phẩm phụ của phản ứng này là tác nhân gây ra các phản ứng tiếp theo. [1]
Trong quá trình đó tùy theo khối lượng, trạng thái hóa-lý của khối vật liệu, và trạng thái môi
trường mà thất thoát tác nhân sẽ xảy ra với mức độ khác nhau, dẫn đến phản ứng dây
chuyền được duy trì ở mức độ khác nhau. Trong phản ứng dây chuyền, việc đảm bảo một phản
hồi tích cực, ít thất thoát tác nhân, sẽ dẫn đến một chuỗi tự khuếch đại của các sự kiện phản
ứng.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân (Nuclear Fusion)

Là loại phản ứng khác để tạo năng lượng hạt nhân. Một ví dụ thông dụng là
tritium và deuterium được kết hợp để tạo ra helium và một nơtron (hình phía
dưới). Không như phản ứng phân hạch, phản ứng này chỉ sinh ra năng lượng
khoảng 18 MeV. Nhưng ưu điểm là nguyên liệu rẻ tiền và dễ tìm hơn Uranium.

ẢNH
Phản ứng nhiệt hạch (Nuclear Fusion).
Trong hóa học và vật lý hạt nhân phản ứng dây chuyền là chuỗi các phản ứng trong đó sản
phẩm hoặc sản phẩm phụ của phản ứng này là tác nhân gây ra các phản ứng tiếp theo.[1]

Trong quá trình đó tùy theo khối lượng, trạng thái hóa-lý của khối vật liệu, và trạng thái môi
trường mà thất thoát tác nhân sẽ xảy ra với mức độ khác nhau, dẫn đến phản ứng dây
chuyền được duy trì ở mức độ khác nhau. Trong phản ứng dây chuyền, việc đảm bảo một
phản hồi tích cực, ít thất thoát tác nhân, sẽ dẫn đến một chuỗi tự khuếch đại của các sự
kiện phản ứng.


Phân rã phóng xạ (Radioactive decay)

Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát
ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ).

Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt anpha, hạt
proton; mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); không mang điện như
hạt nơtron, tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn
hơn nhiều). Sự tự biến đổi như vậy của hạt nhân nguyên tử, thường được gọi là
sự phân rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân.

Tự phân hạch là quá trình hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ có số khối lớn.
Ví dụ uranium tự vỡ ra thành các mảnh hạt nhân kèm theo sự thoát ra nơtron và
một số hạt cơ bản khác, cũng là một dạng của sự phân rã hạt nhân.

Trong tự phân hạch và phân rã hạt nhân đều có sự hụt khối lượng, tức là tổng
khối lượng của các hạt tạo thành nhỏ hơn khối lượng hạt nhân ban đầu. Khối
lượng bị hao hụt này chuyển hóa thành năng lượng khổng lồ được tính theo công
thức nổi tiếng của Albert Einstein E=mc² trong đó E là năng lượng thoát ra khi
phân rã hạt nhân, m là độ hụt khối và c = 298.000.000 m/s là vận tốc ánh sáng
trong chân không.

ẢNH
Phân rã phóng xạ (Radioactive Decay): Nguyên tử phóng xạ (Radioactive atom)
không bền phát ra năng lượng bức xạ.

Lò phản ứng hạt nhân

Ngày nay trên thế giới có khoảng 17% năng lượng điện được cung cấp bởi các
nhà máy hạt nhân. Đặc biệt là ở Pháp, hơn 75% điện năng lấy từ năng lượng hạt
nhân. Nguyên liệu phản ứng được nạp vào lò hạt nhân dưới hình thức những viên
nhiên liệu tròn. Mỗi viên nhiên liệu chứa khoảng 3% U-235.

ẢNH


Viên nhiên liệu chứa 3% U-235/viên.

Các viên này được cho vào thanh nhiên liệu lắp đặt xen kẽ với bộ bộ đều hòa
nơtron. Nhà máy hạt nhân Comanche dùng khoảng 13 triệu viên nhiên liệu cho
mỗi đợt phản ứng và để tối ưu hóa quá trình, cứ mỗi 12-18 tháng, khoảng 1/3 tới
3/4 nhiên liệu được thay mới.

Toàn bộ hệ thống được dìm ngập trong nước để giải nhiệt trong suốt quá trình
phản ứng. Các lò phản ứng hạt nhân hầu hết có các hệ thống vận hành bằng tay
và tự động để tắt phản ứng phân hạch khi phát hiện các điều kiện không an toàn.
Lò phản ứng được bao quanh bởi lớp vỏ kép gồm lớp vỏ ngăn phóng xạ và lớp vỏ
bảo vệ ngoài cùng. Lớp vỏ kép này làm việc hiệu quả để ngăn chặn phóng xạ rò
rỉ và tác động va chạm từ bên ngoài.

ẢNH
Tất cả các lò phản ứng tuy có kích thước và mục đích sử dụng khác nhau nhưng
đều dùng nước được nung nóng bằng năng lượng của phản ứng phân hạch để tạo
ra hơi nước, và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy.

Hai loại hệ thống lò thông dụng hiện nay là lò phản ứng điều áp (Pressurized
Water Reactor) và lò phản ứng hơi nước (Boiling Water Reactor). Trong lò điều áp,
nước được làm nóng bằng năng lượng hạt nhân và được điều chỉnh áp suất, vì
vậy nước không sôi. Nước nóng này sẽ làm nóng nước trong máy phát điện hơi
nước bên cạnh. Trong hệ thống lò phản ứng hơi nước, nước được làm sôi từ năng
lượng của phản ứng phân hạch hạt nhân. Nước sôi này làm chạy tuabin. Tuabin
tiếp tục kích hoạt máy phát điện. Trong cả hai hệ thống, nước được tái sử dụng.

2.1 Lò Phản Ứng Hạt Nhân:
- Khái niệm: Lò phản ứng hạt nhân là một hệ thống dùng để điều khiển các phản ứng dây chuyền và
lấy năng lượng từ các phản ứng đó. Trong các nhà máy điện hạt nhân, các lò phản ứng hạt nhân
chuyển năng lượng đó thành hơi nước để quay các tua-bin và tạo ra điện năng.


Một lò phản ứng hạt nhân hoạt động theo sơ đồ sau :

Chú thích:
-

Control Rods: Gậy điều khiển
Reactor Core: Lõi phản ứng
Steam Generator: Máy tạo hơi nước
Turbine: Tua bin
Steam Consender: Máy ngưng tụ hơi nước
Generator: máy phát điện
Reactor Vessel: Bình phản ứng

Nguyên lý hoạt động:
-

Chúng ta cần cung cấp neutron với năng lượng thấp để kích thích các nguyên tử

235

U phân

hạch và tạo ra các phản ứng dây chuyền. Tuy nhiên các phản ứng phân hạch lại tạo ra các hạt
neutron với năng lượng rất lớn nên chúng ta cần phải giảm năng lượng của chúng thông qua
-

các lõi hạt nhân ( thường là nước) để duy trỳ phản ứng dây chuyền.
Các nguyên tử 238U cũng có thể hấp thụ các neutron với năng lượng cao để phân hạch. Tuy
nhiên, thường hiệu suất của phản ứng này không cao và không thể duy trỳ được các phản
ứng dây chuyền như các nguyên tử 235U . Do đó, người ta thường làm giàu nguyên liệu hạt
nhân bằng cách tách cách hạt 235U từ 238U trước khi cho vào các lò phản ứng hạt nhân.


-

Hiệu suất của phản ứng được điều khiển bởi các gậy điều khiển. Đây là các gậy được cấu tạo
bởi các chất đặc biệt nhầm hấp thụ các neutron chuyển động mà không gây thêm bất cứ
phản ứng phụ nào. Để giảm hiệu suất phản ứng hạt nhân ta cần thêm vào lõi phản ứng các
gậy điều khiển nhằm đảm bảo rằng phản ứng phân hạch xảy ra chậm hơn và an toàn hơn
nhưng sẽ sản xuất ra ít điện hơn. Ngược lại, để tăng hiệu suất phản ứng chúng ta rút bớt số
gậy điều khiển ra khỏi lõi hạt nhân để tăng khả năng các hạt neutron gặp được các nguyên tử

-

U và kích thích thêm các phản ửng dây chuyền và tăng được lượng điện năng sản xuất.
Các hạt trong phản ứng phân hạch bị tách thành các sản phẩm phân hạch với động năng rất
lớn. Động năng này làm tăng nội năng của nguyên liệu hạt nhân và lõi hạt nhân và cuối cùng
chuyển thành nhiệt đun nóng lõi hạt nhân và nước xung quanh nó. Lượng nước được đun
nóng này bị nhiễm phóng xạ nên phải được dẫn qua và truyền nhiệt cho nước trong máy tạo
hơi nước để tạo ra hơi nước không nhiễm phóng xa. Lượng hơi nước này rất nóng và có áp
suất rất cao (pV = nRT) . Lượng hơi nước này làm quay các tua-bin, giúp các máy phát điện
tạo ra điện và được làm nguội lại và ngưng tụ lại nhờ vào máy ngưng tụ hơi nước (Steam
Consender). Sau đó, lượng nước này được dẫn ngược lại vào bình phản ứng (Reactor Vessel)
để tiếp tục lại quá trình.

Một lò phản ứng hạt nhân có thể tạo ra lượng điện với công suất khoảng 1000 MW.

20. Ứng dụng của năng lượng hạt nhân
trong điện hạt nhân.
Nhà máy điện hạt nhân hoạt động gần tương tự như
nhà máy nhiệt điện
Nguyên lý làm việc của nhà máy điện hạt nhân cũng giống như hoạt động
của các nhà máy nhiệt điện. Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch
(than, dầu hoặc khí đốt…) để tạo ra điện. Còn nhà máy điện hạt nhân sử
dụng nhiệt lượng từ các phản ứng phân hạch hạt nhân để điều khiển các
tuabin quay, từ đó tạo ra điện năng.


Phản ứng phân hạch hạt nhân
Trong các lò phản ứng hạt nhân, quá trình tạo nhiệt này được thực hiện bởi
các phản ứng phân hạch của các nhiên liệu hạt nhân, mà phổ biến nhất là
Urani.

Các loại lò phản ứng điện hạt nhân
90% lò phản ứng điện hạt nhân trên thế giới hiện nay thuộc loại lò phản ứng
nước nhẹ. Có 3 dạng lò phản ứng nước nhẹ. Bao gồm lò phản ứng nước áp
lực, lò phản ứng nước sôi và (hầu hết thiết kế của) lò phản ứng nước siêu tới
hạn.


Lò phản ứng nước nhẹ là một kiểu lò phản ứng hạt nhân nơ-tron nhiệt sử
dụng nước thường làm chất làm lạnh và điều hòa nơ-tron. Các lò phản ứng
nơ-tron nhiệt là loại lò phản ứng hạt nhân phổ biến nhất. Và các lò phản ứng
nước nhẹ là phổ biến nhất trong các lò phản ứng nơ-tron nhiệt. Những nội
dung tiếp theo cũng sẽ tập trung mô tả hoạt động của nhà máy điện hạt
nhân nước nhẹ.

Hoạt động của một nhà máy điện hạt nhân nước
nhẹ
Chu trình hoạt động cơ bản của nhà máy điện hạt nhân với lò phản ứng nước
áp lực có thể được đơn giản hóa trong 4 bước sau:


Hấp thu nhiệt lượng từ phản ứng phân hạch của các nhiên liệu hạt
nhân.



Tạo ra hơi nước trong bộ tạo nhiệt bằng nhiệt lượng thu được trước
đó.



Làm quay bộ tua bin bằng cách sử dụng hơi nước tạo ra ở trên.



Tận dụng năng lượng cơ học của tuabin để chạy máy phát điện. Máy
phát điện này sẽ tạo ra điện năng.


Chu trình sản xuất điện của nhà máy điện hạt nhân

Sự biến đổi của năng lượng trong quá trình sản xuất
điện hạt nhân
Từ chu trình này, có thể thấy năng lượng được biến đổi qua từng giai đoạn.
Ban đầu chúng ta có năng lượng hạt nhân. Sau khi bị phá vỡ bởi phản ứng
nhiệt hạch, nó trở thành nhiệt lượng. Một phần nhiệt lượng được chuyển đổi
thành nội năng của nước bằng cách trở thành hơi nước theo các nguyên tắc
nhiệt động lực học. Nội năng và nhiệt năng của nước được chuyển thành
động năng khi tuabin được kích hoạt. Cuối cùng, máy phát điện chuyển đổi
động năng thành điện năng.


Lò phản ứng hạt nhân
Hiệu suất của lò phản ứng hạt nhân dựa trên lượng nhiệt lượng thu được từ
quá trình phân hạch của nhiên liệu hạt nhân. Lượng nhiệt lượng này sẽ được
chuyển đổi thành cơ năng thông qua các tuabin. Cuối cùng, cơ năng này sẽ
được chuyển đổi thành điện năng bằng máy phát điện.
Lò phản ứng hạt nhân chịu trách nhiệm xử lý phân hạch nguyên tử nhằm tạo
ra rất nhiều nhiệt lượng. Với lượng nhiệt này, lò phản ứng chuyển đổi nước
thành hơi nước ở nhiệt độ và áp suất cao.

Một nhà máy điện hạt nhân có nhiều lò phản ứng

Sự sản xuất điện trong nhà máy điện hạt nhân


Hơi nước thoát ra khỏi tòa nhà ngăn chặn do áp suất cao mà nó phải chịu.
Cho đến khi nó chạm tới tuabin, làm cho tuabin quay. Tại thời điểm này, một
phần nhiệt lượng của hơi nước đang được chuyển thành động năng. Tua bin
này được kết nối với một máy phát điện. Theo đó động năng được chuyển
thành điện năng.
Mặt khác, hơi nước đã thoát ra khỏi tuabin, mặc dù đã bị mất nhiệt lượng, vẫn
tiếp tục tồn tại ở thể khí và rất ấm. Để tái sử dụng nước có trong lượng hơi
nước này, người ta cần phải làm lạnh nó trước khi đưa nó trở lại chu trình. Sau
khi ra khỏi tuabin, hơi nước đi vào buồng ngưng tụ. Tại đây nó sẽ nguội đi và
hóa lỏng khi tiếp xúc với đường ống dẫn nước lạnh. Tiếp theo, người ta sử
dụng máy bơm để bởm nước ngược trở lại lò phản ứng hạt nhân. Chu trình
tạo ra điện sẽ được lặp lại.
Chu trình này lí giải tại sao các nhà máy hạt nhân luôn được lắp đặt gần
nguồn cung cấp nước lạnh (biển, sông, hồ) dồi dào để đưa nước này vào
buồng ngưng tụ. Cột khói trắng nổi lên từ các nhà máy chính là hơi nước bốc
lên khi quá trình sản xuất điện diễn ra.


Các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng gần nguồn nước

B. Tiềm năng và hiểm họa của năng lượng hạt nhân:

1. Tiềm năng của năng lượng hạt nhân:



Năng lượng hạt nhân là một loại năng lượng sạch. Quá trình sản xuất điện hạt nhân từ năng lượng hạt nhân ít gây ô nhiễm môi trường và thải các chất khí độc hại vào môi trường hơn so với việc chúng ta phải đốt các loại nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện năng.

Lượng điện năng tạo ra từ các nhà máy hạt nhân lớn hơn rất nhiều so với tất cả cá phương pháp tạo ra điện khác ( nhiệt điện, thủy điện, hay điện từ các tấm pin năng lượng mặt trời...).

Do đó, nếu chúng ta có thể sản xuất điện hạt nhân một cách an toàn thì giá điện sẽ giảm xuống rất nhiều lần và môi trường sống của chúng ta sẽ trở nên trong lành hơn rất nhiều.

2. Hiểm họa tiềm tàng của việc sử dụng năng lượng hạt nhân:

-

Việc xây dựng các nhà máy năng lượng hạt nhân rất tốn kém và đòi hỏi trình độ công nghệ kỹ thuật rất cao. Do đó, đa số các nhà máy hạt nhân trên thế giới thuộc quyền sở hửu của các nước phát triển.

Công nghệ để xây dựng nhà máy điện hạt nhân có thể được sử đụng để chế tạo vũ khí hạt nhân. Vũ khí hạt nhân có sức công phá rất lớn và là mối hiểm họa đáng quan ngại đối với sự tồn tại của con người. Chỉ 2 đầu đạn hạt nhân đã san bằng 2 thành phố lớn của Nhật Bản là Hiroshima và Nagasaki và giết chết hàng nghìn người dân.

Các sơ suất của con người cũng như lỗi kỹ thuật của các thiết bị trong các lò phản ứng hạt nhân có thể gây tổn thất rất lớn cho môi trường và con người. Một số ví dụ điển hình có thể kể đến là: Thảm họa Chernobyl ở Ucraine và thảm họa Fukushima ở Nhật Bản. Hai thảm họa trên đã biến vùng đất đai xung quanh trở nên tiêu điều, không thể cư trú được và hệ sinh thái xung quanh cũng bị biến đổi nặng nề do nhiễm các chất phóng xạ.

Các chất thải phóng xạ rất nguy hiểm và độc hại nhưng lại tốn hàng trăm nghìn năm để hoàn toàn phân rã và trở về trạng thái “an toàn”.

Ctrl+ shift + > để phóng to



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×