CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU NĂM 2009

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

163
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mở đầu Việc đảm bảo cung ứng nhiên liệu hạt nhân có ý nghĩa quyết định cho việc hoạt động liên tục, ổn định trong suất thời gian tồn tại của nhà máy điện hạt nhân. Là một viện chuyên ngành về nhiên liệu hạt nhân, hoạt động của Viện CNXH trong lĩnh vực này trong thời gian qua tập trung theo hướng sau: Tổ chức lại bộ máy các đơn vị chuyên môn đáp ứng yêu cầu nghiên cứu trong thời gian tới. Nghiên cứu những vấn đề liên quan đến quy hoạch đảm bảo nhiên liệu hạt...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU NĂM 2009

CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU NĂM 2009 Lê Bá Thuận, Phạm Quang Minh, Lê Quang Thái, Thân Văn Liên, Nguyễn Đức Kim, Nguyễn Trọng Hùng, Đặng Ngọc Thắng Viện Công nghệ xạ hiếm I. Mở đầu Việc đảm bảo cung ứng nhiên liệu hạt nhân có ý nghĩa quyết định cho việc hoạt động liên tục, ổn định trong suất thời gian tồn tại của nhà máy điện hạt nhân. Là một viện chuyên ngành về nhiên liệu hạt nhân, hoạt động của Viện CNXH trong lĩnh vực này trong thời gian qua tập trung theo hướng sau: - Tổ chức lại bộ máy các đơn vị chuyên môn đáp ứng yêu cầu nghiên cứu trong thời gian tới. - Nghiên cứu những vấn đề liên quan đến quy hoạch đảm bảo nhiên liệu hạt nhân. - Nghiên cứu công nghệ nhằm phục vụ mục đích tư vấn kỹ thuật về nhiên liệu, nội địa hóa chu trình nhiên liệu, đánh giá tài nguyên urani Việt Nam và đào tạo cán bộ II. Xây dựng cơ cấu tổ chức Để đáp ứng với nhu cầu của chương trình điện hạt nhân, dưới sự chỉ đạo của Viện NLNTVN, Viện CNXH đã tổ chức lại các đơn vị thuộc Viện nhằm làm rõ chức năng của các đơn vị chuyên môn. Hiện nay, trong lĩnh vực chu trình nhiên liệu, Viện có các đơn vị sau: TT. Phân tích; TT. Công nghệ nhiên liệu hạt nhân; TT. Công nghệ chế biến quặng phóng xạ; TT. Xử lý chất thải phóng xạ và Môi trường. Qua công tác tổ chức này, các đơn vị xác định rõ chức năng, chuẩn bị tiềm lực con người, cơ sở vật chất và hướng nghiên cứu chuyên sâu.Công tác tổ chức này đã có tác dụng bước đầu thúc đẩy hoạt động trong lĩnh vực chu trình nhiên liệu hạt nhân. III. Hoạt động xây dựng chính sách Việc xây dựng quy hoạch và chính sách nhiên liệu hạt nhân cho nhà máy điện hạt nhân là rất quan trọng để thực hiện thắng lợi chương trình điện hạt nhân. Trong thời gian 2008 và 2009 có các nhiệm vụ sau được thực hiện theo nội dung này: - Viện CNXH tham gia vào đề án “Quy hoạch dài hạn phát triển nhà máy điện hạt nhân và thực hiện dự án xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên”, phần nhiên liệu hạt nhân do Bộ Công thương chủ trì. Hiện nay, đề án đang được thảo
luận để đi đến phê duyệt trong tổng thể đề án số 6 Kế hoạch tổng thể thực hiện chiến lược năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình. - Nhiệm vụ cấp cơ sở năm 2008: nghiên cứu các sáng kiến chu trình nhiên liệu của một vài quốc gia gần đây (Nga, Mỹ) và kiến nghị đối với Việt Nam. Kết quả nghiên cứu này được trình bày tóm tắt sau đây: III. 1. Cơ sở quy hoạch cung cấp nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân • Chiến lược NLNT vì mục đích hòa bình đến năm 2020 Chiến lược ứng Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình đến năm 2020 được Thủ tướng Chính phủ kí ngày 03/ 01/ 2006. Chiến lược đã xác định lộ trình chung của làm chủ công nghệ điện hạt nhân nói chung gồm 3 giai đọan sau đây: Giai đoạn học tập, tích lũy công nghệ: khởi công xây dựng nhà máy ĐHN đầu tiên (2014); Giai đọan chuyển giao công nghệ (nội địa hoá công nghệ) khởi công xây dựng nhà máy ĐHN đầu tiên và kéo dài trong một số dự án tiếp theo và Giai đọan phát triển công nghệ. Giai đoạn này khoảng 10 năm sau khi vận hành nhà máy ĐHN đầu tiên. Chiến lược đã xác định khái quát những nội dung của chương trình nội địa hoá sản xuất thanh nhiên liệu. Về nhiên liệu, tiến hành đồng thời 2 nhiệm vụ: Chuẩn bị chương trình nội địa hóa sản xuất thanh nhiên liệu từ urani nhập khẩu và Nghiên cứu sử dụng thương mại tài nguyên urani trong nước. Chiến lược trình bày về Hoạt động R&D chuẩn bị cho việc nội địa hóa như sau: Việc tiến hành các hoạt động R&D về CN sản xuất nhiên liệu từ urani nhập khẩu gồm thiết kế hạt nhân, tính toán thủy nhiệt, thiết kế bó nhiên liệu, phân tích an toàn, công nghệ gốm nhiên liệu, công nghệ vỏ thanh nhiên liệu, thử nghiệm thanh nhiên liệu làm cơ sở cho việc thực hiện dự án chuyển giao công nghệ chế tạo thanh nhiên liệu cho nhà máy ĐHN và lò phản ứng nghiên cứu ở trong nước. Để sử dụng thương mại tài nguyên urani của Việt Nam, cần tiếp tục tổ chức các nghiên cứu thăm dò và đánh giá trữ lượng tài nguyên urani. Xây dựng hệ thống phòng thí nghiệm về xử lý quặng, chế tạo các sản phẩm urani có độ sạch hạt nhân, chế tạo viên gốm nhiên liệu, chế tạo các sản phẩm zirconi tinh khiết, sản xuất thử nghiệm urani kỹ thuật cho khu vực tài nguyên cấp C1. Trên cơ sở đánh giá hiệu quả kinh tế - xã hội của việc khai thác và chế biến tài nguyên urani, xây dựng chính sách sử dụng tài nguyên urani trong nước cho chương trình dài hạn về phát triển ĐHN. • Sơ đồ điện 6 và sơ đồ điện 7 Theo sơ đồ điện VI, tư năm 2020 đến 2025 Việt Nam xây dựng 11 tổ máy với công suất 11.000 MW. Từ năm 2006- đến năm 2030, Việt Nam có công suất 15.000-16.000 MW.
• Khung pháp lý quốc tế liên quan đến xuất nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân, quản lý nhiên liệu đã cháy Hiện nay, nước ta đã tham gia 8 điều ước quốc tế, trong đó có các điều ước quan trọng như Hiệp ước không phổ biến vũ khí hạt nhân (1982), Công ước thông báo sớm tai nạn hạt nhân (1987), Công ước trợ giúp trong trường hợp sự cố hạt nhân hoặc tai nạn phóng xạ (1987), Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân toàn diện (ký năm 1996, phê chuẩn năm 2006), Hiệp định thanh sát hạt nhân với Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA (1990) và Nghị định thư bổ sung cho Hiệp định thanh sát (ký năm 2007, chưa phê chuẩn) v.v. Để xây dựng nhà máy ĐHN, Việt Nam cần phải phê chuẩn Nghị định thư bổ sung nói trên và ký kết một số điều ước quốc tế khác như Công ước an toàn hạt nhân; Công ước Bảo vệ thực thể vật liệu hạt nhân và phần sửa đổi về Bảo vệ thực thể cơ sở hạt nhân; Công ước chung về quản lý an toàn nhiên liệu đã cháy và quản lý an toàn chất thải phóng xạ; Quản lý xuất khẩu (London guideline for Nuclear supply Group (1978/1992); Công ước Viên về trách nhiệm dân sự đối với tổn hại hạt nhân, Công ước triệt tiêu các hành động khủng bố hạt nhân, v.v. • Tài nguyên urani Việt Nam và Phê duyệt Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác,chế biến và sửdụng quặng đá quý, đất hiếm và urani giai đoạn đến 2015, có xét đến năm 2025 (25/2008/QĐ-BCT ) Theo số liệu hiện tại, tài nguyên dự báo của Việt Nam khoảng 218.167 tấn U, trong đó khoảng 100.000 tấn urani nằm dưới dạng mở qặng cát kết Vùng Nông Sơn, Quảng Nam là có thể khai thác độc lập, phần còn lại đi kèm với quặng của các nguyên tố khác như kim loại đất hiếm, photpho, v.v. Hàm lượng urani trong quặng cát kết Nông Sơn khá thấp, cỡ 0,05-0,06%. Để tiến tới khai thác, Việt Nam cần thăm dò chi tiết nhằm xác định chính xác trữ lượng có thể khai thác và thu nhận được urani. Hiện nay, Bộ tài nguyên môi trường đã chuẩn bị đề án thăm dò chi tiết 8000 tấn urani. Với 8.000 tấn urani trữ lượng này chỉ có thể cung cấp cho 10 tổ máy trong 3 năm hoặc 4 tổ máy trong 8-10 năm. Hiện nay, Việt Nam chưa đánh giá chi tiết chi phí cho việc khai thác và chế biến quặng urani ở quy mô thích hợp. Quyết định phê duyệt Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng đá quý, đất hiếm và urani giai đoạn đến 2015, có xét đến năm 2025 (25/2008/QĐ-BCT) khẳng định rằng, Nhà nước độc quyền trong khai thác, chế biến và sử dụng quặng urani cũng như các chế phẩm phóng xạ. Trong giai đoạn đến năm 2025, nghiên cứu khai thác và chế biến quặng urani chủ yếu phục vụ cho nhu cầu phát triển điện hạt nhân trong nước. • Kết quả nghiên cứu KHCN trong nước về chu trình nhiên liệu hạt nhân Hoạt động nghiên cứu khoa học công nghệ về chu trình nhiên liệu hạt nhân được bắt đầu từ khi Viện Năng lượng nguyên tử Quốc gia được thành lập. Kết quả
nghiên cứu khoa học và công nghệ tại Viện NLNTVN là cơ sở quan trọng để đề xuất vào quy hoạch nhiên liệu hạt nhân cho các nhà máy điện hạt nhân của nước ta. III. 2. Những vấn đề chung về nhiên liệu hạt nhân • Chu trình nhiên liệu Chu trình nhiên liệu có các giai đoạn chính sau đây: Khai thác và chế biến quặng urani; Chuyển hóa U3O8; Làm giàu đồng vị U-235; Chế tạo nhiên liệu; và Tái chế nhiên liệu đã cháy. Do tiềm năng thực hiện mục đích quân sự, công đoạn làm giàu đồng vị U-235 và tái chế nhiên liệu là công đoạn nhạy cảm, các nước có công nghệ hạt nhân và cả những nước không có công nghệ hạt nhân, không muốn những nước mới có chương trình hạt nhân thực hiện hai công đoạn này trong chu trình nhiên liệu hạt nhân. Và nếu quốc gia nào thực hiện hai giai đoạn này sẽ bị bao vây kinh tế, tạo áp lực chính trị, v.v. Công nghệ chế tạo nhiên liệu loại nhiên liệu oxit urani có độ làm giàu đồng vị U-235 thấp (< 20 % U-235) không thuộc loại công nghệ nhạy cảm theo quan điểm phổ biến vũ khí hạt nhân. Vì vậy, nếu các quốc gia thực hiện chế tạo bó nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân của riêng họ khi dùng urani chứa 4-5% U-235 (loại urani dùng cho lò phản ứng phát điện), mà không có cơ sở làm giàu đồng vị urani hoặc tái chế thì không bị cộng đồng quốc tế bao vây kinh tế, v.v. . Chủ vận hành nhà máy điện hạt nhân chỉ sử dụng bó nhiên liệu thành phẩm cho lò phản ứng. Để được nhiên liệu dưới dạng bó nhiên liệu cho lò phản ứng cần thực hiện công đoạn chế tạo nhiên liệu từ nguyên liệu như là UF6 và UO2 dạng bột. Các cơ sở chế tạo phải chế tạo nhiên liệu cần có cho mỗi thiết kế lò. Các lò vận hành với hiệu suất cao cần nhiên liệu với thay đổi riêng biệt cho mỗi bó nhiên liệu. Việc chế tạo này có tính chuyên môn cao nhưng chủ nhà máy điện hạt nhân có thể thể thực hiện hợp đồng cho những dịch vụ này với các nhà máy giàu đồng vị U-235 hoặc nhà máy chế tạo nhiên liệu. Dịch vụ chế tạo nhiên liệu, giống như dịch vụ làm giàu đồng vị urani, đều nằm trong thị trường cạnh tranh nhưng có khác nhau quan trọng. Trong khi urani làm giàu thấp là hàng hóa có thể trao đổi (sản phẩm từ các nhà làm giàu đồng vị khác nhau có thể trao đổi với nhau), chế tạo nhiên liệu có tính đặc thù cho mỗi lò phản ứng như đã trình bày. • Nhu cầu nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân Theo tài liệu Sổ tay NLNT của Hiệp Hội Công Nghiệp Hạt nhân Nhật Bản, lượng urani cần thiết cho một năm dùng cho loại lò nước nhẹ công suất 1000MW có độ cháy nhiên liệu 40GWd/tU) là ~ 200 tấn U3O8 hoặc 170 tấn U tự nhiên, tương đương 23 tấn UO2 có độ giàu U-235 là 4,1% hoặc 20 tấn U tính cho dạng kim loại. • Giá nhiên liệu và cách thức mua bán nhiên liệu
Giá nhiên liệu chiếm < 10% giá điện năng bao gồm cả việc tính chi phí chôn cất chất thải. Những tính toán mới đây của Hoa Kỳ cho thấy giá nhiên liệu có thể lên đến 15% (8USD/MWh theo giá USD 2006) và đã bao gồm 1USD/MWh cho việc chôn thải. Giá nhiên liệu: 4-5USD/MWh ~ 10% giá điện trong đó: 25% cho U; 30% làm giàu đồng vị; 20% chế tạo nhiên liệu và 25% chôn cất thải với tính toán giá thành điện hạt nhân: 30-50USD/MWh (70% cho khấu hao, 20% cho vận hành và bảo dưỡng, 10 % chi phí cho chu trình nhiên liệu). Giá vận chuyển và bảo quản nhiên liệu đã cháy gồm 70-100 USD/kg cho việc vận chuyển bằng xe hoặc bằng tàu hỏa; 200 USD/ kg cho việc vận chuyển bằng tàu thủy và 100-300 USD/ kg bảo quản nhiên liệu khô vòng đời 50 năm. Giá để thu nhận lại nhiên liệu sau khi cháy và bảo quản dài hạn là nhỏ, chiếm 10 % của nhiên liệu mới hoặc 1-2% giá điện năng. Gía chôn cất thẳng nhiên liệu đã cháy được ước lượng là 400-900USD/kg. Nguyên liệu đầu urani dạng kỹ thuật sau khi tinh chế đến mức độ nhất định là hàng hóa, có thể được nhà vận hành lò phản ứng ủy thác cho bất kỳ nhà máy chuyển hóa nào đã kí kết hợp đồng và sản phẩm sau chuyển hóa được chuyển đến bất kỳ nhà máy làm giàu nào trong khuôn khổ thương mại giữa các nước. Một điểm đặc biệt của chu trình nhiên liệu hạt nhân là cách các công ty có lò phản ứng mua nhiên liệu. Thay cho việc mua bó nhiên liệu từ nhà chế tạo, thường họ mua urani thuộc tất cả các dạng trung gian. Điển hình, người mua nhiên liệu của công ty có lò phản ứng sẽ ký kết riêng rẽ với các nhà cung cấp ở tầng bước của quá trình sản xuất. Đôi lúc người mua có thể mua urani giàu và kí kết hợp đồng chế tạo riêng. Họ cũng thường thuê hai hoặc ba nhà cung cấp cho mỗi giai đoạn của chu trình là những ai cạnh tranh cho việc kinh doanh của họ. Hiện nay, tất cả các nhà chế tạo nhiên liệu cạnh tranh nhau để sản xuất và bán nhiên liệu bổ sung hàng năm. Phần lớn cơ sở chế tạo nhiên liệu nằm bên trong lãnh thổ của của các nước có nhà cung cấp lò phản ứng và cũng là phần lớn nước làm giàu đồng vị urani (xem phụ lục kèm theo). Việc buôn bán nhiên liệu, vật liệu hạt nhân, thiết bị hạt nhân không chỉ đơn thuần dựa vào kí kết hợp đồng mang tính kinh tế giữa nhà chế tạo hoặc cung cấp với người mua mà còn phụ thuộc vào quan hệ giữa các quốc gia và bị ràng buộc quốc tế về Hiệp định không phổ biến vũ khí hạt nhân, về quản lý xuất khẩu, v.v. . • Tình hình cung cầu nhiên liệu hạt nhân của thế giới hiện nay và dự báo cho giai đoạn 2020-2030 và sau 2030 - Tài nguyên urani và cung cầu nhiên liệu hạt nhân trên thế giới + Phân bố tài nguyên urani trên thế giới Khác với nhiên liệu hóa thạch, phân bố tài nguyên urani không tập trung vào một số khu vực, mà phân bố khá đồng đều: Liên Xô cũ: 27% (Nga: 10%; Kazakhstan: 15%; Uzbekistan: 2%); Úc: 23%; Châu Mỹ (19%) (Canada: 8%; Hoa
Kỳ: 6%; Brazil: 5%); Châu Phi: 18% (Nam Phi: 8%; Niger: 5%; Namibia: 5%) và các nước khác: 13%. (So sánh nhiên liệu hóa thạch: Trung Đông: 61%, Liên Xô cũ: 9,6%; Châu Mỹ: 14,6% và Châu Phi: 9,5%). Phần lớn các nước có tài nguyên urani có chế độ chính trị ổn định. Sự phân bố này tạo thuận lợi cho việc đảm bảo cung cấp nguyên liệu urani. +Cung cầu nguyên liệu urani trên thế giới Khả năng sản xuất urani kỹ thuật Theo tài liệu phân tích của Tổ chức NLNT thế giới (IAEA), tốc độ đóng góp phần điện hạt nhân hàng năm vào tổng điện năng của thế giới trong giai đoạn 2006 đến 2030 từ 0,6 đến 2,8%. Với tốc độ này, điện hạt nhân phát triển từ 369,7 GWe vào năm 2006 đến 447- 691 GWe vào năm 2030. Để đáp ứng nhu cầu điện hạt nhân này, nhu cầu urani nguyên liệu từ 66.500 tấn U vào năm 2006 đến 93.775- 121.955 tấn U vào năm 2030. IAEA cũng đưa ra số liệu dự kiến khả năng sản xuất urani của thế giới tới năm 2030 như sau: Năm 2007 2010 2015 2020 2025 2030 Sản A 54 370 80 685 95 630 88 525 83 840 83 130 lượng (tấn U) B 56 855 86 720 117 122 118 060 117 850 420 620 (cột A: Năng lực của các cơ sở đang sản xuất và có kế hoạch sản xuất từ tài nguyên RAR và EAR-I có giá < 80USD/kgU. Cột B: Bao gồm các cơ sở đang xây dựng hoặc có kế hoạch xây dựng với dự kiến sản xuất từ tài nguyên RAR và EAR-I có giá < 80USD/KgU). Để thỏa mãn nhu cầu urani đến năm 2020 cần phải tăng cường điều tra địa chất và đến năm 2030 cần đưa vào vận hành hàng chục mỏ mới và vượt mức khai thác hiện nay đến 2-3 lần. Theo IAEA, giải quyết vấn đề này là hoàn toàn hiện thực. Các đánh giá sơ bộ của tổ chức IAEA và OECD NEA, về tổng thể của thế giới, từ các nguồn urani đã được thăm dò và trữ lượng urani dự báo đủ cho nhân loại trong thời gian dài. Thời gian này hiện được đánh giá là ~ 100 năm tới. Hiện có 11 quốc gia sản xuất urani kỹ thuật chính và được sắp xếp theo thứ tự sau: Canađa, Úc, Kazakhstan, Nga, Namibia, Niger, Uzbekistan, Nam phi, Mỹ, Ukraina và Trung Quốc ( xem bảng 1). Năng lực làm giàu và chế tạo nhiên liệu
Như đã trình bày ở trên, nhiên liệu hạt nhân thành phẩm dùng trực tiếp cho lò phản ứng được chế biến từ urani kỹ thuật qua các công đoạn như chuyển hóa urani kỹ thuật sang dạng UF6, làm giàu đồng vị urani nhằm đạt hàm lượng đồng vị U-235 cỡ 4-5% và chế tạo nhiên liệu (gồm các bước: chế tạo gốm nhiên liệu từ UF6 đã làm giàu; chế tạo vỏ bọc nhiên liệu; chế tạo thanh và bó nhiên liệu). Hiện nay, những nước sau có công nghệ làm giàu đồng vị urani-235: Brazil, Trung Quốc, Pháp, Đức, Ấn Độ, Nhật Bản, Hà Lan, Pakistan, Nga, Anh và Hoa Kỳ. Trong đó, một số nước phục vụ cho cả chương trình vũ khí, một số chỉ phục vụ cho nhu cầu nhiên liệu hạt nhân của quốc gia. Chỉ có hai quốc gia: Nga (MINATOM) và Hoa kỳ (DOE và USEC) và hai tổ hợp quốc tế: Eurodif (ở Pháp) và Urenco (ở Đức, Hà Lan, Anh và sắp tới là ở Hoa kỳ và liên doanh với Pháp) cung cấp dịch vụ làm giàu đồng vị U-235 cho các nước khác. Công suất làm giàu đồng vị của Nga và Hoa kỳ và hai tổ hợp quốc tế: Eurodif (ở Pháp) và Urenco (ở Đức, Hà Lan, Anh và sắp tới là ở Hoa kỳ và liên doanh với Pháp) đủ cho việc hoạt động của các nhà máy điện nội địa và các nước hiện các cơ sở này cung cấp dịch vụ. Tổng năng lực làm giàu đồng vị urani của 10 quốc gia là 45.755 103SWU /năm xếp theo thứ tự sau: Nga, Mỹ, Pháp, Hà Lan, Anh, Đức, Nhật bản, Trung Quốc, Achentina và Pakistan. Quốc gia thực hiện công nghệ chế tạo nhiên liệu từ nguyên liệu urani đã được làm giàu phụ vụ cho nhu cầu nội địa: Achentina, Brazil, Canađa, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Romani, Pakistan và quốc gia vừa cung cấp nhu cầu nội địa vừa cung cấp dịch vụ chế tạo cho nước khác: Bỉ, Pháp (AREVA NC), Đức (Framatom ANP), Nga, Tây Ban Nha, Thủy Điển (WH), Anh Quốc, Hoa Kỳ (GE, WH, Siemens, AREVA NC). Phần lớn cơ sở chế tạo nhiên liệu hiện nay được xây dựng tại các nước có bán lò phản ứng và cũng là phần lớn là những nước thực hiện việc làm giàu urani. • Xu thế bảm bảo cung ứng nhiên liệu của thế giới Dựa trên Hiệp ước NPT, các nước sỡ hữu vũ khí hạt nhân và các nước có nền công nghiệp hạt nhân phát triển (Nga, Hoa Kỳ, Đức, Anh, Nhật Bản) cũng như một số tổ chức quốc tế (IAEA, Hội Hạt Nhân quốc tế, …) đề xuất các sáng kiến và cơ chế đảm bảo cho việc cung cấp nhiên liệu hạt nhân. Bản chất của các đề xuất này là không cho phép các nước mới tham gia vào điện hạt nhân xây dựng cơ sở làm giàu đồng vị và tái chế nhiên liệu hạt nhân đã cháy. Các cơ sở hạt nhân nhạy cảm này được hạn chế ở một số quốc gia đặc thù. Các quốc gia đặc thù này phải bảo đảm cho các nước khác việc cung cấp ổn định nhiên liệu hạt nhân. Xu hướng chung hiện nay là: (1) Xây dựng các trung tâm làm giàu đồng vị U-235 quốc tế, đặt tại các nước sỡ hữu vũ khí hạt nhân và (2) Xây dựng ngân hàng nhiên liệu dạng sản phẩm urani đã làm giàu nhẹ như UO2 và UF6 nhằm cung cấp nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân khi có đứt quãng trong việc cung cấp nhiên liệu do những đổ vỗ chính trị.
Triển vọng của các đề xuất, sáng kiến này vẫn còn rất hạn chế trong triển khai thực tế. Hiện nay, việc cung cấp urani và các dịch vụ nhiên liệu vẫn được thực hiện theo cơ chế đã trình bày. Trong các đề xuất trên cũng nhấn mạnh cơ chế cung cấp nhiên liệu hiện tại. III. 3. Đảm bảo cung cấp nhiên liệu hạt nhân cho giai đoạn 2020-2030 • Nhu cầu nhiên liệu hạt nhân Theo QHĐ VI trong giai đoạn từ 2020 đển 2025 nhu cầu nhiên liệu thành phẩm của 11 tổ máy là: 220 tấn U cho mỗi năm nhằm để bổ sung nhiên liệu. Giai đoạn sau 2025 -2030 nhu cầu nhiên liệu thành phẩm của 16 tổ máy là: 320 tấn U cho mỗi năm nhằm để bổ sung nhiên liệu chưa kể nhiên liệu lần đầu nạp cho các lò phản ứng là . Việc đánh giá giá nhiên liệu vào thời điểm này là rất khó. Giá hiện nay cho một lò phản ứng công suất 1000 MW một năm là 25-30 triệu USD. • Phương án cung cấp nhiên liệu Trong giai đoạn này cần có lõi nhiên liệu hạt nhân đầu tiên cho việc khởi động nhà máy và nhiên liệu chạy trong một số năm trong thời gian bảo hành nhà máy ( tối thiểu 03 năm). Số nhiên liệu này tốt nhất sẽ do công ty trúng thầu cung cấp nhà máy đảm nhiệm. Nhiên liệu thành phẩm cho lõi lò và bổ sung hàng năm được thực hiện bằng cách thức nhập khẩu. Phương thức nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân thành phẩm có thể được thực hiện: - Chủ nhà máy ĐHN ủy thác cho một công ty nước ngoài, đó là công ty trúng thầu cung cấp nhà máy ĐHN, đảm nhiệm. - Chủ nhà máy ĐHN trực tiếp nhập khẩu nhiên liệu từ một hoặc một số công ty nước ngoài. Trong thời gian này chủ nhà máy ĐHN ủy thác nhập khẩu cho công ty trung thầu là thích hợp nhất do kinh nghiệm, sự chuẩn bị về cơ sở hạ tầng và trách nhiệm bảo hành của chủ thầu. • Các chuẩn bị cho việc đảm bảo nhập khẩu nhiên liệu thành phẩm Chuẩn bị yêu cầu đấu thầu cho nhà máy ĐHN - Đưa yêu cầu cung cấp nhiên liệu vào yêu cầu thầu cung cấp nhà máy ĐHN. - Thương thảo hợp đồng và kí kết hợp đồng với nhà thầu. Chuẩn bị cơ sở pháp lý nhập khẩu và chuyên chở nhiên liệu
Tuy nhập khẩu ủy thác, nhưng Việt Nam phải có trách nhiệm tạo cơ sở pháp lý cho việc nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân thành phẩm. Đó là cơ sở pháp lý quốc tế, song phương và đa phương và cơ sở pháp lý cho hoạt động chuyên chở, kiểm định nhiên liệu, v.v. tại Việt Nam. Thành lập công ty nhiên liệu hạt nhân Công ty nhiên liệu hạt nhân chuyên trách công tác đảm bảo cung cấp nhiên liệu gồm nhập khẩu và triển khai hoạt động về nhiên liệu trong nước. Đây là công ty nhà nước với đầu tư tài chính của chủ nhà máy điện và các nhà đầu tư khác. Trong giai đoạn đầu, công ty phối hợp các cơ sở nghiên cứu như Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam để để thực hiện việc nhập khẩu nhiên liệu (kiểm tra nhiên liệu tại nhà máy chế tạo, …), xây dựng chính sách, các đề án tiền khả thi, khả thi xây dựng nhà máy chế tạo nhiên liệu và nhà máy chế biến quặng urani. Thành lập công ty vận chuyển nhiên liệu và nhiên liệu hạt nhân đã cháy Chuyên chở nhiên liệu hạt nhân cần đáp ứng yêu cầu cao về an ninh, anh toàn. Việc chuyên chở được thực hiện bỡi công ty chuyên trách, có chuyên môn cao. Công ty này được đầu tư bỡi chủ nhà máy điện hạt nhân và các nhà đầu tư khác. • Trách nhiệm của các cơ quan Trách nhiệm chính của chủ đầu tư - Đưa vào yêu cầu đấu thầu yêu cầu về cung cấp nhiên liệu. Phần thầu cung cấp nhiên liệu được thực hiện dưới dạng hợp đồng riêng, như là một phần của hợp đồng chính xây dựng nhà máy. Cấu trúc phần thương lượng giá cả trong hợp đồng cung cấp nhiên liệu được thực hiện trọn gói hoặc dưới dạng tính toán từng phần một như giá nguyên liệu urani, giá tinh chế, chuyển hóa, làm giàu đồng vị và chế tạo nhiên liệu. - Thiết lập các công ty nhiên liệu hạt nhân và công ty chuyên chở nhiên liệu hạt nhân và nhiên liệu hạt nhân đã cháy. - Phối hợp với Viện NLNTVN đào tạo cán bộ, đặc biệt cán bộ có hiểu biết thực tế về nhiên liệu, nắm chắc các hiểu biết liên quan kiểm soát chất lượng (QA, QC) phục vụ cho công tác giám sát quá trình chế tạo nhiên liệu ở cơ sở nước ngoài cung cấp nhiên liệu cho lò phản ứng trong quá trình nhập khẩu. Trách nhiệm của chính phủ - Tham gia đầy đủ các hiêp định và công ước Quốc tế liên quan đến ứng dụng năng lượng nguyên tử và trực tiếp đến xuất nhập khẩu vật liệu, thiết bị hạt nhân, quản lý nhiên liệu đã cháy. (Ngoài hiệp định quốc tế đã ký kết: Hiệp ước không phổ biến vũ khí hạt nhân (1982), Công ước thông báo sớm tai nạn hạt nhân (1987), Công ước trợ giúp trong trường hợp sự cố hạt nhân hoặc tai nạn phóng xạ (1987), Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân toàn diện (ký năm 1996, phê chuẩn năm 2006),
Hiệp định thanh sát hạt nhân với Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA (1990) và Nghị định thư bổ sung cho Hiệp định thanh sát (ký năm 2007, chưa phê chuẩn), Việt Nam cần tham gia: Điều ước bảo vệ vật thể hạt nhân trong đó có việc bảo vệ vật liệu hạt nhân và Quản lý xuất khẩu (London guideline for Nuclear supply Group (1978/1992),v.v.). - Kí kết hiệp định song phương và đa phương về hợp tác trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử vì mực đích hòa bình làm làm khung pháp lý cho việc các công ty kí kết hơp đồng kinh tế cung cấp nhiên liệu hạt nhân và các dịch vụ khác trên cơ sở đa phương và đa dạng quan hệ quốc tế trong vấn đề này nhưng tập trung vào đối tác có tiềm năng về nguyên liệu, công nghệ, có chế độ chính trị ổn định và có quan hệ chính trị và kinh tế lâu dài với Việt Nam III.4. Đảm bảo cung cấp nhiên liệu hạt nhân cho giai đoạn sau 2030 • Nhu cầu nhiên liệu hạt nhân Theo QHĐ VI trong giai đoạn sau 2030 nhu cầu nhiên liệu thành phẩm của 16 tổ máy là: 320 tấn U cho mỗi năm nhằm để bổ sung nhiên liệu. • Phương án cung cấp nhiên liệu Trong giai đoạn này thực hiện hai phương thức cung cấp nhiên liệu: - Chủ động nhập khẩu nhiên liệu thành phẩm trực tiếp không qua ủy thác nhằm thay thế tối đa việc nhập khẩu nhiên liệu qua ủy thác; - Chủ nhà máy ĐHN nhập khẩu UO2, UF6 đã được làm giàu và bỏ thanh nhiên liệu. Chế tạo nhiên liệu tại cơ sở nhiên liệu hạt nhân ở Việt Nam cho các lò phản ứng và thay thế hoàn toàn việc nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân thành phẩm sau năm 2035. • Các chuẩn bị cho việc đảm bảo nhập khẩu nhiên liệu thành phẩm và nội địa hóa chu trình nhiên liệu - Hoàn thiện cơ sở pháp lý quốc tế và trong nước và Tăng cường và mở rộng hợp tác song phương và đa phương với các quốc gia có tiềm năng và công nghệ nhiên liệu hạt nhân. Ký kết các hợp đồng ngắn và dài hạn cung cấp nguyên liệu urani kỹ thuật, các dịch vụ chuyển hóa, làm giàu, cung cấp vỏ thanh nhiên liệu. - Nhập khẩu công nghệ chế tạo và thiết kế nhiên liệu cho giai đoạn chế tạo nhiên liệu. Xây dựng cơ sở chế tạo nhiên liệu. • Trách nhiệm của các cơ quan Trách nhiệm của chủ nhà máy điện nhân: - Lựa chọn đối tác và kí kết các hợp đồng kinh tế cung cấp nguyên liệu urani kỹ thuật, cung cấp dịch vụ và các sản phẩm UO2 và UF6 đã làm giàu cho việc chế tạo nhiên liệu.
- Thành lập cơ sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân từ nguyên liệu UO2 và UF6 đã làm giàu cho việc chế tạo nhiên liệu. III.5. Nội địa hóa một số giai đoạn của chu trình nhiên liệu Nội địa hóa một số giai đoạn chu trình nhiên liệu hạt nhân nhằm tạo cho Việt Nam giảm phụ thuộc vào quan hệ với các đối tác, tăng tính đa dạng cho việc cung cấp các dạng khác nhau của urani, tăng khả năng dự trữ, dự phòng urani ở các dạng khác nhau và chủ động sử dụng tài nguyên urani cho công tác dự phòng cũng như đưa ra thị trường dịch vụ để lấy nguyên liệu cho nhà máy chế tạo nhiên liệu. • Nội đung nội địa hóa chu trình nhiên liệu Việt Nam thực hiện hai giai đoạn trong chu trình nhiên liệu: - Giai đoạn khai thác, chế biến quặng urani từ tài nguyên của Việt Nam và của nước khác; - Giai đoạn chế tạo nhiên liệu từ UO2 và UF6 đã làm giàu trên cơ sở nhập khẩu công nghệ chế tạo nhiên liệu. • Yêu cầu về công nghệ chế tạo nhiên liệu nhập khẩu - Công nghệ chế tạo nhiên liệu nhập khẩu phải là công nghệ tiến tiến. Đối tác cần ký hợp đồng cung cấp nhiên liệu là đối tác có chương trình phát triển và cải tiến công nghệ dài hạn. - Hợp đồng kinh tế ngoài việc chuyển giao công nghệ và thiết bị chính, cần xem xét các yếu tố như dịch vụ và trợ giúp phát sinh trong quá trình sản xuất, các phối hợp và hợp tác nghiên cứu hoàn thiện và phát triển công nghệ cũng như chuyển giao công nghệ mới do đối tác phát triển. • Quy mô và Lộ trình nội địa hóa chu trình nhiên liệu Cơ sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân: -Quy mô cơ sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân chỉ một dây chuyền công sản xuất và phải đảm bảo thỏa mãn nhu cầu cho tất cả nhà máy điện với hệ số dự phòng 30% nghĩa là cỡ 200-300 tấn kim loại nặng/năm tương đương với công suất nhiều cơ sở chế tạo nhiên liệu cỡ nhỏ của thế giới. - Lộ trình thực hiện nhập khẩu và xây dựng cơ sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân: + 2010-2020: Chuẩn bị nghiên cứu tiền khả thi; Báo cáo đầu tư; + 2020-2025: Lựa chọn đối tác cung cấp công nghệ, kí kết hợp đồng ; + 2025-2030: Xây dựng cơ sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân; + 2030: Đưa cơ sở chế tạo nhiên liệu hạt nhân vào vận hành. Cơ sở chế biến quặng urani:
- Quy mô cơ sở chế biến quặng urani Việt Nam sẽ được tính toán trên cơ sở đề án tiền khả thi. Dựa trên kinh nghiệm của các nước, có thể xây dựng cơ sở chế biến quặng urani với công suất 300-500 tấn U/ năm. - Lộ trình thực hiện xây dựng cơ sở chế biến quặng urani Việt Nam: + 2010-2020: Điều tra chi tiết cấp C1 8.000 tấn urani Vùng Nông Sơn. Mở rộng điều tra và nâng cấp trữ lượng urani. Nghiên cứu đánh giá công nghệ, đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật; Chuẩn bị nghiên cứu tiền khả thi; Báo cáo đầu tư; + 2020-2025: Xây dựng cơ sở chế biến quặng urani vùng Nông Sơn, Quảng Nam; + sau 2025: Đưa cơ sở chế biến quặng urani vào vận hành. • Chuẩn bị cho chương trình nội địa hóa Hoạt động nghiên cứu R&D Hoạt động nghiên cứu phát triển là cơ sở phát triển tiềm năng trong lĩnh vực nhiên liệu hạt nhân và trực tiếp thực hiện nhiệm vụ nội địa hóa giai đoạn chế biến quặng, sản xuất urani kỹ thuật và làm chủ công nghệ chế tạo nhiên liệu ở giai đoạn nhập khẩu và cải tiến và phát triển công nghệ chế tạo nhiên liệu trong thời gian tiếp theo.. Nội dung của hoạt động nghiên cứu và phát triển công nghệ (hoạt động R&D) bao gồm: - Đánh giá giá trị kinh tế - kỹ thuật của quặng urani Việt Nam, chuẩn bị báo cáo khả thi và báo cáo đầu tư cho nhà máy chế biến quặng urani Vùng Nông Sơn quy mô 300-500 tấn / năm. - Xây dựng cơ sở hạ tầng (cơ sở nghiên cứu, trang thiết bị nghiên cứu, đào tạo đội ngũ cán bộ, v.v.) cần thiết cho việc nghiên cứu công nghệ chế tạo nhiên liệu hạt nhân và thiết kế nhiên liệu. Xây dựng pilot chế tạo nhiên liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu R&D. - Nghiên cứu ở quy mô pilot nhằm mục đích đánh giá lựa chọn công nghệ và nhà cung cấp công nghệ chế tạo và thiết kế nhiên liệu. Chuẩn bị Báo cáo khả thi và Báo cáo đầu tư cơ sở chế tạo nhiên liệu từ nguyên liệu UF6/UO2 đã làm giàu nhập khẩu. - Nghiên cứu sử dụng tài nguyên zirconi Việt Nam nhằm chế tạo zirconi kim loại và hợp kim zircaloy làm vỏ bọc thanh nhiên liệu. Chuẩn bị Báo cáo khả thi và Báo cáo đầu tu cơ sở chế tạo zircaloy làm vỏ thanh nhiên liệu từ tài nguyên zirconi Việt Nam. Điều tra khảo sát tài nguyên urani ở Việt Nam và ở nước ngoài
- Thực hiện đề án thăm dò 8.000 tấn urani Vùng Thành Mỹ, Quảng Nam. Mở rộng điều tra nâng cấp trữ lượng urani Vùng Nông Sơn. - Nghiên cứu mở rộng điều tra urani các nước trong khu vực, nhằm tiến tới chủ động hợp tác khai thác nếu có. Công ty cung cấp nhiên liệu - Quá trình nội địa hóa nhiên liệu hạt nhân được giao trách nhiệm cho chủ đầu tư nhà máy điện hạt nhân kết hợp với Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam. Ngoài ra, để trực tiếp vận hành cơ sở chế biến quặng và chế tạo nhiên liệu, vỏ bọc nhiên liệu do Công ty nhiên liệu hạt nhân của Nhà nước đảm nhiệm trong đó có vai trò của các viện nghiên cứu, đặc biệt Viện NLNTVN. Công ty này được thành lập khi xây dựng nhà máy điện hạt nhân và có vai trò trong việc nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân thành phẩm cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên như đã trình bày ở trên. Xây dựng chính sách và cơ sở hạ tầng cho nội địa hóa - Để đảm bảo thành công của chương trình nội địa hóa chu trình nhiên liệu và đảm bảo an ninh cung cấp nhiên liệu hạt nhân cần có chính sách đồng bộ về cung cấp đảm bảo cung cấp nhiên liệu hạt nhân. Chính sách này liên tục được hoàn thiện phù hợp sự thay đổi tình hình cung cầu urani, tình hình kinh tế, chính trị của thế giới và năng lực phát triển công nghiệp hạt nhân trong nước . III.6. Kết luận Việc đảm bảo an ninh cung cấp nhiên liệu hạt nhân là vấn đề cực kỳ quan trọng. Vấn đề này không chỉ mang tính chất kỹ thuật, công nghệ cao mà còn là vấn đề liên quan đến quan hệ song phương, đa phương của Việt Nam với các nước và tình hình chính trị quốc tế. Lựa chọn đối tác hạt nhân chiến lược và phát triển tiềm năng, năng lực hạt nhân nói chung và năng lực nhiên liệu hạt nhân là rất quan trọng cho việc đảm bảo thắng lợi chương trình điện hạt nhân của Việt Nam.
Lộ trình đảm bảo nhiên liệu hạt nhân cho các nhà máy điện hạt nhân (NM ĐHN) ở Việt Nam Milestone 1: Milestone 2: Milestone 3: Khởi động Chọn thầu Xây dựng, Khởi động và vận hành chương trình NMĐHNđầu tiên NMĐHN đầu tiên Mốc ĐHN quan PD Chuẩn bị chọn trọng Chọn Xây dựng NMĐHN: Tiếp tục xây NMĐHN: của thầu cho nhà náy thầu NMĐHN 4 Tổ máy dựng 12 tổ máy QH ĐHN đầu tiên Tích lũy công nghệ Giai đoạn chuyển giao công nghệ Phát triển CN Lộ 2008 2009 2010 2011 2013 2014 2015 2019 2020 2025 2030 Sau 2030 trình Kế Khẳng định loại hình -Nhập khẩu nhiên liệu hoạch Đàm phán cấp Nhà cung cấp nhiên liệu, - Khai thác và chế biến quặng cung nước và cấp công ty Chế tạo nhiên dịch vụ nhiên liệu đã urani Việt Nam cấp cho nhập khẩu liệu tại Việt Nam cháy cho Nhà máy đầu nhiên nhiên liệu tiên. liệu Chuẩn bị cho việc thực hiện kế hoạch cung cấp nhiên liệu và Nội địa hóa một số giai đoạn chu trình nhiên liệu -Chính sách- kế hoạch và lộ trình chu trình nhiên liệu. -Tiếp tục bổ sung hoàn thiện chính sách và lộ trình chu Chính Xây dựng chính sách và cơ sở hạ tầng cho nội địa hóa. trình nhiên liệu. sách - Xác dịnh và ký kết hợp tác song phương và đa phương -Hoàn thiện cơ sở pháp lý quốc tế và trong nước và và cơ trong việc cung cấp vật liệu hạt nhân. Tăng cường và mở rộng hợp tác song phương và đa sở - Chuẩn bị cơ sở pháp lý nhập khẩu và chuyên chở nhiên phương với các quốc gia có tiềm năng và công nghệ pháp liệu, V.v. nhiên liệu hạt nhân. Ký kết các hợp đồng ngắn và dài lý hạn cung cấp nguyên liệu urani kỹ thuật, các dịch vụ chuyển hóa, làm giàu, cung cấp vỏ thanh nhiên liệu.
Thăm dò: Mở rộng thăm dò : Mở rộng thăm dò: - 15.000 tấn (2020-2030) Thăm 8.000 tấn 7.000 tấn - 30.000 tấn (sau 2030-2050) dò U - Uran từ nguồn thứ cấp. - Mở rộng thăm dò ra nước ngoài - Tiếp tục thực hiện R&D Thử nghiệm -Lập luận chứng nhà - Nhà máy chế biến đi vào hoạt - Thực hiện xử lý mẫu công Pilot,Đánh máy công suất 200-400 động Xử lý nghệ trong các dự án thăm dò giá KH-KT tấn U/năm. quặng quặng urani - Xây dựng nhà máy chế U Nông Sơn biến quặng urani -Xây dựng phòng thí - Xây dựng luận chứng, kế - Xây dựng - Nhà máy chế nghiệm và pilot chế tạo hoạch chi tiết, lựa chọn đối tác nhà máy chế tạo nhiên liệu nhiên liệu (gồm: công cung cấp nhà máy chế tạo nhiên tạo nhiên liệu cung cấp cho nhà nghệ gốm, thiết kế nhiên liệu. máy ĐHN liệu, đánh giá nhiên liệu ) từ U giàu (từ 235UF6, Chế 235 UO2,…) và đào tạo cán tạo bộ. nhiên - Hoạt động R&D chế tạo gốm - Nghiên cứu công nghệ gốm nhiên liệu, thiết kế nhiên liệu, nâng cao tính liệu nhiên liệu. năng và an toàn của nhiên liệu,… -Nghiên cứu chế tạo Zr kim loại và -Nghiên cứu chế tạo Zr và -Xây dựng đề -Xây dựng nhà Zircaloy tinh khiết hạt nhân từ nguyên zircaloy ở quy mô thử nghiệm án chi tiết về máy chế tạo vỏ liệu trong nước ở quy mô phòng thí lớn. nhà máy sản thanh nhiên liệu nghiệm. -Lập FS cho cơ sở chế tạo vỏ xuất vỏ thanh nhiên liệu nhiên liệu
Lộ 2008 2009 2010 2011 2013 2014 2015 2019 2020 2025 2030 Sau 2030 trình
IV. Nghiên cứu xử lý chế biến quặng urani Viện Công nghệ xạ hiếm hiện nay đang hoàn thiện các nghiên cứu công nghệ quy mô phòng thí nghiệm, tập trung vào tất cả các khâu của quá trình xử lý quặng thu urani kỹ thuật. Từ chuẩn bị quặng đầu, gia công quặng, hoà tách, làm sạch tạp chất, kết tủa sản phẩm thu urani kỹ thuật và xử lý bã thải của quá trình xử lý quặng. Trong khuôn khổ của hoạt động nghiên cứu hằng năm, năm 2008-2009, Viện CNXH thực hiện 02 nhiệm vụ cơ bản sau: 1- Đề tài cấp Bộ 2008-2009: Hoàn thiện quy trình thử nghiệm công nghệ và thiết bị thu nhận urani kỹ thuật từ quặng cát kết Pà Lừa bằng kỹ thuật trộn ủ và trao đổi ion 2- Đề tài cấp cơ sở 2008-2009: Xây dựng phương án công nghệ và thiết bị cho công đoạn thuỷ luyện mẫu công nghệ của dự án thăm dò 8.000 tấn U3O8 khu vực Thành Mỹ tỉnh Quảng Nam 3- Đề án mẫu xử lý công nghệ: Viện đang chuẩn bị cho dự án xử lý mẫu công nghệ quặng urani vùng Thành Mỹ. Dự án này làm dự án thành phần trong đề án thăm dò 6.000 tấn U cấp C1 quặng urani vùng Thành Mỹ, Quảng Nam do Bộ Công Thương chủ trì. Nội dung nghiên cứu xử lý mẫu công nghệ, phương án công nghệ thử nghiệm, trang thiết bị cần thiết, quy hoạch mặt bằng, diện tích cho pilot thử nghiệm đã được đề xuất. IV.1. Đề tài cấp Bộ 2008-2009: “Hoàn thiện quy trình thử nghiệm công nghệ và thiết bị thu nhận urani kỹ thuật từ quặng cát kết Pà Lừa bằng kỹ thuật trộn ủ và trao đổi ion” Mục tiêu chính của đề tài là hoàn thiện hệ thống thiết bị công nghệ và quy trình công nghệ thu nhận urani kỹ thuật từ quặng cát kết Pà Lừa bằng kỹ thuật trộn ủ và trao đổi ion trên hệ thiết bị trao đổi liên tục quy mô sau phòng thí nghiệm. Trên cơ sở các số liệu thực nghiệm, tính toán chi phí xử lý quặng (chủ yếu về chi phí nguyên vật liệu, năng lượng và nhân công trên quy mô hệ thống thiết bị thử nghiệm). Kết quả cụ thể như sau: - Về khâu chuẩn bị quặng đầu: Quặng cát kết urani khu vực Nông Sơn tồn tại dưới 3 loại hình phong hoá, bán phong hoá và chưa phong hoá, các đặc điểm thành phần khoáng, thành phần hoá học đã được xác định. Các thông số công nghệ và thiết bị về gia công quặng cho phù hợp với quá trình hoà tách quặng bằng các kỹ thuật khác nhau như hoà tách thấm, trộn ủ hay khuấy trộn đã được xác định. Với kỹ thuật hoà tách trộn ủ đã xây dựng quy trình đập quặng hai cấp, trên thiết bị đập. Bước 1: là đập sơ bộ, thực hiện trên máy đập trung: điều chỉnh khe đập (khoảng cách giữa 2 má) về 5 cm. Hầu như toàn bộ quặng có thể qua được máy đập nhỏ nên không cần sàng phân cấp sau bước đập này.
Bước 2: đập quặng về kích thước 1 cm trên máy đập nhỏ: điều chỉnh khe đập về 1 cm. Sau khi quặng qua máy này được đưa vào sàng rung (sàng dưới cùng có mắt lỗ 1 cm). Phần quặng trên sàng này (khoảng 20%) được quay lại máy đập cùng với quặng mới. - Về khâu hoà tách quặng: đã xây dựng quy trình hoà tách bằng kỹ thuật trộn ủ, đây là phưong pháp phù hợp với với đối tượng quặng có nhiều thành phần sét, bở rời và khó hoà tách. Các thông số công nghệ cơ bản đã được xác định chi tiết như nồng độ axit, chi phí axit, tỷ lệ rắn lỏng, chi phí chất oxi hoá, quy trình trộn, thời gian trộn, thời gian ủ, kỹ thuật rửa, chi phí nước rửa, thời gian và số lần rửa, tốc độ bơm dung dịch. + Thông số công nghệ cơ bản khâu trộn quặng: Kích thước hạt quặng (max) 2,5cm; Chi phí axit 30-70 kg /tấn quặng, chi phí chất ôxi hoá 3-4kg/tấn quặng tùy theo tỷ lệ các loại quặng; Độ ẩm khi trộn 10-15% khối lượng; thơì gian ủ quặng 3 ngày. + Thông số công nghệ cơ bản khâu rửa kết hợp hoà tách: Tốc độ tưới 6E- 05m/s, tốc độ có thể điều chỉnh tuỳ thuộc tỷ lệ các loại quặng và theo lần rửa nào; số lần rửa là 6 lần; Số bậc tuần hoàn dung dịch rửa là 2 (môi bậc 3 lần rửa); Dung dịch rửa lần 1, 2,3 có pH =1, dung dịch rửa lần 4, 5 có pH = 2, dung dịch rủa lần 6 dùng nước thường. + Chuẩn bị dung cho tách loại tạp chất: Dung dịch hoà tách và dung dịch rửa được phối trộn và điều chỉnh về pH=1,5-1,6, nồng độ urani khoảng 1-1,5 g/l thích hợp cho khâu trao đổi ion tách tạp chất tiếp theo. Đã thử nghiệm quy trình trộn ủ trên quy mô một mẻ hoà tách 3.000 kg quặng. Với phương pháp này, thời gian hoà tách giảm đi nhiều so với phương pháp hoà tách thấm. Các chi phi thêm về gia công quặng và quá trình trộn tăng lên không nhiều, thiết bị đơn giản. - Về khâu trao đổi ion: đã thiết kế và chế tạo (xem hình dưới đây) và vận hành thành công hệ trao đổi ion liên tục năng suất xử lý 20 lít dung dịch hoà tách /giờ. Đã xây dựng được nguyên lý hoạt động và trình tự thao tác của hệ. Đây là kết quả rất quan trọng của đề tài, lần đầu tiên đã chế tạo và vận hành hệ trao đổi ion liên tục. Quy trình xử lý dung dịch hoà tách thu được từ mẻ trộn ủ có nồng độ U =0,496 g/l sau khi điều chỉnh pH = 1,6, hấp dung U của nhựa đạt 42 gU /l nhựa. Một số chế độ riêng cho dung dịch này là: + Tốc độ dòng khi hấp thu: 270 ml/phút + Hấp thu chu kỳ đầu tiên: bơm 54,4 lít dung dịch hoà tách (có thể kiểm tra nồng độ U ở đầu ra để kiểm soát); + Thể tích dung dịch hoà tách ở các chu kỳ tiếp theo: 25,3 lít (93 phút); + Tốc độ dòng dung dịch axit hoá khi chuyển nhựa: 300 ml/phút;
+ Thể tích nhựa thay thế /lần chuyển: 300 ml; + Tốc độ dòng tác nhân NaCl 1M+ H2SO4 0,1M khi rửa giải: 12 ml/phút + Thể tích dung dịch tác nhân rửa giải /chu kỳ: 1,054 lít (72 phót) - Về khâu kết tủa sản phẩm Đã xác định được chi phí H2O2 là 0,182 gH2O2/g U3O8. Các bước thực hiện gồm: • Kết tủa tạp chất: dùng dung dịch sữa vôi 20% đã qua sàng 75 µm kết tủa tạp chất tại pH = 3,8, tổng thời gian khuấy khoảng 1 giờ. Tiếp theo là để lắng, lọc và rửa bã thu dung dịch sạch. • Kết tủa sản phẩm: dùng dung dịch H2O2 với lượng cần thiết cho lượng dung dịch urani trong thùng và bổ sung đồng thời dung dịch NH4OH (pha loãng 1/1 để giảm tốc độ bay hơi) sao cho pH dung dịch được duy trì ở pH =3, 3. Thời gian kết tủa khoảng 1 giờ là có thể thu được sản phẩm dạng tinh thể. Sau khi kết thúc, để cho ổn định tinh thể, sau đó lọc, rửa và sấy sản phẩm. Với quy trình như vậy, sản phẩm thu được sẽ có chất lượng rất cao (95% U3O8) và sản phẩm rất dễ lắng, lọc rửa. Hiệu suất thu hồi urani quá trình kết tủa đạt trên 99%. Kết luận: Hiệu suất thu hồi urani toàn bộ quá trình từ hoà tách, tách loại tạp chất và kết tủa thu sản phẩm đạt trên 70%. Quy trình không quá phức tạp, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp, đặc chủng.
NH4O N−íc QuÆng ®· ®Ëp+bét T§IO H2SO4 ®Æc 1 4 N−íc KÕt tña 2 3 MnO2 Dung dÞch urani s¹ch N−íc ñ + röa Trén B¬m B¬m B¬ Läc, H2SO4 ®Æc röa N−íc Dung dÞch tuÇn hoµn N−íc NaCl HCl SÊy §i xö lý th¶i Yellowcak e S¬ ®å quy tr×nh c«ng nghÖ xö lý quÆng b»ng trén ñ vµ trao ®æi ion PhÇn xö lý quÆng vµ dung dÞch