B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O
Ộ
Ụ
Ạ
TR
NG Đ I H C S PH M TP H CHÍ MINH
ƯỜ
Ạ Ọ Ư Ạ
Ồ
Đ Tài:
ề
Thành Ph H Chí Minh – Năm 2010 ố ồ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O
Ộ
Ụ
Ạ
TR
NG Đ I H C S PH M TP H CHÍ MINH
ƯỜ
Ạ Ọ Ư Ạ
Ồ
Đ Tài:
ề
GVHD: ThS. Tr n Thi n Thanh ệ ầ
NSVTH: Lê Huy Ba Duy
Nguy n Văn Quang ễ
Nguy n Th Kim Xuy n ế ị ễ
Nguy n Th Thanh ễ ị
NHÓM SUNRISE
TRANG 2
Đ I H C S PH M TP HCM. KHOA V T LÝ. L P LÝ 4 CN (K33) Ạ Ọ Ư Ạ Ớ Ậ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
Trên ph m vi toàn c u, năng l là vô cùng c n thi ạ ầ ế t và mu n hay ố
LÔØI GIÔÙI THIEÄU ng nguyên t ầ
ượ ử
không cũng ph i phát tri n năng l ng nguyên t (NLNT) vì s t n t ể ả ượ ử ự ồ ạ ể i và phát tri n
t, dân s th gi i hi n nay là h n 6 t ng i và c a nhân lo i. Nh chúng ta đã bi ủ ư ạ ế ố ế ớ ệ ơ ỷ ườ
hàng năm tăng thêm kho ng 80 tri u ng ng đ ng v i dân s Vi ệ ả i, t ườ ươ ươ ớ ố ệ ệ t Nam hi n
nay. Dân s tăng đ ng nhiên d n t i tăng m c tiêu th năng l ng. ố ươ ẫ ớ ứ ụ ượ
Hi n nay, ngu n năng l ệ ồ ượ ụ ng ph c
i ch y u l y t các v cho con ng ụ ườ ủ ế ấ ừ
ngu n năng l ng hoá th ch nh than ồ ượ ư ạ
đá, d u m và khí thiên nhiên. Ng i ta ầ ỏ ườ
cũng đã tranh lu n r t nhi u xung ậ ề ấ
ạ quanh v n đ nguyên li u hoá th ch ề ệ ấ
còn t n t i đ ồ ạ ượ ề c bao lâu? Có m t đi u ộ
ch c ch n là ngu n năng l ng hoá ắ ắ ồ ượ
th ch cũng ch có h n. Theo tính toán ạ ạ ỉ
ng qu c t thì than đá, m c dù có tr ng t c a các chuyên gia năng l ủ ượ ố ế ặ l ữ ượ ươ ố ng đ i
phong phú, nh ng cũng ch khai thác đ c trong vòng 230 năm là c n ki ư ỉ ượ ạ ệ ầ t, còn d u
ử m là 43 năm và khí thiên nhiên là 62 năm. Trong khi đó, nhiên li u Uran n u tái x lý ệ ế ỏ
có th s d ng hàng ngàn năm, ch a k Thori cũng có th dùng làm nhiên li u cho ể ử ụ ư ể ể ệ
nhà máy đi n h t nhân.V n đ s d ng các d ng năng l ề ử ụ ệ ạ ạ ấ ượ ặ ờ ng m i nh gió, m t tr i, ư ớ
thu tri u, đi n nhi t… cũng đã đ c nghiên c u. Tuy nhiên, các ngu n năng l ỷ ề ệ ệ ượ ứ ồ ượ ng
này cũng ch chi m m t t ỉ l ộ ỷ ệ ấ r t nh . ỏ ế
Vì v y, đ tr l i câu h i v gi ng m i. Và tìm hi u xem ể ả ờ ậ ỏ ề ả i pháp ngu n năng l ồ ượ ể ớ
ng hóa th ch ngày càng c n ki t. Hãy h đã làm th nào đ d n thay th năng l ọ ể ầ ế ế ượ ạ ạ ệ
cùng nhóm SUNRISE c a chúng tôi tìm hi u v nhà máy đi n nguyên t BOILING ủ ể ề ệ ử
NHÓM SUNRISE
TRANG 3
WATER REACTOR.
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
MUÏC LUÏC
Ự
Ủ
Ể
Ả Ứ Ấ
Ộ
Ủ
Ắ
Ạ
Ệ
NG III. U ĐI M VÀ NH
C ĐI M C A LÒ BWR Ủ
ƯỢ
Ể
Ể
3 .............................................................................................................. LÔØI GIÔÙI THIEÄU MUÏC LUÏC 4 ............................................................................................................................... NG I. S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N C A LÒ PH N NG CH 5 ......................... ƯƠ NG II. CÔNG NGH , NGUYÊN T C HO T Đ NG VÀ C U T O C A LÒ CH Ạ ƯƠ BWR 12 .......................................................................................................................................... CH 19 ........................................... Ư ƯƠ 21 ............................................................................................... TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
NHÓM SUNRISE
TRANG 4
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
Ự
NG I. NG I.
THÀNH VÀ PHÁT TRI N C A LÒ VÀ PHÁT TRI N C A LÒ THÀNH
ƯƠCH ƯƠ CH
ỰS HÌNH S HÌNH
Ủ Ủ
Ể Ể
PH N NG Ả Ứ PH N NG Ả Ứ
I.1. GIAI ĐO N PHÁT TRI N
Ạ
Ể
I.1.a. Th h I
Các lò ph n ng th h th nh t đ ả ứ ế ệ (1950 – 1960) ế ệ ứ ấ ượ ậ c xây d ng vào nh ng năm 1955-1965, t p ữ ự
trung ch y u Hoa Kỳ, Liên Xô, Nh t B n, Th y Đi n và V ng qu c Anh. Các lò ủ ế ở ậ ả ươ ụ ể ố
thu c th h này b t ngu n t nh ng m u thi t k ban đ u đ c phát tri n đ s ế ệ ồ ừ ắ ộ ữ ẫ ế ế ầ ượ ể ử ể
d ng trên tàu bi n cu i nh ng năm 1940. Thi ố ụ ữ ể ế ế ả t k ban đ u có công su t kho ng ầ ấ
5.000 KW. Bao g m nh ng nguyên m u ban đ u lò ph n ng h t nhân t nh ng năm ả ứ ữ ẫ ầ ạ ồ ừ ữ
1950 và 1960, ví d nh Shippingport, Dresden-1, Magnox và Calder Hall-1 ụ ư ở ươ V ng
qu c Anh. ố
M t s lò ph n ng đi n hình c a các lò th I. ể ộ ố ả ứ ủ ế
Shippingport
Lò ph n ng Shippingport đ ả ứ ượ c đ a vào ư
i Shippingport, v n hành năm 1957 t ậ ạ
Pennsylvania, Hoa Kỳ và ho t đ ng t ạ ộ ớ i
năm 1982.
Làm ch m và làm l nh b ng n
Là lò ph n ng n c áp l c. ả ứ ướ ự
c nh ậ ạ ằ ướ ẹ
Nhiên liêu: h p kim Uranium UO
2 làm
H2O.
ợ
giàu cao.
NHÓM SUNRISE
TRANG 5
Công su t 60 MW. ấ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
Dresden-1
Lò ph n ng n c sôi th ả ứ ướ ươ ầ ng m i đ u ạ
tiên.
B t đ u xây d ng vào năm 1956 và đ ắ ầ ự ượ c
n i v i m ng di n vào năm 1960. ệ ố ớ ạ
Làm ch m và làm l nh b ng n
Ng ng ho t đ ng ngày 31/10/1978. ạ ộ ư
ậ ạ ằ ướ c nh H ẹ 2-
Nhiên liêu: h p kim Uranium UO
2 làm giàu cao.
O.
ợ
Công su t t ng: 207 MW. ấ ổ
I.1.b. Th h II ế ệ
B t đ u v n hành vào nh ng năm 1970 và bao g m ph n l n trong s trên 400 ắ ầ ầ ớ ữ ậ ồ ố
lò ph n ng v n hành th i áp l c (PWR) và ki u n c sôi ả ứ ậ ươ ng m i ki ạ ểu n c d ướ ướ ự ể ướ
(BWR). Các lò ph n ng này, th ng đ c g i là lò ph n ng n c nh (LWR), s ả ứ ườ ượ ọ ả ứ ướ ẹ ử
d ng các ph ụ ươ ệ ng pháp an toàn “ch đ ng” truy n th ng bao g m các tác đ ng đi n ủ ộ ề ố ồ ộ
ho c c khí th c hi n theo l nh. M t s h th ng theo thi ệ ộ ố ệ ố ặ ơ ự ệ ế ế ể t k còn v n hành ki u ậ
th đ ng (VD: s d ng van gi m áp) và làm vi c không c n đ n ng ử ụ ụ ộ ệ ế ầ ả ườ ể i đi u khi n ề
ho c m t ngu n đi n t dùng. G m các ki u lò PWR (Pressurized Water Reactor – lò ệ ự ấ ặ ồ ể ồ
ph n ng áp l c) và BWR (Boiled Water Reactor – lò ph n ng n ả ứ ả ứ ự ướ c sôi) c a châu ủ
Âu, Hoa Kỳ, Nh t; WER và RBMK (c a Nga); Candu n ủ ậ ướ Ấ c n ng (c a Canada, n ủ ặ
• Lò n
Đ ), HTGR (High Temperature Helium Gas), LMFR (Liquid metal cooled reactor). ộ
c sôi: ướ
Ch duy trì có m t h th ng n ộ ệ ố ỉ ướ ừ c. N c v a ướ
h p th nhi ấ ụ t t ệ ừ các ph n ng h t nhân trong lò đ ạ ả ứ ể
c thành h i n c và h i n bi n n ế ướ ơ ướ ơ ướ ấ c v i áp su t ớ
đ ượ c d n th ng đ n t ẳ ệ ế uabin đ quay máy phát đi n. ể ẫ
NHÓM SUNRISE
TRANG 6
Trong lo i lò ph n ng này, n c đ ả ứ ạ ướ ượ c truy n qua ề
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
lõi lò ph n ng, ho t đ ng nh nh ng dung d ch trung hòa và môi tr ư ữ ạ ộ ả ứ ị ườ ộ ng làm ngu i,
c đ làm quay tuabin. Lò BWR ho t đ ng đi u ki n áp su t 70 là ngu n h i n ồ ơ ướ ạ ộ ể ở ề ệ ấ
oC. Môi tr
atm, đó, nhi t đ sôi c a n c là 285 ng nhi ở ệ ủ ướ ộ ườ ệ ộ ệ t đ này làm cho hi u
su t Carnot ch đ t đ c 42%, th c t ngu n đi n năng sinh ra ch có kho ng 32%, ỉ ạ ượ ấ ự ế ệ ả ồ ỉ
th p h n so v i lo i lò n i áp su t (PWR). ấ ạ ớ ơ c d ướ ướ ấ
• Lò n c áp su t: ướ ấ
G m hai h th ng n c tách bi t và n ệ ố ồ ướ ệ ướ c
ệ không pha tr n vào nhau. H th ng chính có nhi m ệ ố ộ
các ph n ng trong lò d i áp v h p th nhi ụ ấ ụ t t ệ ừ ả ứ ướ
su t r t cao và dòng n c nóng này đ ấ ấ ướ ượ ả c ch y
i nhi qua h th ng ng trong bình gi ố ệ ố ả ệ t. T i đây, ạ
nhi t đ ệ ượ c h th ng n ệ ố ướ ế c th hai nh n và bi n ứ ậ
c thành h i n n ướ ơ ướ ơ c. D i áp su t cao, dòng h i ấ ướ
c này đ c d n vào tuabin đ ch y máy phát n ướ ượ ể ạ ẫ
đi nệ . L i th c a lo i lò này là s rò r nhiên liên s không x y ra ự ế ủ ẽ ả ạ ợ ỉ ở ệ ố ứ h th ng ch a
ch y vào tuabin và máy nén. ạ
Các lò chuy n ti p th h III đ I.1.c. Lò th h III và III+: ế ệ ượ ế ế ệ ể c phát tri n trong nh ng năm 1990 v i u th ữ ớ ư ể ế
đ ng cao h n th h II, công ngh nhiên li u đ đ c thù là kh năng t ặ ả ự ộ ế ệ ệ ệ ơ ượ ả ế c c i ti n,
năng su t nhi t cao, thi t k g n h n, đ an toàn cao h n. Nó v n hành mà không ấ ệ ế ế ọ ậ ơ ộ ơ
i v n hành. Thêm vào đó, các thi c n đòi h i s can thi p c a ng ầ ệ ủ ỏ ự ườ ậ ế ế ọ ự t k tr ng l c
ho c đ i l u t nhiên nâng cao kh năng t b o v c a chúng d i tác đ ng c a các ặ ố ư ự ả ự ả ệ ủ ướ ủ ộ
s c đ t ng t x y ra mà v n cho hi u su t đi n cao h n. Nhà máy đi n h t nhân s ấ ự ố ộ ộ ả ệ ệ ệ ạ ẫ ơ ử
c xây d ng đ u tiên Nh t B n. Ph n Lan là n d ng lò ph n ng th h III đ ụ ả ứ ế ệ ượ ự ầ ở ậ ả ầ ướ c
duy nh t ấ ở ủ EU đang xây d ng m t nhà máy đi n h t nhân th h III EPR, mua c a ệ ế ệ ự ạ ộ
Pháp v i giá ban đ u d toán 2,5 t Euro, sau đó, vì lý do an toàn ph i ch p nh n tăng ầ ự ớ ỷ ả ấ ậ
NHÓM SUNRISE
TRANG 7
giá lên 4 t Euro và ch m ti n đ 3 năm. Ngoài ra, hi n ch có Đi n l c Pháp có d ỷ ệ ự ế ệ ậ ộ ỉ ự
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
ki n đ t mua m t s lò th h III EPR đ thay th các lò h t th i h n v n hành vào ể ờ ạ ộ ố ế ệ ế ế ế ậ ặ
kho ng các năm 2017-2022. ả
• M t s ki u lò đi n hình: ộ ố ể ể
• Ap600
AP600 là m t mô hình t ộ ươ ng đ i nh , nhà máy ỏ ố
đi n h t nhân công su t 600 MWe đ c thi ệ ạ ấ ượ ế ế t k
b i Công ty Westinghouse Electric. AP600 này có các ở
tính năng an toàn th đ ng đ c tr ng nh các th h ụ ộ ế ệ ư ư ặ
lò ph n ng III. ả ứ
• ABWR (Advanced Boiling Water Reactor)
ả Là lò ph n ng th h th ba d a trên lò ph n ế ệ ứ ả ứ ự
ng n c sôi, kh i đ u do General Electric (GE) thi ứ ướ ở ầ ế t
t k chu n c a nhà máy s d ng lò ABWR k . Thi ế ế ế ử ụ ủ ẩ
ầ có công su t kho ng 1.350 MW đi n.Các b m tu n ệ ả ấ ơ
ộ hoàn bên trong b áp su t lò ph n ng (RPV) là m t ả ứ ể ấ
t k nhà máy lò c i ti n quan tr ng so v i các thi ọ ả ế ớ ế ế
ph n ng GE tr ả ứ ướ ộ ệ ố c đó, thay th toàn b h th ng ế
ả b m phun n m ngoài có kh năng rò r .Các lò ph n ơ ả ằ ỉ
ng đ u tiên ng d ng công ngh b m tu n hoàn ứ ệ ơ ứ ụ ầ ầ
trong do ASEA-Atom thi t k (gi đây do Toshiba s ế ế ờ ở
h u) và xây d ng ữ ự ở ệ Thu Đi n. Nh lo i b h th ng b m ngoài, nhà máy đ t hi u ờ ạ ỏ ệ ố ể ạ ơ ỵ
su t cao h n, ti t gi m chi phí và an toàn h n. ấ ơ ế ả ơ
ế ệ t k , lò ph n ng th h IV có m i đ c đi m c a các lò th h ng thi I.1.d. Lò th h IV ưở ọ ặ ế ế ả ứ ế ệ ủ ể ế ệ V ý t ề
III+, c ng thêm kh năng h tr s n xu t hyđro, thu h i nhi ỗ ợ ả ấ ả ộ ồ ệ ả ệ t, và th m chí c vi c ậ
kh mu i m n trong n c. Các lò t ng lai này có khuynh h ng ti n t i chu kỳ kín, ử ặ ố ướ ươ ướ ế ớ
NHÓM SUNRISE
TRANG 8
nghĩa là các lò ph i có kh năng đ t cháy ph n l n ch t th i (lò nhanh) đ đáp ng 4 ầ ớ ứ ể ấ ả ả ả ố
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
tiêu chu n chính là ti t ki m tài nguyên; ti ẩ ế ệ ế ế ấ t ki m v chu kỳ nhiên li u; h n ch ch t ệ ề ệ ạ
th i phóng x ; h n ch s lan r ng vũ khí nguyên t . Ngoài ra, các thi t k này còn ạ ạ ế ự ả ộ ử ế ế
hoá h c có s th bao g m vi c qu n lý các nguyên t ả ệ ồ ố actinit. Actinit là các nguyên t ố ố ứ ọ
nguyên t 89 (Actini) t i 103 (Lôrenxi); thu t ng này th ng áp d ng cho các t ự t ử ừ ớ ữ ậ ườ ụ
nguyên t n ng h n Uran, còn đ c g i là các ch t siêu Uran. Các nguyên t ố ặ ơ ượ ấ ọ ố actinit
ng có chu kỳ bán rã dài, và chi m t l đáng k trong nhiên đ u là ch t phóng x , th ề ạ ườ ấ ỉ ệ ế ể
li u th i t ả ừ ệ các lò LWR. Nhìn chung, các h th ng th h IV bao g m vi c tái ch ệ ố ế ệ ệ ồ ế
hoàn toàn các nguyên tố Actinit và các công trình chu kỳ nhiên li u t ệ ạ i ch , d a trên ỗ ự
các ph ng án x lý tiên ti n dùng n c (Aqueous), nhi ươ ử ế ướ ệ t luy n kim ệ
(pyrometallurgical) ho c ph ng pháp khô khác. Tái x lý t ặ ươ ử ạ ậ i ch cho phép gi m v n ả ỗ
chuy n v t li u h t nhân, m t v n đ làm tăng r i ro ph bi n h t nhân. ề ể ậ ệ ạ ổ ế ạ ộ ấ ủ
I.2. PHÂN LO I CÁC LO I LÒ PH N NG H T NHÂN
Ả Ứ
Ạ
Ạ
Ạ
Có nhi u cách phân lo i lò ph n ng h t nhân, d i đây là cách phân lo i ph ả ứ ề ạ ạ ướ ạ ổ
bi n nh t, d a vào các ch t làm ch m và ch t truy n nhi ự ề ế ấ ậ ấ ấ ệ ử ụ ả t s d ng trong lò ph n
ng. ứ
c: ướ
ả ứ Các thanh nhiên li u đ ệ I.2.a. Lò ph n ng n ượ c – n ướ ướ ừ c x p trong h p đ t trong vùng ph n ng. N c v a ế ả ứ ặ ộ
làm ch t truy n nhi t, v a làm ch t làm ch m. N c làm ch t truy n nhi t đ ề ấ ệ ướ ừ ề ậ ấ ấ ệ ượ c
i lên trên. Áp đ a vào bên trong lò ph n ng, ch y d c theo vùng ph n ng t ư ả ứ ả ứ ạ ọ d ừ ướ
su t trong lò ph n ng n c – n c kho ng 1-2MPa. ả ứ ấ ướ ướ ả
Lò n c áp l c t o h i gián ti p: Ch t t i nhi t vòng s c p, đ c gi ướ ự ạ ấ ả ế ơ ệ ơ ấ ượ ữ ở ạ tr ng
i áp su t cao, mang nhi lò h t nhân t i thi t b sinh h i, t i đây thái l ng d ỏ ướ ấ t t ệ ừ ạ ớ ế ị ơ ạ
di n ra trao đ i nhi t v i vòng th c p và h i đ c t o ra r i d n t i tuabin. ễ ổ ệ ớ ứ ấ ơ ượ ạ ồ ẫ ớ
Lò n c sôi sinh h i tr c ti p b ng cách làm sôi ch t t i nhi ướ ơ ự ấ ả ế ằ ệ ơ t trong lò. H i
đ ượ c tách ra kh i ch t l ng trong m t thi ấ ỏ ỏ ộ ế ị ạ t b phân tách đ t phía trên vùng ho t ặ
NHÓM SUNRISE
TRANG 9
i tuabin. đ ng, sau đó đ ộ c đ a t ượ ư ớ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
I.2.b. Lò ph n ng graphite: ả ứ
Graphite đ c s d ng làm ch t làm ch m, ch t truy n nhi ượ ử ụ ề ấ ậ ấ ệ ả ứ t trong lò ph n ng
Graphite có th là n c nh , n c n ng, gas, ho c kim lo i nóng ch y. ể ướ ẹ ướ ặ ặ ạ ả
Các thanh nhiên li u đ c x p trong các ng d n cùng các ch t truy n nhi ệ ượ ế ề ẫ ấ ố ệ t.
Bao quanh các ng d n là Graphite. nhi ẫ ố Ở ệ ộ ớ t đ cao, Graphite x y ra ph n ng v i ả ả ứ
không khí, do đó ch t làm ch m Graphite đ ấ ậ ượ ằ c x p vào trong các h p kín làm b ng ế ộ
2
c làm b ng bê tông d y, khí tr Heli ho c CO kim lo i. L p b o v sinh h c đ ả ệ ạ ớ ọ ượ ằ ầ ặ ơ
b m vào bên trong lò ph n ng. ơ ả ứ
I.2.c. Lò ph n ng s d ng neutron kích ho t năng l ng l n (neutron ử ụ ả ứ ạ ượ ớ nhanh):
Nguyên li u s d ng trong lò là h n h p U-235 và Pu-239 đ c làm giàu (15%). ệ ử ụ ỗ ợ ượ
Ph n ng dây truy n x y ra d i tác đ ng kích ho t c a các neutron nhanh. Bao ả ứ ề ả ướ ạ ủ ộ
quanh vùng ph n ng là các t m U-238 ho c Th-232 có nhi m v h p thu toàn b ả ứ ụ ấ ệ ặ ấ ộ
các h t neutron nhanh, còn g i là vùng tái sinh nguyên li u. Các t m U-238 và Th-232 ệ ấ ạ ọ
ế khi h p th neutron s tr thành Pu-239, U-233, nó s tách ra trong quá trình tái ch . ẽ ở ụ ẽ ấ
ậ Trong lò ph n ng s d ng neutron nhanh kích ho t, không c n dùng ch t làm ch m ử ụ ả ứ ạ ấ ầ
neutron. kim lo i l ng (Na, K, ho c h n h p Na – K) đ ặ ỗ ạ ỏ ợ ượ ử ụ ề c s d ng làm ch t truy n ấ
nhi t. Lò ph n ng s d ng neutron nhanh kích ho t không c n ch t làm ch m, s ệ ử ụ ả ứ ạ ầ ấ ậ ử
c làm giàu, và s p x p g n nhau, nên nhi d ng các thanh nguyên li u đ ụ ệ ượ ế ầ ắ t l ệ ượ ỏ ng t a
ề ra r t l n (1000 kW/l), do đó công su t c a lo i lò ph n ng này l n. Ch t truy n ấ ủ ấ ớ ả ứ ấ ạ ớ
nhi t ph i có kh năng trao đ i nhi t nhanh, th ng đ ệ ả ả ổ ệ ườ ượ ử ụ ạ ỏ c s d ng là kim lo i l ng
c s d ng làm ch t truy n nhi (Na, K, ho c h n h p Na – K) đ ặ ỗ ợ ượ ử ụ ề ấ ệ ử ụ t. Cũng do s d ng
nguyên li u là các thanh Uran đ c làm giàu nên m c đ an toàn cũng th p h n các ệ ượ ứ ộ ấ ơ
lo i lò khác. ạ
t đ i nhi t b ng t i nhi t b ng khí gas, v i graphite ệ ộ cao t ả ệ ằ ả ệ ằ ớ ấ
I.2.d. Lò nhi ậ Lo i lò này v n ch a đ c v n hành th ng m i, là m t ph ng án thay th làm ch t làm ch m. ẫ ư ạ ượ ậ ươ ạ ộ ươ ế
cho thi t k thông th ế ế ườ ấ ng. Nó dùng Graphite là ch t làm ch m và khí Helium là ch t ấ ậ
NHÓM SUNRISE
TRANG 10
i nhi t. Đ c đi m n i b t c a HTGR là có đ an toàn cao. Nhiên li u c a chúng t ả ệ ổ ậ ủ ệ ủ ể ặ ộ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
oC trong khi nhi
đ c b c trong l p v g m ch u đ c nhi t đ trên 1.600 t đ làm ượ ỏ ố ớ ọ ị ượ ệ ộ ệ ộ
oC. Helium đ
vi c hi u qu c a lò là 95 c d n tr c ti p t i tuabin. ả ủ ệ ệ ượ ẫ ự ế ớ
Tên và kí hi u các lo i lò ph n ng thông d ng trên th gi ả ứ i ế ớ ụ ệ ạ
ABWR - Lò n ướ c sôi c i ti n ả ế
ề AGR - Lò c i ti n, dùng Graphite làm ch t làm ch m, gas làm ch t truy n ế ậ ấ ấ ả
nhi t.ệ
BWR - Lò n c sôi ướ
FBR - Lò ph n ng s d ng neutron kích h at năng l ng l n (neutron nhanh) ử ụ ả ứ ọ ượ ớ
ề GCR - Lò ph n ng dùng Graphite làm ch t làm ch m, gas làm ch t truy n ả ứ ấ ậ ấ
nhi t.ệ
HTGR - Lò nhi t đ cao, t i nhi t b ng khí gas, v i Graphite làm ch t làm ệ ộ ả ệ ằ ấ ớ
ch m.ậ
HWGCR - Lò ph n ng dùng n ả ứ ướ ấ c n ng làm ch t làm ch m, gas làm ch t ấ ặ ậ
t. truy n nhi ề ệ
HWLWR - Lò ph n ng dùng n t, n c n ng làm ả ứ ướ c nh làm ch t truy n nhi ấ ề ẹ ệ ướ ặ
ch t làm ch m. ấ ậ
РБМК - Lò ph n ng dùng Graphite làm ch t làm ch m, n ả ứ ấ ậ ướ ấ c nh làm ch t ẹ
t. d n nhi ẫ ệ
c n ng làm ch t d n nhi t và làm ch m PHWR - Lò ph n ng áp l c, dùng n ả ứ ự ướ ặ ấ ẫ ệ ậ
PWR - Lò ph n ng áp l c, dùng n t. ả ứ ự ướ c nh làm ch t truy n nhi ấ ề ẹ ệ
SGHWR - Lò ph n dùng n ả ướ ặ c n ng làm ch t truy n nhi ấ ề t ệ
NHÓM SUNRISE
TRANG 11
ВВЭР - Lò ph n ng n c (ki u Nga, t ng đ ng lò PWR) ả ứ c-n ướ ướ ể ươ ươ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
NG II. NG II.
CÔNG NGH , NGUYÊN T C HO T Đ NG VÀ CÔNG NGH , NGUYÊN T C HO T Đ NG VÀ
ƯƠCH ƯƠ CH
Ạ Ộ Ạ Ộ
Ắ Ắ
Ệ Ệ
C U T O C A LÒ BWR Ủ C U T O C A LÒ BWR Ủ
Ấ Ấ
Ạ Ạ
II.1. CÔNG NGH LÒ BWR
Ệ
Các lò ph n ng n c sôi (BWR) là m t lo i lò ph n ng h t nhân đ ả ứ ướ ả ứ ạ ạ ộ ượ ử c s
d ng cho các th h năng l ụ ế ệ ượ ả ng đi n. Đây là lo i thông d ng th hai c a lò ph n ụ ứ ủ ệ ạ
ng phát đi n h t nhân sau lò ph n ng n c áp l c (PWR). Lò ph n ng n c sôi ứ ả ứ ệ ạ ướ ả ứ ự ướ
thu c lo i lò ph n ng n c nh LWR. BWR là m t lo i lò ph n ng n ả ứ ạ ộ ướ ả ứ ẹ ạ ộ ướ ướ c c-n
thu c th h lò ph n ng th hai, s d ng n ử ụ ả ứ ế ệ ứ ộ ướ c kh khoáng nh là m t ch t làm ư ử ấ ộ
mát và đi u ti t neutron. Nhi ề ế ệ ả t là s n ph m c a phân h ch h t nhân trong lõi lò ph n ủ ả ẩ ạ ạ
ng, và đi u này làm cho n c l nh đ c đun sôi s n xu t ra h i n c. H i n ứ ề ướ ạ ượ ơ ướ ả ấ ơ ướ c
đ c tr c ti p s d ng đ làm quay m t tuabin, sau đó nó đ ượ ự ế ử ụ ể ộ ượ ộ c làm ngu i trong m t ộ
c chuy n t bình ng ng và đ ư ượ ể ớ ể i lò ph n ng h t nhân theo m t vòng chu kỳ chuy n ả ứ ạ ộ
ụ đ i liên t c. ổ
c sôi BWR, n lò n Ở ướ c đ ướ ượ c đun sôi r i m i chuy n qua h th ng làm tăng ể ệ ố ồ ớ
áp su t. Làm nh th , ph t c a h i n ư ế ấ ươ ng pháp này rút ng n ti n trình t o nhi ắ ế ạ ệ ủ ơ ướ c
trong khi chuy n s nhi ng qua các tuabin đ bi n thành đi n năng. Lò BWR s ể ố t l ệ ượ ể ế ệ ử
c làm giàu 3%. d ng nhiên li u là Uranium đ ệ ụ ượ
II.2. NGUYÊN T C HO T Đ NG CHUNG
Ạ Ộ
Ắ
Các lò ph n ng n ả ứ ướ c
ả ứ sôi là nh ng lò ph n ng ữ
năng l ng h t nhân phát ra ượ ạ
đi n nh tr c ti p làm sôi ờ ự ế ệ
c nh trong n i áp l c lò n ướ ự ẹ ồ
ơ ph n ng đ t o ra h i ả ứ ể ạ
c. c này s đ ướ H i n n ơ ướ ẽ ượ c
NHÓM SUNRISE
TRANG 12
i và làm quay chuy n t ể ớ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
tuabin. Sau đó, h i n c b ng ng t và đ c b m tr l ơ ướ ị ư ụ ượ ơ ở ạ ế ụ i bình lò ph n ng ti p t c ả ứ
chu trình. Tuabin đ c g n li n v i đ ng c c a máy phát đi n, khi tuabin quay làm ượ ắ ớ ộ ơ ủ ề ệ
ng d đ ng c c a máy phát đi n quay t o ra năng l ộ ơ ủ ệ ạ ượ ướ ạ i d ng đi n năng. ệ
II.3. C U T O LÒ BWR Ạ
Ấ
ệ ố
H th ng bình lò ph n ng bao g m m t bình áp II.3.a. H th ng bình lò ph n ng ộ ả ứ ả ứ ồ ệ ố
ồ su t và các linh ki n bên trong c a nó: m t lõi lò bao g m ủ ệ ấ ộ
các bó nhiên li u và các thanh đi u khi n, các thi ể ề ệ ế ị ạ t b t o
c: máy tách h i n c và máy s y h i n c h i n ơ ướ ơ ướ ơ ướ ở ấ
t b đi u khi n năng l ng lò ph n trên c a bình, thi ủ ầ ế ị ề ể ượ
ph n ng: ng d n thanh đi u khi n và b ph n thao tác ề ả ứ ể ậ ẫ ố ộ
thanh đi u khi n ề ể ở ế ph n th p h n c a bình. Các b ph n này bao quanh lõi lò và k t ộ ơ ủ ậ ấ ầ
t b c a lõi lò. h p v i ch t l ng làm ngu i các thi ợ ấ ỏ ộ ớ ế ị ủ
ệ ố
II.3.b. H th ng thanh nhiên li u ệ Nhiên li u dùng trong lò ph n ng lò n ả ứ ệ ướ c
sôi BWR là Uranium đ c làm giàu 3%. Uranium ượ
đ c nén l i t ng viên nh Uranium dioxide hình ượ ạ ừ ỏ
tr , m i viên cao kho ng 0,5 inch (1,27 cm), ả ụ ỗ
2
đ ng kính 0,487 inch (1,24 cm). Các viên UO ườ
đ c x p ch ng lên nhau trong m t thanh nhiên ượ ế ồ ộ
li u đ ệ ượ c làm b ng m t h p kim đ c bi ộ ợ ặ ằ ệ ủ t c a
Zirconium đ ượ ấ c g i là Zircaloy, h p kim này r t ọ ợ
c nhi t đ cao và không h p th neutron. Nh ng thanh nhiên li u đ b n, ch u đ ề ị ượ ệ ộ ệ ượ c ữ ụ ấ
thi t k nh m ngăn ch n s rò r các s n ph m phân h ch và d n nhi t d dàng. Các ế ế ặ ự ạ ẩ ả ẫ ằ ỉ ệ ễ
thanh này g p l ộ ạ i thành m t bó nhiên li u, m i bó g m 49 thanh nhiên li u và trong lò ồ ệ ệ ộ ỗ
ph n ng có 368 bó nhiên li u. Nh v y trong m t lò ph n ng có 18032 thanh nhiên ả ứ ả ứ ư ậ ệ ộ
2. Nhi
NHÓM SUNRISE
TRANG 13
li u ch a 178145 pounds(80975 Kg) UO t trung bình trên b m t m t thanh ứ ệ ệ ề ặ ộ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
oF (292oC).(s li u c a lò BWR Vermont Yankee,năm
nhiên li u khi ho t đ ng là 558 ạ ộ ệ ố ệ ủ
1972)
II.3.c. H th ng thanh đi u khi n (thanh ki m soát) ề ể
4C)
Các thanh đi u khi n làm b ng các v t li u h p th neutron: Bo-cacbua (B ệ ố ể ể ậ ệ ụ ề ằ ấ
b t và các m nh Hafnium (Hf) h p th neutron. Đ i v i nh ng thanh đi u khi n thao ộ ố ớ ữ ụ ề ể ấ ả
tác th ng xuyên đ ườ ượ c làm b ng ch t Hf có tu i th cao. Các thanh này đóng vai trò ọ ấ ằ ổ
đó ki m soát năng l ng sinh ra trong đi u ti ề ế t neutron cho ph n ng phân h ch, t ả ứ ạ ừ ể ượ
lõi lò ph n ng. Các thanh này có d ng hình ch th p đ c chèn vào gi a các bó ữ ậ ả ứ ạ ượ ữ
nhiên li u. Chính nh d ng hình ch th p mà m i thanh đi u khi n ki m soát đ ữ ậ ờ ạ ể ể ề ệ ỗ ượ c 4
bó nhiên li u.ệ
Vi c đ nh v (thu h i hay chèn) các thanh ki m soát là ph ng pháp thông ể ệ ồ ị ị ươ
th ng đ ki m soát năng l ng trong lò ph n ng n c sôi BWR (ngoài ra còn có ườ ể ể ượ ả ứ ướ
ph ng pháp thay đ i l u l ng n c qua lõi lò). Thanh đi u khi n đ ươ ổ ư ượ ướ ề ể ượ ậ c b ph n ộ
thao tác thanh đi u khi n đ a t d i lên, vì khi sôi b t n c s thoát ra ph n trên ể ư ừ ướ ề ọ ướ ẽ ở ầ
lò làm cho m t đ năng l ng tr t v phía d i. Khi các thanh ki m soát đ c thu ậ ộ ượ ượ ề ướ ể ượ
ệ h i làm gi m s h p th neutron trong v t li u ki m soát và tăng trong nhiên li u, ồ ậ ệ ự ấ ụ ể ả
ng lò ph n ng. Khi các t c đ c a ph n ng phân h ch tăng d n đ n tăng năng l ạ ố ộ ủ ả ứ ế ẫ ượ ả ứ
c chèn vào làm tăng s h p th neutron trong v t li u ki m soát thanh đi u khi n đ ề ể ượ ậ ệ ự ấ ụ ể
và gi m trong nhiên li u d n đ n gi m t c đ ph n ng phân h ch do đó năng ả ứ ệ ế ả ạ ả ẫ ộ ố
ng sinh ra trong lò ph n ng gi m. Trong tr ng h p có s c x y ra, các thanh l ượ ả ứ ả ườ ự ố ả ợ
nhiên li u đ c đóng l ệ ượ ạ ạ i hoàn toàn đ ch m d t nhanh chóng quá trình phân h ch ứ ể ấ
di n ra trong lò. M t s lò ph n ng n c sôi BWR đ u tiên và nh ng đ xu t cho lò ộ ố ả ứ ễ ướ ề ấ ữ ầ
ESBWR thi t k ch s d ng nh ng l u thông t nhiên v i thanh đi u khi n đ ế ế ỉ ử ụ ữ ư ự ể ề ớ ượ c
ng lò ph n ng t 0% t i 100% vì chúng không có đ nh v đ ki m soát năng l ị ị ể ể ượ ả ứ ừ ớ
nh ng h th ng tu n hoàn lò ph n ng. Trong quá trình ho t đ ng, các thanh nhiên ạ ộ ệ ố ả ứ ữ ầ
li u b ăn mòn nên c n đ ệ ầ ị ượ ổ c thay th , vì chính s h p th neutron đã làm thay đ i ự ấ ụ ế
c u t o hóa h c c a thanh. Ví d : thanh đi u khi n s d ng v t li u Boron-10 s b ấ ạ ể ử ụ ọ ủ ậ ệ ẽ ị ụ ề
NHÓM SUNRISE
TRANG 14
bi n đ i khi nó h p th m t neutron theo ph n ng ụ ộ ế ổ ả ứ ấ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
+ fi B n
+ Li
He
10 5
7 3
4 2
II.3.d. N i áp l c lò ph n ng(RPV) ả ứ ự
ồ Bình áp su t đ ấ ượ ấ ạ c c u t o g m 3 b ph n: M t ng hình tr l n, n p bình và ộ ố ụ ớ ậ ắ ồ ộ
c c u t o b i các l p thép làm b ng nh ng h p kim đáy bình áp su t. V bình đ ấ ỏ ượ ấ ạ ữ ằ ở ớ ợ
khác nhau. Đ ng kính bên trong c a ng hình tr là 17,1 feet (5,21m) và chi u cao ủ ố ườ ụ ề
c a bình áp su t là 63,1 feet (19,2 m), ng hình tr bao g m các l p lót d y kho ng 5 ủ ụ ầ ả ấ ố ớ ồ
inch (13cm) đ ượ c ghép v i nhau; ng hình tr , ph n đ nh và ph n đáy n ng 757,17 ầ ụ ầ ặ ớ ố ỉ
Pound (344,168 kg). Bình lò áp su t đ c b c trong m t tòa nhà b o v đ c thi ấ ượ ệ ượ ả ọ ộ ế t
c b k đ v n còn nguyên v n cho dù bình lò ph n ng b v ho c ng d n h i n ế ể ẫ ả ứ ặ ố ơ ướ ị ị ỡ ẹ ẫ
n c đ y bên trong cho t i khi n c tràn lên t i các v và nó đ ch c ch n đ gi ủ ắ ỡ ể ữ ướ ắ ầ ớ ướ ớ
ng b t n c đ t phía trên lõi lò ph n ng. ố ọ ướ ặ ả ứ
II.3.e. H th ng làm s ch n c lò ph n ng ệ ố ạ ướ ả ứ
H th ng làm s ch n ệ ạ ố ướ ả c lò ph n
ứ ầ ng g m các ng d n và các b m tu n ẫ ố ơ ồ
ẩ hoàn, có vai trò lo i b các s n ph m ạ ả ỏ
phân h ch, các s n ph m ăn mòn và ẩ ạ ả
nh ng t p ch t ra kh i n c tr c khi ỏ ướ ữ ấ ạ ướ
cho n c này quay tr l ướ ở ạ ả ứ i lõi lò ph n ng.
B m làm s ch n c l y n h th ng tu n hoàn n c t c d tr trong lõi lò và ạ ơ ướ ấ ướ ừ ệ ố ầ ướ ự ữ
ph n đáy bình lò đ a qua b ph n chuy n nhi n c ướ ở ư ể ậ ầ ộ ệ ể t đ làm ngu i dòng. Sau đó, ộ
c chuy n t i b ph n l c đ làm s ch. Sau khi đ n c đ ướ ượ ể ớ ộ ậ ọ ể ạ ượ c làm s ch, n ạ ướ ượ c c đ
i bình lò ph n ng thông qua h th ng ng d n n c cung c p. đ a quay tr l ư ở ạ ệ ố ả ứ ẫ ướ ố ấ
ố ầ ẫ
Nó g m có các ng d n và nh ng cái b m tu n hoàn. N c s đ II.3.f. H th ng ng d n tu n hoàn ồ ệ ố ố ữ ướ ẽ ượ ầ ẫ ơ c b m t ơ ừ
ngoài vào m t bình ch a. Sau đó nh nh ng chi c b m tu n hoàn n c s đ ờ ừ ế ơ ứ ầ ộ ướ ẽ ượ ẫ c d n
NHÓM SUNRISE
TRANG 15
i lõi lò ph n ng. M t ph n n c s đ c chuy n vào h th ng ch a n c d tr t ớ ả ứ ầ ướ ẽ ượ ộ ệ ố ứ ướ ự ữ ể
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
c phun vào lõi lò nh nh ng chi c b m cao phía trên lõi, tu n hoàn, m t ph n s đ ộ ầ ẽ ượ ầ ờ ữ ế ơ
c s đ c d n qua các bó nhiên li u. T i đây, n c đóng vai trò là ch t l ng làm n ướ ẽ ượ ẫ ệ ạ ướ ấ ỏ
ch m neutron, cung c p neutron ch m cho ph n ng phân h ch, đ ng th i nó cũng ả ứ ậ ạ ậ ấ ồ ờ
đóng vai trò l y nhi t c a các thanh nhiên li u. Nh nhi t t a ra trên b m t các ấ ệ ủ ệ ờ ệ ỏ ề ặ
thanh nhiên li u do ph n ng phân h ch gây ra n ả ứ ệ ạ c đ ướ ượ ự ủ c đun sôi. D i áp l c c a ướ
lò, h i n c s đ c chuy n t i máy tách h i n c n m phía trên lõi, sau đó đi qua ơ ướ ẽ ượ ể ớ ơ ướ ằ
máy làm khô h i n c. H i n c này s đ ơ ướ ơ ướ ẽ ượ c d n qua m t h th ng ng d n t ộ ệ ố ẫ ớ i ẫ ố
tuabin và làm quay tuabin. Sau khi qua tuabin n c làm s ch và b m tr l i lõi c đ ướ ượ ở ạ ạ ơ
lò ph n ng. Ph n n c còn l i trong lõi lò có nhi m các s n ph m phân h ch s ả ứ ầ ướ ạ ễ ạ ẩ ả ẽ
đ c l y ra t đây n ượ ấ ừ đáy lò b i các b m làm s ch và chuy n đ n bình l c. ạ ọ Ở ể ế ở ơ ướ c
đ c làm ngu i và sau đó đ c chuy n l ượ ộ ượ ể ạ ẫ i lò. Ngoài ra còn có m t h th ng ng d n ộ ệ ố ố
n ướ c làm ngu i tu n hoàn. ộ ầ
ơ
II.3.g. H th ng các b m tu n hoàn ơ ệ ố ơ ầ ồ ầ ệ ố H th ng các b m tu n hoàn bao g m các b m tu n hoàn g n trên h th ng ệ ố ắ ầ
ng d n đ b m n ngoài vào và các b m tu n hoàn đ t trong lò ph n ng. các ố ể ơ ẫ c t ướ ừ ả ứ ầ ặ ơ
ng n c đi vào lõi lò ph n ng t b m tu n hoàn đi u khi n l u l ơ ể ư ượ ề ầ ướ ả ứ ừ đó đi u ch nh ề ỉ
công su t c a lò ph n ng. đây là ph ng pháp thông th ấ ủ ả ứ ươ ườ ệ ng và thu n ti n cho vi c ệ ậ
ki m soát năng l ng lò ph n ng. ể ượ ả ứ
ổ Khi rút hoàn toàn các thanh nhiên li u ra kh i các bó nhiên li u, vi c thay đ i ệ ệ ệ ỏ
ng n l u l ư ượ ướ ổ ố ộ ủ c qua h th ng tu n hoàn lò ph n ng b ng vi c thay đ i t c đ c a ệ ố ả ứ ệ ầ ằ
các b m tu n hoàn có th làm thay đ i năng l ng lò ph n ng t 30-100%. Khi ể ầ ơ ổ ượ ả ứ ừ
dòng ch y qua lõi lò tăng lên, h i n c thoát ra kh i lò nhanh h n, l ng n ơ ướ ả ỏ ơ ượ ướ ỏ c l ng
trong lõi tăng. S đi u ti t neutron tăng, các thanh nhiên li u càng h p th đ ự ề ế ụ ượ c ệ ấ
ng lò ph n ng tăng. Khi dòng n nhi u neutron ch m, d n đ n năng l ậ ề ế ẫ ượ ả ứ ướ c ch y qua ả
lõi lò gi m, trong lõi v n còn m t l ng h i n c, l ng n ộ ượ ả ẫ ơ ướ ượ ướ ỏ ả c l ng trong lõi gi m,
t neutron trong lõi gi m, nhiên li u h p th đ s đi u ti ự ề ế ụ ượ ệ ấ ả ế c ít neutron ch m d n đ n ậ ẫ
năng l ng lò ph n ng gi m. nh v y t s gi a n c và h i n ượ ư ậ ỉ ố ữ ướ ả ứ ả ơ ướ c tăng s làm tăng ẽ
NHÓM SUNRISE
TRANG 16
t neutron làm tăng năng l ng sinh ra trong lõi lò. s đi u ti ự ề ế ượ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
II.3.h. Tuabin h i n c ơ ướ
H i n c t o ra trong lõi lò ph n ng truy n qua máy tách h i n c và c đ ơ ướ ượ ạ ả ứ ơ ướ ề
nh ng thanh s y khô đ t phía trên lõi và sau đó đi th ng t ữ ẳ ấ ặ ớ ậ i tuabin, là m t b ph n ộ ộ
i tuabin, h i n trong h th ng lò ph n ng. D i s c ép n ả ứ ướ ứ ệ ố c s đ ướ ẽ ượ c b m t ơ ớ ơ ướ c
truy n qua van và ch a vào các cánh qu t c a tuabin làm quay tuabin. Tuabin đ ạ ủ ề ỉ ượ c
g n v i đ ng c máy phát đi n, khi tuabin quay đ ng th i làm quay đ ng c máy ắ ớ ộ ệ ơ ồ ờ ộ ơ
phát đi n. Sau khi đi qua tuabin h i n c s đ i bình áp ơ ướ ẽ ượ ệ c ng ng t ư ụ và b m tr l ơ ở ạ
su t. Và chu trình l i ti p t c. Vì h i n c sau khi thoát ra kh i lõi lò th ấ ạ ế ụ ơ ướ ỏ ườ ễ ng nhi m
nuclit phóng x nên tuabin ph i đ ả ượ ạ ầ c b o v trong su t quá trình ho t đ ng. Ph n ạ ộ ệ ả ố
c ch t n t l n nh ng tia phóng x trong n ớ ữ ạ ướ ỉ ồ ạ ủ ế i trong m t th i gian r t ng n (ch y u ấ ắ ộ ờ
là N-16 có chu kỳ bán rã là 7 giây), nên thành tuabin ph i đ c b o trì ngay sau khi lò ả ượ ả
ph n ng ng ng ho t đ ng. ư ạ ộ ả ứ
ả ứ c áp l c, ệ ố Cũng gi ng nh lò ph n ng n ư II.3.i. H th ng an toàn lò ph n ng ả ứ ướ ố ế ụ ả ự lõi lò ph n ng BWR ti p t c s n ả ứ
vi c phân rã phóng x sau khi ph n ng phân h ch đã ng ng, có th t t xu t nhi ấ ệ ừ ệ ả ứ ừ ạ ạ ể
gây ra m t s c làm h h ng lõi. Trong tr ng h p t ộ ự ố ư ỏ ườ ợ ấ ả ề t c các h th ng an toàn đ u ệ ố
th t b i và lõi lò ph n ng không nh n đ c n ấ ạ ả ứ ậ ượ ướ ư c làm ngu i. Cũng gi ng nh lò ộ ố
c sôi có m t h s chân không âm, do đó l ng neutron (và nhi n ướ c áp l c, lò n ự ướ ộ ệ ố ượ ệ t)
thoát ra kh i lò ph n ng gi m khi t l c và n ả ứ h i n ỉ ệ ơ ướ ả ỏ ướ ả ứ c bên trong lò ph n ng
tăng. Tuy nhiên không gi ng nh lò PWR, không ch a h i n ứ ơ ướ ư ố ả ứ c trong lõi lò ph n ng
s tăng đ t ng t áp su t h i trong lò BWR (ví d nh gây ra b i vi c kh i đ ng van ự ụ ư ở ộ ấ ơ ệ ộ ộ ở
đ ng ng cô l p h i n c v i lò ph n ng (MSIV)) gây ra s gi m đ t ng t t l ườ ơ ướ ậ ố ộ ỉ ệ ự ả ả ứ ớ ộ
c v i n th l ng bên trong lò ph n ng. Đi u đó d n đ n s tăng h i n ơ ướ c ớ ướ ở ể ỏ ả ứ ự ề ế ẫ
neutron đi u ti đó làm tăng s n l ng đi n c a lò ph n ng. Đi u này đ ề t, t ế ừ ả ượ ả ứ ủ ệ ề ượ c
c thi t k đ c bi t đ ch ng l g i là “áp su t t c th i”. Do đó lò BWR đ ờ ọ ấ ứ ượ ế ế ặ ệ ể ố ạ ấ i áp su t
t k có l thông h i áp l c quá cao s t c th i đó, có m t “áp l c đàn áp” lo i thi ứ ự ạ ộ ờ ế ế ỗ ự ơ ử
c đ t bên d d ng van áp su t làm ch t an toàn đ ụ ấ ố ượ ặ ướ ề ặ ủ ấ i b m t c a bình ch a ch t ứ
NHÓM SUNRISE
TRANG 17
c phân làm nhi u ngăn, g i là “wetwell” ho c “hình xuy n”. Có 11 cái van l ng đ ỏ ượ ề ế ặ ọ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
áp su t trong mô hình lò BWR/1- BWR/6 và có 18 cái van áp su t trong mô hình lò ấ ấ
ờ ABWR, ch có m t s trong đó có ch c năng ngăn ch n s gia tăng áp l c t c th i. ặ ự ự ứ ộ ố ứ ỉ
Ngoài ra các lò ph n ng cũng có h th ng nhanh chóng đóng l c khi m t tác ệ ố ả ứ i tr ạ ướ ộ
nhân nào đó tác đ ng đ n RPV. ế ộ
M i lò ph n ng s đ c bao b c b i m t tòa nhà ch a b ng thép gia c dày ả ứ ẽ ượ ỗ ứ ằ ọ ở ộ ố
1.2 đ n 2.4 m đ phòng kh năng có m t s c b t ng làm vô hi u hóa t ộ ự ố ấ ế ể ệ ả ờ ấ ả ệ t c h
th ng ch t an toàn. Bên ngoài lò ph n ng còn đ c thi ả ứ ố ố ượ ế ế ớ ả t k v i m t h th ng b o ộ ệ ố
ng c a lò v i môi tr ng t i lò v ti n bê tông ngăn s nh h ệ ề ự ả ưở ủ ớ ườ ng và c a môi tr ủ ườ ớ
NHÓM SUNRISE
TRANG 18
ph n ng. ả ứ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
NG III. NG III.
U ĐI M VÀ NH U ĐI M VÀ NH
ƯƠCH ƯƠ CH
Ư Ư
Ể Ể
ƯỢ ƯỢ
C ĐI M C A LÒ BWR Ủ C ĐI M C A LÒ BWR Ủ
Ể Ể
III.1. U ĐI M
Ư
Ể
Chu trình tr c ti p: Là m t h th ng đ n gi n. N c trong lò ph n ng đ ộ ệ ố ả ứ ướ ự ế ả ơ ượ c
đun sôi trên b m t c a thanh nhiên li u, sinh ra h i n ề ặ ủ ơ ướ ệ c tr c ti p ch y tua bin phát ạ ự ế
đi n.ệ
Kh năng t đi u ch nh: Nh tính ph n ng âm, có th t đi u ch nh n đ nh ả ự ề ả ứ ể ự ề ờ ổ ị ỉ ỉ
công su t.ấ
D đi u hành: Công su t có th thay đ i và đi u ch nh d dàng b ng cách thay ổ ễ ề ề ễ ể ằ ấ ỉ
c tu n hoàn trong lò. Đu i theo ph t đ i dòng n ổ ướ ụ ả ầ ổ i trong ngày. Đi u khi n t n s ề ể ầ ố
t ự ộ ổ ầ ố ủ đ ng (AFC). Đi u hành không c n ch nh (có th d a vào s bi n đ i t n s c a ự ế ể ự ề ầ ỉ
i). Kh i đ ng nhanh. l ướ i đi n đu i theo ph t ổ ụ ả ệ ở ộ
Lòng lò và nhiên li u có nhi u tính năng cao: N c trong lò ph n ng đ c đun ả ứ ướ ề ệ ượ
sôi trên b m t c a thanh nhiên li u, sinh ra h i n ề ặ ủ ơ ướ ệ c tr c ti p ch y tua bin phát ạ ự ế
đi n. M t đ năng l ậ ộ ệ ượ ng trong lò th p, c u trúc đ n gi n, b n b . Nhiên li u đ ơ ề ệ ấ ấ ả ỉ ượ c
tiêu chu n hóa, cho phép các nhà máy đang ho t đ ng có th cùng m t lo i nhiên ạ ộ ể ạ ẩ ộ
li u. Ít b b , đ tin c y cao. Chi phí nhiên li u th p trong su t th i gian s d ng, vì ị ể ộ ử ụ ệ ệ ấ ậ ờ ố
Uranium thiên nhiên, Uranium đ c làm giàu và bã nhiên li u đ u chi m m t l ượ ộ ượ ng ệ ề ế
r t ít.ấ
ọ B ch a lò ph n ng v i đ an toàn cao: Có th thao tác b ng khí Hydro. G n ể ứ ớ ộ ả ứ ể ằ
nh , áp l c c a b ch a lò ph n ng đ t áp. ự ủ ể ứ ả ứ ỏ ượ c kh ng ch b ng b tri ế ằ ể ệ ố
L ng phóng x : M c phóng x phát ra t ch t r n, l ng, khí nh h n lò PWR. ượ ứ ạ ạ ừ ấ ắ ỏ ơ ỏ
Lò ph n ng và các b ph n c a lò ph n ng ho t đ ng ậ ủ ạ ộ ả ứ ả ứ ộ ở ả áp su t th p h n (kho ng ấ ấ ơ
70 atm) so v i lò PWR (kho ng 160 atm). ả ớ
ư Nhiên li u c a nhà máy đi n h t nhân là Uranium. Tuy là nhiên li u cháy, nh ng ệ ủ ệ ệ ạ
vì năng l ng nguyên t là năng l ng phát sinh do ph n ng phân h ch, nên không ượ ử ượ ả ứ ạ
2 , NOx, SOx.
c n Oxy, chính vì th mà hoàn toàn không th i ra các ch t gây ô nhi m môi tr ầ ễ ế ấ ả ườ ng
NHÓM SUNRISE
TRANG 19
nh các lo i khí CO ạ ư
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
Năng l ng nguyên t ng r t l n, nên ch v i m t l ng nh ượ ử là ngu n năng l ồ ượ ấ ớ ỉ ớ ộ ượ ỏ
nhiên li u mà v n thu đ c năng l ng l n. Nhiên li u c n thi ệ ẫ ượ ượ ệ ầ ớ ế t cho m t nhà máy ộ
đi n h t nhân có công su t 1000 MW v n hành trong su t 1 năm là: ệ ạ ậ ấ ố
Kh i l ng Ph ng ti n S l ng Nhiên li uệ ố ượ ươ ệ v n chuy n ể ậ ố ượ
Than đá 11 tàu Tàu tr ng t ọ
7 thùng D uầ 2.200.000 t nấ 1.400.000 t nấ i 200.000 t n ấ ả Thùng chúa 200.000 t nấ
Khí thiên nhiên Thùng ch a 200.000 t n 5,5 thùng ứ ấ
Uran giàu Xe t i 10 t n 3 xe 1.100.000 t nấ 30 t nấ ả ấ
III.2. NH
C ĐI M
ƯỢ
Ể
Đi m y u c a lò này là kh năng rò r phóng x , lan vào n đó có th lan ế ủ ể ạ ả ỉ c, t ướ ừ ể
sang tuabin cũng nh các ph n khác trong h th ng. ệ ố ư ầ
Lò BWR ho t đ ng đi u ki n áp su t 70 atm, đó, nhi t đ sôi c a n c là ạ ộ ở ề ệ ấ ở ệ ộ ủ ướ
2850 C. Môi tr ng nhi t đ này làm cho hi u su t Carnot ch đ t đ ườ ệ ộ ỉ ạ ượ ệ ấ ự c 42%, và th c
i áp t ế ngu n đi n năng sinh ra ch có kho ng 32%, th p h n so v i lo i lò n ả ệ ấ ạ ồ ơ ớ ỉ c d ướ ướ
su t (PWR). ấ
Các ch t làm mát c a BWRs th ng có thành ph n Oxy t ủ ấ ườ ầ ươ ế ng đ i cao d n đ n ẫ ố
v n đ ăn mòn nhanh các h th ng c a lò BWRs. ấ ệ ố ủ ề
ạ Tính toán ph c t p đ qu n lý tiêu th nhiên li u h t nhân trong quá trình ho t ứ ạ ụ ể ệ ạ ả
c và h i n c) dòng ch y" trong ph n trên c a lõi. đ ng do "hai pha (n ộ ướ ơ ướ ủ ả ầ
ấ Ô nhi m c a đ ng c tua bin làm cho tu i th c a các Tuabin ng n do các ch t ổ ủ ộ ọ ủ ễ ắ ơ
NHÓM SUNRISE
TRANG 20
phóng x gây ra. ạ
V T LÝ NEUTRON
ThS. TR N THI N THANH
Ậ
Ầ
Ệ
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
1.
John R. Lamarsh Anthony J. Baratta “Introduction to Nuclear Engineering “
2.
Ngô Quang Huy, Sách “C s v t lý h t nhân”, NXB Khoa h c và K thu t (2006
ơ ở ậ
ậ
ạ
ọ
ỹ
3.
http://www.globalsecurity.org/wmd/world/russia/vver-1000.htm
4. http://www.jaea.go.jp/04/nsed/naht/en/data/htgr_struc/data_htgr_struc.htm
5. http://www.iae.lt/inpp_en.asp?lang=1&subsub=29
6. http://www.baovietnam.vn/xa-hoi/249627/23/Dien-hat-nhan-Con-nhieu-van-de-
7.
bo-ngo
8.
http://www.tchdkh.org.vn/tcbvin.asp?code=3349
9.
http://visual.merriam-webster.com/energy/nuclear-energy.php
10.
http://www.ap1000.westinghousenuclear.com/exploreap1000.html
11.
http://www.ecc-hcm.gov.vn/?menu=81&submenu=106&detail=1093&languag
http://www.varans.gov.vn/default.asp?
actType=2&TypeGrp=1&ID_News=166&menuid=109000&menuup=109000&men
12.
ulink=100000http://www.hiendaihoa.com/electricity_detail.php?id=4750
13.
http://www.iaea.org/inisnkm/nkm/aws/htgr/topics/article_01.html
NHÓM SUNRISE
TRANG 21
http://www.physics.gla.ac.uk/~dtngo/VLVNJournal/Vol1/Page15.pdf
