Chuyên Đề Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lượng nguyên tử

Lời Nói Đầu

Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, kinh tế xã hội phát triển không ngừng các thành tựa của khoa học đạt được đã đưa nền kinh tế xã hội phát triển không ngừng đời sống xã hội của con người ngày một cao nhưng đi đôi vói nó là ô nhiễm môi trường và tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt vì vậy thế giới hiện tại đòi hỏi các nhà khoa học nghiên cứa thiết kế với những sản phẩm thân thiên với môi trường. Hiện nay năng lượng con người sử dụng chủ yếu do tài nguyên thiên nhiên tạo ra, nhu cầu năng lượng trên thế giới ngày một tăng cao mà tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, yêu cầu cần phải có nhà máy sản suất ra năng lương mà ít tác động đến thiên nhiên nhất và các nhà máy sử dụng năng lượng nguyên tử có thể đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu đó hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứa nếu con người sử dụng nhà máy điện hạt nhân thay thế cho nhà máy điện khác như thủy điện, nhiệt điên có thế giảm thiểu tình trạng phá hủy môi trường sinh thái tự nhiên và đặc biệt giảm hiên tượng Anino ( tình trạng nóng lên của trái đất ). Đối với nước ta một nước đang phát triển với tốc độ phát triển cao của đất nước tình trạng thiếu hụt trầm trọng năng lượng điện theo các chuyên gia vói tình trạng sử dụng năng lượng điện ngày một tăng như hiện nay thì các nhà máy nhiệt điện và thủy điện không thể đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng cho đất nước vì vậy nhà máy điện nguyên tử có thể đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng của đất nước, trong bài xemina này tôi xin giới thiệu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị năng lượng nguyên tử .


1. Cấu tạo của thiết bị năng lương nguyên tử.
Một thiết bị năng lương nguyên tử trên tàu gồm có các bộ phân sau :
ü Trung tâm lò phản ứng hạt nhân (reactor core), nơi xảy ra phản ứng phân hạch.
ü Máy phát điện chạy bằng hơi nước, nơi nhiệt sinh ra từ phân hạch hạt nhân được dùng để tạo hơi.
ü Turbine, dùng hơi nước làm quay nó để chạy máy phát điện và quay chân vịt.
ü Bộ phận ngưng tụ (condenser), làm lạnh hơi nước, chuyển nó trở lại thành pha lỏng.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh nguyên liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt lò phản ứng hạt nhân có cấu tạo khác nhau.
Một lò phản ứng hạt nhân có nhiều bộ phận khác nhau, nhưng quan trọng nhất là vùng phản ứng (hoạt động), nơi diễn ra các phản ứng dây truyền. Năng lượng tỏa ra từ phản ứng dây truyền được các chất dẫn nhiệt truyền ra ngoài. Để điều khiển các phản ứng dây truyền, người ta sử dụng hệ thống điều khiển và bảo vệ, hệ thống này được làm từ các vật liệu có khả năng hấp thụ các hạt notron cao (Bo, Cd).Thanh điều khiển có thể di chuyển lên cao hoặc xuống thấp gần các thanh nhiên liệu nhờ các nam châm điện (trong trường hợp khẩn cấp, người ta ngắt điện và các chất hấp thụ nơtron rơi vào tâm lò, làm ngừng phản ứng hạt nhân).
Bao quanh vùng phản ứng là lớp vỏ bê tông dầy, được gọi là lớp vỏ bảo vệ sinh học, có nhiệm vụ làm giảm cường độ các tia phóng xạ đến mức độ cho phép. Giữa lớp vỏ bảo vệ sinh học và lớp vỏ của lò phản ứng hạt nhân, thường có thêm một lớp vỏ bảo vệ “nóng”, có nhiệm vụ giảm bớt cường độ các tia phóng xạ chiếu vào lớp bảo vệ sinh học.

Hình 3-1. Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân.
1- Lớp vỏ bảo vệ sinh học
2- Ống dẫn chất truyền nhiệt vào
3- Vỏ lò phản ứng hạt nhân
4- Ống dẫn chất truyền nhiệt ra
5 – Nắp lò phản ứng
6.7.8.9 – Hệ thống điều khiển phản ứng dây truyền
10 – Gá đỡ trên
11 – Vùng phản ứng (hoạt động)
12 – Thanh nhiên liệu
13 – Bộ phận làm mát lớp vỏ bảo vệ sinh học
14 – Gá đỡ dưới.




Thanh nhiên liệu: Nguyên liệu thường được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân là Uran-235, Uran-233, hoặc Plutoni-239. Phản ứng dây truyền được xẩy ra dưới tác động ban đầu của các notron.
Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu Uran-235 nghèo, notron kích hoạt là các notron năng lượng thấp (notron chậm). Các lò phản ứng hạt nhân sử dụng Pu-239 hoặc Uran-235 giầu, thường sử dụng notron kích hoạt có năng lượng lớn (notron nhanh).
Các lò phản ứng hạt nhân thông thường hiện nay, sử dụng nguyên liệu UO2 chứa 5% Uran-235. Thanh nhiên liệu cho các lò phản ứng hạt nhân được làm thành dạng viên Uranium oxide hình trụ, hình cầu, tấm Chúng được xếp vào các hộp zircalloy 4 (hợp kim của zirconium, rất bền, chịu được nhiệt độ cao và không hấp thụ nơtron). Phổ biến nhất là dạng hình trụ, tập hợp thành bó vuông gồm khoảng 200 thanh. Người ta còn chừa một số vị trí trong đó để đặt các thanh điều khiển.