NĂNG L NG H T NHÂNƯỢ Ạ
ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN TRONG ĐIỆN HẠT NHÂN
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.V t lý nguyên t :ậ ử

Thế giới vật chất được cấu tạo từ nguyên tử và phân tử.

Phân tử bao gồm nhiều nguyên tử.

Nguyên tử bao gồm hạt nhân mang điện tích dương ở trung tâm và các
electron mang điện tích âm bay xung quanh.

Hạt nhân và electron liên kết với nhau bằng lực điện từ.

Hạt nhân bao gồm: Proton và Neutron.

Proton và Neutron liên kết với nhau bằng lực nguyên tử.

Một nguyên tử có thể có một hoặc nhiều đồng vị bằng cách thay đổi số
Neutron trong hạt nhân.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.V t lý nguyên t :ậ ử

Phóng xạ hạt nhân: Một
số nguyên tử có khả
năng tự phóng ra các tia
α, β, γ để biến thành
những nguyên tử khác.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.V t lý nguyên t :ậ ử


Tia α là hạt nhân nguyên tử Heli

Tia β là hạt mang điện. Tia β- mạng điện tích âm, tia β+
mang điện tích dương.

Tia γ là song điện từ. Tia γ là tia nguy hiểm nhất và xuất hiện
ở tất cả các phóng xạ.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.V t lý nguyên t :ậ ử
Phản ứng hạt nhân: Trong
một số trường hợp, khi các
hạt nhân va chạm với nhau
hoặc va chạm vào Neutron
sẽ biến thành các hạt nhân,
Neutron khác và thu hoặc
tỏa năng lượng
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.V t lý nguyên t :ậ ử
Phản ứng hạt nhân:
Các hạt vỡ ra sẽ tiếp
tục va chạm với các
hạt nhân khác sẽ
duy trì và bùng nổ
phản ứng hạt nhân.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.V t lý nguyên t :ậ ử

Năng lượng của hạt nhân: Hệ thức Einstein giữa khối lượng
và năng lượng:


Trong đó: - m: khối lượng vật (kg)
- c: Vận tốc ánh sang (
- E: Năng lượng nghỉ của vật (J)

là phương trình cơ tạo ra năng lượng
cho phản ứng hạt nhân.


I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.M t s thành t u:ộ ố ự

Năm 1789, nhà hóa học người Đức – “Martin Klaproth” lần đầu tiên phát hiện
Uranium.

Năm 1895, Wilhelm Rontgen phát hiện được “Bức xạ ion”.

Năm 1896, Henri Becquerel phát hiện quặng pecblen (loại quặng chứa radium
và uranium) có khả năng làm tối kính ảnh và chứng minh được do bức xạ beta
(electron) và các hạt alpha (hạt nhân heli) được phát xạ ra.

Sau đó, Paul Villard, nhà vật lý người Pháp, phát hiện thêm 1 dạng bức xạ thứ
3 của quặng pecblen: Tia gamma.

Năm 1896, Pierre và Marie, đặt tên “phóng xạ” (Radioactivity) để diễn tả hiện
tượng phân rã hạt nhân. Đến năm 1898, họ tách được Polonium và radium từ
quặng pecblen.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.M t s thành t u:ộ ố ự

Năm 1989, Samuel Prescott, phát hiện bức xạ có thể tiêu hủy vi khuẩn trong

thực phẩm.

Năm 1902, Ernest Rutherford, nhà vật lý học người New Zealand, chứng
minh được phóng xạ là một sự kiện tự phát, các hạt alpha và beta phát xạ từ
hạt nhân có thể tạo ra nhiều nguyên tố khác.

Ông cùng Soddy đã đưa ra thuyết phân rã phóng xạ và chứng minh được
sự tạo thành heli trong quá trình phóng xạ và được xem 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.

Năm 1919, Qua cuộc thí nghiệm bắn một hạt alpha vào phân tử Nito, thấy
rằng Nito có sự sắp xếp lại và biến thành Oxy.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.M t s thành t u:ộ ố ự

Niels Bohr (1885-1962), nhà vật lý người Đan Mạch, có nhiều sự đóng góp cho
sự hiểu biết về nguyên tử và sự phân bố các electron quanh hạt nhân vào
nhưng năm 1940. Ông được trao giải Nobel vào năm 1922 về những đóng góp
quan trọng trong nghiên cứu nguyên tử và cơ học lượng tử.

Năm 1911, Frederick Soddy, nhà vật lý người Anh, phát hiện rằng các nguyên
tố phóng xạ trong tự nhiên có một số đồng vị khác nhau (nuclit px).

Năm 1932, James Chadwich phát hiện sự tồn tại của Neutron.

Cùng năm đó, Cockcroft và Walton đã tạo ra hạt nhân biến đổi bằng cách bắn
phá nguyên tử bằng các proton được tăng tốc.

Năm 1934, Irene Curie và Frederic Joliot phát hiện ra các biến đổi của hạt nhân

trong quá trình bắn phá đã tạo các đồng vị phóng xạ nhân tạo.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.M t s thành t u:ộ ố ự

Enrico Fermi (1901-1954), nhà vật lý học người Ý, phát hiện rằng nếu dùng neutron bắn phá
thay cho proton có thể tạo ra nhiều đồng vị phóng xạ hơn, đóng góp to lớn trong sự phát triển
của phân rã beta, phát triểu lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới.

Cuối năm 1938, Otto Hahn (1878-1968) và Fritz Strassmann (1902-1980), hai nhà khoa học
người Đức, chứng minh phản ứng phân hạch đã chỉ ra bằng tạo được phân tử Bari có khối
lượng bằng một nữa Uranium.

Sau đó, Lise Meitner (1878-1968) và cháu của bà là Otto Frisch, đã chứng minh được bản
chất của quá trình phân hạch hạt nhân là do hạt nhân giữ lại các neutron, các neutron này
gây ra sự rung động mạnh trong hạt nhân khiến nó vỡ ra thành 2 phần không bằng nhau.
I.L CH S HÌNH THÀNH:Ị Ử
1.M t s thành t u:ộ ố ự

Đồng thời, hai 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.

Kiểm chứng của Frisch cũng đã xác nhận dự đoán của Albert Einstein về
mới liên hệ giữa khối lượng và năng lượng công bố từ hơn 30 năm trước
đó, vào năm 1905.

Neils Bohr, nhà khoa học người Đan mạch cũng sớm nhận định rằng quá
trình phân hạch hạt nhân gần như xảy ra trong đồng vị U-235 hơn U-238.
Đồng thời, dự đoán rằng quá trình phân hạt hiệu quả hơn khi dung các
neutron di chuyển chậm thay vì các neutron tốc độ cao.


Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng đồng vị U-235 chỉ có 0,7%
Uranium trong tự nhiên, 99,3% là đồng vị U-238.
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể
V
ậ
y

t
h
e
o

b
ạ
n
,

n
h
à

m
á
y

đ
i
ệ
n


h
ạ
t

n
h
â
n

l
à

g
ì
?
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Nhà máy điện hạt nhân hay còn gọi nhà máy điện nguyên tử
là một nhà máy tạo ra điện năng ở quy mô công nghiệp, sử
dụng năng lượng thu được từ phản ứng hạt nhân.

Lò phản ứng đầu tiên được vận hành tại Otto Hahn – Đức
vào năm 19

Ngày 02 tháng 12 năm 1942, lò phản ứng có điều khiển đầu
tiên được Enrico Fermi thực hiện tại Chicago (Lò Chicago
Pile 1).
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ

a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể
Tháng 12 năm 1951,
lần đầu tiên năng
lượng hạt nhân
được sử dụng cho
cuộc sống, Lò EBR-
1, Indaho Fall,
United States
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể
•
APS-1 là nhà máy
điện hạt nhân được
vận hành đầu tiên tại
thành phố Obininsk,
Liên Xô năm 1954.
•
Công suất nhà máy
5MW – sử dụng
Uranium tự nhiên –
chất làm chậm là
Graphite
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ I:
o
Lò phản ứng đầu tiên ra đời vào những năm 1950

o
Lò PƯ có tên Magnox do 3 nhà vật lý người Anh sáng chế là
Ts.Ion, Ts.Khalit và Ts.Magwood.
o
Lò Magnox sử dụng nguyên liệu urani trong tự nhiên trong
đó chỉ có 0.7% đồng vị U-235 và 99,3% đồng vị U-238.
o
Chất làm chậm là Graphite và chất tải nhiệt là .


II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ I:
o
Lò phản ứng thế hệ I đầu tiên là lò Candler Hall được vận
hành ngày 17 tháng 10 năm 1956 tại Anh. Công suất lò
50MW.
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ I: “Nguyên tắc hoạt động”
o
.Các ống kim loại Uranium được bao bọc bằng một lớp hợp kim bằng nhôm
và Maggie.
o
Một lớp than graphit đặt nằm giữa ống uranium và hợp kim trên có mục đích
làm chậm bớt vận tốc phóng thích neutron do sự phân hạch của U-235.
o
Từ đó các neutron sẽ va chạm mạnh với hạt nhân của U-235 để các phản

ứng dây chuyền liên tục xảy ra.
o
Để điều khiển phản ứng dây chuyền hoặc làm chặn đứng phản ứng, lò
Magnox sử dụng một loại thép đặc biệt. Nó có tính chất hấp thụ các Neutron,
do đó có thể điều khiển phản ứng theo ý muốn.
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ II:
o
Ra đời vào thập niên 70, hiện chiếm đa số
các lò đang hoạt động trên thế giới.
o
Ban đầu, lò này áp dụng nguyên lý lò áp
lực PWR. Nhưng dẫn đã thay thế bằng lò
nước sôi BWR.
o
Nhiên liệu sử dụng cho lò này là hợp chất
urani dioxit, hợp kim này được bọc trong
các ống cấu tạo bằng kim loại zirconi.
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ II:
o
Đối với lò thế hệ thứ 2 này, nhiên liệu U-235
sẽ phải được làm giàu từ 0,7% lên đến 3,5%.
o
Khác biệt: Nước được đun sôi rồi mới chuyển
qua hệ thống làm tăng áp suất.

 Như vậy, đối với phương pháp này sẽ rút
ngắn được tiến trình tạo nhiệt của hơi nước khi
truyền nhiệt qua tuabin để biến thành điện năng.
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ III:
o
Kể từ cuối thập niên 80, thế hệ lò này được
nghiên cứu với nhiều cải tiến từ các lò phản
ứng loại BWR của thế hệ II.
o
Năm 1996, tại Nhật đã có loại lò này.
o
Hiện tại, lò được sử dụng nhiều ở các quốc gia
trên thế giới vì thời gian xây dựng tương đối
ngắn (khoảng 3 năm) và chi phí cũng giảm so
với các loại lò thế hệ trước đó.
o
Hơn nữa, việc vận hành và bảo dưỡng loại lò
này tương đối đơn giản và an toàn hơn.
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể
Lò phản ứng thế hệ thứ VI:
“Lò phản ứng cách mạng”
II.ĐI N H T NHÂN:Ệ Ạ
a.Gi i thi u v nhà máy đi n h t nhân, l ch s và phát tri n:ớ ệ ề ệ ạ ị ử ể

Lò phản ứng thế hệ thứ VI: “Lò phản ứng cách mạng”
o

Các nhà khoa học đang dần tiến đến việc xây dựng các lò hạt nhân thế hệ này
o
Trong đó hệ thống an toàn sẽ hoàn toàn tự động, sẽ không còn việc phát thải khí .
o
Dự kiến sẽ đưa vào ứng dụng vào năm 2030 và thỏa mãn những điều kiện:
1. Giá thành cho điện năng sẽ rẻ hơn hiện tại.
2. Độ an toàn rất cao nên có thể xem an toàn 100%.
3. Giảm thiểu phát thải đến mức tối đa.
