ƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHh D U N G N Ạ
DNTU

hoa Thực phẩm- Môi trứờngKhoa
trường- Đ ièỂ^ ưỡm
"""""

CŨI

““

MƯƠNG HAT NHÂN
GVHD
Lớp:
SVTH:

Đào Khánh Châu
13DMT2LT2
1. LêVănLỢi
2. Đinh Hồng Lâm
3. Phạm Việt cường
4. Nguyễn Thị Thanh Yên
5. Nguyễn Thị Thu Hường


.

#

.

^^.ư.ơ.n?.lí.J.'^...^^.n?...^^^lZr!^n...^^.n?..Lư.?,n.^..^í..^.^^n

o

.


Cuộc sống của chúng ta trên trái đất hiện
nay luôn gắn liền với việc sản xuất và tiêu
thụ với nhịp độ ngày càng cao điện năng
và sử dụng các dạng nhiên liệu khác
nhau do nhu cầu của cuộc sống.
Trữ lượng khai thác các nhiên liệu này
như dầu mỏ, khí tự nhiên, than..., dù có
lớn đến đâu thì cũng đến lúc phải cạn
kiệt. Đến lúc đó cuộc sống của con người
rồi sẽ ra sao?


Trước tình hình đó, không ít các nhà khoa
học đã tìm đến nguồn năng lượng hạt
nhân và khẳng định hạt nhân chính là giải
pháp hữu hiệu nhát cho vấn đề khủng
hoảng năng lượng trên Trái Đát; hạt nhân
là giải pháp bảo vệ môi trường, là cách
giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính.


là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để
tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên

tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm
soát. Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện
nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương
pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân
và phân rã phóng xạ. Tất cả các lò phản ứng với
nhiều kích thước và mục đích sử dụng khác
nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo ra
hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng
để phát điện hoặc tạo lực đẩy.


2.2 Lịch sử năng lượng hạt nhân.
Lịch sử của năng lượng hạt nhân khởi đầu
với việc xây dựng mô hình nguyên tử. Năm
1912, nhà vật lý Ernest Rutherford (1871 1937) người Anh, sau khi phát hiện ra hạt
nhân nguyên tử đã cùng với nhà vật lý Niels
Bohr (1885 - 1962) người Đan Mạch


Năm 1913, Rutherford phát hiện ra proton.
Năm 1932, nhà vật lý James Chadwick (1891 1974) người Anh phát hiện ra nơtron.
Năm 1939, nhà vật lý Frederic Joliot-Curie (1900 1958) người Pháp cùng với Lew Kowaski và Hans
Von Halban đã chứng minh rằng hiện tượng phân
rã hạt nhân (phân hạch) urani kéo theo sự toả nhiệt
rất lớn. Việc phát hiện ra phản ứng dây chuyền sau
này cho phép khai thác năng lượng hạt nhân.


Trong thời gian Đại chiên thê giới lân thứ II (19391945), các nghiên cứu về hiện tượng phân hạch
được tiếp tục tiến hành ở Mỹ, với sự tham gia của

các nhà khoa học từ Châu Âu di cư sang đó. Mục
đích chế tạo vũ khí hạt nhân.
Ngay sau chiến tranh, những nghiên cứu về năng
lượng phân hạch được tiếp tục tiến hành để sử
dụng vào mục đích dân sự. trong các lĩnh vực
nghiên cứu, y tế, năng lượng, công nghiệp, an ninh
và quốc phòng.


Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi hai loại hạt sau:
- Proton (ký hiệu p) là hạt mang điện dương, về
trị số tuyệt đối bằng điện tích nguyên tố e của
electron (1.6.10-19C ), có khối lượng nghỉ
mp=1,67252.10-27 kg.
- Nơ tron (ký hiệu là n) là hạt không mang điện,
có khối lượng nghỉ mn=1,67482.10-27 kg.


- là một quá trình vật lý, trong đấy xảy ra tương
tác mạnh của hạt nhân với một hạt nhân khác
hoặc với một nuclon ở khoảng cách nhỏ khoảng
fm, qua quá trình này hạt nhân nguyên tử thay
đổi trạng thái ban đầu (thành phần, năng
lượng...) hoặc tạo ra hạt nhân mới hay các hạt
mới và giải phóng ra năng lượng.
- Có hai loại phản ứng hạt nhân giải phóng năng
lượng:


Phản ứng nhiệt hạch hay tổng hợp nhiệt hạch là

việc kết hợp các hạt nhân nhẹ để tạo nên các hạt
nhân trung bình (giữa hêli, nguyên tử lượng là 4
và sắt, nguyên tử lượng là 56). Phản ứng này
kéo theo sự giải phóng năng lượng rất lớn.
Phản ứng này rất khó thực hiện bởi vì lực hạt
nhân, có tác dụng kéo lại gần nhau và liên kết
các nucleon chỉ tác động ở khoảng cách rất ngắn,
trong khi đó lực điện tạo nên hàng rào đẩy, ngăn
không cho các hạt nhân nguyên tử tích điện
dương lại gần nhau.


Chương 2: Đ ại cương Vê Năng Lượng
H at Nhân
a) Tổng hợp trong tự nhiên.
Trong tự nhiên, tổng hợp hạt nhân tồn tại trong
các môi trường có nhiệt độ cực cao ở các ngôi
sao, ví dụ như mặt trời. Bên trong mặt trời, nhiệt
độ lên tới hàng chục triệu độ cho phép xảy ra sự
tổng hợp các hạt nhân nhẹ như hạt nhân hyđrô
thành hạt nhân hêli. Những phản ứng nhiệt hạch
này giải phóng rất nhiều năng lượng, điều này
giải thích vì sao nhiệt độ mặt trời rất cao. Một
phần nhỏ của năng lượng bức xạ từ mặt trời đi
đến trái đất
\ T
3 TT
4 TT_
1


[H + \H ^ lH e + ữn


Con người tìm cách làm chủ các phản ứng tổng
hợp trên trái đất nhằm khai thác nguồn năng
lượng cực lớn đó. Người ta đã làm chủ được
những phản ứng này trong bom H (bom hyđrô),
nhưng chưa thể chế ngự chúng để sản xuất điện
năng. Phản ứng được nghiên cứu nhiều nhất cho
mục đích dân sự là phản ứng tổng hợp hai hạt
nhân đồng vị của hyđro là đơteri và triti kết hợp
lại thành một hạt nhân nặng hơn là hạt nhân của
nguyên tử hêli.


- Phân hạch là một quá trình vật lý hạt nhân và
hoá học hạt nhân mà trong đó hạt nhân nguyên
tử bị phân chia thành hai hoặc nhiều hạt nhân
nhỏ hơn và vài sản phẩm phụ khác như các hạt
nơtron, photon tồn tại dưới dạng các tia gama, tia
beta và tia alpha.


Sự phân hạch của các nguyên tố nặng là mọt
phản ứng toả nhiệt và có thề giải phóng một lượng
năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động
năng của các hạt được giải phóng đồng thời có
hai hoặc ba nơtron được tạo ra.
Các nơtron này đến lượt chúng lại gây ra sự phân
hạch của các hạt nhân khác và quá trình đó cứ thế

tiếp diễn. Như vậy là xuất phát từ một sự phân
hạch trong khối urani, nếu ta không khống chế các
nơtron, thì có thể sinh ra ít nhất là hai sự phân
hạch, rồi 4, 8, 16, 32 . Những phân hạch thành
chuỗi như vậy được gọi là phản ứng dây chuyền.



3.1 Vấn đề môi trường, kinh tế.
Theo báo cáo thường niên của IAEA, năm 2003
năng lượng hạt nhân đã cung cấp 16% sản lượng
điện toàn cầu. Vào cuối năm 2003, trên toàn thế
giới có 439 nhà máy điện hạt nhân đã đi vào hoạt
động.


Trước xu thế xây dựng các nhà máy điện hạt nhân
đang phát triển, các nhà môi trường đã đưa ra đề
xuất cần xây dựng mô hình cho năng lượng tái
tạo. Ưu thế là không gây ra hiệu ứng nhà kính và
các loại khí thải khác so với việc đốt nhiên liệu hoá
thạch.
Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả
kinh tế cao nhưng các Chính phủ đều biết hiểm
hoạ nếu có sự cố xẩy ra.


3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.1 Khái Niệm
Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt

nhân là một nhà máy tạo ra điện năng ở quy mô
công nghiệp, sử dụng năng lượng thu được từ
phản ứng hạt nhân.
Các loại máy điện nguyên tử phổ biến hiện nay
thực tế là nhà máy nhiệt điện, chuyển tải nhiệt
năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân
thành điện năng.



3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.2 Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên
thế giới
- Giai đoạn những năm 1950-1960
Điện lần đầu tiên được sản xuất bằng năng lượng
hạt nhân vào ngày 20/12/1951 tại lò thử nghiệm
EBR-1 của Mỹ và thắp sáng được bốn bóng đèn.
Tại Anh nhà máy ĐHN quy mô công nghiệp đầu
tiên trên thế giới bắt đầu vận hành năm 1956.


3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.2 Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên
thế giới
-G iai đoạn 1970-1980
Tỷ trọng ĐHN toàn cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên
17%. Lò Untervveser 1.350 MWe ở Đức bắt đầu
sản xuất điện từ năm 1978 và đến nay tổng sản
lượng điện là 221,7 tỷ KWh, nhiều hơn so với bất
kỳ lò nào khác.

Bước vào thập niên 1980 và 1990 tốc độ xây dựng
điện hạt nhân giảm mạnh.
■

■

■


3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.2 Lịch sử phát triển điện hạt nhân(ĐHN) trên
thế giới
- Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI tới nay
ĐHN đã có những thay đổi tích cực. Tầm nhìn
2020 của Mỹ về phát triển ĐHN đề nghị tăng
10.000MVV cho 104 nhà máy ĐHN hiện co. Anh
quay trở lại phát triển ĐHN do thiếu hụt năng
lượng, trong khi Indonesia đã lập dự án khả thi và
dự kiến sẽ đưa tổ máy ĐHN đầu tiên vào vận hành
nảm 2015.


r a

v ^ r a

r a

!■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ !Chương 3: Năng Lượng Hạt Nhân
3.2 Nhà máy điện nguyên tử

3.2.3 Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt
nhân
Năm 2003, hai nhà máỵ điện hạt nhận mới ở
Trung Quốc và Hàn Quốc đã được kết nối với
mạng lưới điện.
Các nước Châu Á, vẫn là trung tâm mở rộng và
phát triển điện hạt nhân, hiện có 20 trong số 31 lò
phản ứng đang được xây dựng,
ở Tây Âu,^ công suất phát điện hạt nhân vẫn
tương đối ổn định cho dù có những cắt giảm ở
Đức và Thụy Điển


3.2 Nhà máy điện nguyên tử
3.2.4 Xu thế điện hạt nhân trên thế giới.
Theo thống kê của Cơ quan Năng lượng Nguyên
tử Quốc tế (IAEA), vào cuối năm 2002, toàn thế
giới có 441 nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) đang
hoạt động. Những nhà máy này cung cáp 16%
tổng sản lượng điện toàn cầu năm 2002, hay
2.574 ty kWh|ự