TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

LỢI ÍCH CỦA NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN
Luận văn tốt nghiệp
Ngành: SƢ PHẠM VẬT LÝ

Giáo viên hƣớng dẫn

Sinh viên thực hiện

Ths.GVC. Hoàng Xuân Dinh

Trƣơng Bá Cƣờng
Mã số SV: 1090161
Lớp: Sƣ phạm Vật Lý
Khóa: 35

Cần Thơ, Năm 2013


MỤC LỤC
Phần MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1.

Lí do chọn đề tài ........................................................................................................... 1

2.

Mục đích của đề tài ........................................................................................................ 2

3.

Giới hạn của đề tài ......................................................................................................... 2

4.

Phương pháp và phương tiện thực hiện .......................................................................... 3

5.

Các bước thực hiện ....................................................................................................... 3

Phần NỘI DUNG .................................................................................................................. 4
Chương 1: Tổng quan về năng lượng hạt nhân ...................................................................... 4
1.1 Lịch sử phát triển của ngành năng lượng hạt nhân ...................................................... 4
1.2 Nhiên liệu hạt nhân .................................................................................................... 5
1.2.1 Khai thác quặng urani ......................................................................................... 5
1.2.1.1 Nguyên tử urani ............................................................................................. 5
1.2.1.2 Plutoni ........................................................................................................... 6
1.2.2 Xử lý quặng urani ................................................................................................ 6
1.2.3 Chuẩn bị nhiên liệu ............................................................................................... 6
1.2.4 Xử lý nhiên liệu .................................................................................................... 8
1.2.5 Sự tái xử lý ........................................................................................................... 9
1.2.6 Xử lý chất thải .................................................................................................... 10
1.3 Chất thải hạt nhân .................................................................................................... 11
1.3.1 Phân loại chất thải ............................................................................................... 11
1.3.2 Bảo quản chất thải ............................................................................................... 11
Chương 2: Tình hình năng lượng hạt nhân của một số nước trên thế giới ............................ 12
2.1 Năng lượng hạt nhân tại Mỹ ...................................................................................... 12

2.2 Năng lượng hạt nhân tại Pháp .................................................................................... 13
2.3 Năng lượng hạt nhân tại Trung Quốc ......................................................................... 14
2.4 Năng lượng hạt nhân tại Nhật Bản ............................................................................. 15
Chương 3: Lợi ích của năng lượng hạt nhân về điện hạt nhân ............................................. 16
3.1 Nhu cầu cần thiết của điện hạt nhân trên thế giới ...................................................... 17
3.2 Những cơ sở hợp lí cho việc phát triển điện hạt nhân ............................................... 20


3.2.1 Về khí thải .......................................................................................................... 20
3.2.2 Về mối nguy hiểm bức xạ ................................................................................... 22
3.2.3 Về tài nguyên ...................................................................................................... 23
3.2.4 Về chất thải và sự cố ........................................................................................... 23
3.3 Điện hạt nhân giải pháp năng lượng cho nước ta ...................................................... 25
Chương 4: Lợi ích của năng lượng hạt nhân trong nghiên cứu Nông nghiệp- Sinh học ....... 26
4.1 Trong trồng trọt ........................................................................................................ 26
4.1.1 Trong chọn giống đột biến trên thế giới và khu vực ............................................ 26
4.1.2 Kiểm soát sinh vật gây hại .................................................................................. 28
4.1.3 Nghiên cứu độ phì của đất................................................................................... 30
4.2 Cải thiện sức khỏe động vật trong chăn nuôi ............................................................ 30
4.3 Thực phẩm chiếu xạ ................................................................................................. 30
Chương 5: Lợi ích của năng lượng hạt nhân trong Y học .................................................... 32
5.1 Lịch sử phát triển ...................................................................................................... 32
5.2 Phương pháp nguyên tử đánh dấu ............................................................................. 34
5.2.1 Kỹ thuật đánh dấu phóng xạ ................................................................................ 34
5.2.2 Ứng dụng của kỹ thuật đánh dấu phóng xạ trong y học ...................................... 35
5.2.2.1 Nhóm phương pháp phân tích ...................................................................... 35
5.2.2.2 Phương pháp động học ................................................................................ 36
5.2.3 Một số ứng dụng cụ thể trong phương pháp đánh dấu ........................................ 37
5.2.3.1 Xác định lượng máu trong cơ thể ................................................................. 37
5.2.3.2 Chẩn đoán bệnh về tuyến giáp bằng phương pháp phóng xạ ........................ 37

5.2.4 Kết luận .............................................................................................................. 38
5.3 Phương pháp điều trị bằng tia phóng xạ.................................................................... 38
5.3.1 Cơ sở của phương pháp ....................................................................................... 38
5.3.2 Điều trị chiếu xa .................................................................................................. 39
5.3.3 Điều trị chiếu gần................................................................................................ 40
5.3.4 Điều trị chiếu trong ............................................................................................. 41
5.3.5 Một số ứng dụng cụ thể của phương pháp phóng xạ điều trị ................................ 41
5.3.5.1 Dùng I131 chữa bệnh tuyến giáp .................................................................. 41
5.3.5.2 Dùng P32 chữa bệnh về máu ....................................................................... 41


5.3.5.3 Điều trị bệnh bằng chất keo phóng xạ ........................................................ 42
5.3.5.4 Chữa bệnh ung thư bằng bức xạ  ............................................................ 42
Chương 6: Một số ứng dụng khác của năng lượng hạt nhân ................................................ 45
6.1 Các động cơ hạt nhân ................................................................................................ 45
6.2 Các vụ nổ hạt nhân và công nghệ đào ........................................................................ 47
6.3 Phóng xạ- nguồn năng lượng ..................................................................................... 47
6.4 Trong các ngành kỹ thuật .......................................................................................... 50
6.5 Trong khảo cổ học .................................................................................................... 53
Phần KẾT LUẬN................................................................................................................ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO


Phần MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay con người đã đưa ra những thành tựu của khoa học kỹ thuật, những phát
minh, phát kiến mới; ứng dụng vào sản xuất, công nghệ, thông tin liên lạc, dịch vụ nhằm
phục vụ cho cuộc sống con người ngày một tiến bộ hơn. Trong đó, Vật lý học đã góp
phần không nhỏ cho sự phát triển chung của nền khoa học hiện nay. Nó mang tính thiết
thực gắn liền với công việc phát triển khoa học kỹ thuật của đất nước. Trong quá trình

phát triển của vật lý, năng lượng là một từ ngữ rất quen thuộc đối với chúng ta. Nhưng
mấy ai có thể hiểu hết về cội nguồn của nó. Có rất nhiều sách viết về đề tài này, nhưng
vẫn chưa có một quyển sách nào viết một cách đầy đủ chi tiết để chúng ta tham khảo.
Cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, năng lượng là một trong những nhu cầu bức thiết của
cuộc sống. Năng lượng không những sử dụng trong sản xuất mà còn được sử dụng nhiều
trong đời sống hàng ngày của mỗi người và mỗi gia đình. Khi xã hội càng phát triển thì
nhu cầu năng lượng càng tăng. Hiện nay, nguồn năng lượng phục vụ con người chủ yếu
lấy từ các nguồn năng lượng hoá thạch như than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên. Với mức
độ khai thác ngày càng cao thì các nguồn năng lượng và nhiên liệu hóa thạch không phải
là vô tận. Theo tính toán của các chuyên gia năng lượng quốc tế, than đá có trữ lượng
tương đối lớn nhưng cũng chỉ khai thác được trong vòng 230 năm là cạn kiệt, dầu mỏ là
43 năm, khí thiên nhiên là 62 năm. Việc sử dụng các dạng năng lượng mới như gió, mặt
trời, thuỷ triều, nhiệt điện… đã được nghiên cứu, nhưng trong một vài thập kỷ tới, các
nguồn năng lượng này cũng chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. Theo dự báo của Tổ chức Năng
lượng thế giới, đến năm 2020, các nguồn năng lượng mới chỉ có thể đáp ứng được từ 2%
- 5% tổng nhu cầu năng lượng của thế giới; đồng thời các nguồn năng lượng mới có giá
thành khá cao và thiếu tính ổn định. Việc nghiên cứu sử dụng những nguồn năng lượng
mới đã thu hút mạnh mẽ sự chú ý của các nhà khoa học trên thế giới. Một trong những
nguồn năng lượng có triển vọng là năng lượng hạt nhân. Năng lượng hạt nhân góp phần
tăng nhanh khả năng cung cấp năng lượng và giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Năng
lượng hạt nhân chính là một giải pháp kinh tế và là nguồn năng lượng sạch đảm bảo sự
phát triển bền vững, thoả mãn nhu cầu điện năng đang tăng mạnh trên toàn cầu.
Là một sinh viên của ngành Sư phạm Vật lý trường đại học Cần Thơ, tôi đã được
tiếp cận và trang bị các kiến thức về năng lượng hạt nhân. Tuy nhiên, kiến thức này còn
hạn chế, chưa sâu và rộng. Do đó, việc tìm hiểu thêm về năng lượng hạt nhân và các lợi
1


ích của nó là vô cùng cần thiết. Ngoài ra, việc nghiên cứu cũng trang bị kiến thức cho bản
thân và phục vụ cho công tác giảng dạy sau này cũng như bước đầu chuẩn bị cho việc

học ở bậc cao hơn. Chính vì những lí do trên tôi đã chọn đối tượng nghiên cứu là năng
lượng hạt nhân với đề tài là “Lợi ích của năng lượng hạt nhân”. Đề tài gồm 6 chương:
Chương 1. Tổng quan về Năng lượng hạt nhân.
Chương 2. Tình hình Năng lượng hạt nhân của một số nước trên thế giới.
Chương 3. Lợi ích Năng lượng hạt nhân về điện hạt nhân.
Chương 4. Lợi ích Năng lượng hạt nhân trong nghiên cứu Nông nghiệp-Sinh học.
Chương 5. Lợi ích Năng lượng hạt nhân trong y học.
Chương 6. Một số lợi ích khác của năng lượng hạt nhân.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Năng lượng hạt nhân là một trong những vấn đề đang được tranh cãi và quan tâm
hiện nay. Nói tới hạt nhân ai ai cũng lo ngại về vấn đề phóng xạ ảnh hưởng đến môi
trường và sức khỏe con người. Như chúng ta đã biết, hiện nay trên thế giới có nhiều quốc
gia (nhất là các nước phát triển) đã và đang đẩy mạnh nhiều chương trình phát triển năng
lượng hạt nhân trong quá trình phát triển đất nước. Vậy tại sao các nước này lại đẩy mạnh
phát triển năng lượng hạt nhân? Phải chăng năng lượng hạt nhân có những ưu việt mà
chúng ta chưa biết đến? Để làm rõ vấn đề này, đề tài “Lợi ích của năng lượng hạt nhân”
được thực hiện nhằm để tạo ra một tài liệu học tập về năng lượng hạt nhân, đồng thời
cung cấp thông tin cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan nhất, đơn giản và đầy đủ nhất
về những lợi ích của năng lượng hạt nhân.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Khi thực hiện đề tài tôi vẫn là một sinh viên ngồi trên ghế nhà trường, sự hiểu biết
về lợi ích của Năng lượng hạt nhân còn nhiều hạn chế. Các kiến thức thực hiện chỉ nằm
trong phần tổng hợp các kiến thức đã học và trên các phương tiện truyền thông; chứ chưa
có những phát kiến cho bản thân để tìm đề tài. Cho nên đề tài chỉ nghiên cứu dưới góc
nhìn của sinh viên chứ chưa thực sự ở góc nhìn nhà nghiên cứu nên có nhiều điều thiếu
sót cũng như đề tài chỉ dừng lại ở mức độ hiểu biết của bản thân. Đây là đề tài lý thuyết,
chưa có sự tìm hiểu thực tế qua các cơ sở hạt nhân; mặt khác, đề tài chỉ nghiên cứu về
mặt lợi ích của năng lượng hạt nhân, còn về mặt trái của năng lượng hạt nhân thì chưa

được tìm hiểu tới.

2


4. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN
Để thực hiện và hoàn thành đề tài này, tôi đã hoàn thành nghiên cứu của mình với các
phương pháp sau:
-

Tổng hợp lý thuyết về năng lượng hạt nhân.

-

Tìm hiểu tình hình năng lượng hạt nhân của một số nước trên thế giới và Việt Nam.

-

Tìm hiểu lợi ích của năng lượng hạt nhân trong đời sống.

-

Tìm các tài liệu có liên quan như: Sách, giáo trình, luận văn có liên quan, đặc biệt là
các tin trên một số trang web có uy tín. Sau đó đọc và tổng hợp rồi viết báo cáo.

5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN
-

Nhận đề tài, xác định nhiệm vụ cần đạt của đề tài.


-

Tìm các tài liệu có liên quan đến đề tài, nghiên cứu tài liệu và tham khảo ý kiến từ
thầy cô và bạn bè.

-

Tổng hợp viết tài liệu, tiến hành viết đề cương và trao đổi với Giáo viên hướng dẫn.

-

Nộp đề tài cho Giáo viên hướng dẫn, tham khảo ý kiến và chỉnh sửa.

-

Viết hoàn chỉnh và báo cáo luận văn.

3


Phần NỘI DUNG
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN
* Năng lượng hạt nhân là năng lượng sinh ra khi có sự phân hạch hạt nhân hoặc tổng
hợp hạt nhân, 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.
* Trong hạt nhân nguyên tử, các nucleon (không phân biệt proton hay nơtron) khi ở
khoảng cách rất bé, sẽ hút nhau rất mạnh. Nhờ năng lượng liên kết này mà proton và
nơtron kết hợp với nhau ổn định trong hạt nhân. Hạt nhân nguyên tử nặng như Uranium
235 (năng lượng liên kết lớn) sẽ phân hạch khi hấp thụ nơtron và trở thành 2~3 hạt nhân
nhẹ hơn với năng lượng liên kết tương đối nhỏ. Hạt nhân nguyên tử nhẹ như Hydro sau

khi tổng hợp sẽ trở thành hạt nhân nguyên tử Heli rất ổn định. Năng lượng liên kết của
hạt nhân nguyên tử Heli cũng tương đối nhỏ.
Như vậy, khi hạt nhân nguyên tử phân hạch hoặc tổng hợp, một phần năng lượng liên
kết của hạt nhân nguyên tử sẽ được giải phóng và sinh ra năng lượng nguyên tử cực lớn.

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN
Lịch sử phát triển của ngành năng lượng hạt nhân được mở đầu từ năm 1895.
Cho mãi tới cuối thế kỉ XIX, người ta vẫn coi nguyên tử là phần nhỏ nhất không thể phân
chia của vật chất. Năm 1895 , khi Rơnghen phát hiện ra tia X, ngành vật lý nguyên tử
được hình thành và phát triển. Những phát minh liên tiếp của Becquerel, Thompson,
Marie Curie, Einstein,… đã đặt nền móng cho ngành công nghiệp năng lượng nguyên tử.
Đến ngày 27/6/1954, khi đã khánh thành nhà máy điện nguyên tử đầu tiên trên thế giới
thì mới thật sự mở đầu thời kì sử dụng năng lượng nguyên tử.
Năm 1904, nhà vật lý Thompson đã đưa ra mẫu nguyên tử đầu tiên. Theo mẫu này
thì nguyên tử là một quả cầu tích điện dương với các electron lơ lửng và khi điện tử dao
động thì phát bức xạ điện từ. Đến năm 1909 thì gặp phải mâu thuẩn với các kết quả thực
nghiệm nghiên cứu tán xạ của các hạt  trên lá kim loại mỏng. Trong các thí nghiệm này
người ta phát hiện ra rằng bên cạnh sự tán xạ ở các góc nhỏ phù hợp với các tính toán về
tương tác Culông của các hạt  với nguyên tử kiểu như tán xạ Thompson, trong một số
trường hợp các hạt  còn bị lệch các góc rất lớn. Người ta không thể dùng mẫu
Thompson để giải thích các hiện tượng này.

4


Năm 1911, nhà bác học Rutherford đã đưa ra một mẫu nguyên tử mới, theo mẫu
nguyên tử gồm một hạt nhân mang điện tích dương +Ze ở tâm, nhân này có bán kính rất
nhỏ và Z điện tử chuyển động theo các quỹ đạo nào đó quanh hạt nhân ở các khoảng cách
tương đối lớn. Vì khối lượng điện tử là rất nhỏ so với khối lượng nguyên tử cho nên toàn
bộ khối lượng nguyên tử thực tế là tập trung ở hạt nhân. Năm 1911 khi mẫu hạt nhân

nguyên tử được đưa ra là năm sinh của ngành Vật lý hạt nhân. Nhưng mẫu này không
giải thích được bức xạ điện tử của nguyên tử và tính bền vững của nguyên tử.
Năm 1913, nhà vật lý Neils Bohr đã đưa ra lý thuyết lượng tử và các quá trình
trong nguyên tử.
Về cơ bản người ta vẫn sử dụng mẫu Bohr và gọi nó là mẫu hành tinh nguyên tử.
Từ đó mở ra một ngành vật lý hoàn toàn mới là ngành cơ học lượng tử. Cùng với cơ học
lượng tử, lý thuyết tương đối do nhà bác học vĩ đại Abert Einstein đưa ra từ năm 1905
đến năm 1916 là cơ sở để xây dựng vật lý hạt nhân hiện đại và lý thuyết các hạt cơ bản.
Với công thức liên hệ giữa khối lượng vật chất và năng lượng tương đương chứa
trong khối chất này: E = mc2. Albert Einstein xứng đáng được mệnh danh là “Cha đẻ của
ngành năng lượng nguyên tử”.
Đầu những năm 30 của thế kỉ XX cùng với nhiều máy móc trong lĩnh vực vô
tuyến, phổ kế ra đời tạo điều kiện cho vật lý có những phát minh có tính quyết định trong
ngành hạt nhân. Tạo ra một ngành công nghệ mới mẻ sản xuất năng lượng phục vụ con
người, chỉ ra được hướng giải quyết căn bản bài toán năng lượng cho loài người.

1.2 NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN
1.2.1 Khai thác quặng urani
1.2.1.1 Nguyên tử urani
Trên một trật tự sắp xếp theo khối lượng ngày càng tăng của họ hạt nhân, urani là
chất nặng nhất trong tự nhiên. Ngoài thiên nhiên nguyên tử uranium có tất cả ba đồng vị :
99,3% đồng vị U238, 0,7% đồng vị U235, và một tỷ lệ không đáng kể đồng vị U234. Chất
đồng vị U235 là quan trọng hơn vì có khả năng sản xuất năng lượng và sinh ra nơtron để
duy trì dây chuyền phản ứng, cung cấp nhiều năng lượng. U235 phân rã rất chậm, chu kì
bán rã bằng tuổi thọ của Trái Đất.
Urani phân bố rất rộng trên Trái đất, là thành phần trong hầu hết các đá và bụi. Trữ
lượng có khả năng khai thác đã xác nhận là khoảng 4 triệu tấn và có thể khai thác trong

5



khoảng 60 năm. Vì tài nguyên Uranium phân bố chủ yếu ở các quốc gia có tình hình
chính trị ổn định nên ít có nguy cơ bị tác động bởi tình hình quốc tế.
* Dưới đây là một số nước có trữ lượng Uranium lớn (% toàn thế giới).
 Australia 21%



Mỹ 8%



Kazakhstan 19%



Namibia 7%



Canada 10%



Brazil 6%



Nam Phi 8%




Nga 4%

1.2.1.2 Plutoni
Plutonium (Pu) là nguyên tố phóng xạ nhân tạo không tồn tại trong thiên nhiên.
Trong lò phản ứng nguyên tử U238 có thể bắt được một trong những nơtron và trở thành
Pu239. Pu239 có khả năng phân hạch nên có thể sử dụng làm nhiên liệu cho lò phản ứng.
Pu239 rất giống U235 ở chổ trong những phản ứng phân hạch khi bị va chạm bởi một
nơtron nó giải phóng ra nhiều năng lượng. Do có rất nhiều U238 trong lõi của lò phản ứng
nên những phản ứng này xuất hiện thường xuyên và trong thực tế khoảng 1/3 năng lượng
của nhiên liệu tạo ra do sự phân rã của Pu239.
1.2.2 Xử lý quặng urani
Quặng urani có thể được khai thác trong các mỏ ngầm hoặc lộ thiên. Sau khai thác,
quặng được nghiền và đưa lên trên mặt đất, rồi nó được xử lý với axit để hòa tan urani và
tách urani ra từ dung dịch. Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn khai thác và giai đoạn
nghiền là oxit urani cô đặc. Đối với các lò phản ứng trên thế giới, việc tạo ra nhiên liệu có
thể sử dụng được là chuyển đổi oxit urani thành khí, urani hexaflourua (UF6). Việc làm
giàu sẽ tăng thêm tỉ lệ của đồng vị U235 từ mức tự nhiên của nó là 0,7% lên 3-4%. Sau
việc làm giàu, khí UF6 được chuyển đổi thành điôxit urani (UO2) và được định dạng
trong những viên nhiên liệu. Những viên nhiên liệu này được đặt bên trong ống của
những ống kim loại mỏng, tập hợp thành các bó nhiên liệu cơ sở cho lõi lò phản ứng.
1.2.3 Chuẩn bị nhiên liệu
Tách urani từ quặng: urani là một kim loại tương đối phổ biến trên Trái Đất, nó không
được khai thác trực tiếp dưới dạng tinh thể bởi vì trạng thái tự nhiên nó nằm trong đá kết
hợp với các nguyên tố hóa học khác. Chu trình nhiên liệu hạt nhân bắt đầu bằng việc khai
thác quặng urani trong các mỏ lộ thiên hay các hầm ngầm dưới đất. Nếu là mỏ lộ thiên,
chỉ cần bóc lớp đất đá phủ tương đối mỏng để lấy quặng, còn mỏ ngầm thì phải đào hầm
lò khá sâu qua lớp đá không quặng, có khi tới 2-3km dưới lòng đất.


6


Tuyển quặng và tinh chế urani: hàm lượng urani trong quặng thường là thấp, vì vậy
cần làm tăng hàm lượng urani. Sau khi thu hoạch, quặng urani được đập vỡ rồi nghiền
nhỏ ở phân xưởng gia công. Trong quá trình thủy luyện, người ta tách urani ra khỏi
quặng bằng một dung dịch thường là axit sunfuric nhưng cũng có khi là dung dịch bazơ.
Ngoài urani ra, chất lỏng dung dịch còn hòa tan nhiều kim loại nặng và asen nên phải lọc
lấy urani lần nữa. Thành phẩm của khâu chế biến là oxit urani U3O8 xen lẫn tạp chất.
Chất ấy chiếm khoảng 75% oxit urani.
Làm giàu urani: muốn dùng cho lò phản ứng hạt nhân, phải có loại nhiên liệu mà tỷ
lệ U235 ở giữa 3% đến 5% vì chỉ đồng vị ấy của urani mới chịu phản ứng phân hạch giải
phóng năng lượng. Nhưng trong 1000kg urani tự nhiên có 99,3kg U 238 và 0,7kg U235, tức
chỉ 0,7% phân hạch. Thao tác làm tăng tỷ lệ U 235 trong khối urani tự nhiên được gọi là sự
làm giàu. Làm giàu là một việc rất khó khăn vì U235 và U238 là các đồng vị của cùng một
nguyên tố nên rất giống nhau và hầu như có cùng một tính chất hóa học. Hiện nay, có 2
phương pháp làm giàu urani đã phát triển đến mức công nghiệp: khuếch tán chất khí và
siêu ly tâm. Một phương pháp thứ 3 đang được nghiên cứu là phân tách đồng vị bằng
laze.
* Các phƣơng pháp làm giàu
-

Khuếch tán chất khí: tetrafluorua urani (UF4) thu được sau khi tách từ quặng và tinh

chế được biến thành hexafluorua urani (UF6) có đặc tính là ở thể khí từ 560C. Phương
pháp khuếch tán chất khí là làm cho UF6 ở thể khí đi qua một loạt các “hàng rào” là
những tấm màng đục lỗ rất nhỏ. Các phân tử UF6 235 nhẹ hơn các phân tử UF6 238 nên
đi qua các rào nhanh hơn, nhờ vậy có thể dần dần làm giàu urani. Tuy nhiên do khối
lượng của 2 đồng vị rất gần nhau nên sự di chuyển chậm của U 238 so với U235 cũng rất ít.
Do đó, trong một nhà máy làm giàu urani, thao tác phải lặp đi lặp lại 1400 lần để sản xuất

ra urani có độ giàu U235 cần thiết để dùng được trong các nhà máy điện hạt nhân thông
dụng.
-

Siêu ly tâm: Một phương pháp để làm giàu urani được sử dụng trên quy mô nhỏ hơn

bởi Tập đoàn Châu Âu URENCO (Đức, Hà Lan, Anh) đó là phương pháp siêu ly tâm.
Phương pháp phân tích này dùng một máy ly tâm giống như một máy làm khô rau quay
với tốc độ rất nhanh đánh bật ra ngoài biên UF 6 238 và UF6 235 chứa trong máy. Sự khác
biệt rất nhỏ giữa khối lượng của 2 phân tử cho phép tăng dần hàm lượng U235. Muốn đạt
đến một hàm lượng U235 khá cao thì cần phải qua nhiều giai đoạn nối tiếp nhau.

7


-

Làm giàu bằng laze: Phương pháp SILVA hiện nay còn chưa được sử dụng trong

công nghiệp. Phương pháp này cho phép phân tách một phân tử U 235 và một nguyên tử
U238 chỉ qua một giai đoạn. Nguyên lý của sự phân tách đồng vị bằng laze là lấy đi một
electron U235 bằng cách sử dụng năng lượng do chùm tia laze cung cấp mà không đụng
chạm tới U238. Những tia laze có bước sóng lựa chọn một cách chính xác cung cấp năng
lượng cần thiết để bức electron khỏi U235 chứ không phải U238. Sau khi bị ion hóa U235 bị
tách khỏi hơi urani bởi một điện trường và được thu về phía cực âm trên các bộ góp.

Hình 1.1: Quy trình sản xuất nhiên liệu nhà máy điện hạt nhân.
1.2.4 Xử lý nhiên liệu
Chế tạo các bó thanh nhiên liệu: Sau khi được làm giàu UF6 được chuyển hóa thành
oxit urani dưới dạng một chất bột màu đen. Chất bột này được ép rồi nung để tạo ra

những mẫu phấn nhỏ gọi là viên. Mỗi viên chỉ nặng chừng 7g và cung cấp năng lượng
bằng một tấn than đá. Các viên này được xếp vào những ống kim loại dài, hai đầu bịt kín
tạo thành các thanh nhiên kiệu. Để cung cấp cho nhà máy điện hạt nhân cần chế tạo hơn
40000 thanh nhiên liệu kết lại thành những bó tiết diện hình vuông, gọi là bó nhiên liệu.

8


Hình 1.2: Cấu tạo bó thanh nhiên liệu
Sự phân hạch trong lò phản ứng: Các thanh sắp xếp theo một dạng hình học làm
thành tâm lò phản ứng. Mỗi thanh phải nằm trong đó trong thời gian 3-4 năm. Trong thời
gian ấy, sự phân hạch của U235 sẽ cung cấp nhiệt năng cần thiết để sản xuất hơi nước rồi
sản xuất điên năng. U235 là chất phân hạch, sau khi hấp thụ một nơtron hạt nhân của nó bị
vỡ thành những sản phẩm phân hạch phóng xạ và giải phóng năng lượng. Ngược lại, U 238
chiếm khoảng 97% của khối lượng urani giàu không bị phá vỡ khi hấp thụ một nơtron.
Tuy nhiên, một số hạt của U238 bắt giữ một nơtron và biến thành Pu239 cũng là một chất
phân hạch như U235.
1.2.5 Sự tái xử lý
Việc tái xử lý có khả năng thu hồi đến 95% từ urani và plutoni còn lại trong nguyên
liệu hạt nhân đã sử dụng, để trộn vào hỗn hợp nguyên liệu oxit mới. Công đoạn này làm
giảm lượng phóng xạ có thời gian phân rã lâu tồn tại trong chất thải, khi tạo ra các sản
phẩm phân hạch có thời gian sống ngắn, thể tích của nó giảm đến hơn 90%. Tái xử lý
nguyên liệu hạt nhân dân dụng từ các lò phản ứng năng lượng đã được thực hiện trên
phạm vi rộng ở Anh, Pháp và (trước đây) Nga, sắp tới là Trung Quốc và có thể là Ấn Độ,
và Nhật Bản đang thực hiện việc mở rộng quy mô trên toàn nước Nhật. Việc xử lý hoàn
toàn là không thể thực hiện được bởi vì nó đòi hỏi các lò phản ứng breeder, là loại lò

9



chưa có giá trị thương mại. Pháp được xem là quốc gia khá thành công trong việc tái xử
lý chất thải này, nhưng hiện tại chỉ thu hồi được khoảng 28% (về khối lượng) từ nguyên
liệu sử dụng hàng năm, 7% trên toàn nước Pháp và 21% ở Nga.
Không giống các quốc gia khác, Hoa Kỳ đã dừng tái xử lý dân dụng từ năm 1976 đến
năm 1981 cũng là một phần trong luật chống phát triển hạt nhân của quốc gia này, kể từ
đó vật liệu được tái xử lý như plutoni có thể được dùng trong các vũ khí hạt nhân: tuy
nhiên, tái xử lý hiện nay lại được cho phép tiến hành. Thậm chí, hiện tại nguyên liệu hạt
nhân đã sử dụng tất cả được xử lý như chất thải.
Tháng 2 năm 2006, một sáng kiến mới ở Hoa Kỳ do Global Nuclear Energy
Partnership thông báo. Đó là sự cố gắng của quốc tế để tái xử lý nguyên liệu theo cách
làm cho sự phát triển hạt nhân không thể thực hiện được, trong khi sản xuất năng lượng
hạt nhân đang có ích đối với các quốc gia đang phát triển.
1.2.6 Xử lý chất thải
Khi lò phản ứng hạt nhân hoạt động, phản ứng dây chuyền phá vỡ hạt nhân U 235, độ
giàu của urani giảm dần đi, đồng thời sinh ra một lượng lớn sản phẩm phân hạch có tính
phóng xạ. Sau một thời gian hoạt động, những thanh nhiên liệu đã cháy phải đưa ra khải
lò phản ứng, thay bằng các thanh nhiên liệu mới. Những thanh nhiên liệu đã cháy này
phải được xử lý và từ đấy cho các chất thải phóng xạ có nhiều loại.
Theo tính toán, một lò phản ứng hạt nhân kiểu PWR công suất 1000MW mỗi năm cho
21 tấn chất thải phóng xạ trong ấy có:
-

20 tấn urani có độ giàu đã giảm từ 3% U235 xuống chỉ còn 0,9%.

-

200kg plutoni.

-


21kg chất actinit trong ấy có 10kg neptuni, 10kg amerixi, 1kg curi.

-

760kg sản phẩm phân hạch trong ấy có những nguyên tố có đời sống dài là:
 9kg xesi- 135 (Xe135), chu kỳ bán rã là 2,3 triệu năm.
 18 kg tecnixi- 99, chu kỳ bán rã là 2,14 triệu năm.
 16 kg ziri- 93, chu kỳ bán rã là 1,5 triệu năm.
 5,5 kg paladin- 107, chu kỳ bán rã là 6,5 triệu năm.
 kg iôt- 128, chu kỳ bán rã là 1,5 triệu năm.
Trên thế giới hiện nay có 2 cách giải quyết về vấn đề chất thải hạt nhân. Nước Pháp

chủ trương tái xử lý chất thải phóng xạ, thu hồi chất phóng xạ plutoni để dùng cho lò
phản ứng cũng như thu hồi urani có độ giàu đã giảm đi để sử dụng lại. Nước Mỹ thì chủ
10


trương không tái xử lý, để nguyên như vậy mà không chôn dưới đất, vì lo sợ nếu tái chế
biến lấy ra plutoni thì sẽ có nguy cơ phổ biến vũ khí hạt nhân, vì chỉ cần 6-7kg plutoni
cũng đủ để chế tạo một quả bơm nguyên tử.

1.3 CHẤT THẢI HẠT NHÂN
1.3.1 Phân loại chất thải
-

Mức độ phóng xạ: cường độ phóng xạ quyết định việc lựa chọn chống phóng xạ.

-

Chu kỳ bán rã: cho phép xác định thời gian có thể gây ra nguy hiểm.


 Các chất thải ngắn ngày có hoạt độ phóng xạ thấp và trung bình: A+B.
A: với thời gian sống nhỏ hơn hoặc bằng 30 năm.
B: với thời gian sống lớn hơn 30 năm, hoạt độ phóng xạ trung bình.
Chu kỳ bán rã của chúng không quá 30 năm, các chất thải ấy hầu như đã mất hết toàn bộ
hoạt độ. Chúng được đẩy vào thùng thép hay bêtông và cất giữ trên mặt đất.
 Các chất thải có hoạt độ phóng xạ lâu dài: sự suy giảm phóng xạ của chúng kéo dài
hàng trăm nghìn năm. Chúng được nấu trong nhựa đường hay thủy tinh, cất giữ trong các
thùng địa chất ở sâu dưới đất hoặc biến đổi chúng thành các chất phóng xạ ngắn ngày.
1.3.2 Bảo quản chất thải
-

Chôn cất: các chất thải chôn cất một thời gian dài tại nhà máy sau đó chuyển đến một

trung tâm lưu trữ và cuối cùng đem chôn cất trong các tầng địa chất.
-

Chuyển hóa: chuyển hóa là một phương pháp biến các đồng vị phóng xạ dài ngày

thành các đồng vị ngắn ngày bằng cách bắn phá nơtron vào đồng vị dài ngày.
* Có 2 phương pháp để làm chuyển hóa A và B:
 Trong lò nhanh, người ta có thể trộn các chất muốn chuyển hóa với nhiên liệu hoặc
đặt các chất muốn chuyển hóa vào những bia đặc biệt.
 Dựng máy gia tốc bắn vào các hạt bia để làm bức phá ra các nơtron, các nơtron này
bắn vào vành dưới tới hạn để sinh ra phản ứng phân hạch dây chuyền.

11


Chƣơng 2: TÌNH HÌNH NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN CỦA

MỘT SỐ NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI
2.1 NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN TẠI MỸ
Công ty Mỹ Westinghouse đã xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên ở Mỹ dùng
lò PWR tại Shippingport bang Pensylvania công suất 60.000kW.
Lò phản ứng hạt nhân PWR là loại lò dùng nhiều nhất trên thế giới hiện nay do độ
an toàn cao, thể tích gọn, giá thành điện năng thấp. Tuy nhiên, do phải dùng urani giàu
mà chỉ một số nước mới sản xuất được nên phải phụ thuộc vào nguồn cung cấp từ nước
ngoài. Trong 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động trên thế giới, có 250 lò PWR,
chiếm gần 57%.
Công ty General Electric của Mỹ nghiên cứu xây dựng lò phản ứng nước sôi BWR
cũng dùng nhiên liệu là urani giàu, nước thường làm chậm và tải nhệt nhưng khác với
PWR là nước sôi ngay trong lò phản ứng và hơi nước trực tiếp dẫn sang làm quay tuabin,
không có bộ phận trao đổi nhiệt, không có vòng tuần hoàn thứ hai. Nhà máy điện hạt
nhân dùng lò phản ứng BWR đầu tiên trên thế giới là nhà máy điện hạt nhân Dresden của
bang Illinois công suất 180MW, khánh thành năm 1960. Hiện nay trên thế giới có 95 lò
phản ứng BWR hoạt động ở Mỹ, Thụy Điển, Nhật Bản,… chiếm 22% tổng số lò phản
ứng hạt nhân đang hoạt động trên thế giới.

Hình 2.1: Một nhà máy điện hạt nhân ở bang California, Mỹ
12


Trong những năm của thập kỷ 60 và 70, điện hạt nhân của Mỹ phát triển rất nhanh
chóng. Hai công ty Westinghouse và General Electric, nhất là Westinghouse chiếm lĩnh
thị trường hạt nhân không những ở Mỹ mà còn ở các nước Châu Âu và cả các nước Châu
Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan. Tai nạn nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island
ngày 28/3/1979 đã chấm dứt thời kỳ phát triển mạnh của điện hạt nhân của Mỹ. Từ ngày
ấy, Mỹ ngừng việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân mới, đơn vị đặt hàng bị hủy bỏ. Tuy
nhiên hiện nay Mỹ vẫn là nước đứng đầu thế giới về số lò phản ứng hạt nhân. Mỹ hiện có
140 lò phản ứng hạt nhân với tổng công suất 98 triệu kW, chiếm khoảng 27% trong tổng

số 359 triệu kW công suất của cả thế giới.

2.2 NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN TẠI PHÁP
Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Pháp kí hiệu EDF-1 công suất 70MW bắt đầu
hoạt động vào năm 1956 ở Chinon trên bờ sông Loire. Nhà máy này dùng lò phản ứng
kiểu GCR dùng nhiên liệu urani tự nhiên, chất làm chậm nơtron là graphit và chất tải
nhiệt là CO2 . Cũng tại địa điểm Chinon, hai lò phản ứng GCR tiếp theo được xây dựng
là EDF-2 công suất 220MW và EDF-3 công suất 480MW. Hai lò phản ứng này được đưa
vào hoạt động năm 1965 và 1966, hai lò phản ứng kiểu GCR công suất 460MW và
515MW được xây dựng tại nhà máy điện hạt nhân Saint-Laurent-des Eaux.

Hình 2.2: Nhà máy điện hạt nhân ở Cattenom, Pháp
Sau sự cố kỹ thuật nghiêm trọng xảy ra tại hai nhà máy điện hạt nhân dùng lò GCR,
cuối ngày 13/11/1969, tổng thống Pháp tuyên bố ngừng việc xây dựng tiếp các lò phản
13


ứng GCR và chuyển qua giai đoạn hoàn toàn xây dựng các lò phản ứng kiểu PWR của
Mỹ. Ngày nay công ty Framatome đứng đầu thế giới trong lĩnh vực thiết kế và xây dựng
các nhà máy điện hạt nhân không những ở Pháp mà còn ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Bỉ,
Nam Phi,… đồng thời đứng đầu thế giới trong việc cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy
điện hạt nhân. Để đạt sự độc lập về năng lượng và đối phó với những bất trắc có thể xảy
ra, công ty điện lực Pháp đặt hàng cho công ty Framatome xây dựng một loạt 12 lò phản
ứng PWR mỗi cái công suất 900MW; 12 lò này được đặt trên ba địa điểm: Tricatin,
Gravilines và Dampierre.
Thập kỷ 80, công suất lò phản ứng hạt nhân đạt được trên 1.300MW. Tại nhà máy
điện hạt nhân Paluel ở miền Bắc nước Pháp trên bờ Đại Tây Dương, 4 lò phản ứng mỗi
cái công suất 1.300MW. Pháp có tất cả 20 lò phản ứng PWR công suất mỗi lò 1.300MW.
Thập kỷ 90, Pháp bắt đầu xây dựng loại lò phản ứng PWR công suất 1.500MW. Hai
lò phản ứng PWR-1500 đã được xây dựng ở Chooz, trên biên giới Pháp- Bỉ và hai lò ở

Civaur miền trung nước Pháp.
Năm 2004, Pháp hiện có 59 lò phản ứng hạt nhân với tổng công suất 63 triệu kW,
điện hạt nhân chiếm 78% sản lượng điện. Toàn bộ các lò phản ứng hạt nhân của Pháp
đều thuộc loại lò phản ứng nước áp lực PWR là loại là dùng phổ biến nhất hiện nay, độ
an toàn cao, giá thành điện năng hạ. Chính nhờ phát triển điện hạt nhân mà nước Pháp đã
vượt qua các cuộc khủng hoảng dầu mỏ, giữ được độc lập năng lượng, xuất cả được điện
sang các nước láng giềng.

2.3 NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN TẠI TRUNG QUỐC
Sau thời kỳ cải cách mở cửa, Trung Quốc bắt đầu đẩy mạnh chương trình phát triển
điện hạt nhân để đáp ứng nhu cầu năng lượng phục vụ phát triển kinh tế. Tháng 3/1985
nhà máy điện hạt nhân Tần Sơn ở vịnh Hàng Châu tỉnh Triết Giang được khởi công xây
dựng và khánh thành vào đầu năm 1991, là nhà máy điện hạt nhân đầu tiên do Trung
Quốc tự thiết kế và xây dựng với công suất 300.000kW.
Nhà máy điện hạt nhân thứ hai được xây dựng ở vịnh Đại Á thuộc tỉnh Quảng
Đông. Nhà máy điện hạt nhân này có hai lò phản ứng hạt nhân của Pháp kiểu nước áp lực
PWR, công suất của mỗi lò phản ứng là 985MW, công suất toàn bộ nhà máy là
1.970MW, xấp xỉ công suất nhà máy thủy điện Hòa Bình của ta (1.920MW). Hai lò phản
ứng đã được đưa vào vận hành ngày 1/2/1994 và 6/5/1994.

14


Bên cạnh nhà máy điện hạt nhân ở vịnh Đại Á, nhà máy điện hạt nhân Ling Ao
được khởi công xây dựng 15/5/1997 gồm hai lò phản ứng của Pháp kiểu PWR công suất
mỗi lò 985MW. Lò phản ứng thứ nhất bắt đầu cung cấp điện vào tháng 5/2002 và lò thứ
hai vào tháng 9/2002.

Hình 2.3: Nhà máy điện hạt nhân Ling Ao
Trung Quốc dự định sẽ xây dựng một nhà máy điện hạt nhân lớn nhất nước gồm 6

lò phản ứng mỗi lò công suất 1.000MW trên bờ biển tỉnh Quãng Đông phía tây nam nhà
máy điện hạt nhân Daya Bay. Trung Quốc dự định đưa công suất điện hạt nhân lên 20
triệu kW vào năm 2010 và 30- 40 triệu kW vào năm 2020.

2.4 NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN TẠI NHẬT BẢN
Nhật Bản đứng thứ ba trên thế giới về điện hạt nhân, sau Mỹ và Pháp, với 54 lò
phản ứng hạt nhân có tổng công suất 44.287MW.
Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Nhật được bắt đầu xây dựng từ năm 1960 và
khánh thành vào tháng 7/1966. Nhà máy này cần dùng một lò phản ứng GCR sử dụng
nhiên liệu urani thiên nhiên, làm lạnh bằng khí CO2, giống kiểu Calder Hall của Anh.
Nhà máy được xây dựng ở Tokai- Mura, tỉnh Ibaraki, công suất là 166MW, sau 26 năm
làm việc nay đã ngưng hoạt động.
Tử năm 1970, Nhật Bản bước vào giai đoạn thứ hai trong chương trình phát triển
điện hạt nhân. Nhà máy điện nhạt nhân Tsuruga được đưa vào hoạt động với lò phản ứng
đầu tiên chạy bằng nước nhẹ. Đây là một lò nước sôi BWP công suất 375.000kW, được
khởi công xây dựng năm 1966 và hoàn thành trong một thời gian rất ngắn là 48 tháng.
15


Giai đoạn thứ ba là xây dựng lò phản ứng kiểu nước sôi BWR công suất lớn, bắt
đầu bằng lò phản ứng BWR ở nhà máy điện hạt nhân Tokai số 2 công suất 1.160.000kW
bắt đầu khởi công xây dựng năm 1973, hoàn thành năm 1978. Đến năm 1992, nước Nhật
chiếm kỷ lục thế giới về sản lượng điện hạt nhân do lò BWR sản xuất ra là 100 tỷ kWh.
Giai đoạn thứ tư bắt đầu bằng việc khởi động lò phản ứng nước áp lực PWR công
suất 1.160.000kW tại nhà máy điện hạt nhân Tsuruga số 2 vào tháng 2/1987, sau 5 năm
xây dựng nhà máy này đáp ứng những tiêu chuẩn rất cao về an toàn, tin cậy và bảo vệ
môi trường.
Hiện nay, điện hạt nhân chiếm 33% trong toàn bộ sản lượng của Nhật, dự kiến đến
năm 2020, tỷ lệ này sẽ đưa lên tới 40%. Điện hạt nhân được xem là nguồn năng lượng
quan trọng của nước Nhật trong thế kỷ 21.


Hình 2.4: Nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản
Hai công ty lớn thiết kế, xây dựng và tư vấn về điện hạt nhân của Nhật là Misubishi
chuyên về các lò nước áp lực PWR và Toshiba chuyên về các lò nước sôi BWR. Hai
công ty đang tư vấn cho các nước trong vùng Đông Nam Á trong đó có nước ta trong
chương trình phát triển điện hạt nhân vì có kế hoạch xuất khẩu các loại lò PWR và BWR
sang các nước trong vùng cũng như sang các nước khác.

16


Chƣơng 3: LỢI ÍCH CỦA NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN
VỀ ĐIỆN HẠT NHÂN
3.1 NHU CẦU CẦN THIẾT CỦA ĐIỆN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI
Nguồn tài nguyên dầu khí có giới hạn trong khi nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng
cao. Theo thống kê, trữu lượng dầu khí còn lại chỉ đủ dùng cho thế giới trong vòng 50
năm nữa. Do đó, giá dầu trên thế mỗi ngày một tăng. Với mức giá hiện tại dao động
khoảng 65 USD/thùng dầu thô và có khả năng tăng lên 100 USD/thùng vào 2 đến 4 năm
tới, việc sử dụng dầu khí để sản xuất ra điện không còn tính khả thi vì quá đắt. Hơn nữa,
lượng dầu khí còn lại phải sử dụng vào các lĩnh vực quan trọng khác như công nghệ xe
hơi, máy bay, hóa chất, chế tạo vật liệu mới và kỹ nghệ dược phẩm.
Than đá đã được sử dụng rất nhiều để chạy nhà máy phát điện, 80% tại Trung Quốc,
45% tại Hoa Kỳ, 40% tại Châu Âu và cả thế giới bình quân khoảng 40%. Nhược điểm
của nhà máy nhiệt điện chạy bằng than là thải ra lượng khí độc CO2 nhiều, gây hiệu ứng
nhà kính, làm tan băng tại Bắc và Nam bán cầu, khiến cho mực nước biển dâng lên cao,
xâm lấn vào đất liền, phá hoại môi trường, hủy diệt các thảm thực vật nằm dọc các bãi
biển khắp các châu lục, vốn là hành lang bảo vệ con người chống lại bão tố cực kỳ hiệu
quả và ít tốn kém. Khí hậu nóng lên còn tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ và là nguyên
nhân hình thành các cơn bão lớn. Thủy điện khai thác gần như cạn kiệt, làm thay đổi môi
trường sinh thái. Các đập thủy điện thượng nguồn sông Mê Công do Trung Quốc và Lào

xây dựng đã gây tác hại rất lớn cho môi trường sinh- thực vật dưới hạ lưu đồng bằng sông
Cửu Long Việt Nam. Hiện tượng mất cân bằng sinh thái vì mực nước thay đổi và các chi
lưu thuộc dòng sông Cửu Long dần dần thay hình đổi dạng. Thủy điện phụ thuộc khá
nhiều vào khí hậu, thời tiết từng ngày và không ổn định để sản xuất ra điện năng phát
triển công nghiệp, hiện đại hóa đất nước. Công suất nhà máy thủy điện sử dụng ở mức
thấp vì không phải lúc nào cũng đủ lượng nước để chạy hết công suất của nhà máy.
Điện gió không cho công suất cao, vốn đầu tư quá lớn và không ổn định để đảm bảo
phát triển kinh tế bền vững. Năng lượng Mặt trời chưa thể sản xuất ở quy mô lớn, cần
khoảng 100 năm nữa mới có khả thi. Chính vì thế, điện hạt nhân là giải pháp tốt nhất cho
nhân loại để tiếp tục có nguồn năng lượng lớn, ổn định, không phá hoại môi trường, giá
cả sẽ rẻ và an toàn.

17


Chính vì lẽ đó, trên thế giới hiện nay, năng lượng hạt nhân được coi như một trong
những giải pháp tất yếu cho nhu cầu năng lượng đang tăng của nhân loại. Điện hạt nhân
với nguồn dự trữ nhiên liệu còn tiềm tàng và với mức phát thải CO2 gần bằng không, chất
thải vào môi trường gần như duy nhất là hơi nước, có thể xem là một giải pháp quan
trọng cho sử phát triển kinh tế xã hội bền vững, giữ một môi trường sống than thiện và an
toàn cho chúng ta và cho các thế hệ tương lai. Ở nhiều nước, các nhà máy điện hạt nhân
có thể xây dựng gần khu dân cư. Các chất phóng xạ cảu chúng được khống chế an toàn
trong các bức tường bê tông dày hàng mét. Còn về các bãi thải phóng xạ, theo những
ràng buộc thương mại và an ninh quốc tế, các nhà cung cấp nhiên liệu sẽ thu hồi lại các
thanh nhiên liệu đã cháy để tách chiết những chất quý giá. “Những viên than hồng”nhiên liệu vẫn còn âm ỉ tỏa năng lượng trong nhiều năm, có thể sử dụng vào những quy
trình công nghệ bức xạ có ích; và nếu chưa có điều kiện khai thác, người ta có thể chôn
chúng một cách an toàn. Việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân cũng không gây ra tác
động lớn đến môi trường, môi sinh như các nhà máy nhiệt điện.
Hiện nay, các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới đang cung cấp hơn 16% toàn bộ
lượng điện được sản xuất toàn cầu, đồng thời giúp nhân loại tránh được 2,6 đến 3,5 tỷ tấn

khí thải CO2 hàng năm.
Hiện tại có hơn 400 nhà máy điện hạt nhân đang được vận hành trên thế giới, trong
đó khoảng 90 là ở Châu Á ( tập trung ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ,...), gần 200 ở Châu
Âu, phần còn lại chủ yếu tập trung ở Hoa Kỳ.
Trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân, thực tế đã chứng minh việc nghiên cứu và sử
dụng năng lượng này đã mang lại những lợi ích to lớn. Những năm gần đây, nhiều nước
trên thế giới đã chú trọng đến phát triển điện hạt nhân. Xu thế xây dựng nhà máy điện hạt
nhân đang gia tăng và tập trung ở Châu Á. Chẳng hạn, Ấn Độ đang xây dựng 7 lò phản
ứng hạt nhân; Trung Quốc hiện đã có 11 lò và đang hoàn thiện 9 lò, có kế hoach đến năm
2020 sẽ xây dựng thêm khoảng 30 lò phản ứng hạt nhân mới; Thái Lan đang chuẩn bị
xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên để đưa vào vận hành vào năm 2020...
Ngành điện hạt nhân trên thế đã trải qua lịch sử phát triển hơn nữa thế kỷ, với
những thăm trầm khác nhau. Trong giai đoạn đầu tiên (những năm 50- 60 của thế kỷ
trước), điện hạt nhân phát triển ồ ạt với tốc độ 25%/năm, kéo theo các nước như Nhật
Bản, Hàn Quốc,v.v... Sau sự cố hạt nhân Three Mile Island, đặc biệt sau thảm họa

18


Chernobyl, ngành điện hạt nhân bắt đầu đi vào thoái trào. Một số nước như Thụy Điển,
Phần Lan, Ý, Đức, ... chủ trương từng bước loại bỏ điện hạt nhân.
Nhưng bước vào thế kỷ XXI, và đặc biệt trong một vài năm gần đây, chính sách với
điện hạt nhân của một loạt quốc gia trên thế giới có sự chuyển biến rõ rệt. Chính các
nước từng đi tiên phong nhất trong trào lưu loại bỏ điện hạt nhân nay đã quay ngoắt lại.
Thụy Điển từng dự kiến đóng cửa toàn bộ các tổ máy điện hạt nhân vào năm 2002,
nhưng thực tế chỉ mới ngừng hoạt động được 2 tổ máy quá hạn trong số 12 tổ máy, và
gần đây, đầu năm 2009, chính phủ lại quyết định cho xây thêm nhà máy điện hạt nhân
mới.
Ở Phần Lan, Quốc hội đã chuẩn y và một nhà máy điện hạt nhân mới (nhà máy thứ
5 của nước này) đang được xây dựng. Ở Ý, hai công ty năng lượng ENEL (Ý) và EDF

(Pháp) vừa thỏa thuận nghiên cứu khả thi xây dựng 4 nhà máy điện hạt nhân mới, đồng
thời hai nguyên thủ của hai nước Ý và Pháp ký hợp tác về năng lượng hạt nhân.
Nước Đức, dù dự kiến nhà máy điện hạt nhân cuối cùng sẽ ngừng hoạt động trước
năm 2022, nhưng nay lại tiếp tục cộng tác với Pháp nghiên cứu loại lò phản ứng tiên tiến
có độ an toàn cao hơn.
Trong chiều hướng nói trên, cũng không có gì lạ khi các cường quốc hạt nhân như
Mỹ, Anh, Pháp, Nga,… vẫn tiếp tục con đường phát triển điện hạt nhân. Riêng Mỹ, trong
“Tầm nhìn 2020” về điện hạt nhân, đã cho xây dựng 7 lò mới để bổ sung thêm 10.000
MW điện, đưa vào kế hoạch xây dựng khoảng 20 lò khác nữa. Ngoài ra, còn cho phép
các lò phản ứng đang hoạt động được léo dài thời gian khai thác từ 40 lên 60 năm.
Đặc biệt các nước Châu Á (Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Hàn Quốc), các nước
đang phát triển (Argentina, Brazil, Nam Phi…) càng đẩy mạnh việc đầu tư phát triển điện
hạt nhân. Một số nước như Indonesia, Thái Lan, Ai Cập, Thổ Nhĩ Kỳ, Libya… sau giai
đoạn chần chừ, đang trở lại xem xét việc xây dựng lò phản ứng năng lượng đầu tiên của
mình trong thập kỷ tới.
Trên toàn thế giới, sẽ tăng thêm khoảng 100 lò năng lượng trong thập niên tới, xem
xét đưa vào kế hoạch xây dựng khoảng 200 lò khác trong 20-30 năm nữa. Công suất điện
hạt nhân toàn cầu dự kiến tăng từ 372.000 MW hiện nay lên đến 1.000.000 MW vào giữa
thế kỷ và tỷ trọng điện hạt nhân sẽ đạt tới 19%.
Rõ ràng, sau hơn 20 năm trầm lắng, kể từ sự cố Chernobyl, bức tranh điện hạt nhân
trên thế giới đã thực sự thay đổi theo hướng đổi chiều. Các nhà chiến lược năng lượng

19


gần như thống nhất rằng: điện hạt nhân vẫn đóng vai trò quan trọng, ít nhất trong ba bốn
thập kỷ tới, vì đến nay chưa thấy nguồn năng lượng mới nào có khả dĩ thay thế điện hạt
nhân.
Sự thay đổi nói trên của điện hạt nhân đang được thúc đẩy bởi những nhân tố chủ
yếu sau:

 Một là, sự tiến bộ của bản thân công nghệ chế tạo lò phản ứng năng lượng, trái tim
của nhà máy điện hạt nhân. Các cải tiến về công nghệ đã nâng cao hơn độ an toàn của các
nhà máy điện hạt nhân và làm tăng thêm niềm tin của dân chúng vào nhà máy điện hạt
nhân. Trên thế giới, đã bắt đầu sử dụng lò phản ứng thế hệ thứ III và III+ với độ an toàn
và ý nghĩa kinh tế cao hơn nhờ đã áp dụng triệt để nguyên lý an toàn thụ động để giảm tối
đa sự can thiệp của con người trong trường hợp xảy ra sự cố.
 Hai là, mối đe dọa nghiêm trọng của sự biến đổi khí hậu toàn cầu do hiệu ứng nhà
kính và ô nhiễm môi trường sống gây nên bởi khí phát thải CO2. Điện hạt nhân như một
dạng năng lượng thân thiện, đóng vai trò không thể thiếu trong thực thi Nghị định thư
Kyoto vì đó là nguồn điện phát thải CO2 thấp, tương đương các nguồn điện gió và mặt
trời (2-6 gam/kwh), ít hơn điện nhiên liệu hóa thạch đến 40-50 lần.
Chính các nhân tố trên đã góp phần thúc đẩy nhiều quốc gia ưu tiên chọn con đường
phát triển điện hạt nhân. Dĩ nhiên, với mỗi nước, sự lựa chọn ấy còn phải căn cứ vào nhu
cầu và khả năng cụ thể.
Tất cả thật sự đều nằm trong bàn tay con người, nhất là hiện nay khoa học kỹ thuật
đã tiến tới gần như tuyệt đỉnh. Nói chung, muốn có an toàn khi thực hiện nhà máy điện
hạt nhân, phải tuyệt đối chấp hành nghiêm chỉnh những điều trị của công ước quốc tế,
qua việc chọn địa thế và vị trí xây dựng. Phải có những máy móc thiết bị an toàn, bảo
đảm chống được những biến cố bất ngờ. Cuối cùng là sự hiện hữu của những chuyên viên
trong ngành, để điều hành máy móc thiết bị cũng như ứng phó kịp thời khi có tai nạn.
3.2 NHỮNG CƠ SỞ HỢP LÍ CHO VIỆC PHÁT TRIỂN ĐIỆN HẠT NHÂN
3.2.1 Về khí thải
Điện hạt nhân và thủy điện cùng với các dạng năng lượng tái tạo khác như điện mặt
trời, điện gió, địa nhiệt có lượng khí thải CO2 tính theo 1 kWh rất bé. Trong khi đó nhiệt
điện (than, dầu, khí, khí hỗn hợp, tuốcbin khí) đóng góp vào sự phát thải CO 2 lớn nhất và
là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiệu ứng nhà kính.

20



Hình 3.1: So sánh lượng thải CO2 theo các nguồn năng lượng khác nhau
Khi đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, ngoài CO2 còn có các chất thải khác là SO X,
NOX, CO, kim loại nặng và các nguyên tố phóng xạ là uranium và thorium. Hàm lượng
U, Th và các kim loại nặng và độc tố như As, Ba trong than khoảng vài phần triệu (10 -6).
Như vậy khi đốt chấy 100 triệu tấn than các nhà máy điện chạy than thải ra hàng vài trăm
tấn chất phóng xạ và kim loại nặng độc. Chúng có mặt trong bụi tro bay của nhà máy và
reo rắc vào khí quyển sau đó lắng đọng theo sự khuếch tán của bụi than. Ngoài ra chúng
còn tồn đọng ở xỉ than và với thói quen dùng gạch xỉ than để xây dựng, vô tình con người
đã mang phóng xạ và các độc tố vào trong nhà.

Hình 3.2: Phát thải CO2 trên thế giới
Mật độ bụi trong không gian là một tiêu chuẩn của không khí sạch, nhiều thành phố
trên thế giới có mật độ bụi cao rất nhiều lần quy chuẩn 30 mg/m3, nguyên do là khói bụi
21