Nguyên lý hoạt động điện hạt nhân

1. Thế nào là nhà máy điện hạt nhân?

Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân là một hệ thống thiết bị điều kiển kiểm soát phản ứng hạt nhân dây truyền ở trạng thái dừng nhằm sản sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt năng sau đó năng lượng nhiệt này được các chất tải nhiệt trong lò (nước, nước nặng, khí kim loại lỏng...) truyền tới thiết bị sinh điện năng như turbin để sản xuất điện năng

Sản xuất năng lượng điện

Với mục đích hòa bình là sản xuất năng lượng điện phục vụ cuộc sống thì năng lượng điện hạt nhân đóng góp một phần không nhỏ trong ngành năng lượng.

Nhà máy điện hạt nhân hay còn gọi là nhà máy điện nguyên tử

Phân loại nhà máy điện

- Phân loại theo mục đích sử dụng (lò hạt nhân thí nghiệm lò phản ứng hạt nhân thương mại)

- Phân loại theo chất tải nhiệt (lò khí, lò nước, lò kim loại )

- Phân loại theo năng lượng của nơtron (lò phản ứng neutron nhiệt, lò phản ứng neutron nhanh)

- Phân loại theo công suất

- Phân loại theo thế hệ lò

2. Nguyên lý làm việc của nhà máy điện hạt nhân

Trên hình đưa ra cho chúng ta biết nguyên tắc làm việc của nhà máy điện hạt nhân với 2 vòng tuần hoàn. Năng lượng nhiệt được sinh ra ở vùng hoạt của lò phàn ứng (nơi xảy ra quá trình phân hạch Uranium-235). Nhiệt được cung cấp cho chất tải nhiệt, được bơm tuần hoàn trong vòng tuần hoàn một.

Nhà máy điện hạt nhân hoạt động theo 2 vòng tuần hoàn

Tiếp đến chất tản nhiệt sẽ đi tới bộ phận trao đổi nhiệt. Ở đây sẽ xảy ra quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt từ chất tải nhiệt sẽ được truyền cho nước ở vòng tuần hoàn hai thông qua bộ phận trao đổi nhiệt. Nước ở lò hơi được đung nóng và sôi, hơi nước được tạo thành trong quá trình sôi sẽ được dẫn tới turbin, hơi nước làm cho turbin quay, dẫn đến rotor quay và sinh ra dòng điện.

• Nhà máy điện hạt nhân hoạt động gần tương tự như nhà máy nhiệt điện
  • Các loại lò phản ứng điện hạt nhân
• Hoạt động của một nhà máy điện hạt nhân nước nhẹ
  • Sự biến đổi của năng lượng trong quá trình sản xuất điện hạt nhân
• Lò phản ứng hạt nhân
• Sự sản xuất điện trong nhà máy điện hạt nhân
  • • Tìm hiểu thêm :

Nhà máy điện hạt nhân hoạt động gần tương tự như nhà máy nhiệt điện

Nguyên lý làm việc của nhà máy điện hạt nhân cũng giống như hoạt động giải trí của những nhà máy nhiệt điện. Nhà máy nhiệt điện sử dụng nguyên vật liệu hóa thạch ( than, dầu hoặc khí đốt … ) để tạo ra điện. Còn nhà máy điện hạt nhân sử dụng nhiệt lượng từ những phản ứng phân hạch hạt nhân để tinh chỉnh và điều khiển những tuabin quay, từ đó tạo ra điện năng .

Phản ứng phân hạch hạt nhân

Trong những lò phản ứng hạt nhân, quy trình tạo nhiệt này được triển khai bởi những phản ứng phân hạch của những nguyên vật liệu hạt nhân, mà thông dụng nhất là Urani .

Các loại lò phản ứng điện hạt nhân

90 % lò phản ứng điện hạt nhân trên quốc tế lúc bấy giờ thuộc loại lò phản ứng nước nhẹ. Có 3 dạng lò phản ứng nước nhẹ. Bao gồm lò phản ứng nước áp lực đè nén, lò phản ứng nước sôi và ( hầu hết phong cách thiết kế của ) lò phản ứng nước siêu tới hạn .
Lò phản ứng nước nhẹ là một kiểu lò phản ứng hạt nhân nơ-tron nhiệt sử dụng nước thường làm chất làm lạnh và điều hòa nơ-tron. Các lò phản ứng nơ-tron nhiệt là loại lò phản ứng hạt nhân phổ cập nhất. Và những lò phản ứng nước nhẹ là thông dụng nhất trong những lò phản ứng nơ-tron nhiệt. Những nội dung tiếp theo cũng sẽ tập trung chuyên sâu miêu tả hoạt động giải trí của nhà máy điện hạt nhân nước nhẹ .

Hoạt động của một nhà máy điện hạt nhân nước nhẹ

Chu trình hoạt động giải trí cơ bản của nhà máy điện hạt nhân với lò phản ứng nước áp lực đè nén hoàn toàn có thể được đơn giản hóa trong 4 bước sau :

• Hấp thu nhiệt lượng từ phản ứng phân hạch của các nhiên liệu hạt nhân.
• Tạo ra hơi nước trong bộ tạo nhiệt bằng nhiệt lượng thu được trước đó.
• Làm quay bộ tua bin bằng cách sử dụng hơi nước tạo ra ở trên.
• Tận dụng năng lượng cơ học của tuabin để chạy máy phát điện. Máy phát điện này sẽ tạo ra điện năng.

Chu trình sản xuất điện của nhà máy điện hạt nhân

Sự biến đổi của năng lượng trong quá trình sản xuất điện hạt nhân (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Từ quy trình này, hoàn toàn có thể thấy nguồn năng lượng được đổi khác qua từng quá trình. Ban đầu tất cả chúng ta có nguồn năng lượng hạt nhân. Sau khi bị phá vỡ bởi phản ứng nhiệt hạch, nó trở thành nhiệt lượng. Một phần nhiệt lượng được quy đổi thành nội năng của nước bằng cách trở thành hơi nước theo những nguyên tắc nhiệt động lực học. Nội năng và nhiệt năng của nước được chuyển thành động năng khi tuabin được kích hoạt. Cuối cùng, máy phát điện quy đổi động năng thành điện năng .

Lò phản ứng hạt nhân

Hiệu suất của lò phản ứng hạt nhân dựa trên lượng nhiệt lượng thu được từ quy trình phân hạch của nguyên vật liệu hạt nhân. Lượng nhiệt lượng này sẽ được quy đổi thành cơ năng trải qua những tuabin. Cuối cùng, cơ năng này sẽ được quy đổi thành điện năng bằng máy phát điện .

Lò phản ứng hạt nhân chịu trách nhiệm xử lý phân hạch nguyên tử nhằm tạo ra rất nhiều nhiệt lượng. Với lượng nhiệt này, lò phản ứng chuyển đổi nước thành hơi nước ở nhiệt độ và áp suất cao.

Một nhà máy điện hạt nhân có nhiều lò phản ứng

Sự sản xuất điện trong nhà máy điện hạt nhân

Hơi nước thoát ra khỏi tòa nhà ngăn ngừa do áp suất cao mà nó phải chịu. Cho đến khi nó chạm tới tuabin, làm cho tuabin quay. Tại thời gian này, một phần nhiệt lượng của hơi nước đang được chuyển thành động năng. Tua bin này được liên kết với một máy phát điện. Theo đó động năng được chuyển thành điện năng .
Mặt khác, hơi nước đã thoát ra khỏi tuabin, mặc dầu đã bị mất nhiệt lượng, vẫn liên tục sống sót ở thể khí và rất ấm. Để tái sử dụng nước có trong lượng hơi nước này, người ta cần phải làm lạnh nó trước khi đưa nó trở lại quy trình. Sau khi ra khỏi tuabin, hơi nước đi vào buồng ngưng tụ. Tại đây nó sẽ nguội đi và hóa lỏng khi tiếp xúc với đường ống dẫn nước lạnh. Tiếp theo, người ta sử dụng máy bơm để bởm nước ngược trở lại lò phản ứng hạt nhân. Chu trình tạo ra điện sẽ được lặp lại .
Chu trình này lí giải tại sao những nhà máy hạt nhân luôn được lắp ráp gần nguồn cung ứng nước lạnh ( biển, sông, hồ ) dồi dào để đưa nước này vào buồng ngưng tụ. Cột khói trắng nổi lên từ những nhà máy chính là hơi nước bốc lên khi quy trình sản xuất điện diễn ra .

Các nhà máy điện hạt nhân thường được kiến thiết xây dựng gần nguồn nước

Vậy là chúng ta đã cùng tìm hiểu về nguyên lý làm việc của nhà máy điện hạt nhân. Hi vọng bài viết đã cung cấp những thông tin hữu ích cho bạn. Hẹn gặp lại trong các bài viết sau!

Tìm hiểu thêm :