Nhà máy điện hạt nhân có đặc điểm gì?

Câu hỏi: Nhà máy điện hạt nhân có đặc điểm gì? Có sự chuyển hóa năng lượng nào khi sản xuất điện ở nhà máy điện hạt nhân. Kể tên nhà máy điện hạt nhân mà em biết.

Trả lời:

   Nhà máy điện hạt nhân có thể cho công suất rất lớn và tốn ít nhiên liệu, nhưng nhà máy cần có thiết bị bảo vệ rất cẩn thận để ngăn các tia phóng xạ có thể gây nguy hiểm chết người.

   Trong nhà máy có một lò phản ứng, ở đó năng lượng hạt nhân được biến đổi trực tiếp thành nhiệt năng làm nóng một chất lỏng lên đến 315⁰C. Chất lỏng này lại được dùng để đun sôi nước trong nồi hơi. Hơi nước sôi dùng để chạy tua bin của máy phát điện.

Trên thế giới, có nhiều nước sử dụng điện hạt nhân.

Ví dụ:

+ Nhà máy điện hạt nhân tại Fukiu Nhật Bản.

+ Nhà máy điện hạt nhân Youggwang (Hàn Quốc)

+ Nhà máy điện hạt nhân Gravelines (Pháp)

+ Ở nước ta, đang thực hiện dự án Nhà máy điện hạt nhân ở Ninh Thuận

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về nhà máy điện hạt nhân nhé!

1. Nhà máy điện hạt nhân là gì?

   Nhà máy điện hạt nhân hay nhà máy điện nguyên tử là một hệ thống thiết bị điều khiển kiểm soát phản ứng hạt nhân dây chuyền 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.

    Năng lượng hạt nhân là một dạng năng lượng được giải phóng từ hạt nhân - lõi bên trong của nguyên tử - được tạo bởi các proton và neutron. Nguồn năng lượng này có thể được tạo ra theo hai cách: phân hạch hạt nhân- khi hạt nhân của nguyên tử bị tách thành nhiều hạt nhân con- hoặc nhiệt hạch - khi các hạt nhân nhỏ hợp nhất với nhau thành hạt nhân lớn.

   Năng lượng hạt nhân được khai thác trên khắp thế giới ngày nay để sản xuất điện là thông qua quá trình phân hạch hạt nhân, trong khi công nghệ tạo ra điện từ nhiệt hạch đang ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển (R&D). Bài viết này sẽ tập trung khám phá sự phân hạch hạt nhân. Để tìm hiểu thêm về phản ứng tổng hợp hạt nhân (nhiệt hạch)

   Nhà máy điện hạt nhân, nếu tính từ việc làm sôi nước, chuyển thành hơi nước và dùng hơi nước làm quay tuốcbin, thì hoàn toàn giống như nhà máy nhiệt điện (than, dầu, khí tự nhiên). Điểm khác nhau là ở chỗ: nhiên liệu làm sôi nước trong nhà máy nhiệt điện là nhiên liệu hóa thạch, còn trong nhà máy điện hạt nhân, thì nhiên liệu sử dụng là Uranium và nước được đun sôi bên trong lò phản ứng.

  Nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân là Uranium. Tuy là nhiên liệu cháy, nhưng vì năng lượng nguyên tử là năng lượng phát sinh do phản ứng phân hạch, nên không cần oxy, chính vì thế mà hoàn toàn không thải ra các chất gây ô nhiễm môi trường như các loại khí CO₂ , NO_x, SO_x.

  Năng lượng nguyên tử là nguồn năng lượng rất lớn, nên chỉ với một lượng nhỏ nhiên liệu mà vẫn thu được năng lượng lớn.Nhiên liệu cần thiết cho một nhà máy điện hạt nhân có công suất 1000 MW vận hành trong suốt 1 năm là:

Như vậy, nhiêu liệu cho năng lượng nguyên tử dễ vận chuyển và cất giữ.

2. Hiện tại, tương lai và triển vọng

   Nhà máy điện hạt nhân được xây dựng tại 31 quốc gia trên toàn thế giới. Trên thế giới hiện đang có 388 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động với tổng công suất là 333 GW, Công ty TVEL của Nga cung cấp nhiên liệu cho 73 lò phản ứng trên tổng số 388 lò phản ứng (17 % thị trường thế giới).

  Tuy vậy hiện có 45 lò phản ứng hạt nhân đã không sản xuất điện trong vòng hơn một năm rưỡi, đa phần trong số đó là của Nhật Bản.

   Căn cứ vào báo cáo về tình trạng phát triển công nghiệp năng lượng hạt nhân vào năm 2014 thì sự phát triển đó đang có xu hướng giảm dần. Đỉnh điểm của sự phát triển được ghi nhận vào năm 2006 với mức năng lượng điện là 2,66 TW. Năng lượng hạt nhân năm 1996 chiếm 17,6% năng lượng điện toàn cầu và đã giảm xuống còn 10,8% năm 2013.

   Hai phần ba các lò phản ứng hạt nhân được xây dựng tại Trung Quốc, Ấn Độ và Nga. Trong tương lai sẽ có rất nhiều nhà máy điện hạt nhân mới được xây dựng, nhưng đó vẫn là những vấn đề còn nóng hổi gây ra nhiều tranh cãi. Khi mà gần đây vào năm 2011 vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Fukushima-1 tại Nhật Bản xảy ra. Nó làm dấy lên phong trào "tiếp tục sử dụng điện hạt nhân hay không?". Nhưng trên quy mô toàn cầu thì trong vòng 20 năm tiếp theo sẽ có thêm 8 lò phản ứng mới được xây dựng thêm.

   Sản xuất điện hạt nhân kéo theo rác thải phóng xạ cần xử lý? Điều này đúng, nhưng cần phải nói rằng, rác thải luôn có mặt ở mọi dây chuyền công nghệ sản xuất điện, không có nguồn năng lượng nào mà không tạo ra rác thải. Sản xuất điện hạt nhân cần một lượng Uranium rất nhỏ, chính vì vậy số lượng rác thải cũng hạn chế. Rác thải hạt nhân có chứa chất phóng xạ, cần được xử lý một cách thận trọng, an toàn. Điều đó đúng và trên thực tế, nếu xử lý tốt, rác thải hạt nhân còn ít gây thiệt hại cho môi trường hơn nhiệt điện sử dụng năng lượng hóa thạch hòa tan vào không khí sau khi cháy,hay các dạng năng lượng sạch (gió, mặt trời) đòi hỏi cả một dây chuyền sản xuất công nghiệp và lắp đặt. Tại Pháp, rác thải hạt nhân được xử lý và chôn sâu dưới lòng đất. Theo Jancovici, đây là một biện pháp rất "tự nhiên", bởi lẽ, việc chôn vùi xuống lòng đất sâu chất phóng xạ đã có từ hai tỷ năm trước với bằng chứng là các mỏ Uranium tìm thấy tại Oklo (Gabon) bắt nguồn từ những phản ứng hạt nhân tự nhiên thời đó, tương đương với các phản ứng hạt nhân mà con người sử dụng ngày nay. 

   Những lập luận thẳng thắn cùng các số liệu phân tích mang tính thuyết phục cao do một chuyên gia năng lượng sạch nổi tiếng là Jean-Marc Jancovici đã buộc giới cầm quyền Pháp phải có sự lựa chọn vô cùng khó khăn, khi các chính phủ từ thời François Hollande đến Emmanuel Marcon đều tỏ rõ quyết tâm cắt giảm điện hạt nhân, tiến tới chỉ còn chiếm khoảng 50% tổng sản lượng quốc gia đến cuối 2035. Liệu việc cắt giảm này chỉ đơn thuần là một lựa chọn chính trị mà các ứng cử viên tổng thổng Pháp hướng tới để tranh thủ số phiếu bầu từ những cử tri "xanh", rồi sau đó bắt buộc phải thực hiện khi đã trúng cử hay thực sự còn có những nguyên nhân khoa học sâu xa nào khác? Điều này có lẽ chỉ sáng tỏ khi có thêm những ý kiến phản biện từ các chuyên gia tầm cỡ như Jean Marc Jancovivi.