Các Kiểu Lò Phản Ứng Hạt Nhân

Nhà máy Điện Hạt Nhân dùng nhiệt sinh ra trong lò phản ứng hạt nhân để đun sôi nước, tạo hơi rồi đưa hơi đó tới tua-bin phát điện. Trong lò phản ứng hạt nhân, nhiệt được sinh ra từ phản ứng phân hạch hạt nhân. Hạt nhân uranium và plutonium trong nhiên liệu bị neutron bắn phá, phân tách thành hai mảnh, đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt cùng neutron mới. Những neutron mới này lại gây ra những phân hạch tiếp theo và như vậy tạo ra phản ứng dây chuyền.

Để duy trì được phản ứng dây chuyền, lượng nhiên liệu trong vùng hoạt động của lò phải đủ lớn. Neutron được sinh ra là những neutron nhanh, có năng lượng cao. Những neutron này cần được làm chậm để duy trì phản ứng phân hạch. Việc làm chậm được thực hiện nhờ chất làm chậm có trong vùng hoạt. Phản ứng dây chuyền được kiểm soát nhờ những thanh điều khiển có tính năng hấp thụ neutron được đưa vào trong vùng hoạt của lò phản ứng để giảm tốc độ hoặc để dừng phản ứng dây chuyền.

Ba loại lò phản ứng phổ biến nhất hiện nay là lò nước sôi ( BWR ), lò nước áp lực (PWR) và lò candu hay nước nặng áp lực (PHWR). Lò nước sôi và lò áp lực được gọi chung là lò nước nhẹ (LWR). Nước nhẹ H2O vừa là chất tải nhiệt, vừa là chất làm chậm. Lò nước nặng áp lực dùng nước nặng D2O để làm chậm neutron.

I.Lò Nước Sôi ( BWR )

Lò phản ứng nước sôi (BWR) là một loại lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ sử dụng cho thế hệ năng lượng điện. Nó là loại thứ hai phổ biến nhất của điện lò phản ứng hạt nhân sau khi lò phản ứng nước áp lực (PWR) , cũng là một loại lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ. Sự khác biệt chính giữa một BWR và PWR trong BWR, cốt lõi lò phản ứng

đun nóng nước, chuyển thành hơi nước và sau đó ổ đĩa một tuabin hơi nước. Trong PWR, cốt lõi lò phản ứng đun nóng nước, mà không đun sôi. Nước nóng sau đó trao đổi nhiệt với một hệ thống nước thấp hơn áp suất, biến thành hơi nước và ổ đĩa tuabin. BWR được phát triển bởi Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho và General Electric vào giữa những năm 1950. Các nhà sản xuất hiện nay chính là năng lượng hạt nhân GE Hitachi , chuyên về thiết kế và xây dựng các loại lò phản ứng.

BWR sử dụng nước khử khoáng như là một chất làm mát và điều tiết neutron . Nhiệt là sản phẩm của phản ứng phân hạch hạt nhân trong lõi lò phản ứng, và điều này gây ra các nước làm mát để đun sôi, sản xuất hơi nước. Hơi nước được trực tiếp sử dụng để lái xe mộttua-bin , sau đó nó được làm lạnh trong bình ngưng và chuyển đổi trở lại nước ở dạng lỏng.Nước này sau đó được trả lại cho lõi lò phản ứng, hoàn thành các vòng lặp. Nước làm mát được duy trì ở khoảng 75 atm (7,6 MPa , 1000-1100 psi ) để nó nắm trong lõi vào khoảng 285 ° C (550 ° F). Trong khi đó, không có sôi đáng kể được cho phép trong một PWR ( lò phản ứng điều áp nước ) bởi vì áp suất cao được duy trì trong chính atm khoảng vòng 158 (16 MPa, 2300 psi). Trước khi tai nạn hạt nhân Fukushima I , thiệt hại tần số lõi của lò phản ứng được ước tính là khoảng 10 -4 và 10 -7(tức là, một lõi thiệt hại tai nạn trung bình mỗi năm lò phản ứng 10.000 đến 10.000.000). [1]

Mô tả của các thành phần chính và hệ thống

BWR schematic.1. Áp lực lò phản ứng (RPV) 2. Phần tử nhiên liệu hạt nhân 3. Kiểm soát thanh 

10. Máy phát điện 11. Ngươ i xu i giục 12. Condenser 

4. Lưu hành máy bơm 5. Kiểm soát thanh Motors 6. Hơi 7. Nước cấp 8. Tua bin áp suất cao (HPT) 9. Áp suất tuabin thấp 

13. Nước làm mát 14. -Nóng trước 15. Nước cấp bơm 16. Bơm nước lạnh 17. Bê tông bao vây 18. Kết nối với lưới điện 

Condensate và nước cấp

Hơi nước thoát khỏi tuabin chảy vào bình ngưng nằm bên dưới các tuabin áp lực thấp, hơi nước được làm lạnh và trở lại trạng thái lỏng (condensate). Nước ngưng được sau đó được bơm qua máy sưởi nước cấp tăng nhiệt độ của nó bằng cách sử dụng hơi nước khai thác từ các công đoạn tuabin khác nhau. Nước cấp từ các máy sưởi nước cấp vào bình chịu áp suất lò phản ứng(RPV) thông qua vòi phun cao trên tàu, cũng ở trên đầu trang của nhiên liệu hạt nhân lắp ráp (các cụm nhiên liệu hạt nhân tạo thành "cốt lõi"), nhưng dưới mức nước.

Nước cấp vào khu vực downcomer và kết hợp với nước thoát khỏi tách nước. Các nước cấp subcools nước bão hòa từ các thiết bị tách hơi. Nước này chảy xuống khu vực downcomer, được tách ra từ lõi của một tấm vải cao. Sau đó, nước đi qua máy bơm máy bay phản lực hoặc máy bơm tuần hoàn nội bộ cung cấp thêm năng lượng bơm (đầu thủy lực). Nước bây giờ làm cho một lượt 180 độ và di chuyển thông qua các tấm cốt lõi thấp hơn vào cốt lõi hạt nhân mà các yếu tố nhiên liệu làm nóng nước.Nước thoát khỏi các kênh nhiên liệu ở về hướng dẫn hàng đầu là khoảng 12 đến 15% bão hòa hơi nước (khối lượng), cốt lõi điển hình dòng chảy có thể là 45.000.000 kg / h (100.000.000 lb / h) với 6.500.000 kg / h (£ 14.500.000 / h) hơi nước dòng chảy. Tuy nhiên, phần lõi trung bình khoảng trống là một phần nhỏ cao hơn đáng kể (40%). Những loại giá trị có thể được tìm thấy trong mỗi nhà máy công bố công khai số kỹ thuật, Báo cáo cuối cùng Phân tích an toàn, hoặc Báo cáo hoạt động cốt lõi giới hạn.

Quá trình nung nóng từ cốt lõi tạo ra một cái đầu nhiệt giúp máy bơm tuần hoàn tuần hoàn nước bên trong của RPV. BWR có thể được thiết kế với không có máy bơm tuần hoàn và dựa hoàn toàn trên đầu nhiệt để tái tuần hoàn nước bên trong của RPV. Đầu tuần hoàn cưỡng bức từ máy bơm tuần hoàn là rất hữu ích trong quyền kiểm soát, tuy nhiên. Các mức năng lượng nhiệt có thể dễ dàng thay đổi bằng cách tăng hoặc giảm lưu lượng tuần hoàn buộc phải thông qua các máy bơm tuần hoàn.

Hai giai đoạn chất lỏng (nước và hơi nước) trên lõi vào khu vực dậy, đó là khu vực phía trên bên trong của tấm vải liệm. Chiều cao của khu vực này có thể được tăng lên để tăng tuần hoàn nóng thiên nhiên bơm đầu. Ở phía trên của khu vực riser là tách nước. Bằng cách xoáy dòng chảy giai đoạn hai trong dải phân cách lốc xoáy, hơi nước được tách ra và tăng lên đối với máy sấy hơi nước trong khi nước ở lại phía sau và chảy theo chiều ngang ra vào khu vực downcomer. Trong khu vực downcomer, nó kết hợp với lưu lượng nước cấp và lặp đi lặp lại chu kỳ.

Hơi nước bão hòa tăng lên trên các dấu phân cách được làm khô bằng máy sấy chevron một cấu trúc. Hơi nước sau đó ra khỏi RPV qua bốn dòng hơi chính và đi vào tuabin.

Hệ thống kiểm soát Điện lò phản ứng được điều khiển thông qua hai phương pháp: bằng cách chèn hoặc thu hồi các thanh kiểm soát và thay đổi lưu lượng nước thông qua các lõi lò phản ứng.

Định vị (thu hồi hoặc chèn) các thanh kiểm soát là phương pháp bình thường để kiểm soát quyền lực khi bắt đầu 1 BWR. Khi các thanh kiểm soát được thu hồi, sự hấp thụ neutron giảm trong kiểm soát vật liệu và gia tăng nhiên liệu, do đó, năng lượng lò phản ứng tăng lên. Khi các thanh kiểm soát được chèn vào, tăng hấp thụ neutron trong kiểm soát vật liệu và giảm nhiên liệu, do đó, năng lượng lò phản ứng giảm. Một số BWR sớm và ESBWR đề xuất (BWR giản thể kinh tế được thực hiện bởi Hitachi General Electric) thiết kế chỉ sử dụng lưu thông tự nhiên với vị trí thanh kiểm soát để kiểm soát sức mạnh từ số không đến 100% bởi vì họ không có hệ thống tuần hoàn lò phản ứng. Mỹ điều chỉnh phản ứng sẽ được thực hiện điều chế dòng chảy tuần hoàn của tàu lò phản ứng.

Thay đổi (tăng hoặc giảm) dòng chảy của nước thông qua cốt lõi là phương pháp bình thường và thuận tiện cho việc kiểm soát quyền lực. Khi hoạt động trên cái gọi là "dòng thanh 100%," quyền lực có thể được thay đổi từ khoảng 30% đến 100% sức mạnh đánh giá bằng cách thay đổi dòng chảy hệ thống tuần hoàn lò phản ứng bằng cách thay đổi tốc độ của các máy bơm tuần hoàn.Khi dòng chảy của nước thông qua lõi được tăng lên, các bong bóng hơi nước ("khoảng trống") được nhanh chóng loại bỏ từ lõi, số tiền của nước lỏng trong tăng cốt lõi tăng vừa phải, neutron, neutron được làm chậm lại được hấp thụ bởi nhiên liệu , và lò phản ứng năng lượng tăng. Khi dòng chảy của nước thông qua cốt lõi được giảm, các khoảng trống hơi nước vẫn còn trong lõi, số

tiền của nước lỏng trong giảm cốt lõi, neutron giảm vừa phải, ít neutron chậm lại được hấp thụ bởi nhiên liệu và lò phản ứng năng lượng giảm. [

Tua bin hơi Hơi nước được sản xuất trong lõi lò phản ứng đi qua dải phân cách hơi nước và biển máy sấy ở trên cốt lõi và sau đó trực tiếptuabin , đó là một phần của mạch lò phản ứng. Bởi vì các nước xung quanh cốt lõi của một lò phản ứng được luôn luôn bị ô nhiễm với các dấu vết của hạt nhân phóng xạ , tuabin phải được bảo vệ trong quá trình hoạt động bình thường, và bảo vệ phóng xạ phải được cung cấp trong quá trình bảo trì. Chi phí gia tăng liên quan đến hoạt động và bảo trì của BWR có xu hướng cân bằng các khoản tiết kiệm do thiết kế đơn giản và hiệu quả cao hơn nhiệt của BWR khi so sánh với PWR. Hầu hết các phóng xạ trong nước là rất ngắn ngủi (chủ yếu là N-16, với 7 giây nửa cuộc sống ), do đó, hội trường tuabin có thể được nhập vào ngay sau khi lò phản ứng được đóng cửa.

Kích thước. Một BWR lắp ráp nhiên liệu hiện đại bao gồm 74 đến 100 thanh nhiên liệu, và có khoảng 800 hội đồng trong một lõi lò phản ứng, lên đến khoảng 140 tấn uranium. Số lượng các hội đồng nhiên liệu trong lò phản ứng cụ thể được dựa trên những cân nhắc về lò phản ứng năng lượng đầu ra mong muốn, kích thước lõi lò phản ứng và mật độ công suất lò phản ứng.

An toàn hệ thống Một lò phản ứng hiện đại có nhiều hệ thống an toàn được thiết kế với quốc phòng trong chiều sâu triết học, mà là một triết lý thiết kế được tích hợp trong suốt xây dựng và vận hành .

BWR là tương tự như một lò phản ứng nước áp lực (PWR) trong đó lò phản ứng sẽ tiếp tục sản xuất nhiệt ngay cả sau khi các phản ứng phân hạch đã dừng lại, mà có thể làm cho một sự cố thiệt hại cốt lõi có thể. Lượng nhiệt này được tạo ra bởi sự phânrã phóng xạ của sản phẩm phân hạch và các tài liệu đã được kích hoạt bởi sự hấp thụ neutron . BWR chứa nhiều hệ thống an toàn để làm mát lõi sau khi khẩn cấp đóng cửa.

Hệ thống tiếp nhiên liệu Các thanh nhiên liệu lò phản ứng đôi khi thay thế bằng cách bỏ chúng từ phía trên cùng của tàu ngăn chặn.

Bởi vì họ là nóng cả hai phóng xạ và nhiệt, điều này được thực hiện thông qua các cần cẩu và dưới nước. Vì lý do này các chi tiêu hồ lưu trữ nhiên liệu trên các lò phản ứng trong cài đặt điển hình. Họ được bảo vệ bởi nước borated nhiều lần chiều cao của họ, và được lưu trữ trong mảng cứng nhắc, trong đó hình học của họ được kiểm soát để tránh criticality. Trong sự cố lò phản ứng hạt nhân Fukushima này đã trở thành vấn đề bởi vì nước đã bị mất từ một hoặc nhiều bể nhiên liệu đã qua và trận động đất có thể đã thay đổi hình học. Thực tế là toàn cho các thanh nhiên liệu là hợp kim zirconium cũng có vấn đề từ yếu tố này có thể phản ứng với nước ở nhiệt độ khắc nghiệt để sản xuất hydro và oxy, và có thể bắt cháy trong không khí. Thông thường các thanh nhiên liệu được lưu giữ đầy đủ mát mẻ trong lò phản ứng và đã trải qua ao nhiên liệu này không phải là một mối quan tâm, và lớp phủ vẫn còn nguyên vẹn cho cuộc sống của thanh.

Tiến hóa của BWR

Khái niệm sớm Khái niệm BWR được phát triển hơi chậm hơn so với khái niệm PWR. Phát triển của BWR các bắt đầu trong đầu những năm 1950, và là một sự hợp tác giữa GE và quốc gia của Mỹ một số phòng thí nghiệm.

Nghiên cứu năng lượng hạt nhân ở Mỹ được dẫn dắt bởi 3 dịch vụ quân sự. Hải quân, nhìn thấy khả năng chuyển tàu ngầm toàn bộ thời gian phương tiện dưới nước, tàu có thể hơi nước trên khắp thế giới mà không cần tiếp nhiên liệu, gửi người đàn ông của họ trong kỹ thuật, thuyền trưởng Hyman Rickover để chạy chương trình điện hạt nhân của họ. Rickover quyết định trên các tuyến đường PWR cho Hải quân, các nhà nghiên cứu đầu trong lĩnh vực điện hạt nhân lo ngại rằng việc sản xuất trực tiếp của hơi nước trong lò phản ứng sẽ gây ra sự bất ổn, trong khi họ biết rằng việc sử dụng nước áp lực dứt khoát sẽ làm việc như một phương tiện truyền nhiệt. Mối lo ngại này đã dẫn đến nỗ lực nghiên cứu 1 của Mỹ trong sức mạnh hạt nhân được dành cho các PWR, mà đã được rất phù hợp cho các tàu hải quân tàu ngầm, đặc biệt là, như không gian là một phí bảo hiểm, và PWR có thể được làm nhỏ gọn và cao sức mạnh, đủ để phù hợp với như vậy, trong bất kỳ trường hợp nào.

Nhưng các nhà nghiên cứu khác muốn điều tra xem sự bất ổn gây ra bởi nước sôi trong một lõi lò phản ứng thực sự sẽ gây ra sự bất ổn. Đặc biệt, Samuel Untermyer II , một nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho (INL), đề xuất và giám sát một loạt các thí

nghiệm: Borax thí nghiệm để xem nếu một lò phản ứng nước sôi sẽ có tính khả thi để sử dụng trong sản xuất năng lượng. Ông thấy rằng nó là, sau khi phải chịu các lò phản ứng hạt nhân của mình để kiểm tra khá vất vả, chứng minh các nguyên tắc an toàn của BWR.

Sau hàng loạt các bài kiểm tra này, GE đã tham gia và phối hợp với INL để mang lại công nghệ này ra thị trường. Kiểm tra quy mô lớn hơn đã được thực hiện thông qua cuối các 1950s/early/mid-1960s, mà chỉ có một phần được sử dụng hạt nhân trực tiếp tạo ra (tiểu học) hệ thống nồi hơi hơi nước để nuôi các tua bin và kết hợp trao đổi nhiệt cho các thế hệ của hơi nước thứ cấp để điều khiển các bộ phận riêng biệt của tua-bin. Các tài liệu không cho biết lý do tại sao đây là trường hợp, nhưng nó đã được loại bỏ trên các mô hình sản xuất của BWR.

Loạt các BWR sản xuất (BWR/1-BWR/6)

Ký họa của mặt cắt ngang điển hình BWR Mark I ngăn chặn

Thế hệ đầu tiên của các lò phản ứng nước sôi sản xuất phát triển gia tăng các tính năng độc đáo và khác biệt của BWR: hình xuyến (được sử dụng để dập tắt cơn hơi nước trong trường hợp của một thoáng yêu cầu dập tắt hơi), cũng như drywell, việc loại bỏ trao đổi nhiệt, máy sấy hơi nước, bố trí đặc biệt chung của việc xây dựng lò phản ứng, và tiêu chuẩn hóa các hệ thống điều khiển lò phản ứng và an toàn. , General Electric, lần đầu tiên loạt của BWR sản xuất phát triển thông qua 6 lặp đi lặp lại giai đoạn thiết kế, mỗi BWR gọi / 1 đến BWR / 6. (BWR/4s, BWR/5s, và BWR/6s là các loại phổ biến nhất trong dịch vụ ngày hôm nay.) Phần lớn các BWR trong dịch vụ trên toàn thế giới thuộc về một trong những giai đoạn thiết kế.

1 thế hệ BWR: BWR / 1 với tôi Đánh dấu ngăn chặn.

Thế hệ thứ 2 BWR: BWR / 2, BWR / 3 và một số BWR / 4 với tôi Đánh dấu ngăn chặn.Khác BWR / 4, và BWR / 5 với Mark-II ngăn chặn.

Thế hệ thứ 3 BWR: BWR / 6 với Mark-III ngăn chặn.

Browns Ferry Đơn vị 1 drywell và wetwell được xây dựng, BWR / 4 bằng cách sử dụng Mark tôi ngăn chặn

Biến thể ngăn chặn được xây dựng bằng cách sử dụng hoặc bê tông hoặc thép để ngăn chặn tiểu học, Drywell và Wetwell trong các kết hợp khác nhau.  Ngoài thiết kế GE có những người khác của ABB, Mitsu, Toshiba và KWU. 

lò phản ứng nước sôi tiên tiến (ABWR)

Một thiết kế mới của BWR được gọi là lò phản ứng nước sôi tiên tiến (ABWR). ABWR được phát triển vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990, và tiếp tục được cải thiện cho đến ngày nay. ABWR này kết hợp công nghệ tiên tiến trong thiết kế, bao gồm cả kiểm soát máy tính, tự động hóa nhà máy, kiểm soát chuyển động loại bỏ cây gậy, và chèn, trong lõi bơm, và an toàn hạt nhân để cung cấp những cải tiến so với loạt phim gốc của BWR sản xuất, với sản lượng điện cao ( 1.350 MW mỗi lò phản ứng), và xác suất giảm đáng kể thiệt hại cốt lõi. Đáng kể nhất, ABWR là một thiết kế hoàn toàn tiêu chuẩn hóa, có thể được thực hiện cho sản xuất hàng loạt.

ABWR đã được phê duyệt bởi Ủy ban điều tiết hạt nhân của Mỹ để sản xuất như là một thiết kế tiêu chuẩn hóa vào đầu những năm 1990. Sau đó, ABWRs nhiều đã được xây dựng tại Nhật Bản. Một trong những phát triển được thúc đẩy bởi sự thành công của ABWR tại Nhật Bản là bộ phận năng lượng hạt nhân GE sáp nhập với bộ phận năng

lượng hạt nhân Hitachi của Tổng công ty, hình thành GE Hitachi, bây giờ là nhà phát triển trên toàn thế giới chính của thiết kế BWR.

Đơn giản hóa lò phản ứng nước sôi (SBWR) General Electric (GE) cũng đã phát triển một khái niệm khác nhau cho một lò phản ứng nước sôi (BWR) cùng một lúc như ABWR, được gọi là lò phản ứng nước sôi (SBWR) đơn giản hóa. Điều này nhỏ hơn (600 megawatt điện (MW) mỗi lò phản ứng) là đáng chú ý cho thành lập công ty lần đầu tiên trong nước ánh sáng lò phản ứng hạt nhân, nguyên tắc thiết kế "an toàn thụ động". Khái niệm về an toàn thụ động có nghĩa là lò phản ứng, hơn là đòi hỏi sự can thiệp của hệ thống hoạt động, chẳng hạn như máy bơm tiêm khẩn cấp, để giữ cho các lò phản ứng trong biên độ an toàn, thay vì được thiết kế để trở về trạng thái an toàn chỉ duy nhất thông qua hoạt động của lực lượng tự nhiên liên quan đến an toàn dự phòng phát triển.

Ví dụ, nếu các lò phản ứng quá nóng, nó sẽ kích hoạt một hệ thống phát hành hấp thụ neutron hòa tan (nói chung là một giải pháp vật liệu borated, hoặc một giải pháp của borax ), hoặc các tài liệu mà rất nhiều cản trở một chuỗi phản ứng bằng cách hấp thụ neutron, vào lò phản ứng. Bể chứa hấp thụ neutron hòa tan sẽ được đặt trên lò phản ứng, và các giải pháp hấp thụ, một khi hệ thống được kích hoạt, sẽ chảy vào trong lõi thông qua lực hấp dẫn, và mang lại phản ứng với một điểm dừng gần hoàn tất. Một ví dụ khác là ngưng hệ thống cách ly, mà dựa trên nguyên tắc nước nóng / hơi nước tăng lên mang lại chất làm mát nóng vào bộ trao đổi nhiệt lớn nằm phía trên lò phản ứng trong hồ nước rất sâu, do đó hoàn thành loại bỏ nhiệt dư. Tuy nhiên, một ví dụ khác là thiếu sót nào của máy bơm tuần hoàn trong phần lõi, các máy bơm này được sử dụng trong các thiết kế BWR khác để giữ cho nước làm mát di chuyển, họ đã tốn kém, khó tiếp cận để sửa chữa, và đôi khi có thể thất bại, để nâng cao độ tin cậy, ABWR kết hợp không ít hơn 10 của các máy bơm tuần hoàn, do đó ngay cả khi nhiều lần thất bại, một số lượng đủ sẽ vẫn còn ích để tắt máy đột xuất sẽ không cần thiết, và các máy bơm có thể được sửa chữa trong thời gian mất điện tiếp nhiên liệu tiếp theo. Thay vào đó, các nhà thiết kế của lò phản ứng nước sôi giản thể sử dụng phân tích nhiệt để thiết kế các lõi lò phản ứng như vậy mà tuần hoàn tự nhiên (nước lạnh rơi, tăng nước nóng) sẽ mang nước đến trung tâm của lõi được đun sôi.

Kết quả cuối cùng của các tính năng an toàn thụ động của SBWR sẽ là một lò phản ứng mà không cần phải can thiệp của con người trong các sự kiện của một dự phòng an toàn lớn cho ít nhất 48 giờ sau dự phòng an toàn, từ đó, nó sẽ chỉ yêu cầu định kỳ bơm nước làm mát xe

tăng nằm hoàn toàn bên ngoài của lò phản ứng, phân lập từ hệ thống làm mát, và được thiết kế để loại bỏ nhiệt thải lò phản ứng hạt nhân thông qua bốc hơi. Lò phản ứng nước sôi giản thể đã được gửi đến Hoa Kỳ Ủy ban điều tiết hạt nhân , tuy nhiên, nó đã được thu hồi trước khi phê duyệt, vẫn còn, khái niệm vẫn hấp dẫn các nhà thiết kế của General Electric, và phục vụ như là cơ sở phát triển trong tương lai.

Kinh tế đơn giản hóa nước sôi lò phản ứng (ESBWR) Trong một sự khởi đầu giai đoạn cuối những năm 1990, các kỹ sư GE đề xuất để kết hợp các tính năng của thiết kế lò phản ứng nước sôi tiên tiến với các tính năng an toàn đặc biệt của thiết kế đơn giản hóa lò phản ứng nước sôi, cùng với mở rộng quy mô thiết kế dẫn đến một kích thước lớn hơn 1600 MWe (4.500 MWth). Kinh tế đơn giản này thiết kế lò phản ứng nước sôi đã được trình lên Ủy ban điều tiết hạt nhân của Mỹ phê duyệt, và sau đó xem xét thiết kế cuối cùng là gần hoàn thành.

Được biết, thiết kế này đã được quảng cáo là có một xác suất thiệt hại cốt lõi chỉ có 3 × 10 -8 cốt lõi sự kiện thiệt hại mỗi năm lò phản ứng.  Đó là, có cần phải là 3 triệu ESBWRs hoạt động trước khi người ta sẽ mong đợi lõi đơn gây tổn hại sự kiện trong cuộc đời của mình 100 năm thiết kế trước của BWR các (BWR / 4) có xác suất thiệt hại cốt lõi cao như 1 × 10 -5lõi thiệt hại các sự kiện mỗi năm-lò phản ứng).  Điều này cực kỳ CDP cho ESBWR thấp vượt xa các lò nước nhẹ cải lớn khác trên thị trường.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

Tàu lò phản ứng và các thành phần liên quan hoạt động ở áp suất thấp hơn đáng kể (khoảng 75 lần áp suất khí quyển) so với PWR (khoảng 158 lần áp suất khí quyển).

Áp lực là để chiếu xạ ít hơn đáng kể so với một PWR, và như vậy không trở thành giòn với tuổi tác.

Hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiên liệu hạt nhân. Có ít thành phần do không có máy phát điện hơi nước và tàu

không pressurizer. (BWR cũ hơn có vòng tuần hoàn bên ngoài, nhưng ngay cả đường ống này được loại bỏ trong BWR hiện đại, chẳng hạn như các ABWR .)

Nguy cơ thấp hơn (xác suất) vỡ gây ra một sự mất mát của nước làm mát so với 1 PWR, và giảm nguy cơ thiệt hại cốt lõi như một vỡ

sẽ xảy ra. Điều này là do đường ống ít hơn, ít đường ống đường kính lớn, mối hàn ít hơn và không có ống máy phát điện hơi nước.

NRC đánh giá tiềm năng lỗi hạn chế cho thấy nếu một lỗi xảy ra, BWR trung bình sẽ ít có khả năng để duy trì thiệt hại cốt lõi hơn PWR trung bình do cho sự vững mạnh và dự phòng của hệ thống làm mát lõi khẩn cấp (ECCS) .

Đo lường mức độ nước trong bình chịu áp suất là như nhau cho các hoạt động bình thường và khẩn cấp, mà kết quả trong đánh giá dễ dàng và trực quan các điều kiện khẩn cấp.

Có thể hoạt động ở mức độ cốt lõi mật độ năng lượng thấp hơn bằng cách sử dụng lưu thông tự nhiên mà không có dòng chảy buộc.

BWR có thể được thiết kế để hoạt động chỉ sử dụng lưu thông tự nhiên để máy bơm tuần hoàn được loại bỏ hoàn toàn.(ESBWR thiết kế mới sử dụng lưu thông tự nhiên.)

BWR không sử dụng axit boric để kiểm soát phản ứng phân hạch ghi-up, dẫn đến khả năng ăn mòn trong các lò phản ứng tàu và đường ống. (Ăn mòn axit boric phải được theo dõi cẩn thận trong PWR, nó đã được chứng minh rằng lò phản ứng ăn mòn tàu đầu có thể xảy ra nếu người đứng đầu lò phản ứng tàu không được duy trì đúng cách Davis-Besse . BWR không sử dụng axit boric, những dự phòng được loại bỏ )

BWR nói chung có N -2 dự phòng liên quan đến an toàn hệ thống chính của họ, mà thường bao gồm bốn "xe lửa" của các thành phần. Điều này thường có nghĩa là hai trong bốn thành phần của một hệ thống an toàn có thể thất bại và hệ thống vẫn sẽ thực hiện nếu được gọi là thuận.

Do nhà cung cấp chính của họ (GE / Hitachi), hạm đội hiện tại của BWR có thể dự đoán, thiết kế thống nhất, trong khi không hoàn toàn tiêu chuẩn hóa, nói chung là rất tương tự như nhau. Các mẫu thiết kế ABWR / ESBWR là hoàn toàn tiêu chuẩn hóa. Thiếu tiêu chuẩn hóa vẫn còn là một vấn đề với PWR, như, ít nhất là tại Hoa Kỳ, có ba gia đình thiết kế đại diện trong số các đội tàu hiện tại PWR (Đốt, Westinghouse, và Babcock & Wilcox), trong các gia đình này, có thiết kế khá khác nhau . Gia đình PWR được giới thiệu. Ví dụ, Mitsubishi APWR ,

Areva của US- EPR , và AP1000 của Westinghouse / AP600 sẽ bổ sung thêm sự đa dạng và phức tạp một đám đông đã được đa dạng, và có thể gây ra các khách hàng đang tìm kiếm sự ổn định

và khả năng dự báo để tìm kiếm các thiết kế khác, chẳng hạn như BWR.

BWR được overrepresented nhập khẩu, khi các nước nhập khẩu không có cả một lực lượng hải quân hạt nhân (PWR được ưa chuộng bởi các quốc gia hạt nhân hải quân do thiết kế nhỏ gọn công suất cao, được sử dụng trên tàu hạt nhân, kể từ khi lò phản ứng hạt nhân hải quân nói chung là không xuất khẩu, gây quốc gia kỹ năng được phát triển trong PWR thiết kế, xây dựng và hoạt động), cũng không phải mong muốn phát triển vũ khí hạt nhân (mà dẫn đến một sở thích được đánh dấu cho các loại lò phản ứng CANDU do tính năng đặc biệt của loại đó). Điều này có thể là do thực tế là BWR lý tưởng cho các mục đích hoà bình như thế hệ điện, quá trình / công nghiệp / huyện sưởi ấm, và khử muối, do chi phí thấp, đơn giản, và tập trung an toàn tại các chi phí có kích thước lớn hơn và hơi giảm hiệu suất nhiệt. Thụy Điển là tiêu chuẩn hóa chủ yếu trên BWR. Mexico chỉ có hai lò phản ứng BWR. Nhật Bản thử nghiệm với cả hai lò PWR và BWR, nhưng

hầu hết được xây dựng như của cuối năm đã được BWR, đặc biệt ABWRs.

Trong CEGB cạnh tranh mở trong đầu những năm 1960 cho một thiết kế tiêu chuẩn cho lò phản ứng điện thế hệ thứ 2, PWR đã thậm chí không làm cho nó vào vòng chung kết, đó là một cuộc thách giữa BWR (ưu tiên cho thiết kế dễ hiểu của nó như là như đối với dự đoán và "nhàm chán") và AGCR , một thiết kế duy nhất của Anh, thiết kế bản địa giành chiến thắng, có thể giá trị kỹ thuật, có thể do sự gần gũi của một cuộc tổng tuyển cử.

Nhược điểm

Tính toán phức tạp cho quản lý tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân trong quá trình hoạt động do "giai đoạn hai (nước và hơi nước) dòng chảy" ở phần trên của lõi. Điều này đòi hỏi thiết bị đo đạc trong lõi lò phản ứng. Việc đổi mới của máy tính, tuy nhiên, làm cho điều này ít hơn của một vấn đề.

Áp lực lớn hơn nhiều so với một PWR các quyền lực tương tự, với chi phí tương ứng cao hơn. (Tuy nhiên, tổng chi phí được giảm bởi vì một BWR hiện đại không có máy phát điện hơi nước và đường ống chính có liên quan.)

Ô nhiễm của tuabin bằng cách ngắn ngủi kích hoạt sản phẩm . Điều này có nghĩa là che chắn và kiểm soát truy cập xung quanh tuabin hơi nước được yêu cầu trong quá trình hoạt động bình thường do mức phóng xạ phát sinh từ hơi nước vào trực tiếp từ trong lõi lò phản ứng. Đây là một mối quan tâm vừa phải nhỏ, như hầu hết các thông lượng bức xạ là do nitơ-16 , trong đó có một nửa cuộc sống đo trong vài giây, cho phép các buồng tuabin phải được nhập vào trong vòng vài phút của tắt máy.

Mặc dù đội tàu hiện tại của BWR được cho là ít có khả năng bị thiệt hại cốt lõi từ "1 trong 100.000 năm lò phản ứng" lỗi hạn chế hơn so với đội tàu hiện tại của lò PWR (do mạnh mẽ ECCS tăng và dự phòng) đã có những quan tâm về khả năng ngăn chặn áp lực như xây dựng, ngăn chặn chưa sửa đổi Mark rằng đó có thể là không đủ để chứa áp lực được tạo ra bởi một lỗi hạn chế kết hợp với thất bại ECCS đầy đủ kết quả trong lõi thiệt hại cực kỳ nghiêm trọng. Trong kịch bản này thất bại đôi, giả định là vô cùng khó trước khi tai nạn hạt nhân Fukushima I , Mark chưa sửa đổi tôi ngăn chặn có thể cho phép một mức độ phát hành phóng xạ xảy ra. Đây là vụ phải được giảm nhẹ bằng cách sửa đổi của Mark ngăn chặn, cụ thể là, việc bổ sung của một hệ thống ngăn xếp outgas, nếu ngăn chặn áp lực vượt quá setpoints quan trọng, là nghĩa vụ phải cho phép xả có trật tự của điều áp khí sau khi khí đi qua than hoạt tính bộ lọc được thiết kế để bẫy các hạt nhân phóng xạ. [5]

BWR yêu cầu làm mát hoạt động trong một thời gian vài giờ đến vài ngày sau khi tắt máy, tùy thuộc vào lịch sử quyền lực của mình. Chèn các thanh kiểm soát BWR một cách an toàn tắt phản ứng hạt nhân chính. Tuy nhiên, phân rã phóng xạ của các sản phẩm phân hạch trong nhiên liệu sẽ tiếp tục chủ động tạo ra nhiệt phân hủy với một tốc độ giảm dần, đòi hỏi phải bơm nước làm mát trong một thời gian ban đầu để ngăn chặn quá nóng của nhiên liệu. Nếu làm mát hoạt động không thành công trong thời gian này sau khi tắt máy, lò phản ứng vẫn có thể bị quá nóng đến một nhiệt độ đủ cao zirconium trong toàn cho nhiên liệu sẽ phản ứng với nước và hơi nước, sản xuất khí hydro. Trong trường hợp này có là một mối nguy hiểm của vụ nổ hydro, đe dọa thiệt hại cấu trúc của lò phản ứng và / hoặc các hệ thống an toàn có liên quan và / hoặc tiếp xúc với các thanh nhiên liệu phóng xạ cao được chi tiêu có thể được lưu trữ trong việc xây dựng lò phản ứng (khoảng 15 tấn là nhiên liệu bổ sung mỗi năm để duy trì hoạt động bình thường BWR) như đã xảy ra tai nạn hạt nhân Fukushima I .

Các thanh kiểm soát được chèn vào dưới đây để thiết kế BWR hiện tại. Có hai có sẵn nguồn năng lượng thủy lực mà có thể lái các thanh điều khiển vào trong lõi cho BWR trong điều kiện khẩn cấp. Có áp lực thủy lực cao chuyên dụng ắc quy và các áp lực bên trong của bình chứa lò phản ứng có sẵn cho mỗi thanh điều khiển. Hoặc là ắc quy chuyên dụng (một trong mỗi thanh) hoặc áp lực lò phản ứng là có khả năng chèn đầy đủ mỗi thanh. Hầu hết các loại lò phản ứng hạt nhân khác sử dụng các thanh kiểm soát nhập cảnh hàng đầu được tổ chức ở vị trí thu hồi bằng nam châm điện, khiến họ rơi vào lò phản ứng trọng lực nếu bị mất điện.

II.Lò phản ứng nước áp lực (PWR)  Lò phản ứng nước áp lực (PWR) chiếm đa số lớn các nhà máy điện hạt nhân tất cả phương Tây và là một trong ba loại lò phản ứng nước nhẹ (LWR), loại khác là lò phản ứng nước sôi (BWR) và lò phản ứng nước siêu tới hạn (SCWRs). Trong PWR, chính nước làm mát ( nước ) được bơm dưới áp lực cao cốt lõi lò phản ứng, nơi nó được đun nóng bằng năng lượng được tạo ra bằng các phản ứng phân hạch của nguyên tử. Các nước nóng sau đó chảy vào một máy phát điện hơi nước mà nó chuyển năng lượng nhiệt của nó với một hệ thống trung học, nơi hơi nước được tạo ra và chảy vào tuabin đó, lần lượt quay một máy phát điện. Ngược lại một lò phản ứng nước sôi, áp lực trong các vòng nước làm mát chính ngăn cản các nước đun sôi trong lò phản ứng. Tất cả các lò nước nhẹ cải sử dụng nước nhẹ thông thường là cả hai nước làm mát và điều tiết neutron .

PWR được thiết kế để phục vụ như là động cơ đẩy hạt nhân cho tàu ngầm hạt nhân và được sử dụng trong thiết kế ban đầu của các nhà máy điện thương mại thứ hai tại Shippingport nhà máy điện nguyên tử .

PWR hiện đang hoạt động tại Hoa Kỳ được coi là thế hệ lò phản ứng II . VVER của Nga lò phản ứng tương tự như với PWR Mỹ.Pháp hoạt động PWR nhiều để tạo ra số lượng lớn điện của nó.

Lịch sử

Chương trình Điện hạt nhân quân đội Mỹ hoạt động lò phản ứng nước áp lực từ 1954 đến 1974.

Hạt nhân Three Mile Island Generating Station ban đầu hoạt động hai nhà máy lò phản ứng nước áp lực, TMI-1 và TMI-2. cuộc khủng hoảng một phần của TMI-2 vào năm 1979 về cơ bản đã kết thúc sự tăng trưởng trong các nhà máy điện hạt nhân xây dựng mới ở Hoa Kỳ. 

Thiết kế

Báo ảnh giải thích chuyển giao quyền lực trong một lò phản ứng nước áp lực. Tiểu học chất lỏng làm nguội là màu cam và các chất làm mát thứ cấp (hơi nước và sau đó nước cấp) là màu xanh lam.

Nhiên liệu hạt nhân trong lò phản ứng tàu là tham gia vào một phản ứng dây chuyền phân hạch , trong đó sản xuất nhiệt, làm nóng nước trong các vòng nước làm mát chính dẫn nhiệt thông qua toàn cho nhiên liệu. Nước làm mát nóng chính được bơm vàobộ trao đổi nhiệt được gọi là máy phát điện hơi nước , nơi mà nó chảy qua hàng trăm hoặc hàng ngàn ống (thường có đường kính 1,9 cm). Nhiệt được chuyển qua các bức tường của những ống nước làm mát thấp hơn áp lực thứ cấp nằm ở phía bên tờ trao đổi nơi nó bay hơi hơi nước tăng áp.Việc chuyển giao nhiệt được thực hiện mà không cần pha trộn hai chất lỏng, đó là mong muốn kể từ khi nước làm mát chính có thể trở thành phóng xạ.Một số sắp xếp máy phát điện hơi nước phổ biến là u ống trao đổi nhiệt duy nhất vượt quaTrong một nhà máy điện hạt nhân, hơi nước áp suất cao được đưa qua một tuabin hơi nước mà các ổ đĩa một máy phát điệnkết nối với lưới điện phân phối. Sau khi đi qua tuabin làm mát thứ cấp (nước hơi hỗn hợp) được làm lạnh và ngưng tụ trong bình ngưng . Bình ngưng chuyển đổi hơi một chất lỏng để nó có thể được bơm trở lại vào máy phát điện hơi nước, và duy trì một khoảng trống ở ổ cắm tua bin để giảm áp lực qua tuabin, và do đó năng lượng từ hơi nước, tối đa. Trước khi được đưa vào máy phát điện hơi nước, hơi nước ngưng tụ (gọi là nước cấp) đôi khi được làm nóng trước để giảm thiểu sốc nhiệt. [3]

Hơi nước được tạo ra có mục đích sử dụng khác bên cạnh việc phát điện. Trong tàu và tàu ngầm hạt nhân, hơi nước được đưa qua một tuabin hơi nước kết nối với một bộ giảm tốc bánh răng trục được sử dụng cho động cơ đẩy . Động cơ học trực tiếp bởi sự mở rộng của hơi nước có thể được sử dụng cho máy bay hỗ trợ súng cao su xông hơi hoặc các ứng dụng tương tự. Quận sưởi ấm bằng hơi nước được sử dụng ở một số nước và làm nóng trực tiếp được áp dụng cho các ứng dụng nhà máy nội bộHai điều này là đặc trưng cho lò phản ứng nước áp lực (PWR) khi so sánh với các loại lò phản ứng khác: vòng lặp tách nước làm mát từ hệ thống hơi nước và áp lực bên trong vòng nước làm mát chính. Trong PWR, có hai vòng làm mát riêng biệt (tiểu học và trung học), đều chứa đầy nước khử khoáng / khử Ion hóa. Một lò phản ứng nước sôi, ngược lại, chỉ có một vòng nước làm mát, trong khi thiết kế kỳ lạ hơn, chẳng hạn như lò phản ứng nhà lai tạo sử dụng các chất khác so với nước làm mát và điều tiết (ví dụ như natri ở trạng thái lỏng của nó như là chất làm mát hoặc than chì là người điều hành). Áp lực trong vòng nước làm mát chính thường là 15-16 megapascals (150-160 bar ), trong đó đáng chú ý là cao hơn so với các lò phản ứng hạt nhân , và gần như gấp đôi của một lò phản ứng nước sôi (BWR). Như một hiệu ứng này, chỉ có địa phương sôi xảy ra và hơi nước sẽ

recondense kịp thời trong dịch số lượng lớn. Ngược lại, trong một lò phản ứng nước sôi, chất lỏng làm nguội sơ cấp được thiết kế để đun sôi. [4]

thiết kế lò phản ứng PWR

PWR lò phản ứng tàu]Nước làm mát

Nước ánh sáng được sử dụng như chất làm mát chính trong PWR. Nó đi vào phía dưới của lõi lò phản ứng ở khoảng 275 ° C (530 ° F) và được làm nóng chảy lên trên thông qua cốt lõi lò phản ứng nhiệt độ khoảng 315 ° C (600 ° F). Nước vẫn còn lỏng mặc dù nhiệt độ cao, do áp lực cao trong các vòng nước làm mát chính, thường là khoảng 155 bar (15,5 MPa 153 atm , 2250psig ). Trong nước, điểm quan trọng xảy ra tại khoảng 647 K(374 ° C hoặc 705 ° F ) và 22,064 MPa (3200 PSIA 218 atm 

Pressurizer

Áp lực trong mạch chính được duy trì bởi một pressurizer, một tàu riêng biệt được kết nối với mạch chính và một phần chứa đầy nước được

đun nóng đến nhiệt độ bão hòa (điểm sôi) để áp lực mong muốn bởi ngập nước máy sưởi điện. Để đạt được một áp lực 155 bar, nhiệt độ pressurizer được duy trì ở 345 ° C, trong đó cung cấp cho một biên độ quá lạnh (sự khác biệt giữa nhiệt độ pressurizer và nhiệt độ cao nhất trong lõi lò phản ứng) 30 ° C. Các transients nhiệt trong kết quả hệ thống nước làm mát lò phản ứng trong biến động lớn trong khối lượng chất lỏng pressurizer, tổng khối lượng pressurizer được thiết kế xung quanh hấp thụ các các transients mà không phát hiện ra các máy sưởi hoặc đổ pressurizer. Các transients áp lực trong các biểu hiện hệ thống nước làm mát chính là các transients nhiệt độ trong pressurizer và được kiểm soát thông qua việc sử dụng của máy sưởi tự động và phun nước, nâng cao và hạ thấp nhiệt độ pressurizer, tương ứng. 

Bơm

Nước làm mát được bơm xung quanh các mạch chính của máy bơm mạnh mẽ, có thể tiêu thụ lên đến 6 MW .  Sau khi chọn lên nhiệt khi nó đi qua cốt lõi lò phản ứng, nước làm mát chính chuyển nhiệt trong một máy phát điện hơi nước trong một thấp hơn áp lực mạch thứ cấp, làm bay hơi nước làm mát thứ cấp hơi nước bão hòa trong hầu hết các thiết kế 6,2 MPa (60 atm, 900psia ), 275 ° C (530 ° F) - cho sử dụng trong tuabin hơi nước. Làm mát bằng chất lỏng làm nguội sơ cấp được sau đó trở lại tàu lò phản ứng được đun nóng một lần nữa.

Moderator

Lò phản ứng nước áp lực, giống như tất cả các lò phản ứng nhiệt thiết kế, yêu cầu các neutron phân hạch nhanh chóng bị chậm lại (một quá trình được gọi là điều độ hoặc thermalization) để tương tác với các nhiên liệu hạt nhân và duy trì phản ứng dây chuyền. Trong PWR nước làm mát được sử dụng như một người điều tiết bằng cách cho phép các neutron trải qua nhiều va chạm với các nguyên tử hydro ánh sáng trong nước, bị mất tốc độ trong quá trình này. Điều này "điều hòa" của neutron sẽ xảy ra thường xuyên hơn khi nước dày đặc hơn (va chạm nhiều hơn nữa sẽ xảy ra). Việc sử dụng nước là người điều hành là một tính năng an toàn quan trọng của lò PWR, như sự gia tăng nhiệt độ có thể gây ra các nước để mở rộng, cho nhiều hơn những lỗ hổng giữa các phân tử nước và giảm xác suất của thermalisation - do đó làm giảm mức độ mà các neutron đang chậm lại và do đó làm giảm các phản ứng trong lò phản ứng. Do đó, nếu phản ứng tăng lên vượt ra ngoài bình thường, sự điều độ giảm neutron sẽ gây ra phản ứng dây chuyền để làm chậm, sản xuất nhiệt ít hơn. Tài sản này, được gọi là các hệ số nhiệt độ của phản ứng tiêu cực , làm cho lò phản ứng PWR rất ổn định. Quá trình này được gọi là "Tự Điều Chỉnh ', tức là nóng hơn làm

mát trở thành, nhà máy ít phản ứng sẽ trở thành, tắt nó xuống một chút để bù đắp và ngược lại. Vì vậy, nhà máy kiểm soát xung quanh một nhiệt độ nhất định bởi vị trí của các thanh kiểm soát.

Ngược lại, các thiết kế lò phản ứng RBMK được sử dụng tại Chernobyl, trong đó sử dụng than chì thay vì nước là điều tiết và sử dụng nước sôi như nước làm mát, có hệ số tích cực nhiệt của phản ứng, làm tăng sinh nhiệt khi nhiệt độ nước làm mát tăng.Điều này làm cho thiết kế RBMK ít ổn định hơn so với các lò phản ứng nước áp lực. Ngoài tài sản của mình làm chậm neutron khi phục vụ như là người điều hành, nước cũng có một tài sản hấp thụ neutron, mặc dù mức độ ít hơn. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, sôi tăng, tạo ra khoảng trống. Như vậy có ít nước hơn để hấp thụ các neutron nhiệt đã bị chậm lại bởi các điều phối viên graphite, gây ra sự gia tăng phản ứng. Tài sản này được gọi là hệ số khoảng trống của phản ứng, và trong một lò phản ứng RBMK như Chernobyl, hệ số void là tích cực, và khá lớn, gây transients nhanh chóng. Điều này đặc tính thiết kế của lò phản ứng RBMK thường được xem như là một trong nhiều nguyên nhân của thảm họa Chernobyl .  Nước nặng có hấp thụ neutron rất thấp, vì vậy các lò phản ứng nước nặng như lò phản ứng CANDU cũng có một hệ số khoảng trống tích cực, mặc dù nó không phải là lớn như của RBMK như Chernobyl, những lò phản ứng được thiết kế với một số hệ thống an toàn không tìm thấy trong RBMK thiết kế ban đầu, được thiết kế để xử lý hoặc phản ứng này khi cần thiết.

PWR được thiết kế để được duy trì trong một nhà nước undermoderated, có nghĩa là có chỗ cho lượng nước tăng lên hoặc mật độ vừa phải tăng thêm, bởi vì nếu điều độ đã gần bão hòa, sau đó giảm mật độ của người điều hành / làm mát có thể làm giảm sự hấp thụ neutron đáng kể trong khi giảm vừa phải chỉ một chút, làm cho hệ số void tích cực. Ngoài ra, nước ánh sáng thực sự là một người điều tiết mạnh mẽ hơn của neutron hơn so với nước nặng, mặc dù hấp thụ neutron nặng của nước là thấp hơn nhiều. Bởi vì hai sự kiện này, lò phản ứng nước nhẹ có một khối lượng điều phối viên tương đối nhỏ và do đó có lõi nhỏ gọn. Một thiết kế thế hệ tiếp theo, các lò phản ứng nước siêu tới hạn , thậm chí còn chưa kiểm duyệt. Một neutron phổ năng lượng ít kiểm duyệt không xấu đi chụp / tỷ lệ phân hạch trong 235 U và đặc biệt là 239 Pu, có nghĩa là nhiều phân hạch hạt nhân không phân hạch hấp thụ neutron và thay vào đó nắm bắt các neutron để trở thành một đồng vị nặng hơn nonfissile, lãng phí một hoặc nhiều neutron và tăng cường tích tụ của actinides phóng xạ nặng, một số trong đó có 1/2, cuộc sống lâu.

[ sửa ]nhiên liệu

PWR nhiên liệu bó bó nhiên liệu từ lò phản ứng nước áp lực hạt nhân của hành khách và tàu chở hàng NS Savannah . Thiết kế và xây dựng bởi Công ty Babcock và Wilcox.

Sau khi làm giàu uranium dioxide (UO 2) bột được nung trong lò nhiệt độ cao, thiêu kếtđể tạo ra khó, thức ăn viên gốm của làm giàu uranium dioxide. Các dạng viên hình trụ này sau đó được phủ chống ăn mòn kim loại hợp kim zirconium Zircaloy được lập lại với heli để hỗ trợ dẫn nhiệt và phát hiện rò rỉ. Zircaloy được chọn vì tính chất cơ học của nó và hấp thu thấp chéo phần của nó. [9] Các thanh nhiên liệu đã hoàn thành được nhóm lại trong hội đồng nhiên liệu, được gọi là bó nhiên liệu, sau đó được sử dụng để xây dựng cốt lõi của lò phản ứng. Một PWR điển hình có hội đồng nhiên liệu của 200 để 300 thanh, và một lò phản ứng lớn sẽ có khoảng 150-250 hội đồng như vậy với 80-100 tấn uranium trong tất cả. Nói chung, các bó nhiên liệu bao gồm các thanh nhiên liệu đi kèm 14 × 14 17 × 17. PWR sản xuất trên thứ tự của 900 đến 1.600 MW điện tử.PWR bó nhiên liệu khoảng 4 mét chiều dài.  Refuelings cho hầu hết các lò PWR thương mại là một chu kỳ 18-24 tháng. Khoảng 1/3 của lõi được thay thế từng tiếp nhiên liệu, mặc dù một số chương trình tiếp nhiên liệu hiện đại hơn có thể giảm tiếp nhiên liệu thời gian để một vài ngày và cho phép tiếp nhiên liệu xảy ra trên một chu kỳ ngắn hơn. [11]

Kiểm soát

Trong lò phản ứng PWR điện có thể được xem như là hơi nước sau đây (tuabin) yêu cầu do các thông tin phản hồi phản ứng của sự thay đổi nhiệt độ gây ra bởi dòng chảy hơi nước tăng hoặc giảm. (Xem: hệ số nhiệt độ âm .) thanh Bo và kiểm soát được sử dụng để duy trì nhiệt độ hệ thống chính tại các điểm mong muốn. Để giảm bớt quyền lực, điều hành throttles van đầu vào tua-bin đóng cửa. Điều này sẽ cho kết quả trong hơi nước được rút ra từ các máy phát điện hơi nước. Điều này kết quả trong vòng lặp chính tăng nhiệt độ. Nhiệt độ cao gây ra phản ứng phân hạch và năng lượng giảm. Giảm quyền lực này cuối cùng sẽ dẫn đến nhiệt độ hệ thống chính trở về trạng thái trước đó giá trị ổn định. Nhà điều hành có thể kiểm soát nhiệt độ nhà nước điều

hành ổn định bằng cách bổ sung axit boric và / hoặc sự chuyển động của các thanh kiểm soát.

Phản ứng điều chỉnh để duy trì quyền lực 100% là nhiên liệu được đốt cháy trong hầu hết các lò PWR thương mại bình thường đạt được bằng cách thay đổi nồng độ axit boric hòa tan trong nước làm mát lò phản ứng chính. Bo dễ dàng hấp thụ các neutron và tăng hoặc giảm nồng độ của nó trong chất lỏng làm nguội lò phản ứng do đó sẽ ảnh hưởng đến hoạt động neutron tương ứng.Một hệ thống kiểm soát toàn bộ liên quan đến máy bơm áp lực cao (thường được gọi là hệ thống sạc pin và đáng thất vọng) là cần thiết để loại bỏ nước từ các vòng lặp chính áp lực cao và bơm nước trở lại với nồng độ khác nhau của axit boric. Lò phản ứng của các thanh kiểm soát, đưa vào thông qua đầu tàu lò phản ứng trực tiếp vào các bó nhiên liệu, di chuyển vì những lý do sau đây:

Để khởi động lò phản ứng. Để tắt các phản ứng hạt nhân chính trong lò phản ứng. Để thích ứng với các transients ngắn hạn như thay đổi để tải về

tuabin.

Các thanh điều khiển cũng có thể được sử dụng:

Để bù đắp cho chất độc hạt nhân hàng tồn kho. Để bù đắp cho sự suy giảm nhiên liệu hạt nhân .

nhưng những hiệu ứng này thường được cung cấp bằng cách thay đổi nồng độ nước làm mát chính acid boric.

Ngược lại, BWR không có boron trong nước làm mát lò phản ứng và kiểm soát quyền lực lò phản ứng bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng chảy chất lỏng làm nguội lò phản ứng

Ưu điểm

PWR lò phản ứng là rất ổn định do xu hướng của họ để sản xuất ít điện năng hơn khi nhiệt độ tăng, điều này làm cho các lò phản ứng dễ dàng hơn để hoạt động từ một quan điểm ổn định.

PWR vòng tua bin chu kỳ riêng biệt từ các vòng lặp chính, do đó, các nước trong vòng lặp thứ cấp không bị ô nhiễm bởi chất phóng xạ.

PWR thụ động có thể hãm lò phản ứng trong trường hợp quyền lực ngoại vi bị mất ngay lập tức ngăn chặn phản ứng hạt nhân chính. Các thanh điều khiển được tổ chức bởi các nam châm điện và mùa thu bởi lực hấp dẫn khi hiện tại bị mất; đầy đủ chèn một cách an toàn tắt phản ứng hạt nhân chính.

Công nghệ PWR được ưa chuộng bởi các quốc gia tìm cách phát triển một lực lượng hải quân hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân nhỏ gọn phù hợp trong các tàu ngầm hạt nhân và các tàu hạt nhân khác.

Nhược điểm

Nước làm mát phải được đánh giá cao áp lực để duy trì chất lỏng ở nhiệt độ cao. Điều này đòi hỏi đường ống cường độ cao và áp suất tàu nặng và do đó làm tăng chi phí xây dựng. Áp suất cao hơn có thể làm tăng các hậu quả của một tai nạn mất mát của nước làm mát . [12] Tàu lò phản ứng áp lực được sản xuất từ thép dễ uốn, nhưng khi nhà máy được hoạt động, thông lượng neutron từ lò phản ứng làm cho thép trở nên dễ uốn ít. Cuối cùng, độ dẻo của thép sẽ đạt giới hạn được xác định bằng cách áp dụng nồi hơi và bình chịu áp suất tiêu chuẩn, và bình chịu áp suất phải được sửa chữa hoặc thay thế. Điều này có thể không được thực tế hoặc kinh tế, và do đó quyết định cuộc đời của nhà máy.

Sau khi tắt máy của các phản ứng hạt nhân chính, các sản phẩm phân hạch tiếp tục tạo ra nhiệt phân rã ban đầu khoảng 7% của mức năng lượng đầy đủ, mà đòi hỏi phải có từ 1 đến 3 năm của nước bơm làm mát. Nếu làm mát không trong thời gian này sau khi tắt máy, lò phản ứng vẫn có thể bị quá nóng và cuộc khủng hoảng. Sau khi mất nước làm mát nhiệt sâu có thể nâng cao các thanh trên 2200 độ C, sau đó, hợp kim Zirconium nóng kim loại được sử dụng cho vỏ thanh nhiên liệu hạt nhân một cách tự nhiên phát nổ tiếp xúc với nước làm mát hoặc hơi nước, dẫn đến việc tách nước vào cấu thành của nó các yếu tố ( hydro và oxy ). Trong trường hợp này có là một mối nguy hiểm của vụ nổ hydro, đe dọa thiệt hại về cấu trúc và / hoặc tiếp xúc với các thanh nhiên liệu phóng xạ cao được lưu trữ trong vùng lân cận bên ngoài nhà máy trong hồ bơi (khoảng 15 tấn nhiên liệu được bổ sung mỗi năm để duy trì hoạt động bình thường PWR) .

Các thành phần áp suất cao như bơm nước làm mát lò phản ứng, pressurizer, máy phát điện hơi nước, vv cũng cần thiết.Điều này cũng làm tăng chi phí vốn và phức tạp của một nhà máy điện PWR.

Nhiệt độ nước làm mát cao với axit boric hòa tan trong nó ăn mòn thép cacbon (nhưng không phải bằng thép không gỉ ), điều này có thể gây ra các sản phẩm phóng xạ ăn mòn để lưu hành trong vòng lặp nước làm mát chính. Điều này không chỉ giới hạn tuổi thọ của lò phản ứng, nhưng các hệ thống lọc ra các sản phẩm chống ăn mòn và điều chỉnh nồng độ axit boric thêm đáng kể tổng chi phí của lò phản ứng và tiếp xúc với bức xạ. Thỉnh thoảng, điều này đã dẫn đến sự ăn mòn nghiêm trọng để kiểm soát các cơ chế ổ đĩa thanh khi dung dịch axit boric bị rò rỉ thông qua con dấu giữa các cơ chế và hệ thống chính. [13][14]

Uran tự nhiên là chỉ có 0,7% uranium-235, đồng vị cần thiết cho các lò phản ứng nhiệt. Điều này làm cho nó cần thiết để làm giàu nhiên liệu uranium, làm tăng chi phí sản xuất nhiên liệu. Nếu nước nặng được sử dụng, nó có thể để vận hành lò phản ứng uranium tự nhiên, nhưng sản xuất nước nặng đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và do đó tốn kém.

Bởi vì nước đóng vai trò như một người điều tiết neutron, nó không phải là có thể xây dựng một lò phản ứng neutron nhanh chóng với một thiết kế PWR. Tuy nhiên, lò phản ứng nước điều độ giảm có thể đạt được một tỷ lệ sinh sản lớn hơn so với sự thống nhất, mặc dù thiết kế lò phản ứng này có nhược điểm riêng của mình. [15]

PWR thiết kế thường là một mối quan tâm phổ biến vũ khí hạt nhân , khi họ sử dụng nhiên liệu làm giàu và sản xuất plutonium. ( CANDU lò phản ứng có ít hơn của một mối quan tâm phổ biến vũ khí hạt nhân, mặc dù sản xuất tritium là một sản phẩm phụ)

III.khí làm mát bằng lò phản ứng tiên tiến (AGR)

Sơ đồ của các lò phản ứng làm mát bằng khí nâng cao. Lưu ý rằng các trao đổi nhiệt được chứa trong các tàu bê tông cốt thép áp lực kết hợp và lá chắn bức xạ. 1. Phí ống 2. Kiểm soát thanh 3. Graphite người điều hành 4. Nhiên liệu hội đồng 5. Áp lực bê tông và che chắn bức xạ 6. Khí tuần hoàn 7. Nước 8. Nước tuần hoàn 9. Trao đổi nhiệt 10. Hơi

Một khí làm mát bằng lò phản ứng tiên tiến (AGR) là một loại lò phản ứng hạt nhân . Đây là thế hệ thứ hai của Anh lò phản ứng làm mát bằng khí, bằng cách sử dụng than chì nhưđiều tiết neutron và carbon dioxide là chất làm mát. AGR đã được phát triển từ các lò phản ứng Magnox , hoạt động ở nhiệt độ khí cải thiện hiệu suất nhiệt cao hơn, đòi hỏi toàn cho nhiên liệu thép không gỉ để chịu được nhiệt độ cao hơn. Bởi vì toàn cho nhiên liệu thép không gỉ có ảnh chụp phần neutron qua cao hơn so với thùng nhiên liệu Magnox, làm giàu nhiên liệu uraniumcần thiết, với lợi ích cao hơn "burn up" của 18.000 MW t ngày cho mỗi tấn nhiên liệu, yêu cầu tiếp nhiên liệu ít hơn. AGR nguyên mẫu đầu tiên đã trở thành hoạt động vào năm

1962 [1]nhưng AGR thương mại đầu tiên đã không đi trên đường cho đến khi 1976.

Tất cả các trạm điện AGR được cấu hình với hai lò phản ứng trong một tòa nhà duy nhất. Mỗi lò phản ứng đã thiết kế nhiệt điện đầu ra của 1.500 MWt lái 660 MWe bộ phát điện tua bin.AGR trạm khác nhau sản xuất kết quả đầu ra trong 555 phạm vi MW đến 670 MW mặc dù một số chạy thấp hơn so với sản lượng thiết kế do hạn chế hoạt động 

AGR thiết kế

AGR nhà máy điện tại Torness

Các thiết kế của AGR là như vậy mà các điều kiện hơi nước cuối cùng tại van dừng nồi hơi giống với các nhà máy điện đốt than truyền thống, do đó cùng một thiết kế của nhà máy turbo-máy phát điện có thể được sử dụng. Nhiệt độ trung bình của nước làm mát nóng để lại cốt lõi lò phản ứng được thiết kế là 648 ° C. Để có được những nhiệt độ cao, nhưng vẫn đảm bảo cuộc sống hữu ích cốt lõi than chì (graphite Ôxi hóa dễ dàng trong CO 2 ở nhiệt độ cao) dự thi lại dòng chảy của nước làm mát ở nhiệt độ thấp hơn ổ cắm nồi hơi của 278 ° C được sử dụng để làm mát graphite, đảm bảo cốtlõi than chì nhiệt độ không thay đổi quá nhiều từ những người nhìn thấy trong mộtMagnox trạm. Các cửa hàng quá nhiệt nhiệt độ và áp lực được thiết kế là 2.485 psia(170bar) và 543 ° C.

Nhiên liệu uranium dioxide bột viên, làm phong phú thêm 2,5-3,5%, trong ống thép không gỉ. Khái niệm thiết kế ban đầu của AGR là sử dụng một lớp phủ dựa trên berili . Khi điều này đã chứng minh không phù hợp, mức độ làm giàu nhiên liệu được nâng lên cho phép các khoản lỗ chụp cao hơn neutron của thép không gỉ toàn cho. Điều này làm tăng đáng kể chi phí điện năng sản xuất bởi một AGR. Carbon

dioxide làm mát lưu thông thông qua cốt lõi, đạt 640 ° C (1.184 ° F) và áp suất 40 bar (580 psi), và sau đó đi qua nồi hơi (hơi nước máy phát điện) lắp ráp bên ngoài lõi, nhưng vẫn còn trong vòng thép lót, tăng cường bình chịu áp suất bê tông. Các thanh kiểm soát xâm nhập thành viên điều phối graphite và một hệ thống thứ cấp liên quan đến việc bơm nitơ vào nước làm mát để giữ lò phản ứng. Tắt hệ thống đại học hoạt động bằng cách tiêm bo quả bóng vào lò phản ứng đã được đề xuất như trang bị thêm để đáp ứng lắp đặt hạt nhân mối quan tâm của Thanh tra về tính toàn vẹn cốt lõi và toàn vẹn kiềm chế cốt lõi '. [2]

AGR đã được thiết kế để có một hiệu quả nhiệt cao (điện / nhiệt tạo ra tỷ lệ) của khoảng 41%, đó là tốt hơn so với hiện đại lò phản ứng nước áp lực có hiệu quả điển hình nhiệt 34%. [3] Điều này là do cao hơn làm mát ổ cắm nhiệt độ khoảng 640 ° C (1.184 ° F) thực tế có làm mát khí, so với khoảng 325 ° C (617 ° F) cho các lò PWR. Tuy nhiên, cốt lõi lò phản ứng có thể lớn hơn cho cùng một sản lượng điện, và tỷ lệ nhiên liệu burnup lúc xuất viện là thấp hơn để nhiên liệu được sử dụng ít hiệu quả, chống lại lợi thế hiệu suất nhiệt Giống như Magnox, CANDU và các lò phản ứng RBMK , và ngược lại với các lò phản ứng nước nhẹ , AGRs được thiết kế để được tiếp nhiên liệu mà không được đóng cửa đầu tiên. Tiếp nhiên liệu trên tải này là một phần quan trọng của các trường hợp kinh tế chọn AGR hơn các loại lò phản ứng khác, và vào năm 1965 cho phép CEGB và chính phủ để yêu cầu bồi thường các AGR sẽ sản xuất điện rẻ hơn so với các nhà máy điện đốt than. Tuy nhiên, vấn đề rung động lắp ráp nhiên liệu phát sinh trong quá trình tải tiếp nhiên liệu tại toàn bộ sức mạnh, do đó, năm 1988 tiếp nhiên liệu trên toàn bộ sức mạnh đã bị đình chỉ cho đến giữa những năm 1990, khi thử nghiệm hơn nữa đã dẫn đến một thanh nhiên liệu trở thành bị mắc kẹt trong một lõi lò phản ứng.Chỉ tiếp nhiên liệu tại tải một phần hoặc khi đóng cửa tại được thực hiện tại AGRs 

AGR đã được dự định là một cấp trên của Anh thay thế cho thiết kế lò phản ứng nước nhẹ của Mỹ. Nó được quảng cáo là một sự phát triển của các hoạt động (nếu không kinh tế) thành công Magnox thiết kế, và đã được lựa chọn từ rất nhiều lựa chọn thay thế của Anh cạnh tranh - làm mát bằng heli lò phản ứng ở nhiệt độ cao (HTR) , hơi Tạo lò phản ứng nước nặng (SGHWR) và nhà tạo giống lò phản ứng nhanh (FBR) -

cũng như ánh sáng lò phản ứng nước áp lực của Mỹ và đun sôi nước (PWR và BWR) và CANDU của Canada thiết kế. CEGB tiến hành thẩm định chi tiết kinh tế của các thiết kế cạnh tranh và kết luận rằng AGR đề nghị Dungeness B sẽ tạo ra điện với giá rẻ nhất, rẻ hơn so với bất kỳ đối thủ và thiết kế các trạm than.

Có hy vọng lớn cho việc thiết kế AGR. Một chương trình xây dựng đầy tham vọng của năm trạm lò phản ứng sinh đôi, Dungeness B , Hinkley điểm B , Hunterston B , Hartlepool và Heysham đã nhanh chóng triển khai, và đơn hàng xuất khẩu đã háo hức mong đợi. Tuy nhiên, thiết kế AGR được chứng minh là hơn phức tạp và khó khăn để xây dựng trên trang web. Nổi tiếng là xấu mối quan hệ lao động tại thời điểm được bổ sung vào các vấn đề. Các trạm chì, Dungeness B được đặt hàng vào năm 1965 với một ngày hoàn thành mục tiêu của năm 1970. Sau khi vấn đề với gần như mọi khía cạnh của thiết kế lò phản ứng cuối cùng đã bắt đầu phát điện vào năm 1983, 13 năm cuối. Theo trên các kênh tất cả các vấn đề tương tự như kinh nghiệm và sự chậm trễ. Chi phí tài chính của thủ đô rộng, và chi phí cung cấp điện thay thế trong thời gian chậm trễ, rất lớn, hoàn toàn vô hiệu các trường hợp trước khi xây dựng kinh tế.

Các nguyên mẫu AGR quy mô nhỏ tại Sellafield trang web (Windscale) đang được ngừng hoạt động. Dự án này cũng là một nghiên cứu về những gì được yêu cầu phải ngừng hoạt động một lò phản ứng hạt nhân một cách an toàn.

Hiện tại AGR lò phản ứng hạt nhân

Hai điện với bốn AGRs tại Heysham

Hiện nay có bảy trạm hạt nhân tạo ra mỗi hai AGRs hoạt động tại Vương quốc Anh , thuộc quyền sở hữu và hoạt động bởi EDF năng lượng :

AGR điện Station

Net MWe

Xây dựng bắt

đầu

Kết nối vào lưới

điện

Thương mại hoạt động

Ngày kế toán đóng

cửa

Dungeness B 1110 1965 1983 1985 2018

Hartlepool 1210 1968 1983 1989 2019

Heysham 1 1150 1970 1983 1989 2019

Heysham 2 1250 1980 1988 1989 2023

Hinkley Point B

1220 1967 1976 1976 2016

Hunterston B 1190 1967 1976 1976 2016

Torness 1250 1980 1988 1988 2023

Năm 2005 Anh Năng lượng đã công bố một phần mở rộng cuộc sống 10 năm tại Dungeness B, sẽ thấy các trạm tiếp tục hoạt động cho đến năm 2018, và trong năm 2007 đã công bố một phần mở rộng cuộc sống 5 năm của Hinkley điểm B và Hunterston B cho đến năm 2016mở rộng cuộc sống tại AGRs khác sẽ được xem xét ít nhất ba năm trước ngày đóng cửa theo lịch trình của họ.

Từ năm 2006 Hinkley điểm B và Hunterston B đã bị hạn chế khoảng 70% sản lượng MWe bình thường vì các vấn đề liên quan đến nồi hơi

đòi hỏi rằng họ hoạt động ở nhiệt độ lò hơi giảm. [6] Điều này hạn chế sản lượng là khả năng duy trì cho đến khi đóng cửa.

Năm 2006 AGRs tin tức khi các tài liệu đã thu được theo Đạo Luật Tự Do Thông Tin năm 2000 The Guardian cho rằng năng lượng của Anh đã không biết mức độ nứt của viên gạch graphite trong lõi của lò phản ứng của họ. Nó cũng tuyên bố rằng năng lượng Anh không biết tại sao nứt đã xảy ra và họ đã không thể giám sát các lõi mà không đóng cửa các lò phản ứng. Anh năng lượng sau đó đã ban hành một tuyên bố xác nhận rằng nứt gạch graphite là một triệu chứng được biết đến bắn phá neutron rộng lớn và họ đang làm việc trên một giải pháp cho vấn đề giám sát. Ngoài ra, họ nói rằng các lò phản ứng đã được kiểm tra mỗi ba năm như là một phần của "ngừng hoạt động theo luật định". [4]

Ngày ngày 17 tháng 12 năm 2010, năng lượng EDF đã công bố một phần mở rộng cuộc sống 5 năm cho cả hai Heysham 1 và Hartlepool để cho phép thế hệ tiếp tục đến năm 2019. [7]

IV.RBMK

Các RBMK (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy, "High Power Channel loại lò phản ứng") (tiếng Nga : Реактор Большой Мощности Канальный) là một lớp graphite kiểm duyệt lò phản ứng điện hạt nhân được thiết kế và xây dựng bởi Liên Xô .

RBMK Các II một thế hệ lò phản ứng sớm và thiết kế lò phản ứng thương mại lâu đời nhất vẫn còn hoạt động rộng, nó có tính năng một số lỗ hổng thiết kế và an toàn (chẳng hạn như các thanh kiểm soát graphite-tipped, một khoảng trống hệ số nguy hiểmtích cực và sự bất ổn định ở mức công suất thấp) kể từ khi được sửa chữa trong các thiết kế mới hơn . Các lỗ hổng của lò phản ứng hạt nhân góp phần vào thảm họa Chernobyl năm 1986 , trong đó một RBMK phát nổ trong một thử nghiệm không an toàn, phóng xạ lan truyền trên một phần lớn của Đông Âu. Thảm họa này đã thúc đẩy các cuộc gọi trên toàn thế giới cho các lò phản ứng được hoàn toàn ngừng hoạt động, mặc dù vẫn còn đáng kể sự phụ thuộc vào các cơ sở RBMK quyền ở Nga và các nước cộng hòa hậu Xô viết; RBMK ở Chernobyl đã được đóng cửa cho đến

năm 2000, và năm 2010 có vẫn còn ít nhất 11 lò phản ứng RBMK hoạt động ở Nga. 

Lịch sử

Các RBMK là đỉnh điểm của chương trình điện hạt nhân của Liên Xô để sản xuất một lò phản ứng năng lượng làm mát bằng nước dựa trên than chì- lò phản ứng plutonium của họ kiểm duyệt quân đội sản xuất. Việc đầu tiên trong số này, AM-1 ("Атом Мирный", Atom Mirny, Nga cho

"nguyên tử hòa bình") sản xuất 5 MW điện (30 MW nhiệt) và chuyển giao quyền lực Obninsk từ năm 1954 đến năm 1959.

Bằng cách sử dụng một thiết kế nhỏ gọn sử dụng nước nhẹ để làm mát và than chì cho vừa phải , nó đã có thể sử dụng uranium tự nhiên làm nhiên liệu (thay vì đáng kể đắt hơn uranium làm giàu ). Điều này cho phép cho một lò phản ứng bất thường lớn và mạnh mẽ đó là cũng đủ rẻ để được xây dựng với số lượng lớn và đơn giản, đủ để được duy trì và điều hành bởi nhân viên địa phương. Ví dụ, các lò phản ứng RBMK tại Nhà máy điện hạt nhân Ignalina ở Lithuania được đánh giá cao nhất tại 1.500 MWe, một kích thước rất lớn cho thời gian và ngay cả cho ngày hôm nay.

thiết kế lò phản ứng và hiệu suất

RBMK lò phản ứng cấu trúc

Sơ đồ nhà máy điện RBMK

Kiểm soát lò phản ứng RBMK thanh vị trí tại thời điểm củathảm họa Chernobyl , màu xanh = nguồn neutron khởi động(12), vàng = rút ngắn kiểm soát thanh từ phía dưới lò phản ứng (32), màu xám = ống áp lực (1661), màu xanh lá cây = kiểm soát thanh (167) , màu đỏ = điều khiển tự động thanh (12)lò phản ứng tàu, người điều hành và che chắn

Hầm lò phản ứng được làm bằng bê tông cốt thép và có kích thước 21,6 × 21,6 × 25,5 m. Nhà tàu của lò phản ứng, làm bằng một bức tường hình trụ và các tấm kim loại trên và dưới. Tàu có chứa các ngăn xếp graphite và được làm đầy với một hỗn hợp heli-nitơ để cung cấp một bầu không khí trơ cho graphite và hòa giải của truyền nhiệt từ graphite các kênh làm mát.

Các khối điều tiết được làm bằng than chì hạt nhân của kích thước 250 × 250 × 500 mm. Có những lỗ hổng với 11,4 cm (4.5 in), đường kính thông qua các trục longitudal của các khối nhiên liệu và kiểm soát các kênh. Các khối được xếp chồng lên nhau bên trong lò phản ứng tàu vào một lõi hình trụ 14 m (45 ft 11 in) và có đường kính 8 m (26 ft 3 in) cao.  Nhiệt độ tối đa cho phép của than chì là ít hơn hoặc bằng tới730 ° C (1.350 ° F). Tàu lò phản ứng là một hình trụ bằng thép có đường kính ngoài của 14,52 m (47 ft 8 in), tường dày 16 mm (0,63 in), chiều cao 9,75 m (32 ft 0 in), và được trang bị với một bù dưới đây để hấp thụ trục nhiệt mở rộng tải.

Điều phối viên được bao quanh bởi một bể nước hình trụ, một cấu trúc hàn với 3 cm (1.2) dày tường, bên trong có đường kính 16,6 m (54 ft 6 in) và đường kính ngoài 19 m (62 ft 4 in), nội bộ chia 16 dọc khoang.Nước được cung cấp cho các khoang từ phía dưới và loại bỏ từ trên, nước có thể được sử dụng để làm mát lò phản ứng khẩn cấp. Bể chứa cặp nhiệt điện cho cảm biến nhiệt độ nước và phòng ion để giám sát các lò phản ứng điện. [4] của xe tăng, lớp cát và bê tông của hầm lò phản ứng phục vụ như những lá chắn sinh học thêm.

Phía trên cùng của lò phản ứng được bao phủ bởi lá chắn sinh học trên, cũng được gọi là "Schema E", Pyatachok, hoặc sau khi vụ nổ lò phản ứng Chernobyl 4, Elena, một m 3 (9 ft 10 in) dày xi lanh 17 m ( 55 ft 9 in) đường kính. Nó thâm nhập bởi standpipes cho hội đồng kênh nhiên liệu và kiểm soát. Trên và dưới được che phủ bằng 4 cm (1.57 in) tấm thép dày, hàn kín heli-, và bổ sung tham gia bằng cách hỗ trợ cơ cấu. Các không gian giữa các tấm và ống dẫn được đầy với secpentinit một tảng đá có chứa số lượng đáng kể nước bị ràng buộc . Đĩa được hỗ trợ trên 16 con lăn, nằm ở phía bên trên của bể

chứa nước cốt thép hình trụ.Cấu trúc của UBS hỗ trợ các kênh nhiên liệu và kiểm soát, sàn nhà phía trên lò phản ứng tại hội trường trung tâm, và các đường ống hơi nước.

Dưới đây dưới cùng của lõi lò phản ứng có lá chắn thấp hơn sinh học, tương tự như các UBS, nhưng chỉ có 14,5 m (47 ft 7 in) và có đường kính 2 m (6 ft 7 in) dày. Nó được thâm nhập bởi các ống kết thúc thấp hơn của các kênh áp lực và mang trọng lượng của chồng graphite và hệ thống đường ống hút gió làm mát. Một kết cấu thép, hai tấm nặng giao nhau ở góc phải dưới trung tâm của LBS và hàn để LBS, hỗ trợ LBS và chuyển tải cơ khí xây dựng. 

Trên UBS có bìa lá chắn phía trên, trên bề mặt của nó là tầng của hội trường trung tâm. Nó phục vụ như là một phần của lá chắn sinh học và cách nhiệt của không gian lò phản ứng. Khu vực trung tâm của nó trên các kênh lò phản ứng hạt nhân bao gồm cá nhân rời thép graphite phích cắm, nằm trên đỉnh của các kênh. 

kênh áp suất

Các kênh nhiên liệu bao gồm hàn ống áp lực zircaloy 8 cm (3.1) có đường kính bên trong với 4 mm (0.16 in) bức tường dày, dẫn đầu thông qua các kênh ở trung tâm của graphite điều tiết khối. Các phần trên và dưới của ống được làm bằng thép không gỉ , và gia nhập phân khúc zircaloy trung tâm với khớp nối bằng thép hợp kim zirconium. Ống áp lực được tổ chức trong các kênh đống than chì với hai loại xen kẽ 20 mm (0,79 in) phân chia vòng graphite cao, là một trong những tiếp xúc trực tiếp với ống và có 1,5 mm (0,059 in) giải phóng mặt bằng để ngăn xếp than chì, một là trực tiếp chạm vào đống than chì và có 1,3 mm (0,051 in) giải phóng mặt bằng để ống, lắp ráp điều này làm giảm chuyển tải cơ học gây ra bởi neutron gây ra sưng , giãn nở nhiệt của các khối, và các yếu tố khác để ống áp lực, trong khi tạo điều kiện thuận lợi truyền nhiệt từ các khối than chì. Các ống hàn các tấm kim loại trên và dưới của tàu lò phản ứng. 

Người ta ước tính rằng khoảng 5,5% của các nhà máy nhiệt điện cốt lõi là ở dạng nhiệt graphite. Khoảng 80-85% nhiệt này được loại bỏ bởi các kênh làm mát thanh nhiên liệu, thông qua các vòng graphite. Phần còn lại của nhiệt được loại bỏ bằng cách làm mát các thanh kiểm soát kênh. Khí lưu thông trong lò phản ứng đóng vai trò giúp việc truyền nhiệt vào các kênh làm mát chính nó đóng hầu như không có vai trò trong việc loại bỏ nhiệt.

Có 1661 kênh nhiên liệu và 211 kênh thanh kiểm soát trong lõi lò phản ứng.

Lắp ráp nhiên liệu bị đình chỉ trong các kênh nhiên liệu vào khung, với một plug dấu. Cắm con dấu có một thiết kế đơn giản, tạo điều kiện thuận lợi cho loại bỏ và cài đặt của nó bởi các máy tiếp nhiên liệu điều khiển từ xa.

Các kênh nhiên liệu có thể thay vì nhiên liệu có chứa vật chất hấp thụ neutron cố định, hoặc là trống rỗng và chứa đầy nước làm mát.

Giải phóng mặt bằng nhỏ giữa các kênh áp lực và khối than chì làm cho cốt lõi than chì dễ bị thiệt hại. Nếu các kênh áp suất biến dạng, ví dụ như áp suất bên trong quá cao, biến dạng hoặc vỡ có thể gây ra nhiều áp lực đáng kể cho các khối than chì và dẫn đến thiệt hại của họ, và có thể tuyên truyền cho các kênh lân cận.

nhiên liệu

Lò phản ứng RBMK nhiên liệu que chủ 1 - xa phần ứng, 2 vỏ thanh nhiên liệu, 3 viên nén nhiên liệu.

Các viên nhiên liệu được làm bằng dioxit uranium bột, thiêu kết với một chất kết dính thích hợp vào thùng 1,15 cm (0,45 in) và có đường kính 15 mm (0,59 in) dài. Các vật liệu có thể chứa thêm oxit europium như là một chất độc cháy hạt nhân để giảm sự khác biệt phản ứng giữa một hội đồng nhiên liệu mới và một phần chi. [6] Để giảm các vấn đề mở rộng nhiệt và tương tác với lớp phủ, các viên có vết lõm hình bán cầu. Một lỗ 2 mm (0,079 in) thông qua các trục của viên phục vụ để

giảm nhiệt độ ở trung tâm của viên và tạo điều kiện loại bỏ các sản phẩm phân hạch khí. Mức độ làm giàu là 2% (0,4% cho các viên cuối cùng của các hội đồng). Nhiệt độ tối đa cho phép của viên nhiên liệu là 2.100 ° C (3.810 ° F).

Các thanh nhiên liệu zircaloy (1% Nb) ống 1,36 cm (0,54 in) có đường kính bên ngoài, 0,825 mm (0,0325) dày. Các thanh được làm đầy với heli ở mức 0.5 MPa và hàn kín. Vòng giữ lại giúp chỗ các viên ở trung tâm của ống và tạo điều kiện truyền nhiệt từ thức ăn viên để ống. Các thức ăn viên được trục tổ chức tại chỗ bởi một mùa xuân . Mỗi cây gậy có chứa 3,5 kg (7,7 lb) của viên nhiên liệu. Các thanh nhiên liệu là 3,64 m (11 ft 11 in) dài, 3,4 m (11 ft 2 in) đó là chiều dài hoạt động.Nhiệt độ tối đa cho phép của một thanh nhiên liệu là 600 ° C (1.112 ° F). 

Các hội đồng nhiên liệu bao gồm hai bộ 18 thanh nhiên liệu. Các thanh được bố trí dọc theo thanh nhà cung cấp dịch vụ trung tâm (1,3 cm (0,5 in) Đường kính ngoài) và được tổ chức tại chỗ với 10 miếng đệm thép không gỉ được phân cách bằng 360 mm (14.2 in) khoảng cách. Hai cụm được tham gia với một hình trụ ở trung tâm của hội đồng này, trong quá trình hoạt động của lò phản ứng, không gian này chết mà không có nhiên liệu làm giảm thông lượng neutron trong mặt phẳng trung tâm của lò phản ứng. Tổng khối lượng uranium trong lắp ráp nhiên liệu là 114,7 kg (253 lb). Burnupnhiên liệu là 20 MW · d / kg. Tổng chiều dài của việc lắp ráp nhiên liệu là 10,025 m (32 ft 10,7), với 6,862 m (22 ft 6,2 in) của khu vực hoạt động.

Ngoài ra các hội đồng nhiên liệu thường xuyên, có những instrumented, có chứa các máy dò thông lượng neutron trong các tàu sân bay trung tâm. Trong trường hợp này, thanh được thay thế bằng một ống với chiều dày 2,5 mm (0,098 in), và đường kính ngoài là 1,5 cm (0,6) 

Không giống như các hội đồng nhiên liệu PWR / BWR hình chữ nhật, lắp ráp nhiên liệu RBMK là hình trụ để phù hợp với các kênh áp lực vòng.

Máy tiếp nhiên liệu được đặt trên một giàn cần cẩu và kiểm soát từ xa. Các hội đồng nhiên liệu có thể được thay thế mà không đóng cửa lò phản ứng, một yếu tố quan trọng cho sản xuất plutonium cấp vũ khí , và trong một bối cảnh dân sự, thời gian hoạt động lò phản ứng tốt hơn. Khi lắp ráp nhiên liệu đã được thay thế, máy được đặt trên các kênh nhiên liệu, bạn bè nó, cân bằng áp lực bên trong, kéo thanh, và chèn một tươi. Thanh chi sau đó được đặt trong một cái ao làm mát. Công suất của máy tiếp nhiên liệu lò phản ứng ở mức năng lượng danh nghĩa là

hai hội đồng nhiên liệu mỗi ngày, với công suất cao điểm của năm mỗi ngày.

Kiểm soát thanh

Hầu hết các thanh điều khiển lò phản ứng được đưa từ trên cao, 24 thanh rút ngắn được đưa vào từ bên dưới và được sử dụng để tăng cường kiểm soát quyền lực phân phối trục của lõi. Với sự ngoại lệ của 12 thanh tự động, các thanh kiểm soát có một m 4.5 (14 ft 9 in) dài graphite phần cuối cùng, ngăn cách bởi một m 1,25 (4 ft 1 in) dài kính thiên văn (mà tạo ra một không gian đầy nước giữa than chì và các chất hấp thụ), và một phần chất hấp thụ neutron boron carbide . Vai trò của phần than chì, được gọi là "displacer", là để tăng cường sự khác biệt giữa mức độ suy giảm thông lượng neutron của thanh chèn vào và rút lại, như nước displaces graphite mà nếu không sẽ hoạt động như một chất hấp thụ neutron, mặc dù yếu hơn nhiều so cacbua bo , một kênh thanh kiểm soát đầy than chì hấp thụ neutron ít hơn khi chứa đầy nước, do đó sự khác biệt giữa chèn vào và thanh kiểm soát rút lại được tăng lên. Khi các thanh điều khiển được hoàn toàn rút lại, displacer graphite nằm ở giữa chiều cao cốt lõi, với 1,25 m nước tại mỗi đầu của nó. Sự dịch chuyển của nước trong thấp hơn 1,25 m của lõi là thanh di chuyển xuống gây ra một sự gia tăng địa phương phản ứng ở dưới cùng của lõi như là một phần than chì của thanh điều khiển qua phần đó. Hãm này "tích cực" có hiệu lực đã được phát hiện vào năm 1983 tại Nhà máy điện hạt nhân Ignalina , tuy nhiên, vấn đề đã được nhanh chóng bị lãng quên. Việc kiểm soát các kênh thanh được làm lạnh bằng một mạch nước độc lập và lưu giữ tại 40-70 ° C (104-158 ° F). Các không gian hẹp giữa các thanh và các kênh của nó gây cản trở dòng chảy xung quanh các thanh trong quá trình di chuyển và hành vi của mình như là một van điều tiết chất lỏng , đó là nguyên nhân chính làm chậm thời gian chèn (trên danh nghĩa là 18-21 giây cho các thanh RCPS, hay khoảng 0,4 m / s). Sau thảm họa Chernobyl, điều khiển servo thanh trên các lò phản ứng RBMK khác đã được trao đổi để cho phép các phong trào thanh nhanh hơn, và di chuyển nhanh hơn đã đạt được bằng cách làm lạnh của các ống thanh kiểm soát bởi một lớp nước mỏng, trong khi cho phép các thanh di chuyển trong khí.

Việc phân chia các thanh kiểm soát giữa các hướng dẫn sử dụng và các nhóm bảo vệ khẩn cấp là tùy ý, các thanh có thể được bố trí từ một trong những hệ thống khác trong hoạt động lò phản ứng mà không có vấn đề kỹ thuật hay tổ chức.

Bổ sung hấp thụ dựa trên bo tĩnh được đưa vào lõi khi nó được nạp với nhiên liệu tươi. Khoảng 240 hấp thụ được thêm vào trong thời gian tải

cốt lõi ban đầu. Những hấp thụ được dần dần loại bỏ tăng với burnup. Hệ số khoảng trống của lò phản ứng phụ thuộc vào nội dung cốt lõi, nó trong khoảng từ tiêu cực với tất cả các vật chất hấp thụ ban đầu tích cực khi họ được tất cả các loại bỏ.

Biên độ phản ứng bình thường là 43-48 các thanh kiểm soát.

Gas mạch

Lò phản ứng hoạt động trong một heli - khí quyển nitơ (70-90% Ông, 10-30% N 2).  Các mạch khí bao gồm máy nén , bình phuncác bộ lọc và i-ốt, adsorber carbon dioxide , carbon monoxide , và amoniac , một chiếc xe tăng đang nắm giữ để cho phép các sản phẩm phóng xạ khí bị hư hỏng trước khi được thải ra, một bộ lọc khí dung để loại bỏ các sản phẩm phân hủy rắn, và ngăn xếp một máy thông gió, ống khói mang tính biểu tượng phía trên xây dựng nhà máy, khí được bơm vào stack phía dưới trong một tốc độ dòng chảy thấp, và thoát ra từ các ống đứng của mỗi kênh thông qua một đường ống riêng lẻ. Độ ẩm và nhiệt độ của khí ổ cắm được theo dõi, sự gia tăng của họ là một chỉ báo của một rò rỉ chất lỏng làm nguội. 

làm mát và hơi nước mạch

Lò phản ứng có hai mạch làm mát độc lập, từng có bốn máy bơm chính lưu hành (ba điều hành, một chế độ chờ). Nước làm mát được đưa đến lò phản ứng thông qua dòng nước thấp hơn một tiêu đề áp lực thông thường (một cho mỗi mạch làm mát), được chia cho 22 tiêu đề phân phối nhóm, cho ăn 38-41 kênh áp lực thông qua lõi, sôi nước cấp. Hỗn hợp hơi nước và nước được dẫn dắt bởi những dòng hơi nước trên, một cho mỗi kênh áp lực từ phía trên lò phản ứng tách hơi nước , cặp trống dày ngang nằm trong khoang phía trên đầu lò phản ứng, mỗi người có 2,8 m (9 ft 2 in), đường kính 31 m (101 ft 8 in) chiều dài, chiều dày 10 cm (3.9), và nặng 240 tấn (260 tấn ngắn ). [2] hơi nước, với chất lượng hơi nước khoảng 15%, được lấy từ đầu của dải phân cách bởi hai nhà sưu tập hơi nước mỗi tách, kết hợp, và dẫn đến hai turbogenerators trong hội trường tuabin, sau đó ngưng , hâm nóng tới 165 ° C (329 ° F), và được bơm bởi các máy bơm nước ngưng deaerators , còn lại của giai đoạn khí và ăn mòn gây khí được loại bỏ. Các nước cấp được dẫn đến các thiết bị tách hơi nước bằng máy bơm nước cấp và trộn với nước từ chúng tại các cửa hàng của họ. Từ phía dưới của dải phân cách hơi nước, nước cấp được dẫn dắt 12 downpipes (từ mỗi phân cách) với tiêu đề hút của các máy bơm lưu thông chính, và trở lại vào lò phản ứng. Có một hệ thống trao đổi ion bao gồm trong các vòng lặp để loại bỏ các tạp chất từ nước cấp.

Tua bin bao gồm cánh quạt áp suất cao và áp suất thấp. Năm áp suất thấp dải phân cách-preheaters được sử dụng để hơi nước nóng bằng hơi nước ngọt trước khi làm thức ăn cho giai đoạn tiếp theo của tuabin. Hơi nước uncondensed được đưa vào bình ngưng, trộn với nước ngưng từ các dải phân cách, cho ăn bằng cách bơm nước ngưng giai đoạn đầu tiên để lọc hóa chất, sau đó bởi một máy bơm nước ngưng giai đoạn thứ hai đến bốn deaerators nơi giải thể và bị cuốn theo khí được loại bỏ; deaerators cũng phục vụ như xe tăng lưu trữ cho nước cấp. Từ các deaerators, nước được bơm qua bộ lọc và vào phần dưới cùng của trống tách hơi nước. [11]

Các máy bơm lưu hành chính có công suất của 5,500-12,000 m³ / h và được trang bị 6 kV động cơ điện . Lưu lượng nước làm mát bình thường là 8.000 m³ / h cho mỗi máy bơm này được Throttled van điều khiển 6000-7000 m³ / h khi lò phản ứng năng lượng là dưới 500 MWt. Mỗi bơm có van kiểm soát dòng chảy và chảy ngược ngăn chặn kiểm tra van trên ổ cắm, van ngắt trên cả hai đầu vào và đầu ra. Mỗi của các kênh áp suất trong lõi của van điều khiển dòng chảy để phân bố nhiệt độ trong lõi lò phản ứng có thể được tối ưu hóa. Mỗi kênh có một quả bóng loại cụ đo lưu lượng .

Lưu lượng nước làm mát danh nghĩa thông qua lò phản ứng là 46,000-48,000 m³ / h. Lưu lượng hơi nước ở toàn bộ sức mạnh là 5,440-5,600 t (6,000-6,200 tấn ngắn) / h. [3]

Nhiệt độ danh nghĩa của nước làm mát ở đầu vào của lò phản ứng là khoảng 265-270 ° C (509-518 ° F) và nhiệt độ ổ cắm284 ° C (543 ° F), ở áp suất 6,9 MPa (tách trống .) [3] áp suất và nhiệt độ đầu vào xác định chiều cao mà sôi bắt đầu trong lò phản ứng, nếu nhiệt độ nước làm mát là không đủ dưới nhiệt độ sôi ở áp suất hệ thống, sôi bắt đầu ở phần dưới cùng của lò phản ứng thay vì các bộ phận của nó cao hơn, tích cực hệ số khoảng trống của lò phản ứng làm cho các lò phản ứng rất nhạy cảm với nhiệt độ nước cấp. Nếu nhiệt độ nước làm mát là quá gần với điểm sôi của nó, cavitation có thể xảy ra trong các máy bơm và hoạt động của họ có thể trở nên thất thường hoặc thậm chí ngừng hoàn toàn. Nhiệt độ nước cấp là phụ thuộc vào sản xuất hơi nước, phần hơi nước giai đoạn dẫn đến các tuabin và ngưng và trở lại đáng kể lạnh (155-165 ° C (311-329 ° F)) so với các nước trở về trực tiếp từ các dấu phân cách hơi (284 ° C). Tại lò phản ứng năng lượng thấp, do đó, nhiệt độ đầu vào có thể trở nên nguy hiểm cao. Nước được giữ ở dưới nhiệt độ bão hòa để ngăn chặn bộ phim sôi và thả các liên kết tốc độ truyền tải nhiệt. [2]

Lò phản ứng được vấp trong trường hợp mực nước quá cao hoặc thấp trong các thiết bị tách hơi (với hai lựa chọn ngưỡng thấp cấp), hơi nước áp lực cao, lưu lượng nước cấp thấp, hoặc mất mát của hai máy bơm nước làm mát chính của hai bên. Những chuyến đi này có thể được tự vô hiệu hóa. [4]

Mức nước trong tách hơi nước, tỷ lệ hơi nước trong các ống áp lực lò phản ứng, mức độ mà tại đó nước bắt đầu sôi trong lõi lò phản ứng, thông lượng neutron và phân phối điện trong lò phản ứng, và lưu lượng nước cấp thông qua cốt lõi có được kiểm soát cẩn thận. Mức nước trong tách hơi nước được chủ yếu là kiểm soát việc cung cấp nước cấp, với các bể khử khí phục vụ như một hồ chứa nước.

Tối đa cho phép tốc độ của lò phản ứng nhiệt và làm mát là 10 ° C (50 ° F) / h; mát xuống mức tối đa là 30 ° C (86 ° F) / h [3]

ECCS

Lò phản ứng này được trang bị hệ thống làm mát lõi trường hợp khẩn cấp (ECCS), bao gồm bể nước dự trữ dành riêng, ắc thủy lực, và máy bơm. Đường ống ECCS được tích hợp với hệ thống làm mát lò phản ứng bình thường. Trong trường hợp thiệt hại hoàn toàn quyền lực, máy bơm ECCS có nghĩa vụ để được hỗ trợ bởi đà quay của rotor turbogenerator cho thời gian trước khimáy phát điện diesel đến trực tuyến. Các thảm họa Chernobyl xảy ra trong một thử nghiệm bất thành của hệ thống này. ECCS có ba hệ thống, kết nối với các tiêu đề hệ thống làm mát. Trong trường hợp thiệt hại, hệ thống phụ các ECCS đầu tiên cung cấp làm mát cho đến 100 giây để nửa bị hư hại của các mạch nước làm mát (nửa còn lại được làm lạnh bởi các máy bơm lưu thông chính), và hai hệ thống con khác sau đó xử lý làm mát dài hạn của lò phản ứng. [4]

Ngắn hạn ECCS hệ thống phụ bao gồm hai nhóm sáu bể chứa ắc quy, có nước bao phủ với nitơ dưới áp lực 10 MPa, kết nối bởi van tác động nhanh đến lò phản ứng. Mỗi nhóm có thể cung cấp 50% của lưu lượng nước làm mát tối đa đến một nửa bị hư hại của lò phản ứng. Nhóm thứ ba là một tập hợp các máy bơm điện kéo nước từ deaerators. Các máy bơm ngắn hạn có thể được hỗ trợ bởi các spindown của turbogenerators chính. 

ECCS làm mát lâu dài của các mạch bị hư hỏng bao gồm ba cặp máy bơm điện, kéo theo nước từ bể áp lực đàn áp, nước được làm mát bằng nước phục vụ cây trồng bằng phương tiện trao đổi nhiệt trong dòng hút. Mỗi cặp có thể cung cấp một nửa của dòng nước làm mát tối đa. ECCS làm mát lâu dài của các mạch còn nguyên vẹn bao gồm ba

máy bơm rút nước từ các bể chứa nước ngưng, mỗi người có thể cung cấp một nửa của dòng chảy tối đa. Các máy bơm ECCS được hỗ trợ từ nội bộ cần thiết 6 kV dòng, được hỗ trợ bởi máy phát điện diesel. Một số loại van đó có yêu cầu điện liên tục cũng được hỗ trợ bởi pin.

lò phản ứng kiểm soát / giám sát hệ thống

Sự phân bố mật độ năng lượng trong lò phản ứng được đo bởi buồng ion hóa nằm bên trong và bên ngoài cốt lõi. Hệ thống phân phối sức mạnh vật lý mật độ kiểm soát (PPDDCS) có cảm biến bên trong lõi lò phản ứng và kiểm soát hệ thống bảo vệ (RCPS) sử dụng cảm biến trong lõi và trong bể lá chắn sinh học bên. Các cảm biến bên ngoài trong hồ được đặt xung quanh mặt phẳng giữa lò phản ứng, do đó không chỉ phân phối điện trục cũng không thông tin về sức mạnh ở trung tâm của lõi. Hiện có hơn 100 màn hình phân phối xuyên tâm và 12 trục điện, sử dụng các máy dò tự cấp nguồn. Mét phản ứng và các phòng khởi động có thể tháo rời được sử dụng để theo dõi khởi động lò phản ứng. Tổng công suất lò phản ứng được ghi nhận là tổng của các dòng của các buồng ion hóa bên. Độ ẩm và nhiệt độ của khí lưu thông trong các kênh được theo dõi bởi hệ thống ống áp lực giám sát toàn vẹn.

Các PPDCSS và RCPS có nghĩa vụ phải bổ sung cho nhau. Hệ thống RCPS bao gồm 211 thanh điều khiển di chuyển. Cả hai hệ thống, tuy nhiên, có thiếu sót, đáng chú ý nhất tại mức công suất lò phản ứng thấp. PPDDCS được thiết kế để duy trì lò phản ứng phân bố mật độ năng lượng giữa 10 và 120% mức danh nghĩa và kiểm soát quyền lực lò phản ứng tổng số từ 5 đến 120% của mức độ danh nghĩa. LAC-LAP (điều khiển tự động địa phương và bảo vệ tự động của địa phương) RPCs hệ thống con dựa vào buồng ion hóa bên trong lò phản ứng đang hoạt động tại mức công suất trên 10%. Dưới đây các cấp, các hệ thống tự động bị vô hiệu hóa và các cảm biến trong lõi không thể truy cập. Nếu không có các hệ thống tự động và chỉ dựa vào các buồng ion hóa phương, kiểm soát của lò phản ứng trở nên rất khó khăn, các nhà khai thác không có đủ dữ liệu để kiểm soát các lò phản ứng đáng tin cậy và phải dựa vào trực giác của họ. Trong quá trình khởi động của một lò phản ứng với một cốt lõi của chất độc này thiếu thông tin có thể được quản lý bởi vì lò phản ứng hoạt động dự báo, nhưng một lõi không thống nhất độc có thể gây ra nonhomogenities lớn phân phối điện, với kết quả thảm họa tiềm tàng.

Trường hợp khẩn cấp lò phản ứng bảo vệ hệ thống (EPS) được thiết kế để đóng cửa lò phản ứng khi các thông số hoạt động của nó vượt quá. Các thiết kế chiếm sụp đổ hơi nước trong lõi khi các yếu tố nhiên

liệu nhiệt độ giảm xuống dưới 265 ° C, chất làm mát bay hơi trong các kênh nhiên liệu trong lò phản ứng hạt nhân nhà nước lạnh, và gắn bó của một số thanh bảo vệ khẩn cấp.Tuy nhiên, tốc độ chèn chậm của các thanh kiểm soát, cùng với thiết kế của họ gây ra phản ứng tích cực như displacer các địa phương di chuyển qua phần dưới của lõi, tạo ra một số tình huống có thể xảy ra nơi bắt đầu của EPS, chính nó có thể gây ra hoặc làm nặng thêm một lò phản ứng runaway .

Các hệ thống máy tính để tính biên độ phản ứng đã được thu thập dữ liệu từ khoảng 4.000 nguồn. Mục đích của nó là để hỗ trợ các nhà điều hành kiểm soát trạng thái ổn định của lò phản ứng. Mười đến mười lăm phút đã được yêu cầu để chu kỳ thông qua tất cả các phép đo và tính toán kết quả.

Các nhà khai thác có thể vô hiệu hóa một số hệ thống an toàn, thiết lập lại hoặc ngăn chặn một số tín hiệu báo động, và bỏ qua tự động hãm , bằng cách gắn cáp nối thiết bị đầu cuối truy cập. Thực hành này được cho phép trong một số trường hợp.

Lò phản ứng này được trang bị máy phát hiện rò rỉ thanh nhiên liệu. Một truy cập nhấp nháy dò, nhạy cảm với năng lượng của các sản phẩm phân hạch ngắn ngủi, được gắn trên một con búp bê đặc biệt và di chuyển qua các cửa hàng của các kênh nhiên liệu, phát hành một cảnh báo nếu phóng xạ tăng được phát hiện trong dòng chảy hơi nước.

Ngăn chặn

Thiết kế RBMK được xây dựng chủ yếu là mạnh mẽ, nhanh chóng xây dựng và dễ dàng để duy trì. Toàn ngăn chặn các cấu trúc vật lý cho mỗi lò phản ứng sẽ có nhiều hơn gấp đôi chi phí và thời gian xây dựng của từng nhà máy, và kể từ khi thiết kế đã được chứng nhận của Bộ khoa học hạt nhân của Liên Xô là vốn an toàn khi hoạt động trong các thông số thiết lập chính quyền Xô Viết cho rằng tuân thủ đúng với giáo lý công nhân sẽ làm cho bất kỳ tai nạn không thể. Ngoài ra, lò phản ứng RBMK được thiết kế để cho phép các thanh nhiên liệu được thay đổi mà không cần tắt (như trong lò phản ứng nước nặng áp lực CANDU ), cả hai để tiếp nhiên liệu cho sản xuất plutonium cho vũ khí hạt nhân . Điều này yêu cầu cần cẩu lớn trên lõi. Khi lò phản ứng RBMK là rất cao (khoảng 7 m (23 ft 0 in)), chi phí và khó khăn trong việc xây dựng một cơ cấu ngăn chặn nặng ngăn cản xây dựng cơ cấu ngăn chặn khẩn cấp thêm cho các đường ống trên đầu trang của lò phản ứng. Trong vụ tai nạn Chernobyl , áp lực tăng đến mức đủ cao để thổi đầu ra khỏi lò phản ứng, mở các kênh nhiên liệu trong quá trình này và bắt đầu một đám cháy lớn khi không liên lạc với lõi chì quá nhiệt. Sau khi Chernobyl

và Three Mile Đảo tai nạn, một số lò phản ứng RBMK được trang bị thêm với một cơ cấu ngăn chặn một phần (thay của một tòa nhà chứa ), bao quanh các kênh nhiên liệu với áo khoác nước để nắm bắt các hạt phóng xạ được phát hành.

Phần dưới cùng của lò phản ứng được kèm theo trong ngăn leaktight. Có một không gian giữa phía dưới lò phản ứng và sàn nhà. Hệ thống bảo vệ quá áp suất trong khoang lò phản ứng bao gồm hơi nước của hội đồng cứu trợ nhúng vào trong sàn nhà và dẫn đến các Headers nhà phân phối hơi nước bao phủ với các đĩa vỡ và mở cửa vào hành lang phân phối hơi nước bên dưới lò phản ứng, +6. Sàn hành lang có lối vào của một số lượng lớn các đường ống thẳng đứng, dẫn đến đáy của Hồ bơi ngăn chặn áp lực (bọt xa bông "hồ) nằm ở cấp độ 3 và 0. Trong trường hợp của một tai nạn, được dự đoán là vỡ của một hoặc hai kênh áp lực nhất, hơi nước được tạo bọt trong nước và ngưng tụ ở đó, làm giảm quá áp suất trong khoang leaktight. Năng lực dòng chảy của các đường ống đến các hồ bơi hạn chế năng lực bảo vệ đứt gãy đồng thời của hai kênh áp lực, một số cao hơn của sự thất bại sẽ gây ra áp lực tích tụ đủ để nâng các tấm bìa ("Cấu trúc E", sau khi vụ nổ có biệt danh "Elena") , cắt đứt phần còn lại của các kênh nhiên liệu, phá hủy các hệ thống điều khiển chèn thanh, và có khả năng thu hồi các thanh kiểm soát từ cốt lõi. [12] ngăn chặn được thiết kế để xử lý thất bại của downcomers, máy bơm, phân phối và đầu vào của nước cấp. Các các ngăn leaktight trên các máy bơm có thể chịu được quá áp suất 0,45 MPa. Các tiêu đề phân phối và cửa hút gió thùng loa có thể xử lý 0,08 MPa và được thoát ra qua van kiểm tra để ngăn leaktight. Khoang lò phản ứng có thể xử lý quá áp suất 0,18 MPa và được thoát ra qua van kiểm tra để ngăn leaktight. Hệ thống đàn áp áp lực có thể xử lý một thất bại của một kênh lò phản ứng, máy bơm áp lực một tiêu đề, hoặc tiêu đề phân phối. Rò rỉ trong đường ống hơi nước và dải phân cách không được xử lý, ngoại trừ duy trì áp suất hơi thấp hơn trong bộ sưu tập ống dậy và trống hơi ngăn hơn trong hội trường lò phản ứng. Các không gian này cũng không được thiết kế để chịu được quá áp. Hành lang phân phối hơi nước ngưng tụ bề mặt . Các hệ thống phun nước chữa cháy , hoạt động trong cả hai vụ tai nạn và hoạt động bình thường, được cho ăn từ bể áp lực đàn áp thông qua trao đổi nhiệt làm mát bằng nước phục vụ nhà máy, và làm mát không khí trên các hồ bơi. Làm mát máy bay phản lực được đặt tại các bộ phận trên cùng của các khoang, vai trò của họ là để làm mát không khí và loại bỏ hơi nước và các hạt sol khí phóng xạ 

Hydrogen loại bỏ từ ngăn leaktight được thực hiện bằng cách loại bỏ 800 m³ / h của không khí, lọc của nó, và thải vào bầu khí quyển. Việc loại bỏ không khí được tự động dừng lại trong trường hợp bị rò rỉ chất lỏng làm nguội và phải được phục hồi bằng tay. Hydrogen là hiện nay trong quá trình hoạt động bình thường do rò rỉ chất làm nguội (giả định là 2 t (2,2 tấn ngắn) mỗi giờ). 

Mới silicon quá trình thanh lọc, sử dụng một lò phản ứng giường ngủ tầng sôi (FBR), làm giảm chi phí làm cho sản phẩm năng lượng mặt trời và tiết kiệm lượng điện lớn. 

Năng lượng mặt trời quang điện được phổ biến rộng rãi và thân thiện với môi trường, và REC đã thực hiện một bước xa hơn. FBR công nghệ sử dụng năng lượng ít hơn đáng kể cho sản xuất silicon có độ tinh khiết cao được sử dụng cho các sản phẩm năng lượng mặt trời hiệu suất cao. 

REC đã phát triển các lò phản ứng giường ngủ duy nhất tầng sôi (FBR) quá trình lọc silicon, một phương pháp tinh chỉnh silicon thế hệ tiếp theo. Với quá trình FBR, chúng ta có thể sản xuất năng lượng mặt trời-lớp silicon với chi phí thấp hơn, trong khi sử dụng năng lượng ít hơn 80-90% so với phương pháp truyền thống của Siemens để chuyển đổi khí silane silicon có độ tinh khiết cao. REC là trong sản xuất khối lượng cao của

hạt silic đa tinh thể bằng cách sử dụng công nghệ FBR tại nhà máy của chúng tôi Lake

Moses ở Washington, Mỹ.

FBR SIEMENS

Sản xuất liên tục Năng lượng hiệu quả 

Hàng loạt quá trình Higher tiêu thụ năng lượng

Giảm tiêu thụ năng lượng

Một phần quan trọng của tiêu thụ năng lượng liên kết với tế bào sản xuất năng lượng mặt trời liên quan đến sự thanh lọc silicon. Đây là một thách thức, do sự gia tăng trong cả hai mối quan tâm môi trường toàn cầu và tiêu thụ năng lượng. Quá trình Siemens, được sử dụng bởi hầu hết các ngành công nghiệp bao gồm cả REC, về cơ bản có thể được mô tả như quá nhiệt khí silicon và que hạt bên trong một tủ lạnh khổng lồ. Trong phương pháp này, một hợp chất silicon khí hóa, là một trong hai khí silane (SiH4) hoặc trichlorosilane (SiHCl3) được phát hành vào một buồng quá nhiệt có chứa các thanh hạt giống của silicon. Khí đốt nóng tinh khiết silic trên các thanh nước nóng, và cùng một lúc các bức tường phòng cần được làm lạnh để tránh lắng đọng silic. Rõ ràng, quá trình này có một phần lớn năng lượng tiêu thụ "không hiệu quả" trên một đơn vị của silicon sản xuất. 

Với quá trình lò phản ứng tầng sôi giường ngủ, REC đã thực hiện một bước tiến lớn trong silicon thanh lọc bằng cách sử dụng ít năng lượng hơn. Thay vì sử dụng thanh hạt giống, FBR sử dụng hạt giống silicon tinh khiết. Các hạt giống được đưa vào một buồng làm nóng khí silane

vào từ bên dưới và thoát ra ở trên. Các dòng chảy của khí đốt "fluidizes" các hạt silicon, gây chảy giống như một chất lỏng, khí silane bị phá vỡ và các lớp silicon tiền gửi vào chúng. Các hạt nhỏ phát triển lớn hơn và nặng hơn và thoát ra khi chúng đủ lớn. Khi họ làm như vậy, hạt giống mới và khí đốt được giới thiệu vào trong buồng và quá trình tiếp tục. 

FBR là hiệu quả hơn vì nhiều lý do. Thứ nhất, nó không lãng phí năng lượng bằng cách đặt khí nóng và silicon tiếp xúc với bề mặt lạnh. Thứ hai, nó sản xuất silicon cho mỗi mét khối không gian lò phản ứng bởi vì các tinh thể silicon có diện tích bề mặt lớn hơn tổng số hơn so với các thanh được sử dụng trong quá trình Siemens. Thứ ba, nó là một quá trình liên tục chứ không phải là một quá trình hàng loạt như vậy có ít lãng phí thời gian chết hoặc nỗ lực thiết lập cần thiết. Và cuối cùng, không giống như quá trình Siemens đòi hỏi sự phá vỡ các thanh silic đa tinh thể, dạng hạt FBR được thu hoạch một cách sẵn sàng sử dụng hình thức.Cải thiện chi phí sở hữu

FBR cung cấp một lợi thế lớn hơn silic đa tinh thể Siemens truyền thống: giảm chi phí sở hữu. FBR silic đa tinh thể mịn này còn được đóng gói trong các thùng chứa số lượng lớn, giúp tăng hiệu quả hậu cần. Hạt tròn và có thể chảy tự do vì thế cho phép vận chuyển vật liệu tự động và tải thử thách.Silicon dạng hạt cũng cho phép xử lý hiệu quả như tối đa hóa trọng lượng tải thử thách đáng kể làm tăng năng suất. Những yếu tố này kết hợp số tiền giảm đáng kể trong chi phí sản xuất phôi năng lượng mặt trời so với các phương pháp truyền thống tiếp tục giảm chi phí năng lượng mặt trời. 

V.Lò phản ứng nhiệt độ rất cao (VHTR)

Lò phản ứng nhiệt độ rất cao (VHTR), hoặc nhiệt độ cao làm mát bằng khí lò phản ứng (HTGR), là một lò phản ứng thế hệ IV khái niệm sử dụng than chì - kiểm duyệt lò phản ứng hạt nhân với một lần thông qua chu trình nhiên liệu uranium . Các VHTR là một loại lò phản ứng nhiệt độ cao (HTR) khái niệm có thể có một nhiệt độ ra của 1000 ° C. Cốt lõi lò phản ứng có thể là hoặc là một hình lăng trụ khối "hoặc một" viên sỏi giường "cốt lõi. Nhiệt độ cao cho phép các ứng dụng như là nhiệt quá trình sản xuất hydro thông qua các chu kỳ nhiệt hóa lưu huỳnh-iodine .

VHTR là một loại lò phản ứng nhiệt độ cao khái niệm có thể đạt được nhiệt độ ổ cắm cao hơn (lên đến 1.000 ° C), tuy nhiên, trong thực tế thuật ngữ "VHTR" thường được nghĩ như là một lò phản ứng làm mát bằng khí, và thường được sử dụng thay thế cho nhau với " HTGR "(nhiệt độ cao làm mát bằng khí lò phản ứng).

Có hai loại chính của HTGRs: sỏi giường lò phản ứng (PBR) và lò phản ứng khối lăng trụ (PMR). Các lò phản ứng khối lăng trụ là một cấu hình lõi khối lăng trụ, trong đó khối than chì hình lục giác được xếp chồng lên nhau để phù hợp với một hình trụ tàu áp lực . Các thiết kế lò phản ứng giường sỏi (PBR) bao gồm nhiên liệu trong các hình thức của sỏi, xếp chồng lên nhau với nhau trong một bình chứa hình trụ, giống như một

máy kẹo cao su bóng. Cả hai lò phản ứng có thể có nhiên liệu xếp chồng lên nhau trong một -vòng khu vực với một trung tâm graphitechóp , tùy thuộc vào thiết kế và công suất lò phản ứng được mong muốn.

VHTR Nga cũng là một HTGR.

Lịch sử

Thiết kế HTGR lần đầu tiên được đề xuất bởi các nhân viên của Phòng Pile điện của các phòng thí nghiệm Clinton (được biết đến tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ) vào năm 1947. [1] Giáo sư Tiến sĩ Rudolf Schulten ở Đức cũng đóng một vai trò trong phát triển trong những năm 1950. Dưới Peach lò phản ứng tại Hoa Kỳ là HTGR đầu tiên để sản xuất điện, và đã làm như vậy rất thành công, với hoạt động từ năm 1966 đến năm 1974 như là một người biểu tình công nghệ. Fort St Vrain Tạo Station là một ví dụ của thiết kế này hoạt động như HTGR từ 1979 đến 1989, mặc dù lò phản ứng đã bị bao vây bởi một số vấn đề dẫn đến ngừng hoạt động do các yếu tố kinh tế, phục vụ như là bằng chứng của khái niệm HTGR tại Hoa Kỳ (mặc dù không có HTGRs thương mại mới đã được phát triển từ). [2 ] [ không trích dẫn cho HTGRs cũng đã tồn tại ở Vương quốc Anh ( lò phản ứng Dragon ) và Đức (AVR lò phản ứng và THTR-300 ), và hiện đang tồn tại ở Nhật Bản ( HTTR sử dụng nhiên liệu lăng trụ với 30 tháng MW công suất) và Trung Quốc ( HTR-10 , một thiết kế viên sỏi giường với 10 MW điện tử của thế hệ). Quy mô toàn sỏi giường HTGRs HTR-PM , với 100 - 195 MW điện tử công suất sản xuất điện đang được xây dựng ở Trung Quốc hiện tại là tháng 11 2009, [3] và được đẩy mạnh ở một số nước bởi các nhà thiết kế lò phản ứng.

Thiết kế lò phản ứng hạt nhân

Neutron người điều hành.

Người điều hành neutron là than chì, mặc dù liệu cốt lõi lò phản ứng được cấu hình trong khối lăng trụ chì hoặc graphite sỏi phụ thuộc vào thiết kế HTGR.

nhiên liệu hạt nhân

Nhiên liệu được sử dụng trong HTGRs được phủ các hạt nhiên liệu, chẳng hạn như các hạt nhiên liệu TRISO . Tuy nhiên, các hạt nhiên liệu tráng có nhiên liệu hạt nhân, thường được làm bằng uranium dioxide , các cacbua uranium hoặc oxycarbide uranium cũng có thể. Uranium oxycarbide kết hợp cacbua uranium với lượng khí uranium để giảm học lượng pháp oxy. Ít oxy có thể làm giảm áp lực nội bộ trong các hạt

TRISO gây ra bởi sự hình thành của khí carbon monoxide, do oxy hóa của các lớp carbon xốp trong hạt. Các hạt TRISO hoặc phân tán trong sỏi cho việc thiết kế giường sỏi hoặc đúc thành các dòng máy compact / que sau đó được đưa vào các khối graphite lục giác. Nhiên liệu QUADRISO. Khái niệm được hình thành tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne đã được sử dụng để quản lý tốt hơn vượt quá khả năng phản ứng.

Nước làm mát

Helium

Helium đã được làm mát được sử dụng trong hầu hết các HTGRs cho đến nay, và nhiệt độ cao điểm và sức mạnh phụ thuộc vào thiết kế lò phản ứng. Helium là một khí trơ , do đó, nó sẽ thường không phản ứng hóa học với vật liệu bất kỳ.  Ngoài ra, phơi bày helium bức xạ neutron không làm cho nó phóng xạ, không giống như hầu hết các chất làm nguội có thể khác.

muối nóng chảy

Các biến thể làm mát bằng nước muối nóng chảy, LS-VHTR, tương tự như các lò phản ứng nhiệt độ cao tiên tiến (AHTR) thiết kế, sử dụng muối florua lỏng để làm mát trong một lõi sỏi. [8] (phần 3) chia sẻ nhiều tính năng với một VHTR tiêu chuẩn thiết kế, nhưng sử dụng muối nóng chảy như là một chất làm mát thay vì heli. Các nhiên liệu sỏi nổi muối, và do đó sỏi được tiêm vào dòng chảy chất lỏng làm nguội được thực hiện dưới cùng của giường sỏi, và được loại bỏ từ đầu giường cho tuần hoàn. LS-VHTR có nhiều tính năng hấp dẫn, bao gồm: khả năng làm việc ở nhiệt độ cao (điểm sôi của muối nóng chảy đang được xem xét là> 1400 ° C), áp thấp hoạt động, mật độ công suất cao, chuyển đổi tốt hơn điện hiệu quả hơn so với 1 helium làm mát bằng VHTR điều hành ở điều kiện tương tự, an toàn thụ động hệ thống, và duy trì tốt hơn các sản phẩm phân hạch trong trường hợp một tai nạn xảy ra.

Kiểm soát

Trong thiết kế hình lăng trụ, thanh điều khiển sẽ được chèn vào trong lỗ cắt giảm trong các khối than chì tạo nên cốt lõi. VHTR sẽ được kiểm soát như hiện nay PBMR thiết kế nếu nó sử dụng một lõi giường sỏi, các thanh điều khiển sẽ được chèn vào trong graphite phản xạ xung quanh . Kiểm soát cũng có thể đạt được bằng cách thêm vào các viên sỏi có chứa vật chất hấp thụ neutron .

Vật liệu thách thức

Nhiệt độ cao, neutron liều cao , và, nếu sử dụng một chất lỏng làm nguội muối nóng chảy, ăn mòn môi trường VHTR các yêu cầu vật liệu vượt quá giới hạn của lò phản ứng hạt nhân hiện nay. Trong một nghiên cứu của các lò phản ứng thế hệ IV nói chung (trong đó có thiết kế rất nhiều, bao gồm VHTR), Murty và Charit đề nghị rằng các vật liệu có chiều cao ổn định, có hay không có căng thẳng , duy trì độ bền kéo , độ dẻo , sức đề kháng leo , vv sau khi lão hóa, chống ăn mòn là ứng cử viên chính cho sử dụng trong VHTRs. Một số vật liệu bao gồm niken-cơ sở siêu hợp , silicon carbide , điểm cụ thể của than chì, crom thép vàhợp kim chịu nhiệt . [9] có thêm nghiên cứu đang được tiến hành tại phòng thí nghiệm quốc gia của Mỹ như các vấn đề cụ thể phải được giải quyết trong thế hệ IV VHTR trước khi thi công.

Các tính năng an toàn và lợi ích khác

Thiết kế tận dụng các đặc điểm an toàn vốn có của một cốt lõi làm mát bằng heli-graphite kiểm duyệt, với tối ưu hóa thiết kế cụ thể. Graphite có quán tính nhiệt lớn và các chất làm lạnh heli là giai đoạn duy nhất, trơ, và không có tác dụng phản ứng. Cốt lõi bao gồm than chì, có công suất nhiệt cao và ổn định cấu trúc ngay cả ở nhiệt độ cao. Nhiên liệu phủ uranium oxycarbide mà cho phép cao ghi-up (gần 200 GWd / t) và giữ lại sản phẩm phân hạch. Nhiệt độ cao-xuất cảnh trung bình của VHTR (1.000 ° C) cho phép phát thải miễn phí sản xuất của nhiệt quá trình.

VI.RBMK Các thiết kế của Liên Xô RBMK (lò phản ứng bolshoy moshchnosty kanalny - kênh lò phản ứng năng lượng cao) là một lò phản ứng nước áp lực (PWR) với các kênh nhiên liệu cá nhân sử dụng nước bình thường như nước làm mát và than chì của nó như là điều phối viên của nó. Nó là rất khác nhau từ hầu hết các thiết kế lò phản ứng điện hạt nhân như việc bắt nguồn từ một thiết kế chủ yếu dành cho sản xuất plutonium và đã được dự định và sử dụng cả plutonium và sản xuất điện năng.Sự kết hợp giữa điều tiết graphit và chất làm mát nước được tìm thấy trong không có lò phản ứng điện hạt nhân khác. Các đặc điểm thiết kế của lò phản ứng có nghĩa là nó là không ổn định ở mức công suất thấp, như đã được thể hiện trong Chernobyl Ukraine, tai nạn. Sự bất ổn là do chủ yếu để kiểm soát thanh thiết kế một hệ số hiệu tích cực. Một số thay

đổi thiết kế đáng kể đã được thực hiện để giải quyết những vấn đề này.Các tính năng của các RBMK

Nhiên liệu: Pellets hơi làm giàu uranium oxide được kèm theo trong một ống zircaloy 3.65m dài, tạo thành một thanh nhiên liệu. Một tập hợp của 18 thanh nhiên liệu được bố trí trụ trong một vận chuyển để tạo thành một lắp ráp nhiên liệu.Hai trong số những kết thúc ngày cuối cùng chiếm mỗi ống áp lực.Ống áp lực: Trong lò phản ứng, mỗi lắp ráp nhiên liệu được đặt trong áp lực của ống thẳng đứng hoặc kênh dài 7 m.Mỗi kênh được cá nhân làm lạnh bằng nước áp lực được cho phép để đun sôi trong ống và xuất hiện tại khoảng 290 ° C.Refuelling: Khi các kênh nhiên liệu đang bị cô lập, các cụm nhiên liệu có thể được dỡ bỏ vào và ra khỏi lò phản ứng, cho phép bổ sung nhiên liệu trong khi lò phản ứng đang hoạt động.Graphite điều tiết: Một loạt các khối than chì xung quanh, và do đó riêng biệt, ống áp lực. Họ hành động như một người điều tiết làm chậm neutron phát hành trong quá trình phân hạch để một phản ứng dây chuyền liên tục có thể phân hạch được duy trì. Độ dẫnnhiệt giữa các khối được tăng cường bởi một hỗn hợp của heli và nitơ khí.Các thanh kiểm soát: Bo cacbua các thanh kiểm soát hấp thụ neutron để kiểm soát tốc độ của phản ứng phân hạch. Một vài thanh, chèn lên từ phía dưới của lõi, thậm chí cả phân phối điện trên toàn lò phản ứng hạt nhân. Các thanh điều khiển

chính được đưa từ trên xuống và cung cấp tự động, hướng dẫn hoặc kiểm soát khẩn cấp. Các thanh tự động được quy định bởi thông tin phản hồi từ máy dò lõi. Nếu có một độ lệch từ các thông số hoạt động bình thường (ví dụ, lò phản ứng tăng lên mức năng lượng), các thanh có thể được thả vào cốt lõi để giảm bớt hoặc ngừng hoạt động lò phản ứng. Một số các thanh bình thường vẫn còn trong cốt lõi trong quá trình hoạt động.Nước làm mát: Hai hệ thống làm mát riêng biệt nước mỗi với 4 máy bơm tuần hoàn nước thông qua các ống áp lực để loại bỏnhiệt từ phản ứng phân hạch. Ngoài ra còn có một cốt lõi của hệ thống khẩn cấp làm mát sẽ đi vào hoạt động nếu một trong hai mạch nước làm mát bị gián đoạn.Hơi phân cách: Hơi nước từ các chất làm mát nước nóng được đưa đến tuabin để sản xuất điện trong máy phát điện. Sau đó hơi nước được ngưng tụ và đưa trở lại vào nước làm mát tuần hoàn.Ngăn chặn: Không có ngăn chặn an toàn trong ý nghĩa được chấp nhận ở phương Tây. Cốt lõi lò phản ứng được đặt trong một khoang bê tông lót hoạt động như một lá chắn bức xạ. Các lá chắn, hoặc đống trên nắp, trên lõi được làm bằng thép và hỗ trợ các hội đồng nhiên liệu. Tách hơi nước của các hệ thống làm mát được đặt trong lá chắn của riêng cụ thể của họ.Ngay lập tức An toàn thay đổiSau khi tai nạn trong đơn vị 4 tại Chernobyl, Ukraine cơ sở hạt nhân, mối quan tâm chính đã trở thành giảm hệ số vô hiệu tích cực.Kết quả là, tất cả các lò phản ứng RBMK hoạt động ở Liên Xô cũ đã có những thay đổi sau đây được thực hiện để cải thiện an toàn hoạt động:

Để cải thiện mức độ phản ứng hoạt động, số hiệu quả của các thanh kiểm soát hướng dẫn sử dụng được tăng lên 30-45;

Việc lắp đặt 80 hấp thụ thêm trong lõi để ức chế hoạt động ở công suất thấp;

Một trong làm giàu nhiên liệu tăng từ 2% đến 2,4% duy trì burnup nhiên liệu với mức tăng hấp thu neutron (tức là, ít phụ thuộc vào nước làm mát cho chức năng này).Những yếu tố này đã làm giảm hệ số vô hiệu tích cực từ 4,5 phiên bản beta 0,7 phiên bản beta, loại bỏ khả năng của chuyến tham quan quyền lực. Beta là phần neutron chậm, hoặc các neutron phát ra từ mỗi phân hạch với một sự chậm trễ thời gian đo lường.

Việc xem xét tiếp theo là để giảm thời gian thực hiện để đóng cửa các lò phản ứng hạt nhân và loại bỏ những phản ứng vô hiệu tích cực. Cải tiến bao gồm:

Hãm (nhanh chóng đóng cửa xuống) thanh chèn thời gian cắt giảm 18-12 giây;

Được thiết kế lại các thanh kiểm soát; Việc cài đặt một hệ thống hãm nhanh; Biện pháp phòng ngừa chống lại các truy cập trái phép

vào hệ thống an toàn khẩn cấp.Thiết kế lại của các thanh kiểm soát179 của 211 thanh điều khiển được chèn vào trọng tâm từ đầu. Để nâng cao hiệu quả của họ, họ được trang bị với các "tay đua" cố định để kết thúc dưới cùng của họ nhưng với một khoảng cách giữa người lái và đầu dưới của thanh điều khiển. Cột nước khoảng 1,0 m vẫn còn dưới và ở trên nó. Khi các thanh điều khiển ở vị trí cao nhất của nó, người lái trong ống làm mát thanh kiểm soát trong khu vực nhiên liệu của lõi. Rider, được thực hiện đáng kể của than chì, là gần như trong suốt để neutron, trong khi nước, sẽ chiếm ống khác, hoạt động như chất hấp thụ. Khi lò phản ứng được "độc" với xenon và với các thanh kiểm soát một phần đưa vào, phần lớn điện năng được sản xuất trong các khu vực thấp hơn của lõi. Điều này có nghĩa rằng khi cây gậy bắt đầu di chuyển xuống từ vị trí cao nhất của nó, người lái loại bỏ nước từ phần thấp hơn, gây ra sự gia tăng phản ứng và do đó quyền lực.Dài hạn thay đổiNgoài những thay đổi an toàn, nó đã được quyết định RBMKs nên được sửa đổi căn bản hơn.   Đơn vị 1 tại   Chernobyl, Ukraine   cơ sở hạt nhân đã relicensed cho hoạt động trong tháng 10 năm 1995, sau khi bảo trì mở rộng bao gồm việc loại bỏ một số kênh nhiên liệu để đánh giá kim loại và một số backfitting như sau.   Quá trình sửa đổi bao gồm:

Thay thế các kênh nhiên liệu ở tất cả các đơn vị trừ Smolensk-3;

Thay thế các tiêu đề phân phối nhóm và bổ sung van kiểm tra;

Cải tiến các hệ thống làm mát lõi trong trường hợp khẩn cấp;

Những cải tiến của khoang lò phản ứng trên áp lực bảo vệ hệ thống;

Thay thế của máy tính quá trình, Skala.

Hệ số tích cực trốngTích cực hệ số khoảng trống là một thuật ngữ thường gắn liền với RBMK các lò phản ứng hạt nhân-loại liên quan đến   Chernobyl Ukraine,   thảm họa.   Lò phản ứng có hệ số trống tích cực có thể không ổn định điện năng thấp và dễ bị trải qua nhanh chóng, tăng sức mạnh không thể kiểm soát được.   Trong khi   lò phản ứng điện hạt nhân   khác so với kiểu RBMK cũng có hệ số trống tích cực, họ kết hợp các tính năng thiết kế để ngăn chặn sự bất ổn định như vậy xảy ra.Trong một lò phản ứng làm mát bằng nước, hơi nước có thể tích lũy túi hình thức, được gọi là khoảng trống. Nếu hơi nước dư thừa được sản xuất, tạo ra khoảng trống nhiều hơn bình thường, hoạt động của lò phản ứng bị xáo trộn bởi vì:

nước là một chất làm mát hiệu quả hơn so với hơi nước; nước đóng vai trò như một người điều tiết (tăng cường

phản ứng phân hạch) và hấp thụ neutron (cản trở), trong khi hơi hầu như không có khả năng cung cấp các chức năng này.Lò phản ứng được cho là có một hệ số khoảng trống tích cực nếu khoảng trống hơi nước dư thừa dẫn đến thế hệ điện tăng, hệ số hiệu tiêu cực nếu khoảng trống hơi nước dư thừa dẫn đến sự suy giảm quyền lực. Các lượng tử của các hệ số chỉ đơn giản là một thước đo tốc độ của sự thay đổi của nhà nước của lò phản ứng.Khi hệ số void mạnh mẽ tích cực, năng lượng có thể tăng rất nhanh bởi vì bất kỳ tăng quyền lực xảy ra dẫn đến thế hệ hơi nước tăng lên, do đó dẫn đến một sự gia tăng quyền lực hơn nữa trong. Như vậy quá trình phản hồi tích cực, do đó, rất khó kiểm soát.Khi hệ số void là tiêu cực, hơi nước còn thừa thế hệ sẽ có xu hướng đóng cửa lò phản ứng. Điều này, tất nhiên, là một tính năng an toàn.Hầu hết thế giới điều hành lò phản ứng điện hạt nhân có hệ số khoảng trống tiêu cực. Trong những lò phản ứng cùng một mạch nước hoạt động như cả hai người điều hành và làm mát, tạo hơi nước dư thừa làm giảm làm chậm neutron cần thiết để duy trì phản ứng dây chuyền hạt nhân, điều này dẫn đến giảm năng lượng.Tuy nhiên, trong một số mẫu thiết kế lò phản ứng, người điều hành và làm mát trong các mạch riêng biệt, hoặc vật liệu khác nhau.Trong những lò phản ứng, hơi nước còn thừa làm giảm

làm mát của lò phản ứng, nhưng là người điều hành vẫn còn nguyên vẹn, phản ứng dây chuyền hạt nhân vẫn tiếp tục.Trong một số những lò phản ứng, đáng chú ý nhất RBMK, tính chất hấp thụ neutron của nước làm mát là một yếu tố quan trọng trong các đặc tính điều hành. Trong trường hợp này, giảm hấp thu neutron như là một kết quả sản xuất hơi nước, và sự hiện diện tiếp theo của các neutron thêm miễn phí, tăng cường các phản ứng dây chuyền hạt nhân. Điều này tăng cường sản xuất điện gây ra sưởi ấm thêm. The thêm nhiệt sau đó làm tăng nhiệt độ trong mạch làm mát và hơi nước được sản xuất. Xem thêm hơi nước có nghĩa là làm mát ít hơn và ít hấp thụ neutron, và vấn đề trở nên tồi tệ hơn.Điều này phản hồi tích cực có thể xảy ra rất nhanh chóng, có khả năng dẫn đến một tai nạn nghiêm trọng chẳng hạn như tại đơn vị 4 tại cơ sở hạt nhân Chernobyl vào năm 1986, nơi mà quyền lực đạt vị trí hàng trăm lần đánh giá đầy đủ bình thường. Chất làm mát bay hơi và phản ứng với zirconium toàn cho sản xuất hydro sau đó phát nổ và phá hủy cốt lõi lò phản ứng, phân tán khoảng 5% của nó với môi trường bên ngoài.Để tránh vấn đề với hệ số khoảng trống dương, có hai cách tiếp cận. Hoặc là đặc điểm lò phản ứng hạt nhân có thể được thay đổi để giảm hệ số khoảng trống tích cực, hoặc các hệ thống có thể được cung cấp sẽ đóng cửa lò phản ứng xuống rất nhanh chóng, nếu sự gia tăng quyền lực được phát hiện. Kể từ khi thảm họa Chernobyl, thiết kế lò phản ứng RBMK đã bị thay đổi và các đơn vị đã được trang bị để bảo vệ chống lại các tác runaway của các hệ số vô hiệu tích cực.RBMK nhà máy trên toàn thế giớiHiện đang có 13 RBMKs điều hành trên thế giới, Nga và Lithuania, và một được xây dựng ở Nga (Kursk-5) do hoạt động thương mại vào năm 2003. Các lò phản ứng hạt nhân có công suất phát điện ròng là 12.545 MW. Tất cả các RBMKs hoạt động bắt đầu hoạt động từ năm 1973 (Leningrad-1) và 1990 (Smolensk-3). Hiện nay có ba thế hệ khác nhau của các lò phản ứng, với sự khác biệt đáng kể đối với các tính năng thiết kế an toàn của họ:

Bốn thế hệ đầu tiên các đơn vị là Leningrad-1 và -2, và Kursk-1 và -2. Chúng được thiết kế và mang lại trên đường dây trong đầu thập niên 1970 đến giữa, trước khi tiêu chuẩn mới về thiết kế và xây dựng các nhà máy điện hạt nhân (OPB-82) đã được giới thiệu tại Liên Xô;

Thế hệ thứ hai RBMKs, đưa vào dòng kể từ cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980, bao gồm Leningrad-3 và -4, Kursk-3 và -4; Ignalina-1, và Smolensk-1 và -2. Ignalina-2 chứa các tính năng an toàn vượt ra ngoài những đơn vị khác thế hệ thứ hai.Các đơn vị này phù hợp với tiêu chuẩn cập nhật được phát hành vào năm 1982;

Sau khi tai nạn Chernobyl, tiêu chuẩn an toàn của Liên Xô đã được sửa đổi một lần nữa (OPB-88). Một RBMK (Smolensk-3) đã được xây dựng với những tiêu chuẩn thế hệ thứ ba. Thay đổi thiết kế bổ sung hiện nay đang được kết hợp trong việc xây dựng các Kursk-5.

Của hoạt động cho đến ngày tháng trong bảng chi tiết sau đây dự kiến đóng cửa cho các nhà máy. Tuy nhiên, Nga đã thông qua một chính sách mở rộng đời sống thực vật, nhằm thêm 10 năm nữa đến hoạt động của họ. Lithuania, mặt khác, có khả năng đóng Ignalina đầu như một điều kiện để nhập cảnh vào Liên minh châu Âu. Kế hoạch dài hạn của Nga bao gồm khả năng thay thế các đơn vị Leningrad, ở phần cuối của cuộc đời dịch vụ mở rộng của họ, bởi mới MKER-1000 đơn vị. Đây là một sửa đổi của thiết kế RBMK. Sự khác biệt chính là khoảng cách của mạng tinh thể graphite trong lõi và kết hợp của hệ thống an toàn thụ động.

VII.lò phản ứng VVER

VVER là phiên bản tiếng Nga của các lò phản ứng nước điều áp (PWR). Có 3 tiêu chuẩn thiết kế - hai 6 vòng lặp-440 Megawatt [440-230 (cũ) và 440-213 (mới hơn)] và 4 vòng lặp-1000 thiết kế đầu ra Megawatt. Cũng như với các lò PWR, refuelings được tiến hành với việc đóng cửa nhà máy.

Tây Âu và Mỹ phiên bản của lò phản ứng nước áp lực, mỗi vòng làm mát lò phản ứng bao gồm một máy phát điện hơi nước và bơm nước làm mát lò phản ứng . Nước đi qua bên trong của các ống trong các máy phát điện hơi nước. Bơm nước làm mát lò phản ứng lưu thông nước để làm mát lõi lò phản ứng . Hệ thống này là áp lực đến 2200 pounds mỗi inch vuông bởi một Pressurizer (không được hiển thị), được kết nối với một trong các vòng nước làm mát lò phản ứng. Van phun và máy sưởi được sử dụng để kiểm soát áp lực trong dải tần cho phép. Một sự khác biệt lớn giữa lò PWR phương Tây được thiết kế và các VVERs là sau này có máy phát điện hơi nước ngang. VVERs cũ có các van cách ly trong vòng nước làm mát lò phản ứng và

ngăn nội địa hóa tai nạn. Xin vui lòng bấm vào để xem minh hoạ của một bố trí nhà máy VVER với ngăn chặn Ví dụ sơ đồ lịch sự Ivo Group - Phần Lan

Nước đi vào bên ngoài của ống máy phát điện hơi nước được làm nóng và chuyển đổi thành hơi nước. Hơi nước đi để Turbine như trong lò phản ứng nước điều áp trường hợp thảo luận ở những nơi khác tại trang web này. Turbine ổ đĩa của máy phát điện như trong tất cả các trường hợp thảo luận. Hơi nước trong thiết kế VVER được dự kiến sẽ được phóng xạ.

Nguồn thông tin về thiết kế VVER bao gồm:

Viện Năng lượng hạt nhân của Sourcebook trên lò phản ứng thiết kế của NgaPhòng thí nghiệm quốc gia ArgonneSéc mở trang web trên dự án nhà máy DukovanyBohunice nhà máy thông tin trên trang web này

Sourcebook Viện Năng lượng hạt nhân vào lò phản ứng thiết kế của Nga cung cấp thông tin sâu rộng về thiết kế lò phản ứng và cụ thể trên mỗi trạm VVER ở Nga và các nước Đông Âu ( Bulgaria , Cộng hòa Séc , Hungary , Cộng hòa Slovak , và Ukraine ).

Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (ANL) trình bày một hình ảnh tốt của từng phong cách của nhà máy VVER với một huyền thoại số chỉ của các thành phần chính, tuy nhiên, có một mô tả giới hạn.

VVER 440-230VVER 440-213VVER 1000

VVER 440 thiết kế bao gồm khu vực nội địa hóa tai nạn và giam cầm hơn là ngăn chặn sự thật. Loviisa 1 và 2 là các trường hợp ngoại lệ mà không có ngăn chặn theo kiểu phương Tây. 1000 VVER có một ngăn chặn truyền thống. Một mô tả đầy đủ hơn cho các loại lò phản ứng VVER sẽ được trình bày hoặc liên kết trong tương lai.

Courtesy IPPE

Viện Vật lý và Khí Điện (IPPE) , có trụ sở tại Obninsk, Nga, phục vụ một vai trò phát triển và tư vấn kỹ thuật tương tự như các phòng thí nghiệm quốc gia tại Hoa Kỳ. IPPE trình bày một mô tả tốt của các loại khác nhau của nhà máy thiết kế của Nga và nỗ lực nâng cấp đã được hỗ trợ bởi Phòng thí nghiệm Tây Bắc Thái Bình Dương (PNL) ở Richland, Washington. Trong một số trường hợp, các thông tin về nâng cấp an toàn của cả IPPE và PNL gương với nhau. Lưu ý rằng thực sự có 2 máy chủ IPPE. Thông tin trên mỗi là không thừa

Các thế hệ lò phản ứng hạt nhân

Thế hệ lò phản ứng hạt nhân đầu tiên (- Thế hệ  I: Các lò phản ứng nguyên mẫu (prototypes)) Các lò phản ứng thương mại nguyên mẫu (prototype) vận hành vào những năm 1950 - 1960. Lò phản ứng thương mại đầu tiên trên thế giới với công suất 5 MW được đưa vào vận hành năm 1954 tại Liên Xô cũ. Sau đó, tại Anh, lò phản ứng Calder Hall được đưa vào vận hành vào năm 1956 với công suất ban đầu là 50 MW. Nhà máy ĐHN thương mại đầu tiên tại Mỹ là Shippingport vận hành vào năm 1957, với công suất 60 MW. Nhiều lò phản ứng thế hệ I chỉ là đơn chiếc, như lò  Fermi I ở Mỹ, chứ không đại diện cho một kiểu thiết kế nào cả. Trong khi với thế hệ II các lò có khuynh hướng xây dựng hàng loạt, mặc dù được thiết kế riêng biệt nhưng áp dụng cùng một nguyên lý thiết kế. Thế hệ lò phản ứng hạt nhân thứ nhất gồm có những lò như Shippingport của Mỹ; Dresden-1, Calder Hall-1, Magnox của Anh hay UNGG của Pháp. Phần lớn chúng đều đã hoặc đang được tháo dỡ do đã trở nên lỗi thời không còn hiệu quả cao và mức đảm bảo an toàn thấp. Các lò thuộc thế hệ này bắt nguồn từ những mẫu thiết kế ban đầu được phát triển để sử dụng trên tàu biển cuối những năm 1940. Thiết kế ban đầu có công suất khoảng 5.000 KW

Nhà máy Điện hạt nhân Tricastin, miền Nam nước Pháp.

Lò hạt nhân thế hệ II Hệ thống lò hạt nhân thế hệ II bắt đầu được vận hành vào những năm 1970. Lò thế hệ II gồm các kiểu lò PWR (Pressurized Water Reactor – lò nước áp lực) và BWR (Boiled Water Reactor – lò nước sôi); VVER và RBMK (lò năng lượng nước của Nga); CANDU nước nặng (của Canada, Ấn Độ); AGR...

Đa số được gọi là các lò nước nhẹ (LWR) do nó được sử dụng các phương pháp chủ động truyền thống bao gồm các tác động điện hoặc cơ khí thực hiện theo lệnh. Một số hệ thống còn được thiết kế vận hành theo kiểu thụ động làm việc khi có người điều khiển hoặc mất nguồn điện tự dùng. Đa số nhà máy điện hạt nhân trên thế giới đang vận hành theo công nghệ này và 2/3 số nhà máy đang xây dựng cũng theo mô hình thế hệ thứ II. Các lò thế hệ II là một số thiết kế được phát triển từ các lò phản ứng thế hệ

I. Đã có nhiều thay đổi đáng kể trong thiết kế và kể cả có một số kiểu hoàn toàn mới so với thế hệ trước. Các lò phản ứng được xây dựng vào đầu những năm 1970 và 1980 và hiện tại vẫn đang được vận hành thương mại. Các lò phản ứng nước nhẹ ở Mỹ, Pháp, các lò CANDU ở Canada là những ví dụ về các lò thế hệ II.

Lò hạt nhân thế hệ III Các lò chuyển tiếp thế hệ III được phát triển trong những năm 1990 với ưu thế đặc thù là khả năng tự động cao hơn thế hệ II, công nghệ nhiên liệu được cải tiến, năng suất nhiệt cao, thiết kế gọn hơn, độ an toàn cao

hơn. Nó vận hành mà không cần đòi hỏi sự can thiệp của người vận hành. Thêm vào đó, các thiết kế trọng lực hoặc đối lưu tự nhiên nâng cao khả năng tự bảo vệ của chúng dưới tác động của các sự cố đột ngột xảy ra mà vẫn cho hiệu suất điện cao hơn. Nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng thế hệ III được xây dựng đầu tiên ở Nhật Bản. Phần Lan là nước duy nhất ở EU đang xây dựng một nhà máy điện hạt nhân thế hệ III EPR, mua của Pháp với giá ban đầu dự toán 2,5 tỷ Euro, sau đó, vì lý do an toàn phải chấp nhận tăng giá lên 4 tỷ Euro và chậm tiến độ 3 năm. Ngoài ra, hiện chỉ có Điện lực Pháp có dự kiến đặt mua một số lò thế hệ III EPR để thay thế các lò hết thời hạn vận hành vào khoảng các năm 2017-2022.  Các lò thế hệ thứ III là các thiết kế cải tiến (advanced-design), bao gồm:

- Các lò nước sôi cải tiến (ABWR) do GE thiết kế và được xây dựng tại Nhật Bản;- Các  lò cải tiến hệ System 80+ do CE (Combustion Engineering) nay thuộc Westinghouse thiết kế;-  Các lò PWR cải tiến (APWR), do Westinghouse, MHI thiết kế;-  Các lò WWER-1000: AES-91, AES-92 của Nga thiết kế;-  Các lò có thiết kế thụ động như AP600 của Westinghouse.-  Các lò EPR (Evolutionary Pressurized / European Pressurized Reactor) - là một thiết kế tiến hóa kết hợp giữa các thiết kế và kinh nghiệm vận hành các lò N4 của Framatome và KONVOI của Siemens, Đức.Một số thiết kế đã được phát triển ở Mỹ và được Cơ quan pháp quy Hoa Kỳ (US-NRC) cấp phép vào những năm 1990. Các lò ABWR và APWR đã/đang được xây dựng và vận hành ở nhiều nước khác nhau. Một số thiết kế khác cũng đang trong giai đoạn xin cấp chứng nhận thiết kế của NRC như US EPR.Các cải tiến quan trọng so với thế hệ II bao gồm:-  Hoàn thiện công nghệ về nhiên liệu;-  Đưa vào các hệ thống an toàn thụ động;-  Các thiết kế được tiêu chuẩn hóa;Thế hệ III+Các thiết kế thế hệ III+ nói chung là mở rộng khái niệm thiết kế của thế hệ III trong đó đưa vào các đặc tính an toàn thụ động cải tiến (advanced passive safety). Các thiết kế này có thể duy trì trạng thái an toàn mà không cần sử dụng các thành phần điều khiển chủ động nào. Chúng có thể đã được phát triển ở những giai đoạn khác nhau vào những năm 1990 và hiện tại bắt đầu được cấp phép xây dựng. Các lò phản ứng có thể được vận hành vào những năm 2010. Các thiết kế thế hệ III+ bao gồm:-  Các lò Advanced CANDU Reactor (ACR);

-  Lò AP1000 - dựa trên thiết kế AP600 của Westinghouse;- Lò Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR) - dựa trên thiết kế ABWR;- Lò APR-1400 - Thiết kế PWR cải tiến phát triển từ các lò KNGR (Korean Next Generation Reactor) dựa trên cơ sở thiết kế hệ System 80+ của Mỹ.-  Lò WWER-1200: AES-2006 của Nga thiết kế.

Thế hệ III+ là thế hệ lò phản ứng được trang bị những cải tiến về tính kinh tế và mức độ an toàn cao hơn thế hệ III.

Ưu điểm của các lò phản ứng hạt nhân thế hệ III so với các thế hệ trước là khả năng xảy ra sự cố ít hơn, khả năng sinh lãi lớn hơn do công suất được tăng lên tới 1600 MW và sử dụng nhiên liệu tiết kiệm hơn. Mỗi lò phản ứng thế hệ III sẽ giúp tiết kiệm 2 tỉ m3 khí đốt mỗi năm và góp phần giảm tới 11 triệu tấn khí thải CO2 so với việc sử dụng nguồn nhiên liệu truyền thống. Ngoài ra giá thành sản xuất điện bằng lò này rẻ hơn 30-50% so với sản xuất điện tại các nhà máy nhiệt điện.

Nhưng mặc dù các lò thế hệ III mới ra đời, nó lại đã được nhiều chuyên gia xem như đã lỗi thời vì cùng một kỹ thuật với các lò PWR. Giá thành xây dựng của các loại lò này thường cao hơn các loại thế hệ II khoảng 1,5 đến 2 lần (đơn giá cho 1 KW công suất khoảng 6.000 USD). Và chính điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học tiến tới các chương trình nghiên cứu về thế hệ lò phản ứng mới cho hiệu quả tối ưu hơn.

Lò hạt nhân thế hệ IV Lò phản ứng hạt nhân thế hệ IV đang được 10 nước chung sức nghiên cứu trong khuôn khổ Hiệp định Forum International Generation (FIG), do Mỹ đề xướng từ năm 2000 với 6 kiểu lò (3 lò neutron nhanh, 3 lò nhiệt) đã được lựa chọn. Các lò thế hệ IV là các thiết kế được xác lập bởi GIF (Generation IV International Forum), theo sáng kiến của DOE và 10 quốc gia thành viên khác. Tất cả các lò phản ứng thế hệ IV hiện còn đang ở giai đoạn thiết kế khái niệm hoặc thực nghiệm và hy vọng sẽ được xem xét khai thác vào những năm 2030. Năm 2002, GIF đã đưa ra lịch trình (Roadmap) cho 6 thiết kế thế hệ IV gồm 3 loại lò nơtrôn nhiệt và 3 loại lò nơtrôn nhanh.

Các lò tương lai này có khuynh hướng tiến tới chu kỳ kín, nghĩa là các lò phải có khả năng đốt cháy phần lớn chất thải (lò nhanh) để đáp ứng 4 tiêu chuẩn chính là tiết kiệm tài nguyên; tiết kiệm về chu kỳ nhiên liệu; hạn chế chất thải phóng xạ; hạn chế sự lan rộng vũ khí nguyên tử. Vì đang còn trong thời kỳ phôi thai, nên phần lớn các lò này, trên lý thuyết là an toàn hơn, nhưng chưa thể xuất hiện trên thị trường trước những năm 2035-2040, ngoại trừ một phiên bản của lò phản ứng nhiệt độ rất cao (VHTR) và được gọi là Nhà máy hạt nhân thế hệ mới (NGNP) sẽ được hoàn thành trong năm 2021.

Đặc trưng an toàn qua các thế hệMột số đặc trưng về an toàn của các thế hệ công nghệ lò nêu trong bảng dưới đây.Một số yêu cầu về phát triển các thế hệ công nghệ lò

Những lò thế hệ III và III+ có các đặc tính sau:- Tiêu chuẩn hoá thiết kế cho mỗi loại để rút ngắn quá trình cấp phép, giảm chi phi phí đầu tư và giảm thời gian xây dựng.- Thiết kế đơn giản hơn và vững chắc hơn làm chúng dễ vận hành và ổn định trong hệ thống có nhiều dao động.- Hệ số  sẵn sàng hoạt động cao hơn và tuổi thọ dài hơn - mức điển hình là 60 năm.

- Xác suất tai nạn nóng chảy vùng hoạt giảm. - Tác động tới môi trường ở mức tối thiểu.- Độ sâu cháy cao hơn và từ đó giảm nhiên liệu sử dụng và lượng thải phát sinh.- Sử dụng chất hấp thụ có thể cháy được nhằm tăng thời gian sử dụng nhiên liệu.

Khác biệt lớn nhất so với các thiết kế hiện thời là nhiều nhà máy hạt nhân thế hệ mới tích hợp được đặc điểm an toàn thụ động hoặc nội tại, không đòi hỏi sự kiểm soát chủ động của con người hay sự can thiệp của nhân viên vận hành để tránh tai nạn khi có trục trặc Các công nghệ lò phản ứng hạt nhân đang được sử dụng phổ biến Nói về công nghệ lò phản ứng thì hiện nay trên thế giới có 3 loại chủ yếu gồm công nghệ lò nước áp lực (PWR) chiếm 59,5%; công nghệ lò nước sôi (BWR) chiếm 20,8% và công nghệ lò nước nặng (PHWR) chiếm 7,7%. Công nghệ lò nước áp lực PWR: Phần lớn các nhà máy điện hạt nhân đều sử dụng công nghệ này. Trong lò áp lực PWR, nước làm mát chính được bơm dưới áp lực cao tới lò phản ứng hạt nhân. Sau đó, nước được nhiệt lượng sinh ra làm nóng lên và chuyển tới máy phát điện hơi nước. Nó chủ yếu được thiết kế cho các nhà máy điện hạt nhân trên tàu ngầm và nó được dùng trong thiết kế nhà máy điện thương mại đầu tiên là nhà máy điện hạt nhân tại Shippingport (Mỹ).  PWR được dùng chủ yếu trong thế hệ lò phản ứng II.  Lò phản ứng nước sôi BWR: Đây là loại lò phản ứng hạt nhân tạo ra điện phổ biến thứ hai sau loại lò PWR. BWR được thiết kế bởi Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho và Gereral Electric vào giữa thập niên 1950. BWR sử dụng nước khử khoáng như là một chất làm mát và điều tiết nơtron. Nhiệt năng được tạo ra bởi sự phân nhiệt hạt nhân trong lõi lò phản ứng và đun sôi nước để nguội để sản xuất hơi nước. Hơi nước sẽ khởi động tuốc bin và sau đó lại được làm mát để trở về dạng nước lỏng. Nước này lại được chuyển tới lò phản ứng hạt nhân theo một

vòng chu kỳ chuyển đổi liên tục như vậy. Lò phản ứng nước nặng PHWR:

Các lò phản ứng dạng PHWR đươc sử dụng nước nặng (đơteri oxit D2O) để làm mát và điều phối nhiệt lượng. Nước nặng được giữ dưới áp lực để làm nóng mà không cần đun sôi. Chi phí sản xuất bằng nước nặng cao hơn so với chi phí sản xuất bằng nước nhẹ nhưng nó lại cho phép các lò phản ứng có thể hoạt động mà không có cơ sở làm giàu nhiên liệu (làm giàu uranium). Nó được xem như là phương thức để nâng cao năng lực cho các lò phản ứng khi sử dụng các chu trình nhiên liệu thay thế. Nó được dùng trong các nhà máy điện hạt nhân sản xuất điện hạt nhân từ nhiên liệu hạt nhân. Nhà máy điện hạt nhân nước nặng đầu tiên trên thế giới là nhà máy điện hạt nhân CANDU của Canada được xây dựng bởi AECL. Tương lai và rủi ro cho ngành điện thế giới Theo tính toán của Cơ quan Năng lượng Thế giới, tới năm 2050 nhu cầu sử dụng điện của thế giới sẽ tăng lên gấp 3 lần so với hiện tại. Mức nhu cầu tiêu thụ ghê gớm đó không thể được đáp ứng đủ bằng các nguồn “năng lượng mới” như gió, mặt trời mặc dù các nguồn này có thể đóng vai trò quan trọng ở một số vùng nào đó. Bên cạnh đó, các nguồn nguyên liệu truyền thống để sản xuất điện như than và nước đang ngày càng trở nên cạn dần do sự khai thác quá mức của con người và biến đổi khí hậu làm các nguồn nước trở nên cạn dần. Lượng khí thải lớn của các nhà máy này thải ra hàng ngày phá hoại bầu khí quyển Trái đất cũng đang làm đau đầu các tổ chức môi trường thế giới. Những nhà máy điện hạt nhân sẽ là phiên bản thay thế hiệu quả cho nhu cầu điện của thế giới trong tương lai gần bởi khả năng cung cấp nguồn điện năng dồi dào, không thải khí độc hại vào bầu khí quyển, công nghệ ngày càng phát triển giúp tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu sản xuất. Mức độ an toàn ngày càng được nâng cao. Các nhà máy điện hạt nhân sẽ giúp tiết kiệm được 2,5 tỷ tấn CO2 thải vào khí quyển mỗi năm. Lượng chất thải của nó thải ra cũng rất nhỏ chỉ chiếm 1% so với tổng lượng chất thải của ngành công nghiệp sản xuất điện.

 Mặc dù đem lại những lợi ích vô cùng to lớn như vậy nhưng thế giới vẫn dè dặt trong việc phát triển rộng rãi quy mô của các nhà máy điện hạt nhân ở mọi nước. Bởi nguồn năng lượng lớn của nguyên tử cũng là sự ẩn chứa một sức huỷ diệt khủng khiếp. Chỉ cần một lượng nhỏ chất phóng xạ bị rò rỉ thôi thì hậu quả của nó cũng không thể lường hết được.

Dự án điện hạt nhân NinhThuận

 Sáng 25/11, các đại biểu Quốc hội đã biểu quyết thông qua với đa số phiếu tán thành Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận.Các đại biểu cũng đã biểu quyết thông qua Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật giáo dục; Luật Thuế tài nguyên; Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án Nhà máy thủy điện Lai Châu.

Khởi công xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 vào năm 2014

Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận nêu rõ, Quyết định chủ trương đầu tư Dự án điện hạt nhân Ninh Thuận, gồm 2 nhà máy, mỗi nhà máy có 2 tổ máy để cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia, góp phần phát triển kinh tế-xã hội đất nước và tỉnh Ninh Thuận.

Địa điểm xây dựng, Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 đặt tại xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận; Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2 đặt tại xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận. Diện tích đất xây dựng sử dụng hợp lý và tiết kiệm diện tích nhất.

Hai nhà máy của dự án với công suất trên 4.000 MW, phù hợp với công

nghệ và thế hệ lò được chọn; công suất nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 khoảng 2.000 MW; công suất nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2 khoảng 2.000 MW. Tổng mức đầu tư dự toán của dự án này khoảng 200.000 tỷ đồng tại thời điểm lập dự án vào quý IV năm 2008.

Nhà máy điện hạt nhân sử dụng công nghệ lò nước nhẹ cải tiến, thế hệ lò điện đại nhất, đã được kiểm chứng, bảo đảm tuyệt đối an toàn và hiệu quả kinh tế tại thời điểm lập dự án đầu tư. Thời gian khởi công xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 vào năm 2014, đưa tổ máy đầu tiên vận hành vào năm 2020. Căn cứ vào tình hình chuẩn bị, Chính phủ báo cáo Quốc hội quyết định thời điểm khởi công xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2.

Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1: Chọn công nghệ Nga

TP - Nga được lựa chọn làm đối tác cung cấp công nghệ cho nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) Ninh Thuận 1, trong khi đó, nhà máy ĐHN Ninh Thuận 2 đang quá trình xem xét, lựa chọn đối tác.

Mô hình nhà máy điện hạt nhân tại xã Phước Dinh, Ninh Phước, Ninh Thuận Ảnh: Chinhphu.vn

Ông Vương Hữu Tấn, Viện trưởng Viện Năng lượng Nguyên tử, cho biết thông tin trên hôm qua, trước thềm triển lãm điện hạt nhân lần thứ 4 của Việt Nam, diễn ra tại Hà Nội từ 27 đến 29-5.

Theo TS Phan Minh Tuấn - Trưởng ban Đầu tư Dự án ĐHN và Năng lượng Nguyên tử, lý do chọn Nga là nước này sở hữu công nghệ nguồn, công nghệ hạt nhân vì hòa bình và mục đích thương mại với công nghệ lò nước nhẹ vận hành rất an toàn khoảng 1 thế kỷ qua.

Công nghệ hạt nhân của Nga được ghi nhận là an toàn bậc nhất hiện nay. Hiện rất nhiều khách hàng nước ngoài đang đặt mua công nghệ ĐHN của Nga. Chính Nga cũng phát triển mạnh mẽ ĐHN công nghệ lò nước nhẹ ở thị trường phát điện nội địa.

Việc lựa chọn Nga đã được xem xét trong một thời gian dài và là quyết định mang tầm quốc gia. Ngoài ra, cơ hội hợp tác với Việt Nam trong lĩnh vực ĐHN vẫn mở ra cho nhiều đối tác đến từ các nước khác. Liên quan đến ĐHN còn nhiều lĩnh vực khác như tư vấn, đào tạo. Ngoài ra, từ nay đến năm 2030, Việt Nam còn mở thêm 8 -10 địa điểm xây dựng ĐHN nữa.

Hiện nay, dự án ĐHN tại Việt Nam đang trong giai đoạn chuẩn bị báo cáo nghiên cứu khả thi và xúc tiến tìm đối tác tư vấn. Hồ sơ yêu cầu đã dự thảo xong, đang xin ý kiến một số đối tác có kinh nghiệm liên quan, dự kiến hoàn thành trong 18 – 24 tháng. Sau đó chuyển qua lựa chọn tổng thầu thực hiện dự án theo hình thức chìa khóa trao tay.

Song song với dự án đầu tư, nhiều việc khác cũng đang được khẩn trương tiến hành theo yêu cầu của Thủ tướng như dự án hạ tầng cơ sở cho thi công, dự án trung tâm tiếp xúc với dân chúng ở Phan Rang - Tháp Chàm; dự án nguồn nhân lực, v.v…

Về chất thải hạt nhân, Nga cam kết sẽ giúp chúng ta quản lý và xử lý chất thải hạt nhân, đồng thời xây dựng cả một chương trình quốc gia về vấn đề này. Đây là một cam kết mang tính lâu dài.

Về nhiên liệu, theo ông Tấn, đây là bài toán cả thế giới đều phải lo chứ không chỉ riêng Việt Nam. Nếu sử dụng không tái chế, với công nghệ lò hiện nay, nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân chỉ đủ dùng trong khoảng 80 năm nữa. Nhưng nếu tái chế có thể dùng trong hàng nghìn năm.

Về vấn đề nguồn nhân lực, hiện nay Bộ GD&ĐT đã trình Thủ tướng Chính phủ Đề án Đào tạo Phát triển nguồn nhân lực và đang chờ phê duyệt. Theo đó, sẽ có 7 cơ sở đào tạo về ĐHN gồm: ĐH Bách khoa Hà Nội, Viện Năng lượng Nguyên tử, ĐH KHTN Hà Nội, Viện Vật lý, ĐH Đà Lạt, ĐH KHTN TPHCM, ĐH Điện lực.

Một số đơn vị khác như Tổng Cty Điện lực Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ cũng có chương trình đào tạo riêng. Ngoài ra, phía Nga đang hợp tác tích cực với Việt Nam đào tạo cho 40 người Việt đầu tiên trong năm 2010 và sẽ tiếp tục đào tạo trong các năm tiếp theo.

Ngoài ra, các cơ quan liên quan hiện nay đang tiếp tục xây dựng các thông tư, nghị định, tiêu chuẩn, quy chuẩn liên quan đến điện hạt nhân; ký kết và tham gia các cam kết quốc tế liên quan đến điện hạt nhân, v.v…

Nga chịu trách nhiệm vận hành Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận

Đại sứ đặc mệnh toàn quyền Liên bang Nga, Kovtun Andrei Grigorievich cho biết: “Việc hợp tác xây dựng Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam tại Ninh Thuận, phía Nga sẽ hoàn toàn chịu trách nhiệm về hoạt động".

Ông Grigorievich cũng đã khẳng định về độ an toàn của nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận tại diễn đàn đối thoại Năng lượng nguyên tử ngày 13/4. Phát biểu tại sự kiện này, Đại sứ đặc mệnh toàn quyền Liên bang Nga cho hay, hiện Tập đoàn Rosatom của Nga đã xây dựng 66 tổ máy ở 12 quốc gia trên thế giới, việc xây dựng nhà máy và để đảm bảo an toàn khi tiến hành xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1. 

Còn ông Boyarkin Sergei Alexandrovich khẳng định: “Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 sẽ được Nga xây dựng theo công nghệ lò phản ứng 2 vòng tuần hoàn, an toàn nhất hiện nay so với lò phản ứng 1 vòng tuần hoàn của các nước khác trên thế giới". 

Tập đoàn Rosatom phân tích, việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân có nghiên cứu kỹ về địa chất, khoảng cách đảm bảo an toàn khi có sự cố động đất hay sóng thần. 

Ngày 13/4 diễn đàn thu hút 150 đại biểu tham dự, trong đó có đại diện Ban Đối ngoại Trung ương; Giám đốc Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam cùng các nhà khoa học của Bộ; Đại sứ đặc mệnh toàn quyền Liên bang Nga tại Việt Nam; Giám đốc Chương trình của Tập đoàn Nhà nước Rosatom.

Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận là tên gọi chung của chuỗi hai nhà máy điện hạt nhân I và II đang trong dự án xây dựng tại tỉnh Ninh Thuận, Việt Nam với tổng công suất trên 4.000 MW.[1] Theo quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia, nhà máy điện hạt nhân I và II sẽ được khởi công vào tháng 12 năm 2014 và hoàn thành vào năm 2022, phát điện vào cuối năm 2020.[2] Dự án được tiến hành theo kiến nghị của Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng dựa trên ước tính thiếu thốn điện năng đến 2020, được Quốc hội Việt Nam thông qua chủ trương đầu tư xây dựng. Về nguồn kinh phí, Nga đồng ý cho Việt Nam vay 10,5

tỷ USD, Nhật cũng đồng ý cho vay nguồn vốn ODA làm điện hạt nhân.[3] Tổng mức đầu tư dự toán khoảng 200.000 tỷ đồng tại thời điểm cuối năm 2008. Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận I

Tháng 5 năm 2010, Nga được lựa chọn làm đối tác cung cấp công nghệ cho nhà máy điện hạt nhân I, với cam kết lâu dài sẽ hỗ trợ Việt Nam trong công tác quản lý và xử lý chất thải hạt nhân, đồng thời xây dựng một chương trình quốc gia về vấn đề này.[7]Nga đưa ra mức giá ở nhà máy mức công suất 2.000 MWh là gần 8 tỷ USD[8] và đồng ý cho Việt Nam vay tín dụng xuất khẩu để triển khai dự án.[2] Nhà máy được dự tính xây dựng với hệ số an toàn cao trên cơ sở các lò phản ứng nước nhẹ hiện đại;[9] sử dụng công nghệ nước áp lực (VVER) theo thiết kế của nhà máy điện thế hệ 3 với mức độ an toàn hơn hẳn thế hệ 2 (như nhà máy Fukushima I). Các chương trình hệ thống nhà máy điện hạt nhân đảm bảo an toàn chủ động và thụ động. Theo công nghệ mới, khu vực đảm bảo an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố nằm cách nhà máy 800 m. Đại sứ Đặc mệnh toàn quyền Liên bang Nga tại Việt Nam khẳng định phía Nga hoàn toàn chịu trách nhiệm về sự an toàn của Nhà máy Điện hạt nhân Ninh Thuận I.

Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận II

Chính phủ Việt Nam đã ký các thoả thuận hợp tác xây dựng máy điện hạt nhân Ninh Thuận II với Nhật Bản. Tháng 9 năm 2011, Nhật Bản cho tàu khảo sát địa chất đến Việt Nam khảo sát địa chất biển phục vụ dự án xây dựng nhà máy II.

Các chuyên gia Công ty Điện nguyên tử Nhật Bản (JAPC) đưa ra công nghệ và các đặc tính an toàn của các thế hệ lò phản ứng tiên tiến của Nhật có khả năng chống động đất và sóng thần cùng hướng khắc phục sau sự cố nhà máy điện Fukushima I.

Địa chất và an toàn hạt nhân

Ninh Thuận được các nhà địa chất xác định là vùng động đất cấp 5 hoặc 6. Về mặt khoa học, trận động đất có cường độ lớn hơn 6,5 độ Richter xảy ra ngoài biển có khả năng gây ra sóng thần.[12] Tại vùng Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Thuận (giáp Ninh Thuận, thuộc tuyến đứt gãy 109 – 110 độ) hàng năm đều có động đất, cường độ từ 4,7 đến 5,2 độ Richter. Đây là hoạt động kiến tạo bình thường không gây nguy hiểm, nhưng nếu động đất trên 8 độ Richter, ước tính sau 15-30 phút, sóng thần sẽ đến đất liền và ảnh hưởng trực tiếp lên khu vực nhà máy. Các nhà khoa học Việt Nam và quốc tế cho rằng, với mức độ động đất vốn có, nếu núi lửa hoạt động có thể gây ra sóng thần nhưng mức độ cũng

không mạnh. Theo cục trưởng Cục An toàn bức xạ và hạt nhân, khu vực xây dựng nhà máy tương đối ổn định và những trận động đất thông thường sẽ không ảnh hưởng đến khu vực nhà máy. [13]

Tháng 3 năm 2011, đại diện Ban chuẩn bị đầu tư dự án cho biết: "Hai nhà máy điện hạt nhân tại Ninh Thuận sẽ được thiết kế ở mức dự phòng cao hơn từ 15 đến 30% so với mức độ động đất cao nhất đã từng xảy ra ở Việt Nam (6,8 độ Richter)". Ngoài ra 2 nhà máy còn được thiết kế hệ thống đê chắn sóng cao 15m, mặc dù mức sóng cao nhất ghi nhận được tại Ninh Thuận là 8m.[14]

Từ 26 đến 28 tháng 7 năm 2011 đã diễn ra hội thảo quốc tế về "Các vấn đề liên quan đến động đất và sóng thần trong việc phê duyệt địa điểm Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận" với sự tham dự của hàng trăm chuyên gia đến từ Nga, Nhật Bản, Hoa Kỳ,Armenia và Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế. Mục tiêu của hội thảo là đưa ra phương án xây dựng tối ưu nhất, đảm bảo sự an toàn và hiệu quả vận hành của nhà máy.[15]

Tháng 8 năm 2011, tại Hội nghị khoa học và công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 9, các chuyên gia khảo sát cho biết có một sốđứt gãy đang hoạt động bị bỏ sót trong các nghiên cứu, khảo sát trước đây. Các đứt gãy này được cho là có vai trò quan trọng đối với sự ổn định công trình trong khu vực. Các chuyên gia kiến nghị khảo sát bổ sung.[5]

Ngày 3 tháng 2 năm 2012, công tác khảo sát địa chất đã bắt đầu tiến hành.[16]

Đào tạo nhân lực

Theo các chuyên gia, Việt Nam thiếu cán bộ trong lĩnh vực công nghệ điện hạt nhân trầm trọng. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ký hợp đồng đào tạo nhân lực với Tập đoàn Nhà nước và điện hạt nhân của Nga. Từ 2010, Tập đoàn Điện lực Việt Nam đưa khoảng 40 người đi đào tạo. Bộ Khoa học và Công nghệ cũng đang xem xét vấn đề này trong thời điểm Việt Nam chưa có người làm về công nghệ hạt nhân.[8] Thủ tướng Chính phủ cũng nhấn mạnh và yêu cầu cơ quan chuyên ngành nhanh chóng hoàn thiện các văn bản pháp quy, đào tạo nguồn nhân lực cho nhà máy điện nguyên tử đầu tiên khu vực Đông Nam Á.[3]

Nga bắt đầu đào tạo nhóm sinh viên Việt Nam đầu tiên tại trường đào tạo thuộc Rosatom với dự định tăng dần số lượng trong tương lai. Ba trung tâm đào tạo cho sinh viên đang được xây dựng, dự kiến hoàn thành và hoạt động trước khi vận hành điện hạt nhân 2 năm.[10]

Ông Sueo Machi, Phó Tổng Giám đốc Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), Điều phối viên Diễn đàn hợp tác hạt nhân Châu Á (FNCA), phát biểu rằng vai trò của người vận hành nhà máy điện hạt nhân rất quan trọng do đó đòi hỏi sự đào tạo chuyên sâu. Bên cạnh đó, trong năm 2010, Nhật Bản đã đào tạo cho Việt Nam 50 - 60 lượt cán bộ trong lĩnh vực điện hạt nhân và sẽ tiếp tục giúp đào tạo nhân lực để bảo đảm an toàn vận hành điện hạt nhân.

Đại diện ban quản lý dự án cho biết theo kế hoạch đến năm 2020 sẽ có khoảng 200 kỹ sư được đào tạo, huấn luyện về điện hạt nhân cho hai nhà máy.[5]

Khung pháp lý

Vấn đề ban hành khung pháp lý cho an toàn hạt nhân cũng là một thách thức vì trong tương lai vài năm kể từ 2011, Việt Nam cần hàng trăm văn bản về lĩnh vực này. Tuy nhiên, Luật năng lượng nguyên tử Việt Nam khi ban hành phải lệ thuộc quá nhiều vào các quy định pháp luật trước đó. Và theo quy định hiện tại, các công đoạn phê duyệt, cấp phép phân chia ra nhiều cơ quan chủ quản. Điều này đi ngược với hướng dẫn xây dựng Luật của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế là chỉ nên để một cơ quan duy nhất quản lý. Điều này được xem là điểm yếu nhất của Luật năng lượng nguyên tử đang xây dựng.[5]

Quan điểm - đánh giá

Tháng 8 năm 2011, Cục trưởng Cục An toàn bức xạ và hạt nhân Việt Nam khẳng định công nghệ của Nga là hiện đại và đáng tin cậy, độ an toàn được đánh giá cao, nhưng vấn đề đáng lo ngại là an toàn trong quản lý và vận hành, về con người. Ông cho biết điều đáng quan tâm nhất không phải là công nghệ mà là cách Việt Nam sẽ tiếp nhận và vận hành công nghệ đó. Đây là bước khởi đầu quan trọng vì theo kế hoạch của Chính phủ, Việt Nam còn dự định mở thêm 8 - 10 địa điểm xây dựng điện hạt nhân đến năm 2030.[8]

Tiến sĩ Bogomil Machev, giám đốc điều hành Công ty Risk Engineering của Bulgari cũng có quan điểm nguồn nhân lực là thách thức lớn của Việt Nam. Ông cho biết, từ kinh nghiệm của Bulgari, trong cao điểm xây dựng nhà máy cần tới 1.000 người túc trực thường xuyên, đội ngũ chuyên gia theo dõi giám sát phải có kinh nghiệm trên 30 năm. Bên cạnh đó, giáo sư tiến sĩ Trần Hữu Phát, chủ tịch hội đồng khoa học Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam cũng bày tỏ lo ngại về những vấn đề chưa sáng tỏ trong khảo sát địa chất: "Có thể giảm tiến độ, lùi thời hạn để chuẩn Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 có công nghệ 3+

Mô hình nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận.

(VOV) - Dự án Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 với tổng công suất lắp đặt khoảng 2.000 MW, được xây dựng bằng công nghệ tiên tiến 

Ninh Thuận cần nâng cao tầm nhìn về quy hoạch An toàn nhà máy điện hạt nhân và dự án điện hạt

nhân Ninh Thuận Nga hỗ trợ Việt Nam phát triển điện hạt nhân

Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 được xây dựng bằng những tổ máy thuộc thế hệ tiên tiến 3+ sẽ khắc phục những nhược điểm tổ máy thế hệ 2 thuộc nhà máy điện hạt nhân Fukushima (Nhật Bản). Ông Petr G. Shchedrovitsky, cố vấn Tổng Giám đốc Tập đoàn Rosatom, tập đoàn về năng lượng nguyên tử của Nga, khẳng định như vậy trong buổi họp báo về quan hệ Việt Nga trong lĩnh vực nguyên tử ngày 8/2.

Theo tiến độ bình thường, việc xây Nhà máy điện Ninh thuận 1 sẽ mất từ 1 đến 1,5 năm cho việc khảo sát; 1 năm cho việc chuẩn bị tại địa phương và khoảng 5 năm cho việc xây dựng. Tuy nhiên, để vận hành nhà máy điện hạt. Ông Shchedrovitsky cho hay, hiện đã có gần 100 kỹ sư người Việt Nam được cử sang Nga để đào tạo kiến thức về ngành điện hạt nhân.

Dự án Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 với tổng công suất lắp đặt khoảng 2.000 MW do Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) làm chủ đầu tư và Tập đoàn Rosatom thực hiện. Đây là dự án điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam, thuộc Quy hoạch Phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011- 2020 có xét đến năm 2030 (Tổng sơ đồ VII)./.

bị và xây dựng cho tốt. Thiếu an toàn là nguy hiểm nhất", và nói rằng "không nên đùa với điện hạt nhân".

Về quan điểm các nước, sau sự cố ở Nhật đã có nhiều lo ngại về các nhà máy hạt nhân trên thế giới. Tháng 5 năm 2011,Đức tuyên bố sẽ hoàn thành việc đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân vào 2022. Chính phủ Thụy Sĩ và Bỉ cũng tuyên bố dừng mọi kế hoạch xây dựng mới nhà máy điện hạt nhân và từng bước hủy bỏ các nhà máy hiện có. Tuy nhiên, các chuyên gia Nga cho biết, Pháp vẫn hoạt động các nhà máy và thêm các nhà máy mới. Phần Lan cũng đang xây dựng thêm nhiều các nhà máy điện hạt nhân. Do đó, quan điểm mỗi nước là không giống nhau trong phát triển năng lượng hạt nhân.

Các dự án song song

Ninh Thuận được đánh giá là một trong những vùng có tiềm năng phát triển năng lượng điện gió và mặt trời rất lớn. Đến giữa tháng 3 năm 2011, tại Ninh Thuận đã có 30 nhà đầu tư trong nước và nước ngoài đăng ký dự án phát triển điện gió, điện mặt trời; thu hút trên 35.000 tỷ đồng vốn đầu tư khai thác.