Báo cáo chủ đề Nhà máy hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân và các tác động môi trường

 BỘ TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG
 ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG TP.HCM
 KHOA MÔI TRƯỜNG
 BÁO CÁO 
Chủ đề: NHÀ MÁY HẠT NHÂN, NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN
 VÀ CÁC TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG
 GVHD: TS. NGUYỄN LỮ PHƯƠNG
 Lớp: 02-QLMT01
 Thành viên: Nguyễn Kiều Anh 0250020151
 Hoàng Thị Thúy An 0250020002
 Nguyễn Thị Kim Chinh 0250020107
 Trương Hoài Dung 0250020108
 Đinh Thị Kim Dung 0250020109
 Trần Thị Hiền 0250020159
 Tháng 02/2017 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 .............................................................................................................................................
 TPHCM, ngày tháng 11 năm 2016
 Giảng viên nhận xét 
 (Kí, ghi rõ họ tên)
 Trang 2 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 MỤC LỤC
I. TỔNG QUAN .................................................................................................................5
 1.1. Năng lượng hạt nhân...............................................................................................5
 1.1.1. Phản ứng phân hạch ............................................................................................6
 1.1.2. Phản ứng nhiệt hạch............................................................................................8
 1.1.3. Phân rã phóng xạ...............................................................................................10
 1.2 Vòng nhiên liệu hạt nhân.......................................................................................11
 1.2.1. Khai thác và Chế biến .......................................................................................12
 1.2.2. Khí hóa và làm giàu ..........................................................................................13
 1.2.3. Tái chế nhiên liệu đã qua sử dụng và lưu trữ chất thải tạm thời.......................15
 1.2.4. Loại bỏ chất thải lâu dài....................................................................................16
 1.3. Nhà máy điện hạt nhân.........................................................................................17
 1.3.1. Lịch sử...............................................................................................................17
 1.3.2. Ưu điểm ............................................................................................................19
 1.3.3. Nhược điểm.......................................................................................................20
II. NHÀ MÁY HẠT NHÂN, ĐIỆN HẠT NHÂN..........................................................21
 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân............................21
 2.2. Lò phản ứng hạt nhân...........................................................................................23
 2.2.1. Cấu tạo ..............................................................................................................23
 2.2.2 Phân loại các lò phản ứng hạt nhân....................................................................27
 2.3 Các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới .............................................................31
III. CÁC SỰ CỐ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI.........................38
 3.1 Nhà máy điện hạt nhân Chalk River (tháng 12, 1952)........................................38
 3.2 Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island (ngày 28 tháng 3 năm 1979) ..........38
 3.3 Nhà máy điện hạt nhân Chernoby........................................................................40
 3.4 Nhà máy điện hạt nhân Tokaimura, Nhật Bản, 30/9/1999 .................................44
 3.5 Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Dai-ichi ......................................................44
 3.6 Nhà máy điện hạt nhân ở tây bắc Pháp, gần Eo biển Manche...........................47
 Trang 3 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
IV. DỰ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN Ở VIỆT NAM.........................................47
 4.1. Giới thiệu................................................................................................................47
 4.2. Cơ sở hình thành dự án ........................................................................................51
 4.3. Dự án Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 & 2 .............................................52
 4.4. Một số hạng mục dự án điện hạt nhân đã triển khai .........................................56
 4.5. Dừng dự án điện hạt nhân Ninh Thuận ..............................................................56
 4.6. Nguyên nhân dừng dự án điện hạt nhân tại Ninh Thuận..................................57
 4.7. Giải pháp thay thế .................................................................................................58
V. NHỮNG KHÓ KHĂN KHI PHÁT TRIỂN ĐIỆN HẠT NHÂN Ở CÁC NƯỚC 
VÀ VIỆT NAM ................................................................................................................59
 5.1. Một số khó khăn của các nước khác....................................................................60
 5.2. Một số khó khăn ở Việt Nam................................................................................60
VI. TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRONG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG 
LƯỢNG HẠT NHÂN......................................................................................................61
 6.1. Trong quá trình khai thác mỏ Uranium .............................................................61
 6.2. Trong quá trình tinh chế và chế biến nguyên liệu: ............................................63
 6.3. Trong quá trình vận chuyển các chất phóng xạ, nhiên liệu và chất thải .........66
 6.4. Trong quá trình tái sản xuất các nhiên liệu đã sử dụng ....................................66
 6.5 Trong quá trình vận hành lò phản ứng................................................................68
 6.5.1 Rủi ro xảy ra bên trong nhà máy........................................................................68
 6.5.2 Rủi ro do tác động bên ngoài .............................................................................68
 6.6 Trong quá trình loại bỏ các phế thải. ...................................................................68
 6.7 Vấn đề an toàn hạt nhân và dư luận.....................................................................70
 6.8 Ảnh hưởng của bức xạ hạt nhân...........................................................................73
 6.8.1 Bức xạ hạt nhân..................................................................................................73
 6.8.2 Ảnh hưởng của bức xạ hạt nhân ........................................................................88
VII. KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ ......................................................................................90
 Trang 4 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 DANH MỤC BẢNG – BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 1: Tỷ lệ các loại LPƯ đang vận hành .................................................................34
Biểu đồ 2: Phân bố lò LPƯ theo khu vực địa lý ..............................................................35
Biểu đồ 3: Phân bố LPƯ theo tuổi vận hành ...................................................................35
Biểu đồ 4: Số LPƯ đang xây dựng và có kế hoạch xây dựng .........................................36
Biểu đồ 5: Số LPƯ được khởi công xây dựng hàng năm, giai đoạn 2007 – 2016 ..........37
Biểu đồ 6: Số LPƯ mới được hòa vào lưới điện hàng năm, giai đoạn 2007 – 2016.......38
Biểu đồ 7: Tổng công suất ĐHN hàng năm, giai đoạn 1995 – 2014...............................38
Biểu đồ 8: Sản lượng ĐHN hàng năm, giai đoạn 1995 – 2014 .......................................39
Bảng 4.1 Kế hoạch triển khai dự án nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 ....................56
 Trang 5 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 DANH MỤC HÌNH ẢNH 
Hình 1.1: Phản ứng phân hạch...........................................................................................9
Hình 1.2: Phản ứng dây chuyền.........................................................................................9
Hình 1.3: Phản ứng nhiệt hạch.........................................................................................10
Hình 1.4: Phân rã phóng xạ .............................................................................................13
Hình 1.5 : Vòng nhiên liệu hạt nhân ...............................................................................14
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một nhà máy điện hạt nhân ...........................24
Hình 2.2. Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân .........................................................................25
Hình 2.3. Các giai đoạn phát triển của lò phản ứng hạt nhân..........................................26
Hình 2.4. Các dạng thanh nhiên liệu sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân......................28
Hình 2.5. Cấu tạo lò phản ứng graphite – PƂMK – 1000................................................30
Hình 2.6. Lò phản ứng sử dụng notron kích họat năng lượng lớn...................................31
Hình 2.7. Lò phản ứng áp lực, dùng nước nhẹ làm chất truyền nhiệt..............................32
Hình 3.1 Nhà máy điện hạt nhân Chalk River ................................................................40
Hình 3.2 Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island .....................................................41
Hình 3.3 Nhà máy điện hạt nhân Chernoby ....................................................................42
Hình 3.4 Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi ......................................................47
Hình 5.1 Sơ đồ chu trình khai thác – sử dụng nhiên liệu hạt nhân.................................63
Hình 5.2: Khu mỏ uranium, nơi phát tán khí radon ........................................................65
 Trang 6 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 I. TỔNG QUAN
 1.1. Năng lượng hạt nhân
 Năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thu được nhờ các 
 lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Theo một cách đơn giản, năng lượng hạt nhân là 
 năng lượng thu được từ các hạt nhân nguyên tử. Có ba loại phản ứng hạt nhân: phản ứng 
 phân hạch, phản ứng tổng hợp (nhiệt hạch) và phân rã phóng xạ. 
 Năm 2005, năng lượng hạt nhân cung cấp 2,1% nhu cầu năng lượng của thế giới và 
chiếm khoảng 15% sản lượng điện thế giới, trong khi đó chỉ tính riêng Hoa Kỳ, Pháp, và 
Nhật Bản sản lượng điện từ hạt nhân chiếm 56,5% tổng nhu cầu điện của ba nước này. 
Đến năm 2007, theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có 439 
lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động trên thế giới, thuộc 31 quốc gia.
 Năm 2007, sản lượng điện hạt nhân trên thế giới giảm xuống còn 14%. Theo IAEA, 
nguyên nhân chính của sự sụt giảm này là do một trận động đất xảy ra vào ngày 16 tháng 
7 năm 2007 ở phía tây Nhật Bản, làm cho nước này ngưng tất cả 7 lò phản ứng của nhà 
máy điện hạt nhân Kashiwazaki-Kariwa. Một vài nguyên nhân khác như "ngưng hoạt 
động bất thường" do thiếu nhiên liệu đã xảy ra ở Hàn Quốc và Đức. Thêm vào đó là sự 
gia tăng hệ số tải của các lò phản ứng để đáp ứng nhu cầu sử dụng chỉ diễn ra trong một 
thời gian ngắn.
 Hoa Kỳ sản xuất nhiều năng lượng hạt nhân nhất cung cấp 19% lượng điện tiêu thụ, 
trong khi đó tỷ lệ điện hạt nhân của Pháp là cao nhất trong sản lượng điện của nước này 
đạt 78% vào năm 2006. Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lượng hạt nhân cung cấp 30% 
nhu cầu điện.Một số tàu quân sự và dân dụng (như tàu phá băng) ở Hoa Kỳ sử dụng động 
cơ đẩy hạt nhân biển, một dạng của động cơ đẩy hạt nhân. Một vài động cơ đẩy không 
gian được phóng lên sử dụng các lò phản ứng hạt nhân có đầy đủ chức năng: loạt tên lửa 
của Liên Xô RORSAT và SNAP-10A của Hoa Kỳ.
 Trên phạm vi toàn cầu, việc hợp tác nghiên cứu quốc tế đang tiếp tục triển khai để 
nâng cao độ an toàn của việc sản xuất và sử dụng năng lượng hạt nhân như các nhà máy 
 Trang 7 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
an toàn bị động, sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân, và sử dụng nhiệt của quá trình như 
trong sản xuất hydro để lọc nước biển, và trong hệ thống sưởi khu vực.
 1.1.1. Phản ứng phân hạch 
 Phản ứng phân hạch – còn gọi là phản ứng phân rã nguyên tử - là một quá trình 
vật lý hạt nhân và hoá học hạt nhân mà trong đó hạt nhân nguyên tử bị phân chia thành 
hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn và vài sản phẩm phụ khác. Các sản phẩm phụ bao gồm 
các hạt neutron, photon tồn tại dưới dạng các tia gamma, tia beta và tia alpha. Sự phân 
hạch của các nguyên tố nặng là một phản ứng toả nhiệt và có thể giải phóng một lượng 
năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động năng của các hạt được giải phóng
 Được Enrico Fermi thực hiện hành công vào năm 1934 khi nhóm của ông dùng 
nơtron bắn phá hạt nhân Uranium. Năm 1938, các nhà hóa học khác đã thực hiện các thí 
nghiệm tạo ra các sản phẩm của Uranium sau khi bị nơtron bắn phá. Họ xác định rằng các 
nơtron tương đối nhỏ có thể cắt các hạt nhân của các nguyên tử Urani lớn thành hai phần 
khá bằng nhau. Phân hạch hạt nhân là phương pháp duy nhất hiện đang được sử dụng bởi 
các nhà máy hạt nhân để tạo ra điện.
 Về phân hạch, uranium là nặng nhất của 92 nguyên tố tự nhiên. Vì nó cũng là một 
trong số ít những nguyên tố mà có thể dễ dàng phân hạch, nó là nhiên liệu của sự lựa 
chọn sử dụng bởi các nhà máy điện hạt nhân hiện nay. Nguyên tố này được hình thành 
khi trái đất được tạo ra và thường được tìm thấy trong đá. Đá có chứa một lượng đáng kể 
uranium được gọi là quặng uranium, hoặc uranit. Hai hình thức (đồng vị) của uranium 
được tìm thấy trong những khối đá: uranium-235 và uranium-238. Những hằng số này 
tham chiếu số neutron và proton trong mỗi nguyên tử. Uranium-235 là dạng thường được 
sử dụng để sản xuất năng lượng vì không giống như urani-238, hạt nhân tách một cách dễ 
dàng hơn khi bị bắn phá bởi một neutron. Trong suốt phản ứng phân hạch, các nguyên tử 
uranium-235 hấp thụ một neutron bắn phá, dẫn đến hạt nhân của nó tách ra thành hai 
nguyên tử có trọng lượng nhẹ hơn. (Xem hình 1.1.) Phản ứng phân hạch đồng thời giải 
phóng năng lượng như cả nhiệt và bức xạ. Nó cũng phát ra nhiều neutron. Những neutron 
phát ra tiếp tục bắn phá các nguyên tử uranium khác, và quá trình này sẽ lặp lại. Quá 
trình lặp đi lặp lại này được gọi là một phản ứng dây chuyền.
 Trang 8 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 Hình 1.1: Phản ứng phân hạch
 Hình 1.2: Phản ứng dây chuyền
 Khi một nguyên tử uranium được tách ra (phân hạch), khối lượng của các mảnh vỡ 
nhỏ hơn khối lượng của nguyên tử ban đầu. Năng lượng tương ứng với sự mất mát này 
của khối lượng được định nghĩa là năng lượng phân hạch. Nó được biểu diễn dưới dạng 
phương trình bằng phương trình của Einstein [1]: E = mc2
 Trong hệ SI:
 E= jun (J)
 Trang 9 Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM Lớp 02_QLMT01
 m= kilogram (kg)
 c=m/s, vận tốc ánh sáng: 3.108 m/s
 1.1.2. Phản ứng nhiệt hạch
 Phản ứng tổng hợp hạt nhân hay phản ứng nhiệt hạch, trong vật lý học, là quá trình 2 
 hạt nhân hợp lại với nhau để tạo nên một nhân mới nặng hơn. Cùng với quá trình này là 
 sự phóng thích năng lượng hay hấp thụ năng lượng tùy vào khối lượng của hạt nhân 
 tham gia.
 Hình 1.3: Phản ứng nhiệt hạch
 a. Tổng hợp trong tự nhiên
 Trong tự nhiên, tổng hợp hạt nhân tồn tại trong các môi trường có nhiệt độ cực cao 
 ở các ngôi sao, ví dụ như mặt trời. Bên trong mặt trời, nhiệt độ lên tới hàng chục triệu độ 
 cho phép xảy ra sự tổng hợp các hạt nhân nhẹ như hạt nhân hyđrô thành hạt nhân hêli. 
 Những phản ứng nhiệt hạch này giải phóng rất nhiều năng lượng, điều này giải thích vì 
 sao nhiệt độ mặt trời rất cao. Một phần nhỏ của năng lượng bức xạ từ mặt trời đi đến trái 
 đất 
 b. Tổng hợp trên trái đất 
 Con người tìm cách làm chủ các phản ứng tổng hợp trên trái đất nhằm khai thác 
 nguồn năng lượng cực lớn đó. Người ta đã làm chủ được những phản ứng này trong bom 
 H (bom hyđrô), nhưng chưa thể chế ngự chúng để sản xuất điện năng. Phản ứng được 
 nghiên cứu nhiều nhất cho mục đích dân sự là phản ứng tổng hợp hai hạt nhân đồng vị 
 Trang 10