Đề tài An toàn bức xạ trong lò phản ứng hạt nhân

L/O/G/O GVHD: ThS. Tr ng Tr ng S nươ ườ ơ SVTH: L i Th Trúc Ph ngạ ị ươ Võ Th Thanh Uyênị Huỳnh Chí Dũng Tr n Bá Tínầ Nhóm 6 www.themegallery.com N i dungộ Th h lò ph n ng h t ế ệ ả ứ ạ nhân C u trúc lò BWR ấ C u trúc lò PWR ấ C u trúc lò CANDU ấ www.themegallery.com Các th h lò ph n ng h t nhânế ệ ả ứ ạ Th hế ệ lò ph n ngả ứ Đ u ầ tiên II IIIIII+ IV www.themegallery.com  G m: Shippingport c a M ; Dresden-1, Calder Hall-1, Magnox c a ồ ủ ỹ ủ Anh hay UNGG c a Pháp.ủ  Ph n l n chúng đ u đã ho c đang đ c tháo d do đã tr nên l i ầ ớ ề ặ ượ ỡ ở ỗ th i không còn hi u qu cao và m c đ m b o an toàn th p. ờ ệ ả ứ ả ả ấ  Lò thu c th h này b t ngu n t nh ng m u thi t k ban đ u ộ ế ệ ắ ồ ừ ữ ẫ ế ế ầ đ c phát tri n đ s d ng trên tàu bi n cu i nh ng năm 1940. Thi t k ượ ể ể ử ụ ể ố ữ ế ế ban đ u có công su t kho ng 5.000 KW.ầ ấ ả Th h ế ệ lò ph n ả ng đ u ứ ầ tiên www.themegallery.com B t đ u đ c v n ắ ầ ượ ậ hành vào nh ng năm ữ 1970. G m các ki u lò ồ ể PWR và BWR ; VVER và RBMK; CANDU; AGR... Th h ế ệ lò ph n ả ng th ứ ứ II www.themegallery.com  Phát tri n trong nh ng ể ữ năm 1990 Kh năng t đ ng cao ả ự ộ h n th h th IIơ ế ệ ứ Kh năng t b o vả ự ả ệ Nhà máy đi n h t nhân ệ ạ s d ng lò ph n ng th h ử ụ ả ứ ế ệ III đ c xây d ng đ u tiên ượ ự ầ Nh t B n.ở ậ ả Th h ế ệ lò ph n ả ng th ứ ứ III www.themegallery.com u đi m:Ư ể  Kh năng x y ra s c ít h nả ả ự ố ơ Kh năng sinh lãi l n h n do công su t đ c tăng lên t i 1600 MWả ớ ơ ấ ượ ớ S d ng nhiên li u ti t ki m h nử ụ ệ ế ệ ơ Nh c đi mượ ể Đã l i th i vì cùng m t kĩ thu t v i các lò PWRỗ ờ ộ ậ ớ Giá thành xây d ng th ng cao các lo i th h th II kho ng 1.5 đ n 2 ự ườ ạ ế ệ ệ ả ế l nầ Th h lò ế ệ ph n ng ả ứ th III+ứ Là th h lò ph n ng đ c trang b nh ng c i ti n v tính kinh t và ế ệ ả ứ ượ ị ữ ả ế ề ế m c đ an toàn cao h n th h th IIứ ộ ơ ế ệ ứ www.themegallery.com Các lò t ng lai này có khuynh h ng ti n t i chu kỳ kín, nghĩa là ươ ướ ế ớ các lò ph i có kh năng đ t cháy ph n l n ch t th i (lò nhanh) đ đáp ả ả ố ầ ớ ấ ả ể ng 4 tiêu chu n chính: ứ ẩ ti t ki m tài nguyênế ệ ti t ki m v chu kỳ nhiên li uế ệ ề ệ h n ch ch t th i phóng xạ ế ấ ả ạ h n ch s lan r ng vũ khí nguyên tạ ế ự ộ ử Th h lò ế ệ ph n ng ả ứ th IVứ Lò ph n ả ng nhi t ứ ệ đ r t cao ộ ấ www.themegallery.com Các công ngh lò ph n ng đang đ c s d ng ph bi nệ ả ứ ượ ử ụ ổ ế 59,5% công ngh lò n c áp l c (PWR) ệ ướ ự 20,8% công ngh lò n c sôi (BWR) ệ ướ 7,7% công ngh lò n c n ng (PHWR) ệ ướ ặ www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ H th ng bình lò ph n ngệ ố ả ứ Hình . H th ng bình lò ph n ngệ ố ả ứ Bình áp su t ấ 2002 2001 2000 Lõi lò: bó nhiên li u, các thanh đi u khi nệ ề ể Thi t b t o h i n c: máy tách ế ị ạ ơ ướ h i n c , máy s y h iơ ướ ấ ơ Thi t b đi u khi n năng l ng lò ế ị ề ể ượ ph n ng: ng d n thanh đi u khi n ả ứ ố ẫ ề ể , b ph n thao tác thanh đi u khi nộ ậ ề ể www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ Bình áp su tấ G m 3 b ph n: M t ng hình tr l n (đ ng kính bên trong là ồ ộ ậ ộ ố ụ ớ ườ 17,1 feet (5,21m), g m các l p lót d y kho ng 5 inch (13cm), n p bình ồ ớ ầ ả ắ và đáy bình áp su t. ấ V bình đ c c u t o b i các l p thép làm b ng nh ng h p kim ỏ ượ ấ ạ ở ớ ằ ữ ợ khác nhau. Chi u cao c a bình áp su t là 63,1 feet (19,2 m) ề ủ ấ V n đ ấ ề an toàn Bình lò áp su t đ c b c trong m t tòa nhà b o ấ ượ ọ ộ ả v đ c thi t k đ v n còn nguyên v n cho dù ệ ượ ế ế ể ẫ ẹ bình lò ph n ng b v ho c ng d n h i n c b ả ứ ị ỡ ặ ố ẫ ơ ướ ị v và nó đ ch c ch n đ gi n c đ y bên ỡ ủ ắ ắ ể ữ ướ ầ trong cho t i khi n c tràn lên t i các ng b t ớ ướ ớ ố ọ n c đ t phía trên lõi lò ph n ng.ướ ặ ả ứ www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ H th ng thanh nhiên li uệ ố ệ Hình 3.H th ng thanh nhiên li uệ ố ệ Nhiên li u :Uranium đ c làm giàu 3%. ệ ượ Thanh nhiên li u đ c làm b ng Zircaloyệ ượ ằ Bó nhiên li u g m 49 thanh nhiên li u ệ ồ ệ  Lò ph n ng có 368 bó nhiên li uả ứ ệ Nhi t trung bình trên b m t m t thanh ệ ề ặ ộ nhiên li u khi ho t đ ng là 558ệ ạ ộ oF (292oC).(s li u c a lò BWR Vermont ố ệ ủ Yankee,năm 1972) www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ H th ng thanh đi u khi n ệ ố ề ể •Làm b ng Bo-cacbua (Bằ 4C) b t và các m nh Hafnium (Hf)ộ ả •Đi u ti t neutron cho ph n ng phân h chề ế ả ứ ạ •Các thanh này có d ng hình ch th p đ c chèn vào gi a các ạ ữ ậ ượ ữ bó nhiên li u. ệ •M i thanh ki m soát đ c 4 bó nhiên li u.ỗ ể ượ ệ . V n đ an toànấ ề Trong tr ng h p có ườ ợ s c x y ra, các ự ố ả t anh đi u khi n ề ể đ c đóng l i hoàn ượ ạ toàn đ ch m d t ể ấ ứ nhanh chóng quá trình phân h ch di n ra ạ ễ trong lò Trong quá trình ho t ạ đ ng, các thanh đi u ộ ề khi n b ăn mòn nên ể ị c n đ c thay thầ ượ ế www.themegallery.com H th ng làm s ch n c lò ph n ngệ ố ạ ướ ả ứ C u t o lò BWRấ ạ Hình 4. H th ng làm s ch n c lò ph n ệ ố ạ ướ ả ngứ G m các ng d n và các b m tu n hoànồ ố ẫ ơ ầ vai trò lo i b các s n ph m phân ạ ỏ ả ẩ h ch, các s n ph m ăn mòn ạ ả ẩ và nh ng t p ch t ra kh i ữ ạ ấ ỏ n c tr c khi cho n c ướ ướ ướ này quay tr l i lõi lò ph n ở ạ ả ngứ www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ H th ng làm ngu i lò ph n ngệ ố ộ ả ứ  Làm ngu i lõi lò ph n ngộ ả ứ  Cung c p n c làm ch m ấ ướ ậ neutron  Đi u ch nh năng l ng lò ề ỉ ượ ph n ng b ng cách thay đ i ả ứ ằ ổ l u l ng n c vào lõi lòư ượ ướ h th ng ng d n, các van, b m phun và ệ ố ố ẫ ơ các b m tu n hoànơ ầ www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ Tuabin h i n cơ ướ D i s c ép h i n c t i ướ ứ ơ ướ ớ tuabin làm quay tuabin, đ ng ồ th i làm quay đ ng c máy phát ờ ộ ơ đi n.ệ Sau khi đi qua tuabin h i n c ơ ướ s đ c ng ng t và b m tr ẽ ượ ư ụ ơ ở l i bình áp su tạ ấ Vì h i n c sau khi thoát ra kh i lõi lò ơ ướ ỏ th ng nhi m nuclit phóng x nên tuabin ph i ườ ễ ạ ả đ c b o v trong su t quá trình ho t đ ng. ượ ả ệ ố ạ ộ Ph n l n nh ng tia phóng x trong n c ch ầ ớ ữ ạ ướ ỉ t n t i trong m t th i gian r t ng n (ch y u là ồ ạ ộ ờ ấ ắ ủ ế N-16 có chu kỳ bán rã là 7 giây), nên thành tuabin ph i đ c b o trì ngay sau khi lò ph n ả ượ ả ả ng ng ng ho t đ ng.ứ ư ạ ộ www.themegallery.com C u t o lò BWRấ ạ Van áp su t có ch c năng ngăn ch n ấ ứ ặ s gia tăng áp l c t c th iự ự ứ ờ •M t van an toàn trên đ nh n p bình áp su tộ ỉ ắ ấ •M t b tri t áp phía d i bình áp su tộ ể ệ ướ ấ M i lò ph n ng s đ c bao ỗ ả ứ ẽ ượ b c b i m t tòa nhà ch a b ng thép ọ ở ộ ứ ằ gia c dày 1.2 đ n 2.4 m.ố ế Bên ngoài lò ph n ng còn đ c thi t k ả ứ ượ ế ế v i m t h th ng b o v ti n bê tông ớ ộ ệ ố ả ệ ề ngăn s nh h ng c a lò v i môi ự ả ưở ủ ớ tr ng và c a môi tr ng t i lò ph n ườ ủ ườ ớ ả ng.ứ H th ng an toànệ ố www.themegallery.com C u trúc lò PWRấ www.themegallery.com C u trúc lò PWRấ Thùng lò: Hình 5. C u trúc thùng lòấ Thùng lò có nhi m v b o v tâm ệ ụ ả ệ lò, các c u trúc bên trong lò và các ấ c c u đi u khi n.ơ ấ ề ể Thùng lò đóng vai trò c a rào b o v th hai: ủ ả ệ ứ Rào th nh t là v b c nhiên li u còn rào th ứ ấ ỏ ọ ệ ứ ba là t ng kín c a tòa nhà lò.ườ ủ www.themegallery.com B ph n sinh h i:ộ ậ ơ C u trúc lò PWRấ áp su t cao n c làm mát đ c nung Ở ấ ướ ượ nóng t lò ph n ng vào b ph n sinh ừ ả ứ ộ ậ h i t phía d i và di chuy n lên xu ng ơ ừ ướ ể ố trong hàng ngàn nh ng ng có d ng hình ữ ố ạ ch U ng c.ữ ượ B m t c a nh ng ng này ti p xúc v i ề ặ ủ ữ ố ế ớ n c có áp su t th p đ c cung c p t ướ ấ ấ ượ ấ ừ b ph n ng ng t n c c a tuabin.ộ ậ ư ụ ướ ủ N c cung c p sôi lên và t o ướ ấ ạ thành h i n cơ ướ www.themegallery.com Thanh nhiên li u làm b ng h p kim Zircaloyệ ằ ợ R t b n ấ ề Ch u đ c nhi t đ caoị ượ ệ ộ Không h p th neutronấ ụ Ngăn ch n s rò rĩ các s n ph m phân ặ ự ả ẩ h chạ Nhiên li u h t nhânệ ạ www.themegallery.com B đi u áp ( Presurizer)ộ ề Hình 8. B đi u ápộ ề C u trúc lò PWRấ H n ch s thay đ i áp su tạ ế ự ổ ấ B đi u áp là bình ch a l n l t h i ộ ề ứ ầ ượ ơ n c trên và n c phía d i v i ướ ở ướ ở ướ ớ m t vòi phun trên và m t thi t b ộ ở ộ ế ị đun n c phía d i đ đi u ápướ ở ướ ể ề www.themegallery.com  Trong chu trình s c p do d n n c nhi t đ và áp su t cao ơ ấ ẫ ướ ở ệ ộ ấ s d n đ n tăng t c đ ăn mòn. Do đó v lò ph i đ c c u t o ẽ ẫ ế ố ộ ỏ ả ượ ấ ạ t các v t li u b n nh là thép không rĩ. ừ ậ ệ ề ư  Khi c n thay nhiên li u thì b t bu c lò PWR ph i ng ng ho t ầ ệ ắ ộ ả ư ạ đ ng hoàn toàn.ộ C u trúc lò PWRấ An toàn www.themegallery.com C u trúc lò CANDUấ Thùng lò Hình 10. Lò CANDU M i đ u c a thùng lò là m t l p ỗ ầ ủ ộ ớ ch n ngoài có tác d ng che ch n ắ ụ ắ phóng x và đ ng th i nâng đ các ạ ồ ờ ỡ thanh nhiên li u đ c đ t trong lõi lòệ ượ ặ www.themegallery.com C u trúc lò CANDUấ 2. Nhiên li uệ www.themegallery.com C u trúc lò CANDUấ B ph n ti p nhiên li uộ ậ ế ệ www.themegallery.com C u trúc lò CANDUấ B ph n sinh h iộ ậ ơ Ph n chính c a b ph n sinh ầ ủ ộ ậ h i: vài nghìn ng có đ ng kính ơ ố ườ nh Incolloy-800 đ c u n cong ỏ ượ ố thành hình ch U ng c. ữ ượ H i n c đ c t o ra s bay ơ ướ ượ ạ ẽ lên phía trên c a b ph n sinh ủ ộ ậ h i và t i đây h i n c s ơ ạ ơ ướ ẽ đ c tách m tr c khi làm ượ ẩ ướ quay tuabin www.themegallery.com C u trúc lò CANDUấ B đi u ápộ ề duy trì áp su t c a n c n ng t i ấ ủ ướ ặ ả nhi t trong chu trình s c p. ệ ơ ấ www.themegallery.com N u ch t t i nhi t trong lò ph n ng b rò r thì t c đ ế ấ ả ệ ả ứ ị ỉ ố ộ ph n ng dây chuy n s tăng đ t ng t khi đó nhi t đ bên ả ứ ề ẽ ộ ộ ệ ộ trong lò s tăng cao. S d n đ n kh năng gây ra tai n n nguy ẽ ẽ ẫ ế ả ạ hi m nghiêm tr ng. Đ ngăn ch n quá trình này, tr m đã g n ể ọ ể ặ ạ ắ các máy c m bi n đ đo nh ng bi n đ i quan tr ng nh dòng ả ế ể ữ ế ổ ọ ư ch y, nhi t đ và áp su t. Các c m bi n s t đ ng kích ho t ả ệ ộ ấ ả ế ẽ ự ộ ạ h th ng đóng kh n c p khi có b t c đi u gì b t th ng và lò ệ ố ẩ ấ ấ ứ ề ấ ườ ph n ng có nghĩa v ph i đóng c a nhanh chóng tr c khi ả ứ ụ ả ủ ướ nhi t đ tăng đ đ tan ch y bên trong lò ph n ngệ ộ ủ ể ả ả ứ C u trúc lò CANDUấ Kh năng an toànả L/O/G/O www.themegallery.com Thank You!