Những điều chưa biết về nhà máy điện hạt nhân

Ngày nay, khi mà các nguồn năng lượng hóa thạch (như than đá, dầu mỏ...) đang ngày càng cạn kiệt, con người đứng trước thách thức phải tìm ra những nguồn năng lượng mới để thay thế. Năng lượng hạt nhân là một trong những ứng viên sáng giá nhất.

Đúng như tên gọi, năng lượng hạt nhân được tạo từ việc chia tách các hạt nhân nguyên tử bằng các lò phản ứng được kiểm soát bởi con người và máy móc. Do vậy, năng lượng hạt nhân có thể nói là gần như vô tận nếu như so sánh với các loại năng lượng hóa thạch hiện nay.

Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân là một hệ thống thiết bị hạt nhân nhằm sản sinh ra năng lượng trong một chế độ làm việc xác định với các điều kiện nghiêm ngặt về sử dụng năng lượng hạt nhân của thế giới với mục đích hòa bình thông qua các lò phản ứng hạt nhân.

Nhà máy điện hạt nhân sử dụng Uranium làm nhiên liêu đun sôi nước

Theo cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), tính đến năm 2014 trên thế giới có 436 lò phản ứng (LPƯ) đang hoạt động tại 31 quốc gia và vùng lãnh thổ với tổng công suất là 373,504 MW. Các nước có số LPƯ năng lượng đang hoạt động nhiều nhất là Mỹ: 100, Pháp: 58, Nhật: 48, Nga: 33, Hàn Quốc: 23..., báo Đất Việt cho hay.

Có 3 phương pháp chính để có thể lấy được loại năng lượng hạt nhân: phân hạch hạt nhân, tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tuy nhiên, cho đến nay, chỉ có phương pháp phân hạch hạt nhân là được sử dụng một cách rộng rãi trên toàn thế giới.

Phân hạch hạt nhân còn gọi là phản ứng phân rã nguyên tử. Trong phân rã nguyên tử, hạt nhân nguyên tử bị chia làm hai hoặc nhiều hạt nhỏ hơn và một số phần thừa (neutron, photon...). Quá trình này tỏa ra một lượng năng lượng đáng kể - đây chính là nguồn năng lượng hạt nhân mà con người sử dụng. Hiện năng phản ứng hạt nhân được sử dụng rộng rãi nhất là chuyển hóa từ đồng vị Uranium 235 lên Uranium 236 rồi phân tách thành Kr 92 và Ba 141. Quá trình này tạo ra một lượng năng lượng vô cùng lớn.

Nhà máy điện hạt nhân, nếu tính từ việc làm sôi nước, chuyển thành hơi nước và dùng hơi nước làm quay tuốc bin để tạo ra điện thì hoàn toàn giống như nhà máy nhiệt điện (than, dầu, khí tự nhiên). Tuy nhiên, lò phản ứng hạt nhân sử dụng Uranium để làm sôi nước và nước đọng lại ngay bên trong lò. Mặc dù là nhiên liệu cháy, nhưng vì năng lượng nguyên tử là năng lượng phát sinh do phản ứng phân hạch, nên không cần oxy, chính vì thế mà hoàn toàn không thải ra các chất gây ô nhiễm môi trường như các loại khí CO2, NOx, SOx, theo tờ Kiến Thức.

Tính đến năm 2014 trên thế giới có 436 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động

Hiện có 3 công nghệ xây dựng và sử dụng lò hạt nhân khác nhau được sử dụng trên toàn thế giới. Phần lớn các lò hạt nhân hiện nay đều thuộc thế hệ 3 và có rất ít nhà máy điện hạt nhân vẫn còn sử dụng công nghệ thế hệ hai. Các lò phản ứng "đời đầu" đã bị ngừng xây dựng sau thảm họa hạt nhân khủng khiếp ở Chernobyl năm 1986. Mỗi loại lò phản ứng có nguyên liệu, thành phần thiết bị, chất làm lạnh khác nhau nhung gần như hoạt động ở cùng một cơ chế.

Về căn bản, khi một hạt nhân tương đối lớn (Urani 235 hoặc Plutoni 239) hấp thụ notron sẽ tạo ra sự phân hạch nguyên tử. Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành 2 hay nhiều hạt nhỏ hơn và "thải" ra động năng kèm theo tia gamma và notron tự do. Các notron này lại bị hấp thụ bởi các nguyên tử phân hạch khác và tạo ra nhiều notron hơn. Quá trình này diễn ra theo cấp số nhân và tạo nguồn năng lượng khổng lồ. Con người kiểm soát quá trình này bằng các sử dụng các chất hấp thụ notron và bộ điều hòa để khống chế, kiểm soát lượng notron tham gia vào phản ứng phân hạch.

Một phần hết sức quan trọng khác của lò hạt nhận là hệ thống làm mát. Hệ thống này có nhiệm vụ giải phóng nhiệt từ quá trình phân rã hạt nhân để sử dụng cho các mục đích khác nhau (tạo điện, lực đẩy...).

Trên thực tế, việc xây dựng cũng như vận hành nhà máy điện hạt nhân gặp không ít khó khăn như: Chi phí đầu tư, nhân lực có chuyên nghành, đảm bảo an toàn khi hoạt động và quá trình xử lý chất thải. Với các quốc gia bắt đầu chương trình điện hạt nhân, có cơ sở hạ tầng kỹ thuật còn thấp như Việt Nam, việc thực hiện dự án xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trung bình mất khoảng 15 năm.

Thực tế đã chứng minh, năng lượng hạt nhân là một điều thần kỳ thực sự mà con người đã có được. Nó đem lại những lợi ích to lớn về năng lượng đặc biệt cho các quốc gia không có nhiều tài nguyên để sản xuất năng lượng; do đó, “canh bạc” năng lượng hạt nhân cũng đáng để đầu tư và phát triển.

Thu Hà (T/h)