Thế hệ lò phản ứng tiên tiến
Ngày 27-31/5/2001, Hội nghị Quốc tế ở Cairo – Ai Cập về lò công suất nhỏ và trung bình đã nhận định rằng: “Lò công suất nhỏ có một số thuận lợi mang tính quyết định để được triển khai thành công nếu việc nghiên cứu triển khai được duy trì liên tục nhằm giảm giá thành, đặc biệt là giá đầu tư trong khi vẫn đảm bảo an toàn và triển khai kỹ thuật ở mức độ cao”.
Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) định nghĩa lò nhỏ là lò có công suất nhỏ hơn 300 MW. Từ những năm 1950, lò phản ứng hạt nhân công suất nhỏ từ 5 đến 300 MW đã được nghiên cứu chế tạo tại Mỹ và Liên Xô nhằm phục vụ cho quân sự như: Tàu ngầm nguyên tử, tàu phá băng, tàu sân bay, trạm cấp nhiệt…
Những nhà máy điện hạt nhân trên thế giới cũng bắt đầu được xây dựng từ những lò công suất nhỏ từ vài chục MWe cho tới hơn 1600 MWe như hiện nay. Không thể phủ nhận về lợi ích kinh tế mà những lò phản ứng công suất lớn mang lại, tuy nhiên với vốn đầu tư ban đầu lớn, đòi hỏi cơ sở hạ tầng mạnh… là một thách thức đối với các nước đang phát triển muốn sử dụng điện hạt nhân.
Thêm vào đó, sau một số sự cố nhà máy điện hạt nhân trên thế giới, Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế và các nhà khoa học công nghệ hạt nhân hàng đầu nhận thấy cần phải cải tiến công nghệ để đạt được một sự an toàn hạt nhân cao nhất. Thế hệ tiếp theo của công nghệ nhà máy điện hạt nhân phải đảm bảo an toàn, giảm thiểu nhiên liệu đã cháy, không phổ biến vũ khí hạt nhân, tiết kiệm nguồn tài nguyên urani, giá cả đủ khả năng cạnh tranh và được sự chấp nhận của công chúng.
Từ tháng 11 năm 2004, các nhà khoa học công nghệ hạt nhân hàng đầu thế giới đã cùng nhau xây dựng dự án quốc tế “Lò nhỏ không phải thay thế nhiên liệu tại chỗ” (Small Reactors Without On-Site Refueling - SRWOSF) do IAEA chủ trì. Nhiều mẫu lò nhỏ không phải thay thế nhiên liệu tại chỗ đã được các nhà khoa học nghiên cứu thiết kế.
Lò FBNR
Lò “Fixed Bed Nuclear Reactor - FBNR” (còn có tên gọi là lò phản ứng hạt nhân đệm cuội) có thiết kế môđun, dựa trên công nghệ lò nước áp lực (PWR) và sử dụng chỉ một vòng nước thường tải nhiệt và nhiên liệu hình cầu.
Cấu tạo của lò FBNR gồm hai khối độc lập được gắn với nhau bằng một khớp nối (miệng ống - trong hình) và có thể tách rời hai khối một cách dễ dàng. Khối thứ nhất là phần thùng lò bao gồm vùng hoạt của lò phản ứng, bình sinh hơi, bình điều áp và các phụ kiện hỗ trợ cho quá trình vận hành lò. Khối thứ hai là buồng nhiên liệu có các ống xoắn chứa các viên nhiên liệu khi tắt lò.
|
Lò phản ứng FBRN
|
Buồng chứa nhiên liệu và nhiên liệu tươi được chế tạo và lắp ráp thành môđun tại nhà máy chế tạo, sau đó được vận chuyển đến nhà máy điện hạt nhân dưới sự niêm phong và giám sát quốc tế (IAEA) để lắp ráp hoàn chỉnh cho lò phản ứng. Khi sử dụng xong, thùng chứa nhiên liệu và nhiên liệu đã cháy được vận chuyển trở lại nhà máy chế tạo cũng dưới sự niêm phong và giám sát quốc tế. Như vậy, tại địa điểm nhà máy điện hạt nhân người ta sẽ không có khả năng tái chế nhiên liệu để chế tạo vũ khí hạt nhân.
Nhiên liệu hình cầu với vỏ bọc SiC dày 0,1 cm và đường kính 15 mm bao gồm các hạt nhiên liệu (đường kính 2 mm) kết dính trong một chất nền bằng graphite. Với cấu trúc nhiên liệu hình cầu và vỏ bọc đa tầng bằng pyrolitic graphit và silitic cacbid như vậy, các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng lò FBNR có khả năng tự điều khiển cao hơn các loại lò khác (an toàn nội tại cao hơn và thời gian truyền nhiệt từ nhiên liệu sang chất tải nhiệt cũng ngắn hơn); đồng thời các viên nhiên liệu rất bền vững và không bị nóng chảy cho đến nhiệt độ 1600 độ C. Đây là một đặc điểm nổi trội hơn hẳn so với các thế hệ lò phản ứng sử dụng vỏ bọc nhiên liệu có chứa zirconi nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 1000 độ C.
Lò FBNR có nhiều ưu việt, là một trong số lò nhỏ không phải thay nhiên liệu tại chỗ đã đáp ứng được các tiêu chí an toàn và kinh tế do IAEA đề ra, được thẩm định qua dự án quốc tế về “Lò nhỏ không phải thay thế nhiên liệu tại chỗ” do IAEA chủ trì và được lựa chọn giới thiệu trong dự án INPRO (International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles) của IAEA.
|
Năng lượng hạt nhân - nguồn “năng lượng sạch” đã và đang là lựa chọn của nhiều quốc gia trên thế giới. Hiện có 438 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở 31 quốc gia, cung cấp điện cho gần một tỉ người và chiếm khoảng 17% tổng sản lượng điện trên toàn thế giới.
Hiện nay, Trường Đại học Điện lực (Việt Nam) đang thực hiện dự án “Nghiên cứu lò công suất nhỏ không phải thay nhiên liệu tại chỗ FBNR - khả năng phát triển và xây dựng ở Việt Nam” với sự nghiên cứu phối hợp quốc tế dưới sự hỗ trợ của IAEA.
|