Bài giảng Điện nguyên tử - Chương 1: Năng lượng nguyên tử trong cân bằng năng lượng thế giới

Nội dung text: Bài giảng Điện nguyên tử - Chương 1: Năng lượng nguyên tử trong cân bằng năng lượng thế giới

1. PleasePlease purchasepurchase aa personalpersonal license.license.
2. BBµµII MM ëë §§ÇÇUU NhNh µµ mm¸¸yy ®®iiÖÖnn nguynguy ªªnn tt öö (hay(hay ngng µµyy naynay cc ßßnn hayhay ggääii ll µµ nhnh µµ mm¸¸yy ®®iiÖÖnn hh ¹¹tt nhnh ©©n)n) ll µµ mméétt phph ¸¸tt minhminh vv ÜÜ ®¹®¹ ii cc ññaa lolo µµii ngng −−êi.êi. NãNã ®·®· gigi óópp chocho concon ngng −−êiêi gigi ¶¶ii quyÕtquyÕt ®−î®−î cc mm éétt lolo ¹¹tt nhnh ÷÷ngng vÊnvÊn ®®ÒÒ cãcã tÝnhtÝnh chÊtchÊt thêithêi ®¹®¹ i,i, ®®ãã ll µµ vÊnvÊn ®®ÒÒ mm ©©uu thuthu ÉÉnn gigi ÷÷aa nhunhu cc ÇÇuu ss öö dôngdông nn¨¨ngng ll −î−î ngng ngng µµyy cc µµngng tt ¨¨ngng vv µµ ssùù hh¹¹nn chÕchÕ cc ññaa cc ¸¸cc ngungu åånn nn ¨¨ngng ll −î−î ngng ss ¬¬ cÊp,cÊp, ®®ãã ll µµ vÊnvÊn ®®ÒÒ «« nhiÔmnhiÔm mm ««ii trtr −−êngêng dodo tt ¸¸cc ®é®é ngng cc ññaa vivi ÖÖcc ®è®è tt nhinhi ªªnn lili ÖÖuu khokho ¸¸ngng gg©©yy ra.ra. §§ãã ll µµ vÊnvÊn ®®ÒÒ thiÕuthiÕu cc ¸¸cc ngungu åånn nguynguy ªªnn lili ÖÖuu chocho cc ««ngng nghinghi ÖÖpp dodo vivi ÖÖcc dd ïïngng chch óóngng ll µµmm nhinhi ªªnn lili ÖÖuu chocho cc ¸¸cc nhnh µµ mm¸¸yy nhinhi ÖÖtt ®®iiÖÖn.v.v n.v.v
3. HiHi ÖÖnn nay,nay, trtr ªªnn thÕthÕ gigi ííii ®®angang cãcã 439439 ll ßß phph ¶¶nn øøngng hh¹¹tt nhnh ©©nn ®®angang hoho ¹¹tt ®é®é ng,ng, cungcung cÊpcÊp hh ¬¬nn 17%17% tt æængng ®®iiÖÖnn nn ¨¨ngng trtr ªªnn toto µµnn thÕthÕ gigi ííi.i. CãCã 3131 ll ßß phph ¶¶nn øøngng ®®angang ®−î®−î cc xx ©©yy dd ùùng.ng. ConCon ss èè nnµµyy ngng µµyy cc µµngng tt ¨¨ngng khikhi cc ¸¸cc dd¹¹ngng nn ¨¨ngng ll −î−î ngng truyÒntruyÒn thth èèngng (thu(thu ûû nn¨¨ng,ng, than,than, dd ÇÇu,u, khÝ)khÝ) ngng µµyy mm éétt cc ¹¹nn kiki ÖÖt,t, trongtrong khikhi ®®ãã cc ¸¸cc yy ªªuu cc ÇÇuu vÒvÒ anan ninhninh nn ¨¨ngng ll −î−î ngng vv µµ bb¶¶oo vv ÖÖ mm««ii trtr −−êngêng ngng µµyy cc µµngng cao,cao, trtr ××nhnh ®é®é cc««ngng nghngh ÖÖ ccññaa ®®iiÖÖnn nguynguy ªªnn tt öö còngcòng ngng µµyy cc µµngng ®−î®−î cc nn ©©ngng cao,cao, anan toto µµnn hh ¬¬n,n, tintin cc ËËyy hh ¬¬n n
4. ëë nn−í−í cc ta,ta, dodo tiÒmtiÒm nn ¨¨ngng nn ¨¨ngng ll −î−î ngng tuytuy ®®aa dd ¹¹ngng nhnh −−ngng khkh ««ngng dd ååii dd µµoo ll ¾¾mm trongtrong khikhi ®®ãã ®Ó®Ó ®¸®¸ pp øøngng ®−î®−î cc nhÞpnhÞp ®é®é phph ¸¸tt tritri ÓÓnn kinhkinh tÕtÕ ëë mmøøcc tt −¬−¬ ngng ®è®è ii caocao nhnh »»mm ®−®− aa nn −í−í cc tata trtr ëë thth µµnhnh nn −í−í cc cc ««ngng nghinghi ÖÖpp hoho ¸¸,, hihi ÖÖnn ®¹®¹ ii hoho ¸¸,, cc ¸¸cc yy ªªuu cc ÇÇuu vÒvÒ phph ¸¸tt tritri ÓÓnn vv µµ ®®aa dd ¹¹ngng hoho ¸¸ ngungu åånn nn ¨¨ngng ll −î−î ngng nhnh »»mm ®®¶¶mm bb ¶¶oo cungcung cÊpcÊp nn ¨¨ngng ll−î−î ngng anan toto µµnn vv µµ bÒnbÒn vv ÷÷ngng cãcã tÝnhtÝnh ®®ÕnÕn vivi ÖÖcc bb ¶¶oo tt åånn phph ¸¸tt tritri ÓÓnn tt µµii nguynguy ªªnn vv µµ bb¶¶oo vv ÖÖ mm««ii trtr −−êngêng ll µµ ccùùcc kk úú quanquan trtr ääng.ng. ChCh ØØ cãcã phph ¸¸tt tritri ÓÓnn nn ¨¨ngng ll −î−î ngng nguynguy ªªnn tt öö vvííii trtr ××nhnh ®é®é ngng µµyy cc µµngng hoho µµnn thithi ÖÖnn mm ííii ®®¶¶mm bb ¶¶oo ®−î®−î cc cc¸¸cc yy ªªuu cc ÇÇuu ®®ã.ã.
5. ChCh −¬−¬ ngng 11 NN¨¨ngng LL −î−î ngng NguyNguy ªªnn TT öö trongtrong cc©©nn bb »»ngng nn ¨¨ngng ll −î−î ngng thÕthÕ gigi ííii
6. 1.1.1.1. NN ¨¨ngng ll −î−î ngng NN¨¨ngng ll −î−î ngng ll µµ nn¨¨ngng ll ùùcc ll µµmm vv ËËtt thth ÓÓ biÕnbiÕn ®æ®æ i.i. NN ¨¨ngng ll −î−î ngng cãcã thth ÓÓ bibi ÓÓuu hihi ÖÖnn dd −í−í ii nhiÒunhiÒu dd¹¹ngng khkh ¸¸cc nhau.nhau. NN ¨¨ngng ll −î−î ngng ®·®· ®−î®−î cc lolo µµii ngng −−êiêi biÕtbiÕt ®®ÕnÕn vv µµ ssöö dôngdông tõtõ ll ©©u.u. NgNg −−êiêi tata ®·®· ddïïngng ss øøcc cc ññaa ss óócc vv ËËt,t, dd ïïngng ss øøcc nn −í−í c,c, ss øøcc giãgiã ®Ó®Ó thaythay thÕthÕ ss øøcc ngng −−êi.êi. VV µµoo thÕthÕ kk ûû thth øø XVIXVI cc ¸¸cc gugu åångng nn −í−í cc ®·®· trtr ëë thth µµnhnh ngungu åånn nn ¨¨ngng ll −î−î ngng quanquan trtr äängng nhÊtnhÊt ®è®è ii vv ííii concon ngng −−êi.êi.
7. ë c¸c n−íc ph¸t triÓn tiªn tiÕn, tiªuthô n¨ng l−îng b×nh qu©n trªn ®Çu ng−êi cao h¬n 15 lÇn so víi x· héi cæ ®¹i vµ cao h¬n 10 lÇn so víi thêi ®iÓm tr−íc cuéc c¸ch m¹ng c«ng nghiÖp. Nhu cÇu sö dông n¨ng l−îng t¨ng lªn mét c¸ch nhanh chãng g©y ra vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr−êng Tr¸i §Êt vµ sù c¹n kiÖt cña tµi nguyªn n¨ng l−îng.
8. Nng l ng tiêu dùng theo u ng i Ng i v nminh 1950 AD Nng l ng t th c ph m GJ/ngi /nm Nng l ng nu n ng, u hoà nhi t , d ch v , qu ng cáo, chi u sáng . . . Nng l ng cho s n xu t Nng l ng cho giao thông Công nhân 1875 AD Nông dân Nông dân phát tri n nguyên thu 1400 AD Sn b t Nguyên thu 5.000 BC 100.000 BC 1.000.000 BC Hi n nay 28% dân s trên th gi i s dng 77% nng l ng toàn c u
9. 1.2. t×nh h×nh tiªu thô n¨ng l−î ng trªn thÕ giíi 1. Tiªu thô n¨ng l−îng to àn cÇu Theo ''Tri n v ng n ng l ng qu c t 2002'' (IEO2002), tiêu th nng l ng c a th gi i d báo s tng 60% trong th i gian 21 nm, k tn 2020 (th i k d báo).
10. cc bibi t,t, nhunhu cc uu nn ngng ll ngng cc aa cc áácc nncc angang phph áátt tritri nn châuchâu ÁÁ vvàà TrungTrung NamNam MM ,, dd bbááoo cc óó thth ss pp hh ơơnn bbnn ll nn trongtrong thth ii giangian tt 19991999 tt ii 2020,2020, chichi mm khokho ngng mm tt nn aa ttngng dd bbááoo gigi aa ttngng tiêutiêu thth ngng cc aa thth gigi ii VVààoo khokho ngng 83%83% tt ngng giagia tt ngng nn ngng llngng cc aa riêngriêng thth gigi ii angang phph áátt tritri n.n.
11. 2.2. TiTi ªªuu thth ôô ddÇÇuu DDÇÇuu mmáá chch iÕiÕ mm 40%40% ttæængng tt iiªªuu thôthô nn ¨¨ngng ll−î−î ngng cc ññaa thÕthÕ gigi ííii trongtrong thth êiêi kk úú tt 19991999 tt ííii 20202020 §§ÕÕnn nn ¨¨mm 2020,2020, dd ùù bb¸¸oo cc ¸¸cc nn −í−í cc ®®angang phph ¸¸tt tritri ÓÓnn ss ÏÏ titi ªªuu thth ôô ttííii 90%90% ll −î−î ngng ddÇÇuu titi ªªuu thth ôô bbëëii cc ¸¸cc nn −í−í cc cc ««ngng nghngh iiÖÖpp hh oo¸¸ TrTr ÷÷ ll−î−î ngng dd ÇÇuu mmáá trtr ªªnn toto àànn thth ÕÕ gigi ííii vv ààoo khokho ngng 33 GG toetoe (Giga(Giga ttonon ooilil eequivalence).quivalence). NgNg −−êiêi tata chocho rr »»ngng cc ßßnn cãcã thth ÓÓ khaikhai thth ¸¸cc dd ÇÇuu trongtrong khokho ¶¶ngng 4040 nn ¨¨mm nn ÷÷a.a.
12. NNÕuÕu khaikhai thth ¸¸cc ®®ÕnÕn mm éétt nn ööaa trtr ÷÷ ll−î−î ngng cc ññaa mmççii mm áá thth ×× ddïï trtr ÷÷ ll−î−î ngng cc ßßnn ®®ãã còngcòng dd ÉÉnn ®®ÕnÕn suysuy gigi ¶¶mm nn ¨¨ngng suÊtsuÊt vv µµ cãcã thth ÓÓ llµµmm sôtsôt gigi ¶¶mm ss ¶¶nn ll−î−î ng.ng. §§iÒuiÒu ®®ãã cãcã nghngh ÜÜaa ll µµ chch óóngng tata lolo ll ¾¾ngng cc ¶¶ vÒvÒ vivi ÖÖcc tt ¨¨ngng gigi ¸¸ llÉÉnn vivi ÖÖcc khkh ««ngng ®®¶¶mm bb ¶¶oo ®−î®−î cc ss¶¶nn ll −î−î ngng cc ÇÇnn thiÕtthiÕt 2/32/3 trtr ÷÷ ll−î−î ngng dd ÇÇuu ll ¹¹ii tt ËËpp trungtrung chch ññ yÕuyÕu ëë khukhu vv ùùcc TrungTrung §§««ngng ll µµ khukhu vv ùùcc vv èènn khkh ««ngng æænn ®®ÞnhÞnh vÒvÒ chÝnhchÝnh trÞ.trÞ.
13. 3.3. TiTi ªªuu thôthô khÝkhÝ tt ùù nhinhi ªªnn KhKh ÝÝ ttùù nhinhi ªªnn (KTN)(KTN) ®−î®−î cc dd ùù bb¸¸oo ll àà ngng uuåånn nn¨¨ngng ll −î−î ngng cc ãã ttèècc ®é®é tt¨¨ngng trtr −ë−ë ngng nhanhnhanh nn hÊhÊ t,t, tt¨¨ngng gg ÇÇnn gg ÊÊpp ®«®« ii trongtrong thth êêii kk úú ddùù bb¸¸o,o, vv àà ®¹®¹ tt ttííii 460460 tt ûû mm3 vvààoo nn ¨¨mm 2020.2020. VViiÖÖcc giagia tt ¨¨ngng ss öö ddôôngng KTNKTN cc ãã ttèècc ®é®é caocao nhnh ÊÊt,t, vv ííii tt èècc ®é®é tt¨¨ngng trungtrung bb ××nhnh hh ààngng nn ¨¨mm trongtrong susu èètt thth êêii kk úú ddùù bb¸¸oo llàà 5,3%,5,3%, nhnh »»mm ®¸®¸ pp øøngng nhunhu cc ÇÇuu phph ôôcc vv ôô phph ¸¸tt ®®iiÖÖnn vv àà phph ¸¸tt tritri ÓÓnn cc ««ngng nghinghi ÖÖp.p.
14. Trung §«ng C¸c n−íc kh¸c
15. SSèè nn¨¨mm cãcã thth ÓÓ khaikhai thth ¸¸cc cc ññaa khÝkhÝ ttùù nhinhi ªªnn dd ùù ®®oo¸¸nn ll µµ khokho ¶¶ngng 6060 nn ¨¨m.m. KKhÝhÝ tt ùù nhinhi ªªnn cãcã tÝnhtÝnh thuthu ÇÇnn khiÕt,khiÕt, chocho phÐpphÐp ®è®è tt chch ¸¸yy hoho µµnn toto µµn,n, cãcã tÝnhtÝnh linhlinh hoho ¹¹tt trongtrong ss öö dông,dông, phph ©©nn bb èè ®®ÒuÒu hh ¬¬nn vvµµ thêithêi giangian khaikhai thth ¸¸cc còngcòng ll ©©uu hh ¬¬n.n. HH¬¬nn 70%70% trtr ÷÷ ll−î−î ngng nn»»mm ëë vvïïngng LiLi ªªnn XX«« còcò vv µµ khukhu vv ùùcc TrungTrung §§««ngng
16. 4.4. TiTi ªªuu thth ôô thanthan KhoKho ¶¶ngng 65%65% titi ªªuu thth ôô thanthan cc ññaa thth ÕÕ gigi ííii ll àà ®Ó®Ó phph ¸¸tt ®®iiÖÖn.n. TTèècc ®é®é tt¨¨ngng trungtrung bb ××nhnh 1,7%/n1,7%/n ¨¨m.m. TThanhan vv ÉÉnn cc ßßnn chichi ÕÕmm −−uu thth ÕÕ trtr ªªnn nhinhi ÒÒuu thth ÞÞ trtr −−êêngng nn¨¨ngng ll −î−î ng,ng, nhnh −− ëë TrungTrung QuQu èèc,c, ÊÊnn éé,, tt ûû llÖÖ ddïïngng thanthan vv ÉÉnn chiÕmchiÕm tt ííii 83%83% ttæængng dd bb¸¸oo tt¨¨ngng titi ªªuu thth ôô thanthan toto àànn cc ÇÇu.u.
17. TrTr ÷÷ ll−î−î ngng thanthan thÕthÕ gigi ííii khokho ¶¶ngng trtr ªªnn mméétt ngng µµnn tt ûû tÊntÊn vv µµ vvííii ss ¶¶nn ll −î−î ngng hihi ÖÖnn naynay ll µµ trtr ªªnn 55 tt ûû tÊn/tÊn/ nn ¨¨mm thth ×× concon ngng −−êiêi ccßßnn cãcã thth ÓÓ khaikhai thth ¸¸cc thanthan khokho ¶¶ngng 230230 nn¨¨mm nn ÷÷a.a. TuyTuy nhinhi ªªnn hihi ÓÓmm hoho ¹¹ gg©©yy rara dodo bôibôi vv µµ cc¸¸cc chÊtchÊt khÝkhÝ ®é®é cc hh ¹¹ii mm µµ ququ ¸¸ trtr ××nhnh ®è®è tt chch ¸¸yy thanthan ®·®· thth ¶¶ii rara vv ííii mm éétt ss èè ll−î−î ngng ll íínn ss ÏÏ hh¹¹nn chÕchÕ ss ùù phph ¸¸tt tritri ÓÓnn cc ññaa ngng µµnhnh thanthan trongtrong tt −¬−¬ ngng lai.lai.
18. 55 NN ¨¨ngng ll −î−î ngng tt ¸¸ii tt ¹¹oo a)a) ThuThu ûû ®®iiÖÖnn DDùù bb¸¸oo ss öö dôdô ngng nn ¨¨ngng ll −î−î ngng tt¸¸ii tt ¹¹oo ssÏÏ tt¨¨ngng 53%53% trongtrong thth êêii kk úú ddùù bb¸¸oo (1999(1999 20202020 )) TuyTuy nhinhi ªªnn nn ¨¨ngng ll −î−î ngng tt¸¸ii tt ¹¹oo ssÏÏ tt¨¨ngng mm¹¹nhnh chch ññ yyÕÕuu nhnh êê vvààoo cc ¸¸cc cc««ngng trtr ××nhnh thuthu ûû ®®iiÖÖnn quyquy mm «« llíín.n.
19. Nguyªn lý nhµ m¸y thuû ®iÖn tÝch n¨ng
20. b) N¨ng l−îng mÆt trêi Mt tr i cóng kính 1,4 tri u km và cách xa trái t 150 tri u km. Ngu n g c ca n ng l ng m t tr i là do nh ng ph n ng nhi t h ch x y ra liên ti p bên trong lòng m t tr i nhi t rt cao (15 - 20 tri u C).
21. CãCã haihai cc ¸¸chch nhnh ËËnn NLNL tõtõ MM ÆÆtt Trêi:Trêi: NN¨¨ngng ll −î−î ngng trtr ùùcc tiÕp:tiÕp: + Khi c Çn n −í c nãng ë nhi Öt ®é 100 oC: sö dông l ß mÆt trêi
22. Nh à máy in s dng n ng l ng m t tr i
23. NNăăngng ll ưượợngng gigi áánn titi ếếp:Gp:G ồồmm gigi óó,, ssóóngng bibi n,n, thth yy tritri uu vv àà chuychuy nn ii nn ngng ll ngng sinhsinh hh cc ++ NNngng ll ngng gigi óó:: NgNg ii AiAi CCpp ãã bibi tt ss ddngng cc ii xayxay gigi óó trongtrong nôngnông nghinghi pp tt .000.000 nnmm trtr cc CôngCông nguyên.nguyên.
24. NhNh àà mmááyy iinn ss ddngng nn ngng ll ngng gigi óó
25. ++ NNăăngng ll ưượợngng ss óóngng bibi ểểnn:: MMcc tiêutiêu ll àà chuychuy nn ii mm tt phph nn nn ngng ll ngng cc aa ss óóngng bibi nn thth àànhnh cc ơơ nn ngng ,, iinn nn ngng ++ NNăăngng ll ưượợngng thth ủủyy tritri ềều:u: CôngCông susu tt thth yy tritri uu trêntrên hh àànhnh tinhtinh khokho ngng 8.108.10 6 GW.GW. ++ NNăăngng ll ưượợngng sinhsinh hh ọọcc:: ÐâyÐây ll àà ddngng nn ngng llngng gigi áánn titi pp cc khaikhai thth áácc tt ss chuychuy nn ii khkh íí sinhsinh hh cc tt ccáácc chch tt thth ii ngng vv tt vv àà thth cc vv t.t.
26. c)c) NN ¨¨ngng ll −î−î ngng ®®ÞaÞa nhinhi ÖÖtt NN¨¨ngng ll −î−î ngng ®®ÞaÞa nhinhi ÖÖtt ll µµ nhinhi ÖÖtt ®−î®−î cc lÊylÊy trongtrong ll ßßngng ®®Êt.Êt. NhiNhi ÖÖtt ®é®é ëë tt©©mm TrTr ¸¸ii §§ÊtÊt cãcã thth ÓÓ ®¹®¹ tt tõtõ 3.5003.500 oCC ®®ÕnÕn 4.5004.500 oC.C. ThTh −−êngêng nn ¨¨ngng ll −î−î ngng ®−î®−î cc gigi ÷÷ ëë dd¹¹ngng bbåånn nhinhi ÖÖtt hh ¬¬ii khkh ««,, bb åånn nhinhi ÖÖtt nn −í−í cc nãngnãng hoho ÆÆcc hh ÖÖ ®¸®¸ nãngnãng khkh «« NgNg −−êiêi tata cãcã thth ÓÓ ssöö dôngdông cc ¶¶ baba lolo ¹¹ii bb åånn nhinhi ÖÖtt trtr ªªnn ®Ó®Ó xx©©yy dd ùùngng cc¸¸cc nhnh µµ mm¸¸yy ®®iiÖÖnn ®®ÞaÞa nhinhi ÖÖt.t.
27. 66 TiêuTiêu thth nn DD bbááoo tiêutiêu thth nn nn ngng ss ttngng khokho ngng 6767 %% trongtrong susu tt thth ii kk dd bbááo,o, ttngng tt 1313 ngng àànn tt kWhkWh nn mm 19991999 lênlên 2222 ngng àànn tt kWhkWh nn mm 2020.2020. TT cc trtr ngng tiêutiêu thth nn cc aa cc áácc nncc angang phph áátt tritri nn châuchâu ÁÁ ss caocao nhnh t,t, tt khokho ngng 4,4, 5%/5%/ nnmm
28. 77 PhPh áátt thth ii COCO 22 80%80% cc áácc phph áátt thth ii COCO 22 ngng ii gâygây rara ll àà kktt ququ ccaa vivi cc tt cc áácc nhiênnhiên lili uu hoho áá thth ch.ch. DD bbááo,o, phph áátt thth ii COCO 22 ss tt 6,16,1 tt ttnn cacboncacbon nn mm 19991999 lênlên 7,97,9 tt ttnn nn mm 2010,2010, vv àà 9,99,9 tt ttnn nnmm 2020.2020.
29. KhÝKhÝ COCO 22 phph ¸¸tt thth ¶¶ii gg©©yy rara ss ùù ÊmÊm llªªnn cc ññaa TrTr ¸¸ii §§ÊtÊt ddoo hihi ÖÖuu øøngng nhnh µµ kÝnhkÝnh cc ¸¸cc vv ïïngng ®®ÊtÊt khkh «« cc»»nn ss ÏÏ ddÇÇnn ddÇÇnn bÞbÞ sasa mm ¹¹cc hoho ¸¸,, cc¸¸cc khkh èèii bb ¨¨ngng ëë NamNam vv µµ BB¾¾cc cc ùùcc ss ÏÏ tantan rara vv µµ nhÊnnhÊn chch ××mm lôclôc ®®Þa.Þa. NNgg−−êiêi tata dd ùù ®®oo¸¸nn rr »»ngng sausau 100100 nn ¨¨m,m, nhinhi ÖÖtt ®é®é trungtrung bb ××nhnh ccññaa TrTr ¸¸ii §§ÊtÊt ss ÏÏ tt¨¨ngng ll ªªnn 22 ®é®é
30. ""HiHi ÖÖpp −í−í cc khungkhung vÒvÒ biÕnbiÕn ®æ®æ ii khÝkhÝ hh ËËuu"" cãcã hihi ÖÖuu ll ùùcc vv µµoo nn ¨¨mm 1994.1994. HHééii nghÞnghÞ cc ¸¸cc nn −í−í cc kýký kÕtkÕt tt ææ chch øøcc llÇÇnn thth øø 33 (COP3)(COP3) tt ¹¹ii KyotoKyoto nn ¨¨mm 19971997 ®·®· thth ««ngng quaqua bb ¶¶nn ""NghÞNghÞ ®®ÞnhÞnh thth −− KyotoKyoto "" vÒvÒ môcmôc titi ªªuu gigi ¶¶mm thithi ÓÓuu cc¸¸cc lolo ¹¹ii khÝkhÝ gg ©©yy hihi ÖÖuu øøngng nhnh µµ kÝnhkÝnh ccññaa cc ¸¸cc nn −í−í cc phph ¸¸tt tritri ÓÓn.n.
31. KÕtKÕt lulu ËËnn 1.1. PhPh ơơ ngng thth cc tt oo rara iinn ss chch tt ccáácc ngungu nn NLNL mmii cc nn cc ngng hh NN hhngng tt ii 22 00 nnmm nn a,a, nhnh ngng ngungu nn nn ngng ll ngng mm ii nnààyy cc ngng chch cungcung cc pp cc ddii 33 %% iinn nn ngng cc aa thth gigi i.i.
32. 2.2. NN¨¨ngng ll −î−î ngng nguynguy ªªnn tt öö llµµ mãnmãn ququ µµ quýquý gigi ¸¸ mmµµ thithi ªªnn nhinhi ªªnn tt ÆÆngng chocho concon ngng −−êi.êi. §§ÆÆcc trtr −−ngng quýquý nhÊtnhÊt cc ññaa nn ãã llµµ ngungu åånn nn ¨¨ngng ll −î−î ngng ss¹¹ch,ch, khkh ««ngng phph ¸¸tt thth ¶¶ii COCO 22,, SOSO xx,, NONO xx gg©©yy «« nhiÔmnhiÔm mm««ii trtr −−êngêng CC ¸¸cc nn−í−í cc cungcung cÊpcÊp uraniurani ll µµ CanaCana ®®a,a, AustraliaAustralia ®®ÒuÒu ll µµ nhnh ÷÷ngng nn −í−í cc cãcã tt××nhnh hh ××nhnh chÝnhchÝnh trÞtrÞ æænn ®®ÞnhÞnh
33. Tr÷ l−îng c¸c nguån n¨ng l−îng trªn toµn thÕ giíi
34. 1.3. lÞch sö ngµnh NLNT 18951895 RR¬¬nn ghenghen phph ¸¸tt hihi ÖÖnn rara tiatia X.X. CuCu èèii tktk XIX,XIX, ngng −−êiêi tata vv ÉÉnn coicoi NTNT ll µµ phph ÇÇnn nhnh áá bÐbÐ nhÊtnhÊt khkh ««ngng thth ÓÓ phph ©©nn chiachia cc ññaa vv ËËtt chÊt.chÊt. TõTõ nn ¨¨mm 18951895 sausau phph ¸¸tt minhminh rara tiatia XX cc ññaa RR ¬¬nn ghen,ghen, ngng µµnhnh VLNTVLNT ®·®· ®−î®−î cc hh ××nhnh thth µµnhnh vv µµ PT.PT. NhNh ÷÷ngng phph ¸¸tt minhminh cc ññaa Becquerel,Becquerel, Thompson,Thompson, MaryMary Curie,Curie, Einstein,Einstein, NielsNiels Bohr,Bohr, Rutherford,Rutherford, WalterWalter Bothe,Bothe, H.H. Becker,Becker, Frederic,Frederic, JolidJolid Curie,Curie, EnricoEnrico FermiFermi v.v v.v ®·®· ®Æ®Æ tt nÒnnÒn mãngmãng chocho ngng µµnhnh cc ««ngng nghinghi ÖÖpp nn ¨¨ngng ll −î−î ngng nguynguy ªªnn tt öö sausau nn µµy.y.
35. 1904 nhµ VL ng−êi Anh J. J. Thomson ®−a ra mÉu NT ®Çu tiªn. Theo ®ã th× NT lµ mét qu¶ cÇu tÝch ®iÖn d−¬ng cã kÝch th−íc cì 10 -8cm víi c¸c electron bay l¬ löng trong ®ã. Cho tíi n¨m 1909 th× gÆp m©u thuÉn víi kÕt qu¶ thùc nghiÖm NC t¸n x¹ cña c¸c h¹t α trªn c¸c l¸ kim lo¹i máng.
36. 1911,1911, nhnh µµ bb¸¸cc hh ääcc ngng −−êiêi AnhAnh A.A. RutherfordRutherford ®−®− aa rara mm éétt mm ÉÉuu nguynguy ªªnn tt öö mmííi,i, theotheo ®®ãã NTNT ggååmm mm éétt hh ¹¹tt nhnh ©©nn mangmang ®®iiÖÖnn tÝchtÝch dd −¬−¬ ngng +Ze+Ze ëë tt©©m,m, nhnh ©©nn nn µµyy cãcã bb ¸¸nn kÝnhkÝnh rÊtrÊt nhnh áá (c(c ìì 1010 -12 cm)cm) vvµµ ZZ ®®iiÖÖnn tt öö chuychuy ÓÓnn ®é®é ngng theotheo cc ¸¸cc ququ ÜÜ ®¹®¹ oo nn µµoo ®®ãã quanhquanh hh ¹¹tt nhnh ©©nn ëë cc¸¸cc khokho ¶¶ngng cc ¸¸chch tt −¬−¬ ngng ®è®è ii ll íínn (c(c ìì 1010 -8cm).cm). VV ×× khkh èèii ll −î−î ngng ®®iiÖÖnn tt öö llµµ rÊtrÊt nhnh áá soso vv ííii khkh èèii ll −î−î ngng nguynguy ªªnn tt öö chocho nn ªªnn toto µµnn bb éé khkh èèii ll −î−î ngng nguynguy ªªnn tt öö thth ùùcc tÕtÕ ll µµ ttËËpp trungtrung ëë hh¹¹tt nhnh ©©n.n. MM ÉÉuu hh µµnhnh tinhtinh nguynguy ªªnn tt öö ccññaa RutherfordRutherford gi¶i thÝch ®−îc c¸c thÝ nghiÖm trªn
37. 19131913 nhnh µµ VLVL §§anan MM ¹¹chch NielsNiels BohrBohr ®−®− aa rara lýlý thuyÕtthuyÕt ll −î−î ngng tt öö vÒvÒ cc ¸¸cc ququ ¸¸ trtr ××nhnh xx ¶¶yy rara trongtrong NT.NT. BohrBohr vv ÉÉnn gigi ÷÷ ll¹¹ii hh ¹¹tt nhnh ©©nn ccññaa RutherfordRutherford vvµµ chocho cc ¸¸cc ®®iiÖÖnn ttöö quayquay quanhquanh hh¹¹tt nhnh ©©nn theotheo cc¸¸cc ququ ÜÜ ®¹®¹ oo trtr ßßnn vv ííii cc ¸¸cc ®®iÒuiÒu kiki ÖÖnn sau:sau:
38. 1.1. §§iiÖÖnn tt öö trongtrong nguynguy ªªnn tt öö chch ØØ cãcã thth ÓÓ ëë trongtrong mm éétt ss èè ququ ÜÜ ®¹®¹ oo dõngdõng xx ¸¸cc ®®ÞnhÞnh vv µµ æænn ®®Þnh,Þnh, vvµµ ëë ®®ãã ®®iiÖÖnn tt öö khkh ««ngng bb øøcc xx ¹¹ 2.2. §§iiÖÖnn tt öö chch ØØ bbøøcc xx ¹¹ hayhay hÊphÊp thôthô khikhi chuychuy ÓÓnn tõtõ ququ ÜÜ ®¹®¹ oo dõngdõng nn µµyy sangsang ququ ÜÜ ®¹®¹ oo dõngdõng khkh ¸¸c.c. 3.3. TrongTrong tÊttÊt cc ¶¶ cc¸¸cc ququ ÜÜ ®¹®¹ oo khkh ¶¶ ddÜÜ ccññaa ®®iiÖÖnn ttöö quanhquanh hh ¹¹tt nhnh ©©n,n, chch ØØ ttåånn tt ¹¹ii nhnh ÷÷ngng ququ ÜÜ ®¹®¹ oo nn µµoo mmµµ momenmomen ®é®é ngng ll −î−î ngng cc ññaa ®®iiÖÖnn tt öö bb»»ngng mm éétt ss èè nguynguy ªªnn ll ÇÇnn +n.+n.
39. Cïng víi c¬ häc l−îng tö, thuyÕt t−¬ng ®èi do nhµ b¸c häc vÜ ®¹i ng−êi §øc Albert Einstein (1879 - 1955) ®−a ra tõ n¨m 1905 ®Õn n¨m 1916 lµ c¬ së ®Ó x©y dùng vËt lý h¹t nh©n hiÖn ®¹i vµ lý thuyÕt c¸c h¹t c¬ b¶n. Víi c«ng thøc : E = mc 2 Albert Einstein xøng ®¸ng ®−îc mÖnh danh lµ "Cha ®Î cña ngµnh n¨ng l−îng nguyªn tö".
40. §Çu c¸c n¨m 30 cña thÕ kû XX phæ kÕ ra ®êi ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho vËt lý cã nh÷ng ph¸t minh cã tÝnh quyÕt ®Þnh trong c«ng nghÖ h¹t nh©n. Ng−êi ta ph¸t hiÖn ra c¸c hiÖn t−îng ph©n r· h¹t nh©n, ph¸t hiÖn tÝnh phãng x¹ tù nhiªn cña nhiÒu nguyªn tè, ng−êi ta t×m ra 2 lo¹i ph¶n øng h¹t nh©n hÕt søc quan träng lµ ph¶n øng ph©n h¹ch h¹t nh©n vµ ph¶n øng tæng hîp nhiÖt h¹ch, chØ ra ®−îc h−íng gi¶i quyÕt c¨n b¶n bµi to¸n n¨ng l−îng cho loµi ng−êi.
41. NgNg µµyy 2727 66 1954,1954, khkh ¸¸nhnh thth µµnhnh nhnh µµ mm¸¸yy ®®iiÖÖnn nguynguy ªªnn tt öö ®Ç®Ç uu titi ªªnn trtr ªªnn thÕthÕ gigi ííi,i, cc ««ngng suÊtsuÊt 5MW5MW ëë ObninskObninsk (Li(Li ªªnn xx «« cò)cò) mm ëë ®Ç®Ç uu thêithêi kk ×× ssöö dôngdông nn ¨¨ngng ll −î−î ngng nguynguy ªªnn tt öö chocho môcmôc ®®ÝchÝch hoho µµ bb××nh.nh.
42. B¶n ®å c¸c nhµ m¸y ®iÖn NT trªn ThÕ giíi
43. 1.4. T×nh h×nh NLNT cña mét sè n−íc trªn thÕ giíi 1. N−íc Mü - Mü hiÖn cã 104 lß ph n øng h¹t nh©n - Tæng c«ng suÊt thiÕt bÞ lµ 100.322 MW chiÕm vÞ trÝ thø nhÊt trªn thÕ giíi. - C¬ cÊu nguån ®iÖn nm 2000 lµ: than chiÕm 52%, nguyªn tö chiÕm 20%, khÝ lµ 16% vµ thuû ®iÖn 7%. 2. N−íc Ph¸p Ph¸p hiÖn cã 59 lß ph¶n øng PWR ph¸t ®iÖn víi tæng c«ng suÊt thiÕt bÞ lµ 63.260 MW chiÕm vÞ trÝ thø hai trªn thÕ giíi sau Mü. §iÖn nguyªn tö chiÕm 78% trong tæng ®iÖn n¨ng cña c¶ n−íc vµ ®©y lµ tû lÖ cao nhÊt trªn thÕ giíi.
44. 3. NhËt B¶n HiÖn nay NhËt B¶n cã 56 lß ph¶n øng ph¸t ®iÖn ®ang vËn hµnh, c«ng suÊt thiÕt bÞ lµ 47.833 MW, trë thµnh n−íc sö dông ®iÖn nguyªn tö thø ba trªn thÕ giíi sau Mü vµ Ph¸p. Trong sè 56 lß ph¶n øng, 32 lß theo c«ng nghÖ BWR vµ 24 lß theo c«ng nghÖ PWR. 4. N−íc Nga HiÖn nay, Céng hoµ Liªn bang Nga cã 31 tæ m¸y ®iÖn nguyªn tö ®ang vËn hµnh víi tæng c«ng suÊt thiÕt bÞ lµ 21.743 MW ®øng vÞ trÝ thø t− trªn thÕ giíi. Nga ®ang x©y dùng 7 tæ m¸y víi tæng c«ng suÊt 4585 MW.
45. 5. N−íc §øc Tæng c«ng suÊt thiÕt bÞ kho¶ng 21.558 MW cña 17 lß ph¶n øng ph¸t ®iÖn ®ang vËn hµnh, c¬ cÊu nguån ®iÖn cña §øc lµ: 33% ®iÖn nguyªn tö, 24% ®iÖn than, 27% ®iÖn than n©u, 7% ®iÖn khÝ vµ 2% ®iÖn n¨ng l−îng giã. 6. Hµn Quèc Lß ph¶n øng ®Çu tiªn cña hµn Quèc b¾t ®Çu vËn hµnh vµo n¨m1977. T¹i thêi ®iÓm 2005 Hµn Quèc ph¶i nhËp khÈu 97% NL theo nhu cÇu. Hµn Quèc cã 20 lß ph¶n øng víi c«ng suÊt ®Æt lµ 19.374 MW chiÕm 45% nhu cÇu phô t¶i. HiÖn nay, ë Hµn Quèc NL h¹t nh©n ®−î c xem l µ −u ti ªn chiÕn l −î c c ña qu èc gia.
46. 7. N−íc Anh HiÖn nay, Anh cã 19 lß ph¶n øng nguyªn tö víi tæng c«ng suÊt 10.742 MW. Tû lÖ ph¸t ®iÖn b»ng n¨ng l−îng nguyªn tö lµ 20%. Anh lµ n−íc b¾t ®Çu viÖc ph¸t triÓn c¸c nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö th−¬ng m¹i sím nhÊt trªn thÕ giíi b»ng lo¹i lß khÝ. 8. Trung Quèc HiÖn t¹i Trung Quèc cã 11 lß ph¶n øng ph¸t ®iÖn víi tæng c«ng suÊt 8.572 MW. HiÖn ®ang ph¸t triÓn c¶ lo¹i PWR néi ®Þa b»ng c«ng nghÖ trong n−íc.
47. 1.5. N¨ng l−îng nhiÖt h¹ch 1.5.1. Nguyªn lý t¹o ra n¨ng lù¬ng nhiÖt h¹ch N¨ng lù¬ng nhiÖt h¹ch ®−îc t¹o ra tõ nh÷ng ph¶n øng h¹t nh©n ®−îc thùc hiÖn gi÷a nh÷ng nguyªn tè nhÑ dïng l àm nguyªn liÖu nh− c¸c ®ång vÞ cña hydro, heli, liti, bo, v.v NÕu kÕt hîp c¸c ®ång vÞ cña hydro ®Ó t¹o th ành h¹t nh©n heli th× c¸c ph¶n øng ®ã sÏ táa n¨ng l−îng. ThÝ dô: 3 2 4 1H + 1H → 2He + n + 17,5 MeV 3 1 4 1H + 1H → 2He + γ + 19,2 MeV 6 2 4 3Li + 1H →22He + 22,2 MeV 7 2 4 3Li + 1H →22He + n + 15,1 MeV
48. C¸c ph¶n øng trªn l à ph¶n øng nhiÖt h¹ch. N¨ng l−îng nhiÖt h¹ch lín h¬n n¨ng l−îng ph©n h¹ch nhiÒu. ThÝ dô: 1 kg hçn hîp ång v hydro nÆng to¶ ra n¨ng l−îng 9,20.10 7 kWh gÊp 4 lÇn n¨ng l−îng do 1 kg U235 to¶ ra (2,3.10 7 kWh). HiÖn nay, viÖc sö dông hai ®ång vÞ phãng x¹ cña hydro l à ®¬teri (D) v à triti (T) ®Ó t¹o ra ph¶n øng nhiÖt h¹ch ®ßi hái nh÷ng ®iÒu kiÖn m à con ng−êi cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn ®−îc. Nhiªn liÖu ®−îc nung nãng ë nhiÖt ®é rÊt cao (20 triÖu ®é C) sÏ bèc h¬i t¹o nªn mét tr¹ng th¸i ion hãa cùc m¹nh (plasma) ®Ó x¶y ra ph¶n øng nhiÖt h¹ch.
49. 1.5.2. Ph ản ứng nhi ệt h ạch không điều khi ển Muèn cho ph¶n øng nhiÖt h¹ch x¶y ra, cÇn cã nhiÖt ®é cao h àng chôc triÖu ®é. Cã thÓ dïng bom nguyªn tö ®Ó t¹o ra nhi Öt độ đ ó, nhưng ả ứ ệ ạ ả ẽ ỉ ph n ng nhi t h ch x y ra s ch urani tồn t ại trong th ời gian r ất ng ắn ch ất n ổ (c ỡ 6-10s) r ồi t ắt h ẳn nªn gọi là đơ teri+triti ph ản ứng nhi ệt h ạch không điều liti+ đơ teri+hydro khi ển. ®ã lµ nguyªn lý cña bom khinh khÝ (bom H). Mçi qu¶ bom NT t−¬ng ®−¬ng 20 ngµn tÊn thuèc næ TNT th× 1 qu¶ bom KK t−¬ng ®−¬ng víi 10 ÷20 triÖu tÊn thuèc næ TNT.
50. ViÖc khai th¸c v à sö dông nguån n¨ng l−îng n ày rÊt khã kh¨n v× mét vÊn ®Ò ®−îc ®Æt ra l à làm sao khèng chÕ ®−îc nguån n¨ng l−îng khæng lå t¹o ra ®−îc trong lß ph¶n øng nhiÖt h¹ch ®Ó nguån n¨ng l−îng nµy ph¸t ra tõ tõ v à ®iÒu khiÓn ®−îc nã ®Ó sö dông trong viÖc chuyÓn ho¸ thµnh ®iÖn n¨ng. HiÖn nay cã 1200 chuyªn gia cña 4 n−íc tr×nh ®é cao ®ang hîp t¸c nghiªn cøu v à thÝ nghiÖm lo¹i nh à m¸y ®iÖn sö dông n¨ng l−îng nhiÖt h¹ch (tæng hîp h¹t nh©n). Tr−íc m¾t còng ph¶i gi¶i quyÕt nhiÒu vÊn ®Ò lín vÒ khoa häc kü thuËt míi cã thÓ vËn h ành ®−î c vào thêi gian dù kiÕn l à 2050.