Năng lượng Hạt nhân

Năng lượng hạt nhân hay năng lượng nguyên tử là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tất cả các lò phản ứng với nhiều kích thước và mục đích sử dụng khác nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo ra hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy. Năm 2007, 14% lượng điện trên thế giới được sản xuất từ năng lượng hạt nhân. Có hơn 150 tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân và một vài tên lửa đồng vị phóng xạ đã được sản xuất.

Mục lục bài viết

Chế tạo
[]

Xem thêm : Phản ứng tổng hợp hạt nhân (Nuclear Fusion)

Bạn đang đọc: Năng lượng Hạt nhân

Phản ứng phân hạch hạt nhân 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. Đây là một kết quả đáng ngạc nhiên.

Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa nhiệt. Tổng khối lượng loại sản phẩm không bằng tổng khối lượng tác chất bắt đầu. Khối lượng bị mất đã chuyển sang dạng nhiệt và bức xạ điện từ, đồng thời nó giải phóng một năng lượng lớn rất hữu dụng .

Trong phản ứng phân hạch, hạt nhân nguyên tử bị các nơtron bắn phá thành những mảnh nhỏ khác với hạt nhân và nơtron ban đầu. Các nơtron mới tạo thành lại tham gia vào phản ứng kế tiếp. Từ đó hình thành phản ứng dây. Khi phản ứng đạt đến khối lượng tới hạn, nó trở thành phản ứng tự hoạt động. Nếu có quá nhiều nơtron được sinh ra, phản ứng sẽ mất kiểm soát dẫn đến cháy nổ lớn. Để tránh điều này, người ta sử dụng chất hấp thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron để thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch tiếp theo. Uranium-235 và plutoni-239 là nguyên liệu chủ yếu của phản ứng hạt nhân, có thể phát ra năng lượng đến 200-210 MeV.

Xem thêm: Một Số Ý Tưởng Sáng Tạo Khoa Học Kỹ Thuật Dành Cho, Những Sáng Chế Hay Của Học Sinh, Sinh Viên

Được sử dụng
[]

Đến năm 2005, năng lượng hạt nhân cung ứng 2,1 % nhu yếu năng lượng của quốc tế và chiếm khoảng chừng 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 yếu điện của ba nước này. Đến năm 2007, theo báo cáo giải trình của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế ( IAEA ) có 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động giải trí trên quốc tế, thuộc 31 vương quốc .Năm 2007, sản lượng điện hạt nhân trên quốc tế giảm xuống còn 14 %. Theo IAEA, nguyên do 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 toàn bộ 7 lò phản ứng của xí nghiệp sản xuất điện hạt nhân Kashiwazaki-Kariwa. Một vài nguyên do khác như ” ngưng hoạt động giải trí không bình thường ” do thiếu nguyên vật liệu đã xảy ra ở Nước Hàn và Đức. Thêm vào đó là sự ngày càng tăng thông số tải của những lò phản ứng để cung ứng nhu yếu sử dụng chỉ diễn ra trong một thời hạn ngắn ( cao điểm ) .

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. Chính sách năng lượng hạt nhân có sự khác biệt giữa các quốc gia thuộc Liên minh châu Âu, và một vài quốc gia khác như Úc, Estonia, và Ireland, không có các trạm năng lượng hạt nhân hoạt động. Khi so sánh với các quốc gia khác thì Pháp có nhiều nhà máy điện hạt nhân, tổng cộng là 16 tổ hợp đang sử dụng.

Xem thêm: Quy trình Công nghệ Chế tạo chi tiết dạng Trục

Ở Hoa Kỳ, lệch giá của ngành điện hạt nhân là 33 tỷ đô la Mỹ, tăng trưởng trung bình tiến trình 2007 – 2012 là 2,7 % / năm .Bên cạnh đó, 1 số ít tàu quân sự chiến lược và gia dụng ( như tàu phá băng ) sử dụng động cơ đẩy hạt nhân biển, một dạng của động cơ đẩy hạt nhân. Một vài động cơ đẩy khoảng trống được phóng lên sử dụng những lò phản ứng hạt nhân có vừa đủ tính năng : loạt tên lửa của Liên Xô RORSAT và SNAP-10A của Hoa Kỳ .Trên khoanh vùng phạm vi toàn thế giới, việc hợp tác điều tra và nghiên cứu quốc tế đang liên tục tiến hành để nâng cao độ bảo đảm an toàn của việc sản xuất và sử dụng năng lượng hạt nhân như những xí nghiệp sản xuất bảo đảm an toàn bị động, sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân, và sử dụng nhiệt của quy trình như trong sản xuất hydro để lọc nước biển, và trong mạng lưới hệ thống sưởi khu vực .

Ưu điểm yếu kém
[]

Ưu điểm :
[]

Thải ra rất ít hoặc không có khí nhà kính.
Không sử dụng nguồn nguyên liệu quý giá như hidrocacbon. Lượng Uranium-235 được dùng chiếm một tỷ lệ rất nhỏ 3%/viên nhiên liệu.
Không gây ô nhiễm môi trường bởi hạt bụi mịn
Cung cấp năng lượng hiệu quả (cùng một thể tích nhiên liệu, phản ứng hạt nhân sinh năng lượng lớn gấp nhiều lần so với dầu mỏ và khí đốt)
Chi phí chấp nhận được khi áp dụng quy trình sản xuất đã được tiêu chuẩn hóa. Ít chất thải
Thế hệ lò phản ứng mới giúp tái tạo nguồn nguyên liệu đó là lò phản ứng tái sinh – sử dụng Urani-238 (chiếm 99,3% Uurani tự nhiên)