Một số hiểu biết về nhà máy điện hạt nhân

Trong nhà máy điện hạt nhân (ĐHN), tháp làm nguội nước dùng để làm gì? Chúng có làm thoát chất phóng xạ ra ngoài qua khói không? Tại sao chỉ sử dụng uran để làm nhiên liệu cho ngành Năng lượng hạt nhân?
Nguyễn Đan Lê (quận Hoàng Mai, Hà Nội)

Theo Trung tâm Thông tin năng lượng nguyên tử: Giống như nhà máy nhiệt điện, nhà máy ĐHN có hệ số tác dụng có ích nhất định, đó là một phần nhiệt năng được chuyển thành điện năng. Hệ số tác dụng có ích của các tổ máy phát ĐHN thấp, không vượt quá 30-35%. Điều này có nghĩa là, chỉ 1/3 lượng nhiệt tỏa ra được chuyển thành điện. Vấn đề là phần năng lượng còn lại đi đâu? Vì nó không thể biến mất nên chỉ có một phương án là nó tỏa vào môi trường xung quanh. Cơ chế tỏa nhiệt chính ở đây là hệ thống làm nguội nồi ngưng của tuốc bin, nơi có hơi nước nóng chạy vào. Trong nồi ngưng diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa mạch vòng hơi nước của nhà máy ĐHN và bể nước bên ngoài qua một mạch vòng chứa nước đặc biệt gọi là mạch vòng ngoài làm nguội của nhà máy ĐHN.

Việc lắp đặt tháp làm nguội tại nhà máy ĐHN làm cho nhiệt lượng thừa không tác động lên các công trình nước. Cùng với tháp làm nguội, tại nhà máy ĐHN còn xây dựng các bể nước để làm nguội chuyên dụng. Nước từ những bể này chảy đi để làm nguội hơi nước trong các nồi ngưng, sau khi hấp thụ nhiệt từ hơi nước, nước được đẩy lên đỉnh tháp. Từ trên đỉnh tháp nước chảy xuống thành các dòng nhỏ và gặp dòng không khí được thổi từ dưới lên. Nước nguội đi do tiếp xúc với không khí, mặc dù một phần nước đã kịp bay hơi. Vậy nên, làn khói trắng bay ra khỏi đỉnh tháp chính là hơi nước. Ở đây, xin lưu ý: Nước trong các bể chứa để làm nguội mà sau đó bốc hơi ở các tháp không tiếp xúc với nước bị nhiễm phóng xạ, do vậy, hơi nước thoát ra từ tháp hoàn toàn không có chất phóng xạ.

Trong khi đó, uran tự nhiên là một hỗn hợp của 3 đồng vị: uran-238, uran-235 và uran-234. Một trong số các đồng vị này là uran-235 dễ dàng bị phân chia trong lò phản ứng dưới tác động của các neutron, có nghĩa là khởi động phản ứng phân chia dây chuyền. Hơn nữa, trên trái đất không có nguyên tố nào mà trong điều kiện tự nhiên có thể chia thành các đồng vị. Những tính chất như vậy có trong một số nguyên liệu hạt nhân khác (uran-233, plutoni-239), nhưng chúng không tồn tại trong tự nhiên và chỉ có ở điều kiện nhân tạo trong lò phản ứng. Chính vì vậy, những nguyên liệu này được gọi là thứ cấp để phân biệt với nguyên liệu chính uran-235 không thể thay thế trong ngành Năng lượng hạt nhân.