Chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện

Hoàng Quang Hùng(Sinh viên ĐH Bách khoa Hà Nội)

Trả lời:

Theo Trung tâm Thông tin năng lượng nguyên tử, quá trình phân chia hạt nhân Uran giải phóng ra một lượng lớn năng lượng. Vấn đề là ở chỗ, đây là nhiệt lượng chứ không phải điện. Để chuyển nhiệt lượng thu được dòng điện cần phải xây dựng một tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống liên kết với nhau. Tổ hợp này có tên là tổ máy hạt nhân.

Quá trình sản xuất điện tại tổ máy của nhà máy ĐHN diễn ra theo chu trình: Nhiên liệu hạt nhân được đưa vào vùng hoạt động của lò phản ứng dưới dạng các thanh tỏa nhiệt. Đó là những ống dài, thành mỏng, bên trong chứa đầy các viên dioxit uran (UO2) được làm giàu khi phân chia đồng vị Uran-235. Người điều hành từ bàn điều khiển ra lệnh khởi động lò phản ứng và trong vùng hoạt động bắt đầu diễn ra phản ứng phân chia dây chuyền. Trong quá trình này, các hạt nhân Uran-235 khi tác động với các neutron bị phân chia thành hai mảnh và tỏa nhiệt. Quá trình phân chia hạt nhân thành những mảnh vụn đồng thời cũng tạo ra vài neutron (2-3) và chúng tiếp tục phá vỡ những hạt nhân Uran-235 bên cạnh.

Như vậy, chỉ dùng 1 neutron bắn phá hạt nhân Uran-235, chúng ta thu được 2-3 neutron mới để tiếp tục bắn phá. Để phản ứng không bị vượt ra khỏi tầm kiểm soát, một phần những neutron mới này được các thanh chuyên dụng có chứa nguyên tố Bo hấp thụ. Nếu những thanh chuyên dụng này được thả hoàn toàn vào cùng hoạt động thì phản ứng dây chuyền sẽ không tiếp tục nữa vì hầu hết các neutron sẽ bị nguyên tố Bo hấp thụ. Nếu rút một phần các thanh chuyên dụng này ra khỏi vùng hoạt động, nâng chúng lên trên khối nhiên liệu thì phản ứng lại tiếp tục diễn ra. Với cách làm như trên, người điều hành điều khiển hoạt động của lò phản ứng bằng cách dịch chuyển lên xuống các thanh có chứa nguyên tố Bo.

Để thu nhiệt của nhiên liệu hạt nhân, người ta dùng các máy bơm công suất lớn bơm nước qua vùng hoạt động. Nước được làm nóng lên đến nhiệt độ sôi và biến thành hơi nước. Hơi nước bay vào tuốc bin làm quay cánh quạt tuốc bin cùng với trục mà tuốc bin được lắp vào. Trục tuốc bin là một khối thống nhất có rotor (phần quay) của máy phát điện. Điều này có nghĩa là khi trục tuốc bin quay thì rotor cũng quay và trong cuộn dây của máy phát điện sản sinh ra dòng điện.