Nguyên lý hoạt động của lò phản ứng hạt nhân

Mặc dù lò phản ứng hạt nhân đã được cải tiến rất nhiều, cấu tạo cơ bản của chúng hầu như không thay đổi kể từ chúng ra đời cách đây gần 50 năm.

Dưới đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của các loại lò phản ứng hạt nhân được đăng trên trang MSNBC.

Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị có thể điều khiển và kiểm soát phản ứng phân hạch để thu nhiệt do phản ứng đó tạo ra. Ảnh: britannica.com.

Khi nguyên tử urani hoặc plutoni hấp thụ một neutron, nó có thể trải qua phản ứng phân hạch hạt nhân để tách thành nhiều hạt nhỏ hơn. Phản ứng phân hạch sản sinh một lượng nhiệt lớn cùng neutron mới. Những neutron mới tiếp tục bắn phá nguyên tử urani hoặc plutoni để tạo nên phản ứng dây chuyền. Ảnh: blogspot.com.

Toàn bộ quá trình phân hạch xảy ra trong trong lõi bằng thép của lò phản ứng. Nhiệt mà phản ứng tạo khiến nước sôi và bốc hơi. Luồng hơi nóng của nước làm quay các turbin và tạo ra điện. Ảnh: imperial-consultants.co.uk.

Trong lõi của lò phản ứng, nguyên tố urani hoặc plutoni được nạp vào các thanh nhiên liệu (màu đỏ) chìm trong nước. Các thanh điều khiển (màu đen) để làm nhanh hoặc chậm quá trình phân hạch của nhiên liệu hạt nhân được đặt bên dưới các thanh nhiên liệu. Ảnh: NHK.

Khi sự cố bất ngờ, như động đất, xảy ra thì các thanh điều khiển tự động kích hoạt và trồi lên, nằm xen kẽ với các thanh nhiên liệu nhằm hấp thụ neutron từ các thanh nhiên liệu. Do bị hấp thụ, các hạt neutron không thể bắn phá nguyên tử urani hoặc plutoni nên phản ứng phân hạch chấm dứt và lò phản ứng ngừng hoạt động. Ảnh: NHK.

Trong kiểu lò nước áp lực, nước được bơm vào lõi để hấp thu nhiệt từ các thanh nhiên liệu. Sau đó nó chảy qua một hệ thống kín để sôi. Hơi nước được dẫn sang buồng chứa turbin để làm quay turbin. Chuyển động quay của turbin được truyền sang máy phát điện. Ảnh: MSNBC.

Trong lò nước sôi, nước sôi ngay sau khi hấp thu nhiệt từ các thanh nhiên liệu và hơi được dẫn sang buồng chứa turbin. Ra khỏi turbin, nước được làm nguội tại một tháp để quay trở lại dạng lỏng. Sau đó nước tiếp tục chảy tới buồng tạo hơi. Ảnh: scanada.com.

Lò phản ứng được đặt trong một bể chứa bằng sắt không rỉ. Bên ngoài bể chứa được gia cố bằng lớp tường xi măng có độ dày hàng mét để ngăn chặn chất phóng xạ rò rỉ ra ngoài trong trường hợp sự cố xảy ra. Ảnh:nextbigfuture.com.

Một bể chứa lò phản ứng trong quá trình xây dựng. Ảnh: world-nuclear-news.org.

Theo thời gian, nhiên liệu hạt nhân biến thành nguyên tố nhẹ hơn và không thể gây nên phản ứng phân hạch. Nếu không được tái chế hoặc làm giàu, chúng sẽ trở thành chất thải hạt nhân. Ảnh: globalnuclearpower.eu.

Một bể chứa chất thải hạt nhân. Ảnh: anl.gov.

Việt Linh