Năng lượng hạt nhân là gì?
Năng lượng hạt nhân, nguồn năng lượng sạch và đáng tin cậy, cung cấp nhiên liệu cho hàng triệu ngôi nhà ở Mỹ hàng ngày. Được tạo ra thông qua phản ứng phân hạch hạt nhân, quá trình không phát thải này bao gồm việc tách các nguyên tử uranium để tạo ra nhiệt và duy trì phản ứng. Nghiên cứu hạt nhân hiện đại tập trung vào việc tăng cường thiết kế lò phản ứng và hiệu quả sử dụng nhiên liệu để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu một cách bền vững.
Năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng sạch lớn nhất và đáng tin cậy nhất trên thế giới, đồng thời cung cấp điện cho ngôi nhà của hàng chục triệu người ở Mỹ mỗi ngày. Để chống lại biến đổi khí hậu, thế giới sẽ cần những cách thức mới và tốt hơn để tận dụng nguồn năng lượng này, được sản xuất bởi các lò phản ứng hạt nhân thông qua một quá trình không tạo ra khí nhà kính. Nhưng làm thế nào các lò phản ứng hạt nhân có thể cung cấp nhiều năng lượng như vậy mà không phát thải? - Tất cả đều bắt đầu bằng sức nóng.
Roger Blomquist, Kỹ sư hạt nhân chính của Phòng Kỹ thuật hạt nhân, phân tích năng lượng hạt nhân—nguồn năng lượng sạch lớn nhất và đáng tin cậy nhất thế giới. Hàng chục triệu người ở Mỹ dựa vào năng lượng hạt nhân mỗi ngày để tạo ra điện cung cấp cho ngôi nhà của họ. Quá trình chuyển đổi năng lượng hạt nhân thành điện năng bắt đầu trong lò phản ứng hạt nhân. Trong lò phản ứng, các nguyên tử của một nguyên tố gọi là uranium tách ra, tạo ra nhiệt. Nhiệt lượng đó được sử dụng để tạo ra hơi nước, sau đó hơi nước được sử dụng để quay tuabin gió, từ đó tạo ra điện. So với việc đốt nhiên liệu, quá trình sản xuất năng lượng hạt nhân không thải ra carbon dioxide, bồ hóng hoặc các hóa chất độc hại khác, khiến nó trở thành nguồn năng lượng không phát thải.
Nhiệt được giải phóng trong lò phản ứng hạt nhân khi các nguyên tử tách ra, một quá trình được gọi là phân hạch. Nguyên tử, khối xây dựng của vật chất, được tạo thành từ ba hạt - neutron và proton liên kết với nhau, tạo thành cái gọi là hạt nhân nguyên tử và electron, là những hạt tích điện âm quay quanh hạt nhân.
Lò phản ứng hạt nhân tách các nguyên tử uranium, một nguyên tố có tính phóng xạ nhẹ, để tạo thành nhiệt. Quá trình này giải phóng nhiệt và neutron. Một số neutron này tiếp tục va chạm với các nguyên tử uranium khác, khiến chúng phân hạch, giúp duy trì phản ứng hạt nhân.
Tất cả các chuỗi phản ứng phân hạch này đều diễn ra bên trong một bộ phận của lò phản ứng hạt nhân được gọi là thanh nhiên liệu, một ống hình trụ dài được hàn kín có chứa uranium. Một cụm nhiên liệu mô tả một bó gồm 100 đến 200 thanh nhiên liệu này. Toàn bộ lõi lò phản ứng được tạo thành từ hàng trăm cụm nhiên liệu được đóng gói lại với nhau thành hình trụ lớn nên thông thường có hàng chục nghìn thanh nhiên liệu trong lõi lò phản ứng.
Tín dụng: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne
Trong một nhà máy điện hạt nhân điển hình, nước chảy qua các thanh nhiên liệu trong lõi lò phản ứng để làm mát nó. Nhiệt này làm tăng nhiệt độ của nước khiến nó biến thành hơi nước. Hơi nước này được đưa đến tuabin được kết nối với máy phát điện. Áp suất hơi nước làm cho tuabin quay, hơi giống cối xay gió. Máy phát điện, giống như tất cả các máy phát điện khác, sử dụng chuyển động cơ học của tuabin để tạo ra điện. Cuối cùng, sau khi đi qua tuabin, hơi nước được làm nguội, chuyển trở lại thành nước để có thể sử dụng lại. Không giống như việc đốt nhiên liệu hóa thạch, quá trình phân hạch không thải ra carbon dioxide, bồ hóng hoặc các hóa chất độc hại khác, đó là lý do tại sao nó là nguồn năng lượng không phát thải.
Trong khi hai loại phổ biến nhất là lò phản ứng nước áp lực (PWR) và lò phản ứng nước sôi (BWR), các thiết kế mới cho lò phản ứng hạt nhân đã được phát triển. Việc phát triển các lò phản ứng hạt nhân vẫn tiếp tục cho đến ngày nay vì những công nghệ lò phản ứng tiên tiến này và mới hơn có thể giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới mà không góp phần vào sự nóng lên toàn cầu. Đi đầu trong việc thúc đẩy năng lượng hạt nhân là các phòng thí nghiệm như Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE).
Với sự hỗ trợ từ DOE, các nhà khoa học của Argonne đang nghiên cứu các thiết kế lò phản ứng mới và công nghệ tái chế nhiên liệu có thể nâng cao độ an toàn, giúp hoạt động của nhà máy hạt nhân hiệu quả hơn, giảm lượng chất thải hạt nhân cũng như giảm thời gian và chi phí xây dựng. Công việc của họ được xây dựng dựa trên di sản lâu dài của nghiên cứu hạt nhân mà từ đó phòng thí nghiệm được thành lập. Bắt đầu từ những năm 1940, Argonne đã đi đầu trong việc phát triển việc sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình. Trong khi nghiên cứu, thiết kế và thí nghiệm của Argonne tạo thành nền tảng cho tất cả các lò phản ứng hạt nhân thương mại được sử dụng ngày nay, các nhà nghiên cứu của Argonne cũng đi đầu trong những tiến bộ mới cho thế hệ lò phản ứng tiếp theo.
Tín dụng: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne
Năng lượng hạt nhân là gì?
Một nguồn năng lượng sạch, đáng tin cậy có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc khử cacbon cho nền kinh tế Hoa Kỳ.
Uranium trong lò phản ứng hạt nhân tạo ra nhiệt khi nó phân tách hoặc phân hạch, đó là điều xảy ra khi hạt nhân nguyên tử uranium -235 (U-235) mỏng manh bị neutron bắn trúng. Đồng thời, quá trình phân hạch tạo ra một số neutron có thể tiếp tục gây ra nhiều phân hạch hơn nữa, cung cấp nguồn nhiệt ổn định, trơn tru được sử dụng để sản xuất điện. Một lượng nhiệt khổng lồ - và sau đó là điện - được tạo ra bằng cách sử dụng lượng nhiên liệu cực nhỏ.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
