Năng lượng hạt nhân (còn có tên gọi khác là năng lượng nguyên tử) là một loại công nghệ hạt nhân. Công nghệ này 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 phân hạch hạt nhân
Là phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay, dùng nước được đun nóng. Tạo ra hơi nước sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy.
Nguồn gốc
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.
Nhà máy năng lượng hạt nhân Cattenom
Năm 1938, các nhà hóa học người Đức là Otto Hahn và Fritz Strassmann, cùng với các nhà vật lý người Úc Lise Meitner và Otto Robert Frisch cháu của Meitner. Các nhà hóa học thực hiện các thí nghiệm tạo ra các sản phẩm của urani sau khi bị nơtron bắn phá. Các nơtron tương đối nhỏ. Chúng 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.
Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên
Tại Hoa Kỳ, lò phản ứng đầu tiên mang tên Chicago Pile-1 ra đời. Đạt được khối lượng tới hạn vào ngày 2 tháng 12 năm 1942. Công trình này trở thành một phần của dự án Manhattan.
Là một dự án xây dựng các lò phản ứng lớn ở Hanford Site để làm giàu plutoni. Plutoni sử dụng trong các vũ khí hạt nhân đầu tiên được thả xuống các thành phố Hiroshima và Nagasaki ở Nhật Bản. Việc cố gắng làm giàu urani song song cũng được tiến hành trong thời gian đó.
Sau thế chiến thứ 2, mối đe dọa về việc nghiên cứu lò phản ứng hạt nhân có thể là nguyên nhân. Hầu hết việc nghiên cứu lò phản ứng tập trung chủ yếu vào các mục đích quân sự.
Trên thực tế, quân đội Hoa Kỳ từ chối tuân theo đề nghị của cộng đồng khoa học tại đây. Việc mở rộng hợp tác quốc tế nhằm chia sẻ thông tin và kiểm soát các vật liệu hạt nhân. Năm 2006, các vấn đề này đã trở nên khép kín với Hội Năng lượng Hạt nhân Toàn cầu.
Điện được sản xuất đầu tiên từ lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm EBR-I vào ngày 20 tháng 12 năm 1951. Với công suất ban đầu đạt khoảng 100 kW tại Arco, Idaho.
Công nghệ lò phản ứng hạt nhân
Cũng giống như một số trạm năng lượng nhiệt phát điện bằng nhiệt năng. Từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, phản ứng phân hạch biến đối năng lượng. Giải phóng hạt nhân nguyên tử thông qua phản ứng này.
Khi một hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch tương đối lớn hấp thụ nơtron sẽ tạo ra sự phân hạch nguyên tử.
Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành 2 hay nhiều hạt nhân nhỏ hơn kèm theo động năng. Giải phóng tia phóng xạ gamma và nơtron tự do. Một phần nơtron tự do này được hấp thụ bởi các nguyên tử phân hạch khác. Chúng tiếp tục tạo ra nhiều nơtron hơn. Đây là phản ứng tạo ra nơtron theo cấp số nhân.
Nhà máy điện hạt nhân Ikata, lò phản ứng nước áp lực làm lạnh bằng chất lỏng trao đổi nhiệt thứ cấp với đại dương.
Phản ứng dây chuyền hạt nhân kiểm soát bằng cách sử dụng chất hấp thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron. Nhằm thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch tiếp theo. Các lò phản ứng hạt nhân có hệ thống vận hành bằng tay và tự động để tắt phản ứng phân hạch khi phát hiện các điều kiện không an toàn.
Hệ thống làm lạnh giải phóng nhiệt từ lõi lò phân ứng và vận chuyển nhiệt đến bộ phận phát điện. Từ nhiệt năng này hoặc sử dụng vào những mục đích khác. Đặc biệt chất làm lạnh nóng là nguồn nhiệt sẽ được dùng cho các lò nung. Hơi nước nén từ lò nung sẽ làm quay các tuốc bin hơi nước vận hành các máy phát điện.
