Năng lượng hạt nhân là một trong những nguồn điện quan trọng của thế giới hiện đại. Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa rõ cơ chế cụ thể giúp biến đổi năng lượng hạt nhân thành điện năng sử dụng hàng ngày.
Năng lượng hạt nhân là gì?
Khi nhắc đến năng lượng hạt nhân, nhiều người thường liên tưởng đến các vụ nổ và hiểm họa. Tuy nhiên, trong thực tế, đây là một trong những nguồn năng lượng mạnh mẽ và ổn định nhất, cung cấp điện cho hàng triệu người trên thế giới. Vậy, chính xác thì năng lượng hạt nhân tạo ra điện như thế nào?
Năng lượng hạt nhân là loại năng lượng được giải phóng từ bên trong hạt nhân của nguyên tử – phần trung tâm chứa proton và neutron. Khi các hạt nhân bị phân hạch (chia tách) hoặc hợp hạch (kết hợp), một lượng lớn năng lượng sẽ được giải phóng.
>>> Xem thêm tại: Những ưu điểm nổi bật của năng lượng gió là gì?
Cách vận hành của lò phản ứng hạt nhân
Trái tim của mọi nhà máy điện hạt nhân chính là lò phản ứng. Đây là nơi diễn ra toàn bộ quá trình biến đổi năng lượng.
Nguyên lý hoạt động của lò phản ứng:
Phản ứng phân hạch: Quá trình bắt đầu với việc sử dụng các nguyên tử uranium làm nhiên liệu. Khi một nguyên tử uranium bị bắn phá bởi một neutron, nó sẽ vỡ ra thành các nguyên tử nhỏ hơn và giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt.
Phản ứng dây chuyền: Quá trình phân hạch này còn giải phóng thêm nhiều neutron khác, các neutron này sẽ tiếp tục bắn phá các nguyên tử uranium khác, tạo ra một phản ứng dây chuyền.
Kiểm soát nhiệt độ: Để đảm bảo phản ứng không xảy ra ngoài tầm kiểm soát, các thanh điều khiển (thường làm bằng cadimi hoặc boron) được đưa vào lò phản ứng. Các thanh này có khả năng hấp thụ neutron, từ đó điều chỉnh tốc độ của phản ứng, giữ cho nhiệt độ luôn ở mức an toàn.
Quy trình sản xuất điện:
Tạo hơi nước: Năng lượng nhiệt khổng lồ từ phản ứng phân hạch sẽ làm nóng nước, tạo ra hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cực cao.
Quay turbine: Hơi nước này sẽ được dẫn đến các cánh quạt của turbine, làm cho chúng quay.
Phát điện: Chuyển động quay của turbine sẽ làm quay máy phát điện, tạo ra điện năng. Sau đó, điện năng này sẽ được đưa lên lưới điện để cung cấp cho các khu dân cư và nhà máy.
>>> Xem thêm tại: Pin lithium-ion thường dùng trong thiết bị nào nhất?
Ưu và nhược điểm của năng lượng hạt nhân
Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ năng lượng hiệu quả, nhưng cũng đi kèm với nhiều ưu và nhược điểm cần được xem xét.
Ưu điểm:
+ Năng lượng sạch: Năng lượng hạt nhân không tạo ra khí thải nhà kính trong quá trình hoạt động, giúp giảm thiểu ô nhiễm không khí và chống lại biến đổi khí hậu.
+ Hiệu suất cao và ổn định: Chỉ một lượng nhỏ uranium có thể tạo ra một lượng điện khổng lồ. Nhà máy điện hạt nhân có thể hoạt động liên tục 24/7, không phụ thuộc vào thời tiết.
Nhược điểm:
+ Rủi ro an toàn: Các sự cố tại nhà máy điện hạt nhân, mặc dù hiếm, có thể gây ra những hậu quả thảm khốc.
+ Vấn đề chất thải: Việc xử lý và lưu trữ chất thải hạt nhân là một thách thức lớn, vì chất thải này vẫn duy trì tính phóng xạ trong hàng ngàn năm.
+ Chi phí đầu tư cao: Việc xây dựng một nhà máy điện hạt nhân đòi hỏi một khoản đầu tư rất lớn.
Nhờ nguyên lý phân hạch hạt nhân, năng lượng nhiệt được tạo ra và chuyển hóa thành điện năng trong các nhà máy điện hạt nhân. Công nghệ này đóng vai trò lớn trong cung cấp điện sạch và bền vững cho tương lai.
