Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. Lò phản ứng hạt nhân dưới tới hạn điều khiển bằng máy gia tốc (ADSR)

1.2. Tình hình phát triển ADSR hiện nay

1.3. Nghiên cứu phản ứng phân hạch, phân bố neutron trên bia rắn cho ADSR

1.4. Nghiên cứu sử dụng thori làm nhiên liệu trong lò phản ứng hạt nhân truyền thống

1.5. Khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho ADSR

2. MÔ PHỎNG VẬT LÝ ADSR SỬ DỤNG BIA CHÌ LỎNG VÀ NHIÊN LIỆU THORI

2.1. Mô hình tương tác (p,n) trên bia chì lỏng

2.1.1. Mô hình và phương pháp tính toán

2.1.2. Phân bố năng lượng của các neutron phát ra

2.1.3. Phân bố góc của neutron phát ra

2.1.4. Hiệu suất phát neutron theo góc

2.1.5. Vi phân bậc hai của tiết diện sinh neutron theo năng lượng và theo góc khối (neutron production double - differential cross section)

2.2. Mô hình lò phản ứng TRIGA Mark II dưới tới hạn dùng chì lỏng và nhiên liệu thori

2.2.1. Mô hình lò phản ứng TRIGA Mark II mô phỏng bằng MCNPX

2.2.2. Hiệu suất phát neutron Yn/p

2.2.3. Hệ số nhân neutron hiệu dụng kef f

3. TÍNH TOÁN NHIÊN LIỆU THORI CHO ADSR

3.1. Phân rã phóng xạ hạt nhân thori trong môi trường chì lỏng

3.1.1. Mô hình và phương pháp tính toán

3.1.2. Phổ năng lượng của các tia alpha, beta, gamma và phản neutrino

3.1.3. Năng lượng của các hạt nhân con tạo thành

3.2. So sánh phân bố thông lượng neutron trong ADSR dùng chì lỏng, nhiên liệu hỗn hợp thori với ADSR dùng bia rắn, nhiên liệu hỗn hợp urani

3.2.1. Trường hợp nhiên liệu UZrH và chất làm mát bằng nước nhẹ

3.2.2. Trường hợp nhiên liệu UZrH và chất làm mát bằng chì lỏng

3.2.3. Trường hợp nhiên liệu ThUO và chất làm mát bằng chì lỏng

3.3. Phân bố thông lượng neutron bên trong ADSR sử dụng nhiên liệu thori

3.3.1. Phân bố thông lượng neutron theo năng lượng neutron phát ra

3.3.2. Phân bố thông lượng neutron dọc theo chiều cao

3.3.3. Phân bố thông lượng neutron dọc theo bán kính

3.3.4. Phân bố thông lượng neutron bên trong ADSR sử dụng nhiên liệu hỗn hợp thori và urani

3.3.4.1. Phân bố thông lượng neutron dọc theo bán kính

3.3.4.2. Phân bố thông lượng neutron dọc theo chiều cao lõi lò

3.3.5. So sánh phân bố thông lượng neutron với nhiên liệu U O2 , T h233 U O2 và T h235 U O2

3.3.6. Hệ số nhân neutron trong ADSR với nhiên liệu hỗn hợp thori

3.3.6.1. Hệ số nhân neutron hiệu dụng kef f với hỗn hợp nhiên liệu T h233 U O2

3.3.6.2. Hệ số nhân neutron hiệu dụng kef f với hỗn hợp nhiên liệu T h235 U O2

3.3.6.3. Hệ số nhân neutron hiệu dụng kef f với hỗn hợp nhiên liệu T h238 U O2

KẾT LUẬN

KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu hạt nhân

Năng lượng hạt nhân đang trở thành một phần quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu. Trong bối cảnh nguồn năng lượng truyền thống ngày càng cạn kiệt, việc nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân trở nên cấp thiết. Thori có nhiều ưu điểm so với urani, bao gồm trữ lượng lớn và khả năng chuyển đổi thành U-233, một đồng vị có khả năng phân hạch cao. Nghiên cứu này không chỉ giúp tối ưu hóa nguồn năng lượng mà còn giảm thiểu rác thải phóng xạ.

1.1. Tình hình phát triển năng lượng hạt nhân hiện nay

Năng lượng hạt nhân đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm chi phí cao và vấn đề an toàn. Các lò phản ứng truyền thống chủ yếu sử dụng urani, nhưng thori đang nổi lên như một lựa chọn khả thi hơn. Việc phát triển các lò phản ứng hạt nhân dưới tới hạn điều khiển bằng máy gia tốc (ADSR) có thể giải quyết nhiều vấn đề hiện tại.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng thori trong lò phản ứng

Thori có trữ lượng lớn hơn urani khoảng bốn lần và có thể chuyển đổi thành U-233, giúp tăng hiệu suất năng lượng. Việc sử dụng thori cũng giúp giảm thiểu rác thải phóng xạ, một trong những vấn đề lớn nhất của ngành năng lượng hạt nhân.

II. Thách thức trong việc sử dụng thori làm nhiên liệu hạt nhân

Mặc dù thori có nhiều ưu điểm, nhưng việc sử dụng nó trong lò phản ứng hạt nhân vẫn gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là khả năng chuyển đổi thori thành U-233, điều này đòi hỏi các công nghệ tiên tiến và quy trình phức tạp. Ngoài ra, việc đảm bảo an toàn cho lò phản ứng khi sử dụng thori cũng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét.

2.1. Khó khăn trong quá trình chuyển đổi thori

Quá trình chuyển đổi thori thành U-233 không phải là đơn giản. Nó yêu cầu một môi trường thích hợp và các điều kiện cụ thể để đảm bảo hiệu quả. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ chuyển đổi này là rất cần thiết.

2.2. Vấn đề an toàn trong lò phản ứng sử dụng thori

An toàn là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong ngành năng lượng hạt nhân. Việc sử dụng thori có thể tạo ra những thách thức mới về an toàn, đặc biệt là trong việc quản lý rác thải phóng xạ và kiểm soát phản ứng hạt nhân.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng sử dụng thori trong lò phản ứng

Để đánh giá khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng. Một trong những phương pháp chính là mô phỏng bằng máy tính, cho phép phân tích các tham số neutron và hiệu suất của lò phản ứng. Các mô hình này giúp dự đoán hiệu quả của việc sử dụng thori trong các điều kiện khác nhau.

3.1. Mô phỏng neutron trong lò phản ứng

Mô phỏng neutron là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu lò phản ứng. Nó cho phép các nhà nghiên cứu tính toán và dự đoán các thông số neutron, từ đó đánh giá hiệu suất của lò phản ứng khi sử dụng thori.

3.2. Phân tích hiệu suất của lò phản ứng sử dụng thori

Phân tích hiệu suất giúp xác định khả năng sản xuất năng lượng của lò phản ứng khi sử dụng thori. Các kết quả từ phân tích này sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển công nghệ lò phản ứng mới.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thori trong lò phản ứng hạt nhân

Việc sử dụng thori trong lò phản ứng hạt nhân không chỉ là lý thuyết mà còn có thể được áp dụng thực tiễn. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng thori có thể được sử dụng hiệu quả trong các lò phản ứng hiện đại, giúp tăng cường an toàn và hiệu suất năng lượng. Các ứng dụng này có thể mở ra hướng đi mới cho ngành năng lượng hạt nhân.

4.1. Các lò phản ứng thử nghiệm sử dụng thori

Một số lò phản ứng thử nghiệm đã được xây dựng để kiểm tra khả năng sử dụng thori. Những lò phản ứng này đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc sản xuất năng lượng và giảm thiểu rác thải.

4.2. Kết quả nghiên cứu từ các lò phản ứng sử dụng thori

Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng thori có thể cải thiện hiệu suất năng lượng và giảm thiểu rác thải phóng xạ. Những kết quả này là cơ sở để phát triển các lò phản ứng mới trong tương lai.

V. Kết luận và tương lai của thori trong năng lượng hạt nhân

Khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành năng lượng. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu, thori có thể trở thành một lựa chọn khả thi cho tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ liên quan đến thori sẽ là chìa khóa để giải quyết các vấn đề hiện tại trong ngành năng lượng hạt nhân.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ thori

Triển vọng phát triển công nghệ thori trong năng lượng hạt nhân là rất lớn. Các nghiên cứu hiện tại đang hướng đến việc tối ưu hóa quy trình chuyển đổi và sử dụng thori trong lò phản ứng.

5.2. Tương lai của năng lượng hạt nhân với thori

Năng lượng hạt nhân với thori có thể trở thành một phần quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng bền vững. Sự phát triển này không chỉ giúp giảm thiểu rác thải mà còn đảm bảo an toàn cho môi trường.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu khả năng sử dụng thori làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân điều khiển bằng máy gia tốc