BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
CỤC NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ
Phòng Quản lý khoa học & Công nghệ hạt nhân

Báo cáo
Các vấn đề liên quan đến lò điện hạt nhân &
công nghệ an toàn cho nhà máy điện hạt nhân

Kính gửi : Dr. Hoàng Anh Tuấn

Hà Nội, 8 - 2011

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 1

H.1.2. Các thùng chứa chất thải phóng xạ 4
H.1.3. Các thế hệ nhà máy điện hạt nhân 5
H.2.1. Nguyên lý của lò phản ứng nước sôi 8
H.2.2. Nguyên lý của lò phản ứng nước áp lực 10
H.3.1. Các nguy cơ có thể xảy ra với lò phản ứng 13
Bùi Từ Thi Hoàng Trang 3

ngầm chảy qua).

Hình 1.2 – Các thùng chứa chất thải phóng xạ.
Đến nay việc xử lý hoàn toàn các chất thải phóng xạ sinh ra từ quá trình hoạt
động của các nhà máy điện hạt nhân vẫn chưa có. Biện pháp duy nhất vẫn là sử
dụng các thùng chứa đặc biệt để chứa các chất thải này, sau đó tiến hành chông lấp
chờ cho tính phóng xạ của chúng giảm đi. Tuy nhiên, các chất phóng xạ nguy hiểm
có thời gian phân rã lớn sẽ từ từ “tấn công” vỏ các thùng chứa, quá trình này diễn
ra trong một thời gian dài có thể sẽ làm cho vỏ các thùng chứa bị ăn mòn dẫn đến
việc rò rỉ các chất phóng xạ ra ngoài.
1.1.2. Các thành phần cơ bản của một nhà máy điện hạt nhân

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 5
Lò phản ứng: Là nơi diễn ra các phản ứng phân rã hạt nhân để tạo ra năng
lượng nhiệt lớn.
Bộ phận sinh điện: Gồm máy phát điện, các turbine (sử dụng cơ năng của
dòng hơi nước làm quay máy phát điện, từ đó sinh ra dòng điện).
Bộ phận trao đổi nhiệt: Gồm hệ thống các ống dẫn, bộ tạo hơi, bộ ngưng tụ…
có tác dụng trao đổi nhiệt giữa các pha với nhau, đồng thời chuyển hơi nước trở lại
dạng lỏng.
Bộ phận truyền tải điện năng: Gồm các máy biến áp, hệ thống lưới truyền tải
điện có tác dụng truyền tải dòng điện được sinh ra đến các hộ phụ tải.
1.2. Sự phát triển của công nghệ điện hạt nhân
Những nhà máy điện hạt nhân thuộc thế hệ đầu tiền ra đời từ những năm 50
của thế kỷ trước (Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên được xây dựng tại thành phố
Obninsk - Liên xô cũ vào năm 1954, công suất 5.000 KW. Năm 1956, các nước
Anh, Pháp cũng đưa vào vận hành nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên của
minh) đánh dấu sự ra đời của hàng loạt các nhà máy điện hạt nhân tiếp theo. Trong
quá trình phát triển, các mẫu thiết kế của nhà máy điện hạt nhân đã có nhiều cải
tiến hướng đến việc nâng cao công suất của nhà máy đồng thời phát triển các thế

của Canada, Ấn Độ. Năm 1957, Mỹ khánh thành nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ
hai đầu tiên, công suất 60 MW.
So với các nhà máy thế hệ thứ nhất, các nhà máy thế hệ thứ hai cung cấp điện
năng với giá rẻ hơn 20 - 30%, chiếm diện tích ít, thể tích gọn nhẹ hơn. Trong đó,
có một số thiết kế được phát triển từ các lò phản ứng thế hệ I, một số được thiết kế
mới hoàn toàn. Sử dụng công nghệ an toàn chủ động cải tiến (bơm diesel + đặt bẫy
core catcher + hệ thống quản lý sự cố) và che chắn bằng tòa nhà bảo vệ.
1.2.3. Nhà máy điện hạt nhân thế hệ III và III+
Gồm các kiểu lò phản ứng nước áp lực Châu Âu- EPWR (European
Pressuried Water Reator) được khởi công xây dựng đầu tiên năm 2005 tại Phần
Lan dự kiến hoàn thành 2009, có công suất lớn nhất thế giới 1600 MW, do Pháp và
Đức hợp tác nghiên cứu. và với nước sôi, như SWR 1000-1250 MW được Pháp và
Đức chung sức nghiên cứu hơn 15 năm nay, hoặc lò AP 1000 của Hoa Kỳ chế tạo
có hiệu suất và mức độ an toàn cao.

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 7
Các lò phản ứng thế hệ III+: về cơ bản vẫn dựa chủ yếu trên thiết kế của thế
hệ thứ III, tuy nhiên có nhiều cải tiến chủ yếu hướng đến mục đích nâng công suất,
độ an toàn và giảm thời gian xây dựng.
Sử dụng công nghệ an toàn chủ động cải tiến (bơm diesel + đặt bẫy core
catcher + hệ thống quản lý sự cố) + công nghệ an toàn thụ động + che chắn bằng
tòa nhà bảo vệ (thường sử dụng nhà lò có hai lớp bảo vệ) + tích hợp thêm các hệ
thống điện tử và công nghệ xử lý tín hiệu số được đưa vào hệ điều khiển. Ưu điểm
là độ an toàn cao, phòng được sự cố nóng chảy tâm lò, chịu được biến cố từ bên
ngoài: máy bay rơi, động đất. Giá điện năng rẻ, vận hành dễ dàng.
Hiện nay, các lò điện hạt nhân thế hệ thứ III và III+ là các lò có chỉ số an toàn
cao nhất nhưng cũng là các lò đòi hỏi giá thành đầu tư xây dựng lớn nhất. Các đặc
điểm của các nhà máy điện hạt nhân thế hệ III và III+:
 Tiêu chuẩn hóa thiết kế nhằm rút ngắn thời gian xin cấp phép, giảm
thời gian chi phí đầu tư va thời gian xây dựng.

Reactor). Do đó, ta sẽ xem xét 2 kiểu lò này.
2.2. Lò phản ứng nước sôi (BWR)
Lò phản ứng hạt nhân nước sôi (BWR) hay còn gọi tắt là lò phản ứng nước
sôi là lò phản ứng hạt nhân thuộc nhóm nước nhẹ, được sử dụng để sản xuất điện.
Đây là kiểu lò phản ứng hạt nhân sản xuất điện phổ biến thứ 2 sau kiểu lò phản
ứng nước áp lực (PWR), cũng thuộc nhóm lò phản ứng nước nhẹ.
BWR đã được phòng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ Idaho và công ty General
Electric phát triển vào giữa thập niên 1950. Nhà sản xuất chính hiện sản xuất kiểu
lò này là GE Hitachi Nuclear Energy, đặc biệt công đoạn thiết kế và xây dựng.
Thiết kế BWR được ứng dụng ở nhà máy điện hạt nhân Fukushima I, hiện nhà máy
này đang bị hư hỏng trong trận động đất và sóng thần Tohoku vào tháng 3 năm
2011.

Hình 2.1 – Nguyên lý của lò phản ứng nước sôi

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 9
a. Ưu điểm:
Công nghệ sử dụng hai vòng lưu chuyển của chất lỏng, trong đó vòng thứ
nhất làm nhiệm vụ tải nhiệt của lõi và tạo hơi làm quay turbine, vòng thứ hai làm
nhiệm vụ ngưng tụ hơi nước (lấy bớt nhiệt từ hơi nước). Làm cho thiết kế của các
lò BWR đơn giản hơn các kiểu lò khác (lò PWR).
b. Nhược điểm:
Sử dụng trực tiếp luồng hơi nước từ lò phản ứng (có tính phóng xạ mạnh) để
trực tiếp làm quay turbine nên công nghệ lò này sẽ làm cho mức độ phổ biến
phóng xạ rộng hơn, phát sinh ra lượng rác thải phóng xạ lớn (kể cả các turbine) và
nguy cơ rò rỉ phóng xạ (hơi nước chứa phóng xạ) là rất cao.
2.3. Lò phản ứng nước áp lực (PWR)
Lò phản ứng nước áp lực (PWR) là một trong hai loại lò phản ứng hạt nhân
thuộc nhóm lò phản ứng nước nhẹ, loại lò này được sử dụng rất phổ biến ở các
nước phương tây. Trong lò PWR, bộ phận làm lạnh sơ cấp (nước) được bơm vào
Bùi Từ Thi Hoàng Trang 11
Phần 3 : Các biện pháp đảm bảo an toàn cho nhà máy điện
hạt nhân
3.1. Các biện pháp kỹ thuật
Ví dụ: Khi chọn mua ô tô, nếu đủ điều kiện về mặt kinh tế, ta hoàn toàn có thể
chọn lựa một chiếc Mercedes-Benz có trang bị đầy đủ hệ thống túi khí an toàn, hệ
thống chống trượt ABS, khả năng tăng tốc nhanh, nội thất sang trọng… có giá
hàng tỷ đồng. Nhưng nếu khả năng về kinh tế hạn hẹp, ta có thể chỉ lựa chọn mua
một chiếc Hyundai-Kia Morning với giá thành vài trăm triệu đồng cũng đã đáp ứng
rất tốt các nhu cầu về phương tiện đi lại cho chúng ta.
Quay trở lại việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân, các vấn đề về kỹ thuật (đặc
biệt là vấn đề về quy hoạch, thiết kế và các biện pháp dự phòng, xử lý sự cố) luôn
là vấn đề đầu tiên được xem xét vì nó là điều kiện tiên quyết trong việc cho ra đời
một “sản phẩm” nhà máy điện có an toàn hay là không. Tuy nhiên, các biện pháp
kỹ thuật về cơ bản sẽ làm tăng giá thành xây dựng các nhà máy điện hạt nhân lên
rất cao.
3.1.1. Quy hoạch nhà máy điện hạt nhân
Ưu điểm của một nhà máy điện hạt nhân là không đòi hỏi một diện tích quá
lớn để xây dựng (giảm thiểu được tối đa diện tích của khu vực chứa nhiên liệu).
Đảm bảo tính an toàn cho nhà máy điện hạt nhân bước đầu tiên phải lưu ý đến:
i. Vị trí đặt nhà máy điện hạt nhân có thể không đặt nặng yêu cầu ở gần
các nguồn nhiên liệu, gần đường giao thông, bến tàu, cảng biển (giống
như các nhà máy nhiệt điện). Do đó, dễ dàng tiến hành quy hoạch các
nhà máy này ở các khu vực có lịch sử địa chất ổn định (trong quá khứ
chưa từng xảy ra động đất), đặt cách xa khu dân cư hoặc gần các phụ
tải tiêu thụ điện lớn để giảm tổn thất điện năng khi truyền tải.
ii. Không chỉ quy hoạch về vị trí xây dựng nhà máy điện hạt nhân mà
đồng thời phải xây dựng quy hoạch chi tiết về các khu vực sẽ cần sử

liệu đã qua sử dụng SNF (Spent Nuclear Fuel) cũng cần phải được lưu trữ an toàn
trong các bể làm mát. Do đó, phải thiết kế các nhà lò phản ứng ngoài việc chứa lò
phản ứng còn là nơi lưu trữ tạm thời các sản phẩm có hoạt tính phóng xạ cao trước
khi xử lý ở giai đoạn tiếp theo.
Để thực hiện yêu cầu này, toàn bộ hệ thống lò phản ứng, các đường ống dẫn
trong vòng lưu chuyển của chất trao đổi nhiệt (có phóng xạ) cùng với bể chứa các
thanh nhiên liệu đã qua sử dụng đều được đặt toàn bộ trong nhà lò phản ứng. Toà
nhà lò phản ứng là một cấu trúc vô cùng kiên cố bằng bê tông cốt thép, bên trong
lát tôn dày bằng thép. Phòng trường hợp lò phản ứng nổ, toà nhà được thiết kế để
chịu đựng áp suất cao và giam hãm những chất phóng xạ. Cấu trúc cũng có thể
chịu được một máy bay B 747 đâm xuống. Người ta cũng gọi vỏ tòa nhà này là
tường giam hãm.

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 13

Hình 3.1 – Các nguy cơ có thể xảy ra với nhà lò phản ứng.
3. Khoá an toàn tại chỗ:
Yêu cầu này có nghĩa là, lò phản ứng trong trường hợp gặp phải các thao tác
vận hành sai lầm từ phía người vận hành (do sai sót hoặc cố ý phá hoại) mà có thể
dẫn đến những hậu quả to lớn (ví dụ như hành động rút quá nhiều các thanh điều
khiển ra khỏi lò phản ứng dẫn tới tình trạng tới hạn trong lõi lò phản ứng sẽ không
thể thực hiện được dưới các thao tác vận hành của con người).
3.1.3. An toàn khi xảy ra sự cố
1. Yêu cầu về dừng khẩn cấp khi có sự cố: Trong trường hợp xảy ra sự
cố thì cần phải đảm bảo dừng hoàn toàn các phản ứng phân rã hạt
nhân của nhiên liệu.
Khi nhà máy điện hạt nhân gặp sự cố (động đất mạnh, sóng thần, phá hoại
bằng vũ khí hạng nặng…) thì không cần xét đến việc các sự cố đó có gây ảnh
hưởng gì tới hoạt động của nhà máy hay không mà ngay lập tức phải dừng tất cả
các hoạt động của nhà máy điện hạt nhân.

(kể cả trường hợp lò bị sự cố cong, méo làm các thanh dừng khẩn bị vô hiệu hóa).
Tuy nhiên, do ở dạng lỏng nên có thể thoát ra bên ngoài nếu lò phản ứng bị thủng
hoặc rò rỉ. Các loại dung dịch hấp thụ được sử dụng chủ yếu là acid boric hay dung
dịch boron-lithi (khả năng chống ăn mòn cao).
2. Khi xảy ra sự cố (đặc biệt là sự cố hỏng hệ thống làm mát của nhà
máy) thì cần phải giữ cho lò phản ứng được an toàn trước khi khôi
phục lại được hệ thống an toàn: Thực hiện yêu cầu này có nghĩa
phải thực hiện việc giải nhiệt tức thời cho lõi lò phản ứng.
Trong quá trình hoạt động, lò điện hạt nhân đốt cháy nhiên liệu và sản sinh ra
một năng lượng nhiệt rất lớn. Nếu gặp sự cố, và chức năng dừng khẩn cấp của lò
phản ứng đã được thực hiện tốt thì các thanh nhiên liệu vẫn còn rất nóng, hơn nữa
các sản phẩm phân rã nhiên liệu hạt nhân vẫn tiếp tục tự phân rã nên nhiệt lượng
vẫn tiếp tục được sinh ra. Nếu nhiệt lượng này không được liên tục lưu chuyển ra
ngoài thì nó sẽ làm nhiệt độ của lò phản ứng tăng rất cao (có thể tới hàng ngìn °C)

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 15
và làm cho các thanh nhiên liệu bị nóng chảy, hoặc nguy hiểm hơn là các lò phản
ứng cũng có thể bị nóng chảy, dẫn tới rò rỉ các chất phóng xạ nguy hiểm ra bên
ngoài.
Do đó, các nhà máy điện hạt nhân phải được trang bị các thiết bị có độ tin cậy
rất cao nhằm đảm bảo sự liên tục vận hành, đặc biệt là các bơm phục vụ việc lưu
chuyển chất làm mát cho lõi lò phản ứng. Trong điều kiện hoạt động bình thường,
các bơm này có xác suất hỏng hóc gần như bằng 0. Ngoài ra, phải có nhiều phương
án dự phòng cho việc làm mát lõi lò phản ứng khi gặp sự cố (thông thường sử dụng
các máy phát điện diesel chạy bơm dự phòng, ngoài ra còn có hệ thống lưu điện
hoặc pin dự phòng trong trường hợp các máy điện diesel cũng gặp phải sự cố).
3. Nếu xảy ra sự cố nổ vòng một thì phải đảm bảo giữ được các chất
phóng xạ nguy hại không thoát ra ngoài:
Các thế hệ nhà máy điện hạt nhân trước kia, chỉ có thiết kế nhà lò phản ứng
với 1 lớp bảo vệ duy nhất. Đối với các công nghệ mới hơn, do đòi hỏi cao về tính

3.2. Các biện pháp phi kỹ thuật
Ngoài các biện pháp kỹ thuật (như đã nêu trên). Một câu hỏi đặt ra là: “nếu
chỉ đơn giản là đầu tư thật nhiều tiền, từ đó lựa chọn xây dựng nhà máy điện
hạt nhân theo công nghệ mới nhất, có đầy đủ các biện pháp kỹ thuật đảm bảo
an toàn cho nhà máy điện, và tăng mức độ dự phòng sự cố lên thật cao (tới mức
không xảy ra) Như vậy chúng ta đã có một nhà máy điện hạt nhân thực sự an
toàn hay chưa?”
Ví dụ (đã nói ở trên): Một chiếc mercedes-Benz cực kỳ đắt tiền, trang bị đầy
đủ các công nghệ an toàn với một chiếc Hyundai-Kia Morning. Nếu để một người
không biết lái xe điều khiển, thì dù người đó có lái chiếc xe nào đi chăng nữa cũng
đều sẽ gây ra tai nạn.
Qua ví dụ này, ta có thể khẳng định. Các biện pháp về kỹ thuật chỉ là điều
kiện cần trong việc đảm bảo an toàn cho một nhà máy điện hạt nhân nói riêng
(hoặc nói chung đối với bất kỳ lĩnh vực nào khác). Để đảm bảo an toàn cho nhà
máy điện hạt nhân, và với những đặc điểm riêng biệt của nó, ta còn cần đặc biệt
quan tâm tới các biện pháp (không mang tính kỹ thuật) đó là: “Đào tạo nguồn
nhân lực cho nhà máy điện hạt nhân”.
Các nhà máy điện hạt nhân hiện nay, với việc áp dụng thêm các thiết bị điều
khiển và giám sát tự động nhưng vẫn không thể thay thế được con người trong
những công việc nhất định, đặc biệt khi xảy ra sự cố. Trong lịch sử, các tai nạn hạt
nhân đã xảy ra chủ yếu cũng do sự vận hàn, điều khiển sai sót của con người.
Vì thế, đảm bảo tính an toàn cho nhà máy điện hạt nhân chính là việc phải có
một đội ngũ cán bộ quản lý và vận hành có trình độ chuyên môn cao. Nếu thực
hiện được điều này, chúng ta hoàn toàn có thể tự tin về tính an toàn của các nhà
máy điện hạt nhân được xây dựng. Ngoài ra tránh được sự phụ thuộc quá nhiều
vào các chuyên gia nước ngoài và còn có thể giảm được mức đầu tư khi xây dựng
do không phải nâng mức dự phòng sự cố an toàn lên cao quá mức cần thiết.
Hiện nay, yêu cầu xây dựng ngay lập tức được nguồn nhân lực chất lượng cao
phục vụ cho ngành công nghiệp điện hạt nhân đối với một nước đang phát triển và
đang từng bước tiến vào “ngành công nghiệp điện hạt nhân” của thế giới như Việt

Bùi Từ Thi Hoàng Trang 18
Tài liệu tham khảo
1. “Định hướng quy hoạch và phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam
giai đoạn đến năm 2030”
2. “Giáo trình xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức xạ” – GS.
Trần Đại Nghiệp – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
3. “Hỏi & Đáp về năng lượng nguyên tử” – Y. Iwakoshi
4. “Nuclear power: A status report” – Burton Richter
5. “Reactor concept manual - Nuclear power for electrical
generation”
6. “The new economics of nuclear power” – WNA report
7. “Tổng quan hệ thống công nghệ nhà máy điện hạt nhân” – Viện
Năng lượng nguyên tử Việt Nam
8. Websites :