lynksu_dbsk
New Member
Download miễn phí Tác động phát xạ của việc khai thác, xử lý phần V, một số nghiên cứu về chế biến và xử lý thải
MỞ ĐẦU 2
PHẦN I: VỀ MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ 3
I.1.CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG .4
I.2.ĐÁNH GIÁ MỨC Ô NHIỄM PHÓNG XẠ VÀ
CÁC TIÊU CHUẨN AN TOÀN .5
I.2.1.ĐÁNH GIÁ CHUNG .6
I.2.2.ĐỐI VỚI VIỆT NAM .6
I.2.3.MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ TIÊU CHUẨN VỀ AN TOÀN PHÓNG XẠ 6
PHẦN II.VỀ NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN VÀ CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU .7
II.1.NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN .7
II.2.MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA URAN 7
II.3.CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU URAN .8
PHẦN III.TRỮ LƯỢNG URAN VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG
TRONG KHAI THÁC 13
III.1.TRỮ LƯỢNG URAN .13
III.1.1.GIỚI THIỆU .13
III.1.2.CÁC LOẠI HÌNH ĐỊA CHẤT .13
III.1.3.HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TRỮ LƯỢNG .13
II.2.KHAI THÁC QUẶNG VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 15
PHẦN IV.TÁC ĐỘNG PHÁT XẠ CỦA VIỆC KHAI THÁC ,XỬ LÝ .17
PHẦN V.MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ CHẾ BIẾN VÀ XỬ LÝ THẢI 23
Lời Thank .33
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
uran và pluton từ nhiên liệu đã cháy ,
chế tạo hỗn hợp MOX thành nhiên liệu đưa trở về sử dụng lại trong lò phản ứng ,
xử lý phần bã thải còn lại.
Một chu trình nhiên liệu được chia thành phần trước lò (front end) và phần sau lò (back end) .Tùy theo khả năng tài nguyên,khả năng đầu tư và trình độ công nghệ ,một quốc gia có thể ưu tiên đầu tư cho một khâu hay một phần của chu trình nhiên liệu.
II.3.1. Phần trước lò của chu trình nhiên liệu uran:
Phần trước lò là toàn bộ các công đoạn của chu trình nhiên liệu nhằm có được nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân hoạt động ,bao gồm các bước khai thác mỏ,sản xuất uran kỹ thuật từ quặng,tinh chế ,chuyển hóa ,làm giàu và chế tạo thanh nhiên liệu.
Quặng uran tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau trong tự nhiên.Thăm dò và khai thác quặng cần có những hệ thống thiết bị có thể thực hiện quá trình ở những chiều sâu 400 – 600m.Tùy theo đặc điểm thân quặng,quá trình khai thác nói chung có thể thực hiện bằng phương pháp lộ thiên hay ngầm.Nói chung uran có mặt trong vật liệu ban đầu với hàm lượng thấp,hệ số bốc đất làm giàu sản phẩm cao,vấn đề xử lý môi trường mỏ đòi hỏi chi phí lớn .Bước xử lý đầu tiên sau khi khai thác được là phải tuyển và hòa tách trong dung dịch axit hay cacbonat để tách uran khỏi một lượng rất lớn đất đá.Dung dịch sau hòa tách được xử lý bằng chiết dung môi hay trao đổi ion để loại bỏ phần lớn tạp chất ,sau đó kết tủa và thu sản phẩm uran kỹ thuật(yellow cake) có hàm lượng 60- 95% U3O8.
Uran kỹ thuật thu được phải qua bước tinh chế bằng phương pháp trực tiếp(thông qua chưng cất UF6) hay bằng phương pháp truyền thống (nhờ các quá trình chiết hay trao đổi ion nhiều bậc) đề loại bỏ sâu sắc tạp chất ảnh hưởng đến quá trình phản ứng dây chuyền phân hạch.
Để sản xuất nhiên liệu cho lò nước nặng,uran có độ sạch hạt nhân thu được ở trên được chuyển về dạng bột UO2 có các đặc điểm thích hợp (tỷ số O/U,kích thước hạt,diện tích bề mặt riêng,mật độ,sự đồng nhất ,tính khả ép và khả thiêu) và được tạo thành viên nén ,sau đó đem nung ở nhiệt độ khoảng 18000C.Sản phẩm viên gốm UO2 được đưa vào giai đoạn chế tạo thành các thanh và bó nhiên liệu .
Để sản xuất nhiên liệu cho lò nước nhẹ,uran có độ sạch hạt nhân phải qua giai đoạn chuyển hóa thành UF 6 và đưa vào thiết bị làm giàu đồng vị .Sản phẩm Uran giàu có hàm lượng U-235 từ 2-5% qua giai đoạn tái chuyển hóa từ UF6 về dạng UO2 sau đó được đưa vào tạo gốm để sản xuất thanh và bó nhiên liệu.
Một phần không thể thiếu được của chu trình nhiên liệu hạt nhân là các quá trình sản xuất và tạo hình vật liệu hạt nhân :zircalloy(hợp kim của Zirconi với Nb,Sn,Ni,Cr) vật liệu làm chậm notron (nước nặng ,graphit…), các nguyên tố đất hiếm dùng làm vật liệu hấp thụ notron cho các thanh điều khiển và các loại vật liệu cấu trúc… Tự chủ về nhiên liệu hạt nhân cũng bao hàm nội dung tự chủ về một số vật liệu hạt nhân quan trọng.
II.3.2. Phần sau lò của chu trình nhiên liệu uran
Công việc của phần sau lò của chu trình nhiên liệu rất đa dạng,hiện được thực hiện theo 2phương án khác nhau chủ yếu ở chỗ có thực hiện quá trình tái xử lý hay không.
Các khâu tái xử lý được thực hiện từ sau bước lưu giữ tạm thời bao gồm các công đoạn sau:
tách uran và pluton từ thanh nhiên liệu đã cháy
chế tạo hỗn hợp MOX thành nhiên liệu đưa trở về sử dụng lại trong lò phản ứng ,
xử lý phần bã thải còn lại.
Thực hiện các công đoạn này đòi hỏi trình độ công nghệ cao đảm bảo an toàn phóng xạ và chi phí lớn.Song thu được nhiên liệu tái sinh làm giảm gánh nặng về thiếu hụt nhiên liệu trong tương lai.
Như vậy nhiên liệu hạt nhân là lĩnh vực công nghệ cao được nhiều nước trên thế giới quan tâm ,kể cả những nước không có điện hạt nhân hay không có tài nguyên Uran,Thori và trình độ phát triển công nghệ hạt nhân là một trong những biểu hiện tiềm lực khoa học công nghệ của một quốc gia.
Phần III
Trữ lượng Uran và vấn đề môi trường
trong khai thác
III.1.Trữ lượng Uran
III.1.1.Giới thiệu.
Khi Uran trở thành nguồn tài nguyên nền tảng cung cấp cho hiện tại và tương lai ,Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA đã có sự quan tâm lâu dài để tiêu chuẩn hóa những phương pháp đánh giá trữ lượng Uran và cho những dự án cung cấp tài nguyên trong tương lai.Ngoài ra IAEA còn kết hợp với Cơ quan năng lượng nguyên tử (NEA)của tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (OECD),để thiết lập về tình hình trữ lượng Uran và cung cấp những nguồn tin mới nhất theo định kỳ về tình hình trữ lượng ,sản xuất và nhu cầu Uran .
Trữ lượng Uran được phân loại theo 2 hệ thống:theo hệ thống môi trường địa chất nơi chúng xuất hiện và theo cấp độ tồn tại chắc chắn kết hợp với vấn đề kinh tế của việc khai thác Uran.
III.1.2.các loại hình địa chất của mỏ uran
Tài nguyên Uran trên thế giới có thể phân loại thành 14 kiểu mỏ khác nhau theo các loại hình địa chất:
dạng trầm tích bất hợp chỉnh(uncomfomity related deposits)
dạng cát kết(sandstone deposits)
dạng cuội kết(Quazt pebble conglomerate deposits)
dạng mạch vỉa(vein deposits)
dạng dăm kết(breccia complex)
dạng xâm nhiễm (intrusive)
dạng phôtphorit(phosphorite)
dạng dăm kết kiểu ống (collapse breccia pipe)
dạng núi lửa phun trào(volcanic)
dạng bề mặt(surficial)
dạng biến chất thay thế (metasomatite)
dạngbiến chất trong trầm tích(metarmophic)
13.dạng than non(lignite)
14.dạng mỏ đá phiến đen(black shale )
III.1.3.Hệ thống phân loại trữ lượng Uran
Hệ thống phân loại tài nguyên của IAEA bao gồm 4 cấp.Tương ứng với các cấp trong hệ thống phân loại tài nguyên của Liên Xô cũ mà Việt Nam đã và đang áp dụng(Bảng III.1).
Bảng III.1:Tương quan giữa hệ thống phân loại tài nguyên
của IAEA và của Liên Xô cũ
Tài nguyên đã biết
(Known resources)
Tài nguyên chưa làm rõ
(Undiscovered resources)
Tài nguyên có độ
chắc chắn hợp lý-
Reasonable Asured Resources
(RAR)
Tài nguyên dự báo bổ sung cấp I
-Estimated Addional Resources Category I
(EAR-I)
Tài nguyên dự báo bổ sung cấp II-
-Estimated
Addional Resources Category II
(EAR II)
Tài nguyên viễn cảnh-
-Speculative Resources
(SR)
A+B
C1
C2
P1
P2
P3
Các cấp trữ lượng được phân theo mức độ tồn tại của khu vực quặng được tìm kiếm(Căn cứ vào mức độ hiểu biết địa chất).Cấp tài nguyên RAR(hay A,B,C1 theo phân loại của Liên Xô cũ) có độ tin tưởng tồn tại cao,còn mức độ tồn tại tin tưởng đối với cấp SR (hay P2,P3 theo phân loại của Liên Xô cũ )là thấp nhất.Sai số của trữ lượng C2 là 60-80%,còn đối với cấp P sai số này là 80-100%.
Tiếp theo tài nguyên lại được phân theo chi phí sản xuất.Hiện nay giá thành sản xuất Uran được phân theo các cấp sau đây:
Ê 40 USD/kgU
40-80 USD/kgU
³ 130 USD/kgU.
Giá thành sản xuất kể trên bao gồm các chi phí sau đây:
Chi phí cho khai thác ,vận chuyển và xử lý quặng Uran.
Chi phí cho quản lý chất thải và môi trường kèm theo,kể cả trong và sau khai thác
Chi phí bảo tồn các máy móc không hoạt động .
Chi phí đầu tư
Các chi phí gián tiếp
Chi phí thăm dò và phát triển mỏ.
Quan hệ giữa các cấp tài nguyên được thể hiện trong bảng 2.Theo chiều ngang là biểu thị mức độ tin tư
chế tạo hỗn hợp MOX thành nhiên liệu đưa trở về sử dụng lại trong lò phản ứng ,
xử lý phần bã thải còn lại.
Một chu trình nhiên liệu được chia thành phần trước lò (front end) và phần sau lò (back end) .Tùy theo khả năng tài nguyên,khả năng đầu tư và trình độ công nghệ ,một quốc gia có thể ưu tiên đầu tư cho một khâu hay một phần của chu trình nhiên liệu.
II.3.1. Phần trước lò của chu trình nhiên liệu uran:
Phần trước lò là toàn bộ các công đoạn của chu trình nhiên liệu nhằm có được nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân hoạt động ,bao gồm các bước khai thác mỏ,sản xuất uran kỹ thuật từ quặng,tinh chế ,chuyển hóa ,làm giàu và chế tạo thanh nhiên liệu.
Quặng uran tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau trong tự nhiên.Thăm dò và khai thác quặng cần có những hệ thống thiết bị có thể thực hiện quá trình ở những chiều sâu 400 – 600m.Tùy theo đặc điểm thân quặng,quá trình khai thác nói chung có thể thực hiện bằng phương pháp lộ thiên hay ngầm.Nói chung uran có mặt trong vật liệu ban đầu với hàm lượng thấp,hệ số bốc đất làm giàu sản phẩm cao,vấn đề xử lý môi trường mỏ đòi hỏi chi phí lớn .Bước xử lý đầu tiên sau khi khai thác được là phải tuyển và hòa tách trong dung dịch axit hay cacbonat để tách uran khỏi một lượng rất lớn đất đá.Dung dịch sau hòa tách được xử lý bằng chiết dung môi hay trao đổi ion để loại bỏ phần lớn tạp chất ,sau đó kết tủa và thu sản phẩm uran kỹ thuật(yellow cake) có hàm lượng 60- 95% U3O8.
Uran kỹ thuật thu được phải qua bước tinh chế bằng phương pháp trực tiếp(thông qua chưng cất UF6) hay bằng phương pháp truyền thống (nhờ các quá trình chiết hay trao đổi ion nhiều bậc) đề loại bỏ sâu sắc tạp chất ảnh hưởng đến quá trình phản ứng dây chuyền phân hạch.
Để sản xuất nhiên liệu cho lò nước nặng,uran có độ sạch hạt nhân thu được ở trên được chuyển về dạng bột UO2 có các đặc điểm thích hợp (tỷ số O/U,kích thước hạt,diện tích bề mặt riêng,mật độ,sự đồng nhất ,tính khả ép và khả thiêu) và được tạo thành viên nén ,sau đó đem nung ở nhiệt độ khoảng 18000C.Sản phẩm viên gốm UO2 được đưa vào giai đoạn chế tạo thành các thanh và bó nhiên liệu .
Để sản xuất nhiên liệu cho lò nước nhẹ,uran có độ sạch hạt nhân phải qua giai đoạn chuyển hóa thành UF 6 và đưa vào thiết bị làm giàu đồng vị .Sản phẩm Uran giàu có hàm lượng U-235 từ 2-5% qua giai đoạn tái chuyển hóa từ UF6 về dạng UO2 sau đó được đưa vào tạo gốm để sản xuất thanh và bó nhiên liệu.
Một phần không thể thiếu được của chu trình nhiên liệu hạt nhân là các quá trình sản xuất và tạo hình vật liệu hạt nhân :zircalloy(hợp kim của Zirconi với Nb,Sn,Ni,Cr) vật liệu làm chậm notron (nước nặng ,graphit…), các nguyên tố đất hiếm dùng làm vật liệu hấp thụ notron cho các thanh điều khiển và các loại vật liệu cấu trúc… Tự chủ về nhiên liệu hạt nhân cũng bao hàm nội dung tự chủ về một số vật liệu hạt nhân quan trọng.
II.3.2. Phần sau lò của chu trình nhiên liệu uran
Công việc của phần sau lò của chu trình nhiên liệu rất đa dạng,hiện được thực hiện theo 2phương án khác nhau chủ yếu ở chỗ có thực hiện quá trình tái xử lý hay không.
Các khâu tái xử lý được thực hiện từ sau bước lưu giữ tạm thời bao gồm các công đoạn sau:
tách uran và pluton từ thanh nhiên liệu đã cháy
chế tạo hỗn hợp MOX thành nhiên liệu đưa trở về sử dụng lại trong lò phản ứng ,
xử lý phần bã thải còn lại.
Thực hiện các công đoạn này đòi hỏi trình độ công nghệ cao đảm bảo an toàn phóng xạ và chi phí lớn.Song thu được nhiên liệu tái sinh làm giảm gánh nặng về thiếu hụt nhiên liệu trong tương lai.
Như vậy nhiên liệu hạt nhân là lĩnh vực công nghệ cao được nhiều nước trên thế giới quan tâm ,kể cả những nước không có điện hạt nhân hay không có tài nguyên Uran,Thori và trình độ phát triển công nghệ hạt nhân là một trong những biểu hiện tiềm lực khoa học công nghệ của một quốc gia.
Phần III
Trữ lượng Uran và vấn đề môi trường
trong khai thác
III.1.Trữ lượng Uran
III.1.1.Giới thiệu.
Khi Uran trở thành nguồn tài nguyên nền tảng cung cấp cho hiện tại và tương lai ,Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA đã có sự quan tâm lâu dài để tiêu chuẩn hóa những phương pháp đánh giá trữ lượng Uran và cho những dự án cung cấp tài nguyên trong tương lai.Ngoài ra IAEA còn kết hợp với Cơ quan năng lượng nguyên tử (NEA)của tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (OECD),để thiết lập về tình hình trữ lượng Uran và cung cấp những nguồn tin mới nhất theo định kỳ về tình hình trữ lượng ,sản xuất và nhu cầu Uran .
Trữ lượng Uran được phân loại theo 2 hệ thống:theo hệ thống môi trường địa chất nơi chúng xuất hiện và theo cấp độ tồn tại chắc chắn kết hợp với vấn đề kinh tế của việc khai thác Uran.
III.1.2.các loại hình địa chất của mỏ uran
Tài nguyên Uran trên thế giới có thể phân loại thành 14 kiểu mỏ khác nhau theo các loại hình địa chất:
dạng trầm tích bất hợp chỉnh(uncomfomity related deposits)
dạng cát kết(sandstone deposits)
dạng cuội kết(Quazt pebble conglomerate deposits)
dạng mạch vỉa(vein deposits)
dạng dăm kết(breccia complex)
dạng xâm nhiễm (intrusive)
dạng phôtphorit(phosphorite)
dạng dăm kết kiểu ống (collapse breccia pipe)
dạng núi lửa phun trào(volcanic)
dạng bề mặt(surficial)
dạng biến chất thay thế (metasomatite)
dạngbiến chất trong trầm tích(metarmophic)
13.dạng than non(lignite)
14.dạng mỏ đá phiến đen(black shale )
III.1.3.Hệ thống phân loại trữ lượng Uran
Hệ thống phân loại tài nguyên của IAEA bao gồm 4 cấp.Tương ứng với các cấp trong hệ thống phân loại tài nguyên của Liên Xô cũ mà Việt Nam đã và đang áp dụng(Bảng III.1).
Bảng III.1:Tương quan giữa hệ thống phân loại tài nguyên
của IAEA và của Liên Xô cũ
Tài nguyên đã biết
(Known resources)
Tài nguyên chưa làm rõ
(Undiscovered resources)
Tài nguyên có độ
chắc chắn hợp lý-
Reasonable Asured Resources
(RAR)
Tài nguyên dự báo bổ sung cấp I
-Estimated Addional Resources Category I
(EAR-I)
Tài nguyên dự báo bổ sung cấp II-
-Estimated
Addional Resources Category II
(EAR II)
Tài nguyên viễn cảnh-
-Speculative Resources
(SR)
A+B
C1
C2
P1
P2
P3
Các cấp trữ lượng được phân theo mức độ tồn tại của khu vực quặng được tìm kiếm(Căn cứ vào mức độ hiểu biết địa chất).Cấp tài nguyên RAR(hay A,B,C1 theo phân loại của Liên Xô cũ) có độ tin tưởng tồn tại cao,còn mức độ tồn tại tin tưởng đối với cấp SR (hay P2,P3 theo phân loại của Liên Xô cũ )là thấp nhất.Sai số của trữ lượng C2 là 60-80%,còn đối với cấp P sai số này là 80-100%.
Tiếp theo tài nguyên lại được phân theo chi phí sản xuất.Hiện nay giá thành sản xuất Uran được phân theo các cấp sau đây:
Ê 40 USD/kgU
40-80 USD/kgU
³ 130 USD/kgU.
Giá thành sản xuất kể trên bao gồm các chi phí sau đây:
Chi phí cho khai thác ,vận chuyển và xử lý quặng Uran.
Chi phí cho quản lý chất thải và môi trường kèm theo,kể cả trong và sau khai thác
Chi phí bảo tồn các máy móc không hoạt động .
Chi phí đầu tư
Các chi phí gián tiếp
Chi phí thăm dò và phát triển mỏ.
Quan hệ giữa các cấp tài nguyên được thể hiện trong bảng 2.Theo chiều ngang là biểu thị mức độ tin tư