Năng lượng hạt nhân là gì? Ứng dụng của năng lượng nguyên tử

Năng lượng hạt nhân là gì?

Năng lượng hạt nhân hay còn gọi là năng lượng nguyên tử là một loại công nghệ hạt nhân được 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 duy nhất được sử dụng hiện nay chính là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ.

Tất cả các lò phản ứng với nhiều kích thước và mục đích sử dụng khác nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo ra hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy.

Năng lượng hạt nhân được sản xuất như thế nào?

Chúng được hình thành khi các nguyên tử phân tách và giải phóng năng lượng trong quá trình phân hạch hạt nhân. Nhiên liệu được sử dụng phổ biến nhất  để phân hạch hạt nhân trong các nhà máy điện hạt nhân là uranium.

Tuy nhiên, chỉ có một loại uranium là phù hợp (U-235) để sử dụng và có một số nhà máy sử dụng plutonium để làm nguồn thay thế.

Cách thức hoạt động của năng lượng hạt nhân

Sự phân hạch hạt nhân xảy ra khi các nơtron va chạm với các nguyên tử nhiên liệu. Điều này chia tách nguyên tử, giải phóng nhiệt và năng lượng bức xạ, và chu kỳ tiếp tục khi nhiều neutron tiếp tục va chạm với nhiều nguyên tử nhiên liệu hơn. Chu trình này được gọi là  phản ứng dây chuyền hạt nhân.

Trong các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân, các phản ứng dây chuyền hạt nhân được điều khiển để tạo ra nhiệt, có thể được sử dụng để làm nóng chất làm mát và tạo ra hơi nước. Hơi nước dẫn động tuabin hoặc bánh xe dẫn động máy phát điện để tạo ra điện.

Ưu – Nhược điểm của năng lượng hạt nhân

Nguồn năng lượng nào thì cũng có những ưu nhược điểm khác nhau và năng lượng hạt nhân cũng vậy. Cùng tìm hiểu kỹ hơn về những ưu – nhược điểm của nguồn năng lượng này nhé.

Ưu điểm

• Đây là nguồn năng lượng khá sạch và không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Nếu chất thải phóng xạ được quản lý đúng cách, sẽ không có chất độc hại nào được thải ra ngoài. Điều này giúp giảm sự xâm nhập của các khí gây ô nhiễm vào bầu khí quyển và sự nóng lên toàn cầu.
• Đảm bảo nguồn điện được cung cấp thường xuyên và không đổi. Chúng có thể cung cấp điện 24 giờ một ngày, 365 ngày một năm.
• Vì hiệu suất không đổi, nên giá cả cũng vậy. Không giống như xăng dầu phụ thuộc vào quyết định của nhiều công ty và giá của nó liên tục thay đổi thì nguồn năng lượng này sẽ cố định và không biến động nhiều.
• Điện hạt nhân thì rẻ nếu xét về lượng năng lượng mà nó có thể tạo ra. Nguyên liệu thô (uranium chiếm gần một phần tư giá thành điện hạt nhân) được tiết kiệm, do đó không chỉ cần ít nguyên liệu thô hơn (uranium hoặc plutonium) để sản xuất năng lượng hạt nhân, mà còn tiết kiệm chi phí  hơn trong quá trình vận chuyển, lưu trữ, cơ sở hạ tầng  khai thác và xử lý …
• Không phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên và môi trường như năng lượng tái tạo

Nhược điểm

Nếu đã có ưu điểm thì chắc chắn cũng sẽ có nhược điểm và những vấn đề còn tồn đọng ở nguồn năng lượng này đó là:

• Tính an toàn khi mà còn nhiều mối lo ngại về vấn đề chất phóng xạ của nó.
• Rất dễ xảy ra tai nạn trong quá trình sản xuất.
• Xây dựng nhà máy tốn kém rất nhiều chi phí.
• Sức khỏe của con người sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng trong quá trình khai thác và xử lý Uranium. Không những thế còn gây ô nhiễm môi trường.
• Cần phải đầu tư rất nhiều chi phí vào quá trình vận chuyển và xử lý các chất thải hạt nhân.
• Tuổi thọ của lò không cao lắm, khoảng 60 năm.

Ứng dụng của năng lượng hạt nhân trong đời sống

Hiện nay nguồn năng lượng hạt nhân được biết đến ngày càng nhiều và ứng dụng trong thực tế cũng rất nhiều, nhất là trong việc sản xuất điện. Ngoài ra còn có thể kể đến những ứng dụng quan trọng khác như:

• Trong nông nghiệp: Dùng để kiểm soát côn trùng, các bức xạ có thể được sử dụng để ngăn côn trùng sinh sản khi chúng đe dọa đến mùa màng. Chọn tạo giống bằng phương pháp chiếu xạ gamma dùng nguồn phóng xạ gây đột biến được ứng dụng sản xuất nhiều loại giống cây trồng cho năng suất cao. Công nghệ bức xạ gây đột biến để tạo chế phẩm phân giải rơm rạ và chiếu xạ trong sản xuất maltodextrin kháng tiêu hóa từ tinh bột.
• Đảm bảo an toàn cho thực phẩm: Chiếu xạ cũng được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn và các mầm bệnh khác có trong thực phẩm thông qua quá trình tiệt trùng. Mặc dù quá trình này có thể gây khó chịu nhưng chiếu xạ lại là cách duy nhất để có thể tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn có trong thực phẩm tươi sống hoặc đông lạnh.
• Chẩn đoán và điều trị y tế: Được sử dụng trong chiếu chụp để cung cấp hình ảnh bên trong cơ thể con người giúp chẩn đoán chính xác hơn và hỗ trợ điều trị một số bệnh. Các bác sĩ đã có thể dự đoán chính xác lượng bức xạ cần thiết để có thể tiêu diệt được các khối u ung thư mà không làm ảnh hưởng hay tổn hại đến các tế bào khỏe mạnh. Ngoài ra còn được áp dụng để khử trùng các thiết bị y tế.
• Khử trùng nước: Nhiều nơi vẫn thiếu nguồn nước sạch để sinh hoạt. Để làm cho nước sạch có thể uống được, chúng ta có thể sử dụng một quá trình gọi là khử muối, đòi hỏi một nguồn năng lượng rất lớn. Một nhà máy điện hạt nhân có thể cung cấp năng lượng này cho một nhà máy khử muối. Các nhà máy khử muối cung cấp nước sạch với chi phí thấp.
• Công nghiệp: Sử dụng nguồn phóng xạ, thiết bị hạt nhân để xây dựng  hệ thống đo lường và tự động hóa trong  dây chuyền sản xuất của  nhà máy như: đo định mức trong bể chứa tổng hợp trong nhà máy xi măng và  giấy; đo định mức trong lon bia và nước giải khát; đo độ ẩm và tỷ trọng của giấy trong  nhà máy giấy; hệ đo phóng xạ giếng khoan trong ngành công nghiệp dầu khí…

Như vậy vừa rồi AME Group đã cùng bạn tìm hiểu về năng lượng hạt nhân là gì? Cách sản xuất như thế nào và ứng dụng trong thực tiễn ra sao. Hy vọng rằng những thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình tìm hiểu. Cảm ơn bạn đã đọc và quan tâm đến bài viết của chúng tôi. Hẹn gặp bạn vào các bài viết hữu ích tiếp theo.