Lò phản ứng Magnox là gì?
● Magnox là loại lò phản ứng hạt nhân thuộc thế hệ lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Lò phản ứng Magnox được phát triển ở Vương quốc Anh vào những năm 1950 - 1960, để sản xuất điện và plutonium cho vũ khí hạt nhân.
● Tên “Magnox” là viết tắt của “magnesium non-oxidizing”, đề cập đến hợp kim magie-nhôm được sử dụng làm vỏ bọc các thanh nhiên liệu, một yếu tố quan trọng để duy trì phản ứng phân hạch hạt nhân trong lõi lò phản ứng.
● Lò phản ứng Magnox sử dụng uranium tự nhiên làm nhiên liệu. Không giống như các lò phản ứng khác yêu cầu uranium làm giàu, lò phản ứng Magnox có thể sử dụng uranium ở trạng thái tự nhiên, giúp đơn giản hóa chu trình nhiên liệu.
● Khí carbon dioxide được sử dụng làm chất làm mát trong lò phản ứng Magnox. Carbon dioxide được bơm qua lõi lò phản ứng để truyền nhiệt ra khỏi các thanh nhiên liệu.
● Than chì (Graphite) đóng vai trò là chất làm chậm trong lò phản ứng Magnox. Than chì làm chậm các neutron, khiến chúng có khả năng gây ra nhiều phản ứng phân hạch trong nhiên liệu uranium.
● Lò phản ứng Magnox có hình trụ đặc biệt, thiết kế này giúp chứa hệ thống làm mát bằng khí và làm chậm bằng graphite khá lớn. Lò Magnox có hệ thống an toàn mạnh mẽ. Nhiều lớp ngăn chặn và cơ chế dừng khẩn cấp đảm bảo hoạt động an toàn.
Lò phản ứng Magnox hoạt động như thế nào?
● Về cơ bản, hoạt động bên trong lò phản ứng Magnox bắt đầu từ các thanh nhiên liệu được đưa vào lõi lò phản ứng. Các thanh này chứa uranium tự nhiên, trải qua phản ứng phân hạch để giải phóng năng lượng.
● Lõi lò phản ứng được bao quanh bởi các khối than chì. Các khối này hoạt động như một chất điều tiết, làm chậm các neutron để duy trì phản ứng phân hạch hạt nhân.
● Khí carbon dioxide lưu thông qua lõi lò phản ứng. Khí này hấp thụ nhiệt sinh ra từ phản ứng phân hạch. Khí được làm nóng lên, sau đó dẫn đến bộ trao đổi nhiệt. Tại đây, nhiệt truyền sang nước, tạo ra hơi nước.
● Hơi nước làm quay các turbine được kết nối với máy phát điện. Quá trình này chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện, sau đó cung cấp cho lưới điện.
● Các thanh điều khiển được sử dụng để điều chỉnh phản ứng hạt nhân. Các thanh này có thể được đưa vào hoặc rút ra khỏi lõi lò phản ứng để kiểm soát tốc độ phản ứng phân hạch.
● Nhiên liệu đã qua sử dụng được lấy ra khỏi lò phản ứng và được lưu trữ. Nhiên liệu này có tính phóng xạ cao, cần được xử lý và lưu trữ cẩn thận.
● Các lò phản ứng Magnox sản xuất cả điện và plutonium. Plutonium có thể được chiết xuất, sử dụng làm nhiên liệu trong các lò phản ứng khác hoặc cho vũ khí hạt nhân.
Tuổi thọ lò phản ứng Magnox
● Các lò phản ứng Magnox nổi tiếng về độ tin cậy. Lò phản ứng Magnox thường được thiết kế hoạt động trong khoảng 20 năm, nhưng nhiều lò phản ứng trong số chúng hoạt động lâu hơn nhiều, một số lò hoạt động trong hơn 40 năm. Mặc dù đã cũ, nhiều lò phản ứng trong số này hoạt động mà không có sự cố lớn trong nhiều thập kỷ.
● Lò phản ứng Magnox đầu tiên thuộc nhà máy điện hạt nhân Calder Hall (gồm 4 lò phản ứng), bắt đầu hoạt động năm 1956. Tọa lạc tại Cumbria, ở tây bắc nước Anh, đây là một trong những nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Nhà máy điện hạt nhân Calder Hall đóng cửa năm 2003, sau 47 năm vận hành.
● Vương quốc Anh xây dựng tổng cộng 26 lò phản ứng Magnox. Các lò phản ứng này được phân bổ trên 11 địa điểm khác nhau, cung cấp một phần đáng kể điện năng cho đất nước.
● Lò phản ứng Magnox cuối cùng thuộc nhà máy điện hạt nhân Wylfa (2 lò phản ứng), nằm phía tây bắc xứ Wales ở Vương quốc Anh, đi vào hoạt động năm 1971. Lò Wylfa-2 ngừng hoạt động năm 2012, lò Wylfa-1 ngừng hoạt động năm 2015, sau 44 năm vận hành. Sự kiện này đánh dấu kết thúc kỷ nguyên lò phản ứng Magnox của Vương quốc Anh.
Di sản của lò phản ứng Magnox
● Kể từ khi ra đời, lò phản ứng Magnox chứng minh được tính khả thi của năng lượng hạt nhân trong việc tạo ra điện trên quy mô lớn. Lò phản ứng Magnox đóng vai trò trong an ninh năng lượng của Vương quốc Anh, cung cấp nguồn điện đáng tin cậy trong thời kỳ công nghiệp tăng trưởng nhanh chóng ở quốc gia này.
● Lò phản ứng Magnox góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp hạt nhân. Nhiều kỹ thuật, công nghệ sử dụng trong các lò phản ứng Magnox sau đó được các loại lò phản ứng thế hệ tiếp theo cải tiến, áp dụng. Những bài học kinh nghiệm từ việc vận hành, bảo trì lò phản ứng Magnox đã cung cấp thông tin cho việc vận hành các lò phản ứng mới hơn.
● Lò phản ứng Magnox là chủ đề của nhiều nghiên cứu sâu rộng lĩnh vực năng lượng hạt nhân. Các nhà khoa học và kỹ sư đã nghiên cứu các lò phản ứng này để hiểu được hiệu suất và đặc điểm an toàn của chúng.
● Lò phản ứng Magnox thường được giới thiệu trong các phim tài liệu và sách về lịch sử năng lượng hạt nhân. Chúng là biểu tượng của những ngày đầu ngành năng lượng hạt nhân khi con người bắt đầu nghiên cứu để sản xuất ra điện.
