Một lò hạt nhân điển hình có thể chứa bao nhiêu tấn uranium làm giàu?

Uranium là nhiên liệu chính trong các lò phản ứng hạt nhân, nơi nó được sử dụng để tạo ra điện sạch thông qua quá trình phân hạch. 

Năng lượng hạt nhân hầu như không phát thải khí nhà kính (CO₂) trong quá trình sản xuất điện, giúp giảm thiểu tác động đến biến đổi khí hậu so với các nguồn năng lượng hóa thạch như than đá hay khí đốt.

Cùng tìm hiểu những điều thú vị xoay quanh uranium và lò hạt nhân thông qua 5 câu hỏi sau:

Câu hỏi 1/5

Một lò phản ứng hạt nhân điển hình có thể chứa khoảng bao nhiêu tấn nhiên liệu, bao gồm cả vật liệu cấu trúc?

A. 100 tấn

B. 165 tấn ✓ (Đúng)

C. 250 tấn

Giải thích: Trong các lò phản ứng hạt nhân hiện đại, tổng lượng nhiên liệu có thể lên đến khoảng 165 tấn, bao gồm cả vật liệu cấu trúc hỗ trợ. Con số này phản ánh khả năng chứa của lò, nơi nhiên liệu chính là urani làm giàu, chiếm khoảng 100 tấn (tương đương 113 tấn urani dioxit). Việc quản lý nhiên liệu này đảm bảo hoạt động liên tục, với việc thay thế định kỳ để duy trì hiệu suất phân hạch. Điều này nhấn mạnh quy mô lớn của công nghệ hạt nhân so với các nguồn năng lượng truyền thống.

Câu hỏi 2/5

Trong một lò phản ứng hạt nhân điển hình, nhiên liệu được nạp vào bao nhiêu cụm nhiên liệu, và mỗi cụm chứa năng lượng đủ cho khoảng bao lâu hoạt động ở công suất tối đa?

A. 157 cụm, khoảng 4 năm ✓ (Đúng)

B. 40 cụm, khoảng 1 năm

C. 100 cụm, khoảng 2 năm

Giải thích: Nhiên liệu trong lò phản ứng được tổ chức thành 157 cụm, với hơn 45.000 thanh nhiên liệu tổng cộng. Mỗi cụm cung cấp năng lượng đủ cho khoảng 4 năm hoạt động ở công suất tối đa, cho phép lò duy trì sản xuất điện ổn định. Hàng năm, khoảng một phần tư lõi (khoảng 40 cụm) được thay thế và chuyển đến bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng, trong khi phần còn lại được sắp xếp lại để tối ưu hóa mức độ làm giàu urani còn lại, đảm bảo hiệu quả phân hạch liên tục.

Câu hỏi 3/5

Nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng từ một lò phản ứng điển hình vẫn chứa khoảng bao nhiêu phần trăm vật liệu có thể tái sử dụng, và lý do chính để loại bỏ là gì?

A. 50%, do giảm k inf

B. 75%, do hết năng lượng

C. 96%, do giảm k inf ✓ (Đúng)

Giải thích: Nhiên liệu đã loại bỏ từ lò phản ứng vẫn giữ khoảng 96% vật liệu có thể tái sử dụng, chủ yếu là urani và plutonium. Lý do chính phải loại bỏ là sự giảm hệ số nhân neutron (k inf) của cụm lắp ráp, làm giảm khả năng duy trì phản ứng dây chuyền. Quy trình tái chế có thể khai thác phần lớn vật liệu này, giảm thiểu chất thải và tối ưu hóa tài nguyên urani, góp phần vào tính bền vững của năng lượng hạt nhân so với các nguồn hóa thạch.

Câu hỏi 4/5

Lượng tiêu thụ urani làm giàu hàng năm của một lò phản ứng hạt nhân điển hình là khoảng bao nhiêu tấn, và lượng urani tự nhiên cần để sản xuất nó là bao nhiêu?

A. 100 tấn urani làm giàu, 250 tấn urani tự nhiên

B. 25 tấn urani làm giàu, 250 tấn urani tự nhiên ✓ (Đúng)

C. 25 tấn urani làm giàu, 100 tấn urani tự nhiên

Giải thích: Mỗi năm, lò phản ứng tiêu thụ khoảng 25 tấn urani làm giàu để duy trì phản ứng phân hạch. Để sản xuất lượng urani làm giàu này, cần khoảng 250 tấn urani tự nhiên, trải qua quá trình làm giàu để tăng nồng độ đồng vị U-235. Con số này nhấn mạnh hiệu quả của năng lượng hạt nhân, nơi một lượng nhỏ nhiên liệu tạo ra năng lượng lớn, đồng thời lượng vật liệu phân hạch tiêu thụ chỉ khoảng 1.005 kg, và tổng vật chất tiêu thụ khoảng 1.051 kg.

Câu hỏi 5/5

Lượng năng lượng từ một lò phản ứng hạt nhân điển hình hàng năm tương đương với việc đốt bao nhiêu tấn than trong một nhà máy điện chạy bằng than?

A. 1.000.000 tấn

B. 3.200.000 tấn ✓ (Đúng)

C. 250.000 tấn

Giải thích: Hoạt động hàng năm của lò phản ứng hạt nhân sản xuất năng lượng tương đương với việc đốt khoảng 3.200.000 tấn than trong nhà máy điện than, minh họa lợi thế về mật độ năng lượng cao của công nghệ hạt nhân. Với lượng tiêu thụ urani làm giàu chỉ 25 tấn và vật liệu phân hạch khoảng 1 kg, năng lượng hạt nhân giảm đáng kể nhu cầu tài nguyên so với than đá, đồng thời giảm phát thải carbon, góp phần vào các mục tiêu năng lượng sạch và bền vững toàn cầu.