Ứng dụng máy bơm hút chân không trong điện hạt nhân

Với ngành công nghiệp điện hạt nhân, việc kiểm soát các điều kiện vận hành chính xác là yếu tố sống còn nhằm đảm bảo hiệu suất và an toàn. Một trong những yếu tố kỹ thuật quan trọng nhưng thường ít được chú ý là việc tạo và duy trì môi trường chân không. Máy bơm hút chân không sẽ đóng vai trò thiết yếu trong nhiều công đoạn của nhà máy điện hạt nhân, đặc biệt trong chu trình nhiệt và các hệ thống phụ trợ. 

1. Vai trò của chân không trong chu trình nhiệt

Vai trò bơm chân không trong chu trình nhiệt

Chu trình nhiệt trong nhà máy điện hạt nhân hoạt động dựa trên nguyên lý tạo hơi nước áp suất cao để quay tua-bin tạo ra điện. Sau khi đi qua tua-bin, hơi nước cần được ngưng tụ lại thành nước để tiếp tục chu trình. Đây chính là giai đoạn mà chân không đóng vai trò đặc biệt quan trọng.

Khi áp suất trong bình được hạ xuống mức chân không sâu, nhiệt độ ngưng tụ của hơi nước giảm theo. Điều này mang lại nhiều lợi ích quan trọng như:

• Tăng hiệu suất nhiệt của chu trình Rankine: Áp suất ngưng tụ càng thấp, hiệu suất phát điện càng cao.
• Giảm áp lực ngược lên tua-bin: Giúp tua-bin quay dễ dàng hơn, giảm hao mòn cơ khí.
• Tiết kiệm nhiên liệu hạt nhân: Chân không giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng từ phản ứng phân hạch.
• Ổn định vận hành: Chân không trong chu trình nhiệt sẽ giúp tránh hiện tượng tích tụ khí 
• Máy bơm hút chân không có nhiệm vụ loại bỏ các khí: như oxy, nitơ và hơi nước dư thừa ra khỏi hệ thống, từ đó duy trì môi trường chân không ổn định.

2. Các vị trí lắp đặt trọng yếu

Trong nhà máy điện hạt nhân, máy bơm hút chân không được lắp đặt tại nhiều vị trí khác nhau, nhưng hai vị trí quan trọng nhất là bình ngưng hơi nước và hệ thống xử lý nước cấp.

2.1 Bình ngưng hơi nước

Các vị trí lắp đặt trọng yếu

Bình ngưng là nơi chuyển đổi hơi nước sau tua-bin thành nước lỏng. Đây là thiết bị có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất toàn bộ nhà máy.

Vai trò của máy bơm hút chân không tại bình ngưng hơi nước sẽ giúp: 

• Loại bỏ khí không ngưng: Các khí này nếu tích tụ sẽ tạo lớp cách nhiệt, làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt.
• Tạo áp suất thấp: Giúp hơi nước ngưng tụ nhanh hơn.
• Duy trì điều kiện vận hành ổn định: Tránh hiện tượng giảm công suất đột ngột.

Trong các nhà máy điện hạt nhân lớn như Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, hệ thống chân không bình ngưng được thiết kế với độ dự phòng cao nhằm đảm bảo vẫn hoạt động trong các tình huống khẩn cấp.

2.2 Hệ thống xử lý nước cấp

Nước cấp cho lò phản ứng phải đạt độ tinh khiết cực cao để tránh ăn mòn và nhiễm bẩn phóng xạ. Máy bơm hút chân không được sử dụng trong hệ thống này với các chức năng chính như: 

• Khử khí hòa tan trong nước các loại khí như: oxy, carbon dioxide. Những loại khí này có thể gây ăn mòn đường ống, giảm tuổi thọ của thiết bị và tăng nguy cơ sự cố. 
• Máy bơm chân không giúp loại bỏ các khí này thông qua thiết bị khử khí chân không 
• Bơm hút chân không còn hỗ trợ quá trình lọc và xử lý giúp tăng hiệu quả bay hơi, tăng hiệu quả tách tạp chất, đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn nghiêm ngặt

Máy bơm hút chân không là một thành phần không thể thiếu trong nhà máy điện hạt nhân, nó đóng vai trò then chốt trong việc duy trì hiệu suất và độ an toàn của toàn bộ hệ thống. Bơm chân không còn góp phần đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ cho thiết bị