Luận văn Thiết kế nhà máy điện nguyên tử

LỜI CẢM ƠN ☼☼☼☼☼ Em xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô trường đại hoc Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh và Bộ Môn Hệ Thống Điện đã tận tình giảng dây cho em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Em xin cảm ơn bạn bè và người thân trong gia đình đã động viên và hỗ trợ em trong khoảng thời gian thực hiện luận văn . Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Phan Tú đã tận tình hướng dẫn và cung cấp kiến thức cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. TÓM TẮT LUẬN VĂN PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ CHƯƠNG 3 : NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ CHƯƠNG 4 : CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN Ở VIỆT NAM PHẦN II : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ CHƯƠNG 1 : XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 3 : CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 6 : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CHƯƠNG 7 : SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHƯƠNG 9 : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN CHƯƠNG 10 : TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN MỤC LỤC Đề mục Trang Nhiệm vụ luận văn ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt luận văn iv Mục lục v LỜI MỞ ĐẦU 1 PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ 2 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI 2 1. Sự gia tăng dân số và nhu cầu năng lượng 2 2. Nhu cầu sử dụng năng lượng 3 II. Những giải pháp được đưa ra 6 1. Các nguồn năng lượng tái tạo 6 2. Năng lượng hạt nhân , một giải pháp tốt ? 8 CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ 10 I. Lịch sử hình thành hạt nhân nguyên tử 10 1. Henri Becquerel và những khám phá ban đều về các bức xạ 10 2. Phóng xã Polonium và nhà khoa học nữ Marie Curie 10 3. Ernest Rutherford với những kết luận Uranium X và Thoronium X 11 4. Lý thuyết nguyên tử Bohr 13 5. Sự phân hạch tâm 14 II. Các nội dung liên quan đến hạt nhân nguyên tử 15 1. Cấu tạo hạt nhân nguyê tử 15 2. Lực hạt nhân 17 3. Khối lượng và năng lượng liên kết hạt nhân 17 4. Các loại phản ứng hạt nhân 18 5. Tại sao chọn notron là hạt bắn phá hạt nhân 19 6. Phản ứng dây chuyền và điều kiện duy trì phản ứng 20 7. Năng lượng chuyển đổi 22 8. Tia phóng xạ 25 CHƯƠNG 3 : NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 28 I. Tình hình phát triển điện nguyên tử thế giới 27 II. Tổng quan về nhà máy điện nguyên tử 32 III. Nguyên liệu hạt nhân 33 1. Quá trình chuẩn bị nhiên liệu 34 2. Chu trình nhiên liệu 35 IV. Lò phản ứng 36 1. Nguyên tắc hoạt động 36 2. Các thành phần của lò phản ứng 38 3. Các thế hệ lò phản ứng 42 CHƯƠNG 4 : CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN Ở VIỆT NAM 53 I. Mở đầu 53 II. Dự báo nhu cầu năng lượng 53 III. Phát triển năng lượng hạt nhân ở Việt Nam 54 1. Sự cần thiết phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam 54 2. Phát triển điện hạt nhân là khả thi đối với Việt Nam 55 3. Xây dựng chương trình dài hạn và phát triển hạt nhân 56 4.6 Chọn thiết bị bảo vệ MBA 62 PHẦN II : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 60 CHƯƠNG 1 : XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 61 I. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 220kV 62 II. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV 63 III. Đồ thị phụ tải cấp điện áp 22kV 63 IV. Đồ thị phụ tải phát về hệ thống 64 V. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy 65 VI. Tổng hợp đồ thị phụ tải của nhà máy điện 66 CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC NHÀ MÁY ĐIỆN 68 I. Chọn số lượng và công suất tổ máy phát 68 II. Sơ đồ nối điện chính của nhà máy 68 1. Các yêu cầu đặt ra khi chọn sơ đồ cấu trúc 69 2. Các phương án nối điện chính 70 3. Thiết lập chế độ vận hành các tổ máy 72 CHƯƠNG 3 : CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 73 I. Chọn máy biến áp cho phương án 1 73 1. Chọn máy biến áp T1,T2 và T3 73 2. Chọn máy biến áp T6 74 3. Chọn máy biến áp T4 và T5 74 II. Chọn máy biến áp cho phương án 2 79 1. Chọn máy biến áp T6 80 2. Chọn máy biến áp T5 80 3. Chọn máy biến áp T1 và T2 80 4. Chọn máy biến áp T3 và T4 81 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 82 I. Các giá trị tính toán ngắn mạch 82 1. Chọn các đại lượng cơ bản 82 2. Tính các giá trị điện kháng trong hệ đơn vị tương đối 82 II. Tính toán ngắn mạch cho phương án 1 84 1. Tính toán ngắn mạch tại điểm N1 86 2. Tính toán ngắn mạch tại điểm N2 88 3. Tính toán ngắn mạch tại điểm N3 89 4. Tính toán ngắn mạch tại điểm N4 89 5. Tính toán ngắn mạch tại điểm N5 91 III. Tính toán ngắn mạch cho phương án 2 92 1. Tính toán ngắn mạch tại điểm N1 94 2. Tính toán ngắn mạch tại điểm N2 95 3. Tính toán ngắn mạch tại điểm N3 96 4. Tính toán ngắn mạch tại điểm N4 97 5. Tính toán ngắn mạch tại điểm N5 98 6. Tính toán ngắn mạch tại điểm N6 99 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 101 I. Tính toán tổn thất cho phương án 1 101 1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp cách ly T1,T2,T3 và T6 101 2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu T4 và T5 102 II. Tính toán tổn thất cho phương án 2 104 1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp cách ly T1,T2,T5 và T6 104 2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu T4 và T3 105 CHƯƠNG 6 : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN 107 I. Chọn khí cụ điện chính cho phương án 1 108 1. Cấp điện áp 220kV 108 2. Cấp điện áp 110kV 110 3. Cấp điện áp 22kV 112 4. Chọn khí cụ điện đầu cực máy phát 113 II. Chọn khí cụ điện chính cho phương án 2 114 1. Cấp điện áp 220kV 114 2. Cấp điện áp 110kV 117 3. Cấp điện áp 22kV 119 4. Chọn khí cụ điện đầu cực máy phát 120 CHƯƠNG 7 : SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 121 CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 123 I. Tính toán kinh tế-kỹ thuật giữa các phương án 122 II. Tổng kết các thiết bị chính 2 phương án 122 III. Tính toán kinh tế cho phương án 1 123 III. Tính toán kinh tế cho phương án 2 124 V. So sánh hai phương án về mặt kinh tế 125 CHƯƠNG 9 : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 126 I. Chọn thanh dẫn cho đầu cực máy phát 126 1. Chọn tiết diện thanh dẫn theo dòng điện cho phép 126 2. Kiểm tra điều kiện ổn định khi ngắn mạch 127 3. Kiểm tra ổn định lực động điện khi ngắn mạch 127 4. Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn 129 II. Chọn dây dẫn 130 1. Chọn dây dẫn cấp điện áp 220kV 130 2. Chọn dây dẫn cấp điện áp 110kV 133 3. Chọn dây dẫn cấp điện áp 22kV 136 III. Chọn máy biến điện áp BU 138 1. Chọn máy biến điện áp cấp 10.5kV 138 2. Chọn máy biến điện áp cấp 22kV 140 3. Chọn máy biến điện áp cấp 110kV 141 4. Chọn máy biến điện áp cấp 220kV 143 IV. Chọn máy biến dòng BI 144 1. Chọn máy biến dòng cấp 10.5kV 144 2. Chọn máy biến dòng cấp 22kV 145 3. Chọn máy biến dòng cấp 110kV 147 4. Chọn máy biến dòng cấp 220kV 148 CHƯƠNG 10 : TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 150 I. Chọn sơ đồ tự dùng cho nhà máy 150 II. Chọn máy biến áp tự dùng 150 1. Máy biến áp tự dùng chính (10.5/6kV) 151 2. Máy biến áp tự dùng cấp 2 (6/0.4kV) 151 3. Máy biến áp dự phòng cấp 6kV 152 4. Máy biến áp dự phòng cấp 0.4kV 154 III. Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng 154 1. Chọn máy cắt hợp bộ cấp 6kV 154 2. Chọn Aptomat cho cấp điện áp 0.4kV 158 3. Chọn cáp đến cuộn cao máy biến áp dự phòng cấp 1 160 4. Chọn cáp cho cấp điện áp 6Kv 161 5. Chọn dây dẫn cho cấp điện áp 0.4kV 161 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 162 TÀI LIỆU THAM KHẢO 163 LỜI MỞ ĐẦU TPHCM, ngày… tháng… năm 2010 Thực tế cho thấy ngành điện đóng một vai trò hết sức quan trọng trong nền sản xuất đại công nghiệp tiên tiến. Ngành điện có mặt trong tất cả các lĩnh vực, từ sinh hoạt đời sống cho tới sản xuất hàng hoá . Vì thế, muốn phát triển nền kinh tế đất nước trước tiên phải ưu tiên đầu tư và phát triển hệ thống điện quốc gia – đó là điều kiện tiên quyết cho việc phát triển đất nước. Những năm gần đây nền công nghiệp nước ta phát triển một cách ồ ạt, đất nước mở cửa hội nhập với thế giới làm thu hút đầu tư bên ngoài ngày càng nhiều, nhiều nhà máy xí nghiệp được xây dựng và đi vào hoạt động, những nhà máy này cần cung cấp một lượng điện năng lớn, vì vậy yêu cầu đặt ra phải sản xuất thật nhiều điện năng để đáp ứng nhu cầu xã hội. Hiện tại nước ta chỉ có 2 loại nhà máy điện là nhiệt điện và thuỷ điện. Nhưng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng nhanh dẫn đến tình trạng thiếu điện trầm trọng vào mùa khô. Trước tình hình đó, Bộ Công Thương đã chỉ đạo tập đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN) làm báo cáo đầu tư để xây dựng 2 nhà máy điện nguyên tử với tổng công suất 4000MW tại Ninh Thuận. Vì lý do đó, em đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế nhà máy điện nguyên tử” nhằm mục đích tìm hiểu rõ hơn về nhà máy điện nguyên tử. Việc thiết kế một nhà máy điện là một việc hết sức phức tạp. Hơn nữa đây lại là một lĩnh vực mới tại Việt Nam nên em chỉ có thể tìm hiểu tổng quan về nhà máy điện nguyên tử và thiết kế cho phần điện trong nhà máy. Do kiến thức có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Sinh viên Đặng Minh Khánh PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI Sự gia tăng dân số và nhu cầu sử dụng năng lượng Sự gia tăng dân số Theo báo cáo của Liên Hợp Quốc vào năm 2009, dân số trên trái đất khoảng 6,777 tỉ người ( theo Wikipedia). Dân số thế giới hiện tăng xấp xỉ 74 triệu người mỗi năm. Nếu tỷ suất sinh hiện nay tiếp diễn, năm 2050 tổng dân số thế giới sẽ là 11 tỷ người, với 169 triệu người tăng thêm mỗi năm. Tuy nhiên, tỷ suất sinh đã giảm trong nhiều thập kỷ, và các con số cập nhật của Liên hiệp quốc dự đoán dân số thế giới sẽ đạt 9.2 tỷ người khoảng năm 2050. Đây là con số trung bình với giả thiết mức giảm tỷ suất sinh từ 2.5 xuống còn 2. Hình 1.1:Biểu đồ về tốc độ tăng trưởng dân số thế giới Dân số và kinh tế thế giới và kinh tế thế giới ngày càng phát triển , đồng nghĩa với nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng . Trong khi đó những nguồn năng lượng hoá thạch( dầu mỏ , khí tự nhiên , than đá …) mà con người sử dụng đang ngày càng cạn kiệt và gây ra những hậu quả không nhỏ đối với môi trường . Nhu cầu sử dụng năng lượng Theo “triển vọng năng lượng quốc tế 2002” (IEO2002) tiêu thụ năng lượng thế giới dự báo trong khoảng thời gian 21 năm kể từ năm 1999 đến 2020 sẽ tăng 60%. Ngoài ra các chuyên gia cũng dự báo rằng tình hình năng lượng có thể tăng gấp 4 lần ở khu vực châu Á và Trung Nam Mỹ. Tiêu thụ dầu: Giá dầu tăng ảnh hưởng lớn đến vật giá trong đời sống của mỗi con người chúng ta. Điều này chứng tỏ dầu vẫn đang là nguồn năng lượng sơ cấp cần thiết của chủ yếu của thế giới và dự báo nó sẽ còn giữ vị trí này trong suốt khoảng thời gian 1999-2020. Theo ước lượng, thế giới tăng khoảng 2.2% từ 75 triệu thùng/ngày (năm 1999) lên 199 triệu thùng/ngày (năm2020). Mặc dù các nước công nghiệp hóa vẫn là những nước tiêu thụ dầu hơn so với các nước đang phát triển nhưng theo tốc độ phát triển hiện tại thì khoảng cách này đang thu hẹp khá nhanh. Năm 1999 các nước đang phát triển tiêu thụ 58% nhưng đến năm 2020 dự báo tới 90%. Người ta cho rằng các mỏ dầu còn có thể khai thác trong 40 năm nữa. Điều này cho thấy rằng giá dầu trong tương lai có giá leo thang. Và như chúng ta được biết thì 2/3 mỏ dầu nằm ở khu vực Trung Đông là khu vực vốn không ổn định về kinh tế chính trị. Khí tự nhiên: Khí tự nhiên được dự báo là nguồn năng lượng có tốc độ tăng trưởng khá nhanh và đã vượt sản lượng than vào năm 1999, tương lai sẽ qua mặt sản lượng tiêu thụ than đến 38% trong năm 2020. Tổng tiêu thụ khí tự nhiên đạt được 23% trong năm 1999 và tăng 29% trong năm 2020. Trong thế giới đang phát triển việc gia tăng khí tự nhiên có tốc độ cao nhất, với tốc độ trung bình trong suốt thời kỳ dự báo là 5.3% nhằm phục vụ nhu cầu phát điện và phát triển công nghiệp. Tài nguyên khí tự nhiên so với tài nguyên dầu thì nó có tính chất thuần khiết hơn, cho phép đốt cháy hoàn toàn và linh hoạt trong việc sử dụng hơn, đồng thời thời gian sử dụng cũng lâu hơn. Ngày nay các chuyên gia của chúng ta dự đoán còn khoảng 60 năm nữa cho việc khai thác khí tự nhiên này. Trên thực tế thì 70% năng lượng này phụ thuộc vào Liên Xô cũ và khu vực bất ổn Trung Đông. Tiêu thụ than: Than được sử dụng 65% cho việc tiêu thụ điện trên thế giới . Theo tình hình chung sản lượng này tăng một cách chậm chạp với tốc độ trung bình 1.7% năm. Trong thời gian dự báo, 22% sản lượng than cho năm 1999 và đến năm 2020 chỉ còn 20%. Tuy nhiên, trữ lượng than vẫn còn sử dụng nhiều ở thị trường Trung Quốc, Ấn Độ . Chúng ta còn 230 năm nữa cho việc khai thác các hầm mỏ than. Sở dĩ việc khai thác than không được đẩy mạnh là do việc tiêu thụ than gây ra bụi, khí độc hại, và khí thải của nó chiếm một lượng rất lớn điều này đã ngăn cản năng lượng than trong tương lai. Sau đây các biểu đồ thống kê về tình hình sử dụng năng lượng trên các lĩnh vực: công nghiêp, sinh hoạt và giao thông. Trong đó dầu mỏ chiếm tỷ trọng lớn nhất. Hình 1.2: Nhu cầu nănglượng cho công nghiệp Hình 1.3: Nhu cầu năng lượng cho sinh hoạt Hình 1.4: Nhu cầu năng lượng cho giao thông Nhưng nguồn năng lượng hóa thạch này không phải là vô tận. Với tốc độ khai thác như hiện nay thì lượng dầu mỏ trên thế giới sẽ bị cạn kiệt trong vòng 40 năm nữa. Sự khan hiếm đã làm cho giá dầu mỏ ngày càng tăng. Hình 1.5: Giá dầu khí ngày càng tăng Những giải pháp được đưa ra Các nguồn năng lượng tái tạo (Renewable energy) Trước sức ép của cuộc khủng hoảng năng lượng. Con người đã và đang liên tục tìm kiếm những nguồn năng lượng để thay thế cho năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt: • Photovoltaics (PV) : Tạo ra từ những tấm pin quang điện. • Concentrating solar power (một dạng của năng lượng mặt trời) • Geothermal (địa nhiệt ) • Hydro power (thủy điện) • Wind power (năng lượng gió) • Biomass • Ocean energy (năng lượng thủy triều) Đây là những nguồn năng lượng sạch và hết sức thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, giá thành sản xuất còn quá cao, do chi phí để nghiên cứu và lắp đặt khá tốn kém, khó có thể chấp nhận được, nhất là ở những nước đang phát triển. Hình 1.6: Giá điện sản xuất từ các loại năng lượng Một vấn đề khác nữa là liệu công suất của những nguồn năng lượng này tạo ra có đủ đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của con người hay không? (1 tep = 11.6MWh) Hình 1.7: Tỷ trọng của các nguồn năng lượng trong tương lai Ta thấy tỷ trọng của năng lượng tái tạo là rất nhỏ so với các nguồn năng lượng khác. Mặt khác, dựa vào biểu đồ trên ta thấy là vào khoảng năm 2050 thì nguồn năng lượng hóa thạch: dầu mỏ, khí đốt… sẽ cạn kiệt và dẫn đến thiếu hụt công suất điện năng là khoảng 2.5Gtep. Vậy chúng ta lấy ở đâu ra để bù đắp cho những thiếu hụt này? Và giải pháp được đưa ra là năng lượng nguyên tử (Nuclear Power). Đây có phải là một giải pháp tốt? Năng lượng hạt nhân (Nuclear Power), một giải pháp tốt? Trước hết ta xét đến những mặt tích cực của nguồn năng lượng này: Tương quan về mặt năng lượng khi đốt 1kg nhiên liệu: Gỗ 1 KWh Than 3 KWh Dầu 4 KWh Uranium 50.000 KWh Plutonium 6.000.000 KWh Không thải ra khí CO2 gây nên hiệu ứng nhà kính (greenhouse) Lượng khí hoặc chất thải ra môi trường đã được xử lý an toàn với công nghệ hiện nay. Số lượng uranium còn rất lớn (5 tỷ tấn dưới lòng đại dương) so sánh với công suất mà 1 kg uranium mang lại thì ta thấy đây là một nguồn năng lượng dồi dào. b) Ngoài những mặt ưu việt như trên, thì việc sử dụng năng lượng hạt nhân cũng còn nhiều vấn đề bất cập sau: Sử dụng hạt nhân trong lĩnh vực quân sự, nguyên nhân gây mất hòa bình trên toàn thế giới Những rủi ro xảy ra trong quá trình vận chuyển. Hậu quả của những sự cố khi vận hành nhà máy điện hạt nhân là rất lớn, và để lại hậu quả cho nhiều thế hệ sau này. Nhưng với việc đang phát triển thế hệ nhà máy hạt nhân thứ 4 (generation IV) thì những rủi ro đã được hạn chế đến mức tối đa, xác suất để xảy ra những rủi ro là rất thấp. è Tuy năng lượng hạt nhân vẫn còn một số bất cập cần được giải quyết như đã nêu trên, nhưng đây có lẽ là một nguồn năng lượng không thể thiếu trong thế kỉ 21. CHƯƠNG 2 : SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ Lịch sử hình thành hạt nhân nguyên tử Henri Becquerel và những khám phá ban đầu về các bức xạ của nguyên tố Uranium Henri Becquerel một giáo sư vật lý tại Viện Bảo Tàng Lịch Sử Thiên Nhiên Henri Becquerel cũng là một nhà vật lý thuộc Hàn Lâm Viện Khoa Học. Becquerel nhận thấy tia X đã làm sáng màn huỳnh quang trong khi đó, trạng thái huỳnh quang đã được cha của ông khảo cứu kỹ càng. Becquerel liền chú ý tới khám phá của Roentgen. Becquerel thấy rằng những chất chứa Uranium và ngay cả các hợp chất có Uranium mà không có tính chất huỳnh quang, đều có thể phát ra các tia bức xạ trong khi các hợp chất khác chứa Calcium hay Kẽm chẳng hạn lại không có tính chất trên. Sau nhiều thí nghiệm, Becquerel đi tới kết luận chất Uranium là nguyên nhân khiến các bản thu ảnh bị tác dụng và ông đã nghĩ tới việc thí nghiệm bằng Uranium nguyên chất nhưng cho tới thời bấy giờ, chưa có thứ kim loại này. Ông đành chờ đợi. Như vậy Becquerel đã khám phá ra tính chất của một thứ kim loại mới có khả năng phát ra các tia bức xạ. Nhưng các điều khám phá của Roentgen và Becquerel chưa khiến cho các nhà bác học đương thời lưu ý. Những điều tìm thấy đó bị bỏ quên trong một năm rưỡi, cho tới cuối năm 1897, mới được Marie Curie để tâm đến. Phóng xạ Polonium của nhà khoa học nữ Marie Curie Marie Curie - đang theo đuổi luận án tiến sĩ - bắt đầu cuộc tìm kiếm và sau rất nhiều lần thử với vô số vật chất, bà đã để tâm tới chất pechblende. Pechblende là một khoáng chất chứa Uranium kết tinh. Marie Curie đã ngạc nhiên thấy pechblende cho các tia bức xạ mạnh hơn các tia của kim loại Uranium nguyên chất. Nếu vậy trong pechblende phải có một nguyên tố nào chưa biết, có đặc tính phát ra các tia đâm thâu, vì vậy phải tìm ra chất đó. Hình 2.1: Nhà khoa học Marie Curie Vào cuối năm 1898, ông bà Curie công bố việc khám phá ra một chất mới thứ hai: chất Radium. Ngày 26/12/1898, Becquerel trình bày sự khám phá ra chất Radium của ông bà Curie trước Hàn Lâm Viện Khoa Học Pháp. Như vậy giới khoa học đã biết tới 3 chất phóng xạ. Chất thứ tư là Thorium được khảo sát do R. B. Owens, Giáo Sư thuộc Đại Học McGill tại Montreal, Canada. Ernest Rutherford với những kết luận Uranium X và Thorium X Rutherford sinh trưởng tại Tân Tây Lan. Ngay từ nhỏ, ông đã nổi danh là một thần đồng. Khi còn theo học tại trường trung học Nelson, Rutherford rất giỏi về Toán, Lý, Hóa, Sử, La Tinh, Pháp Văn và Văn Chương Anh. Ông đã đỗ đạt rất sớm với hạng rất cao. Cuối năm 1825, Rutherford được gửi theo học tại Đại Học Cambridge. Thời bấy giờ giám đốc phòng thí nghiệm Cavendish là nhà bác học J. J. Thomson nhận thấy Rutherford là người có tài, nên nhận Rutherford làm phụ tá. Thomson và Rutherford cùng nghiên cứu về tia X và sự Ion hóa các chất khí trong hơn một năm trường. Hình 2.2: nhà khoa học Ernest Rutherford Vào mùa hè năm 1900, Soddy và Rutherford đã tìm ra một hóa chất còn nghi ngờ với tên gọi là Thorium X. Rutherford khảo sát sự ion hóa và thấy rằng Uranium phát ra hai loại tia mà ông đặt tên là tia alpha và tia bêta. Sau đó nhà vật lý học trẻ tuổi của trường Đại Học McGill là Arthur Gorden Grier nhận thấy rằng Thorium cũng như Uranium chỉ cho tia α trong khi Uranium X và Thorium X phát ra tia β.  Thập niên 1900, Rutherford và Soddy đều đã khuyến cáo rằng khí Hélium có thể là một nguyên tố do từ sự biến dịch của các chất Uranium và Radium. Vì thế từ mùa xuân năm 1903, Rutherford tìm cách lấy khí Hélium từ chất Radium trong khi Soddy lại nghĩ tới việc tạo ra Radium từ Uranium. Năm 1907, Geiger và Rutherford đã dùng lại phát minh của John S. Towsend, một người bạn cũ của Rutherford tại Cambridge và bổ túc bằng những ý kiến của nhà toán học trẻ tuổi Paul J. Kirby. Hai nhà bác học kể trên đã hoàn thành một máy đếm nhờ đó người ta đếm được các hạt điện tử. Vào mùa hè năm 1908, Rutherford và Geiger còn suy ra rằng hạt điện tử alpha giống hệt như nguyên tử Hélium (Rutherford được trao Giải Thưởng Nobel 1908 về Hóa