Nhà máy điện hạt nhân nổi, xu hướng mới của nhân loại

Nga thử nghiệm nhà máy điện hạt nhân nổi
Nhà máy điện hạt nhân nổi: Nga giữ vị trí tiên phong
Nga tôn trọng quyết định dừng dự án điện hạt nhân của Việt Nam

Phát triển nền công nghiệp và kinh tế của những khu vực vùng sâu, vùng xa, là mục tiêu chiến lược của nhiều quốc gia. Những nguồn năng lượng truyền thống như nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, hoặc nhà máy điện hạt nhân thường không phải là lựa chọn khả thi để cung cấp điện cho những vùng hải đảo xa thuộc khu vực Đông Nam Á và Trung Quốc; sa mạc và các vùng khô hạn ở khu vực Trung Đông; vùng cực bắc của Canada; những khu vực khó tiếp cận ở Chili và miền Bắc nước Nga.

Không chỉ gặp khó khăn về mặt nhân lực, việc xây dựng các nhà máy điện truyền thống trên những vùng đất khan hiếm tài nguyên còn thường được xem là không cần thiết do những khu vực này, chỉ cần nguồn điện có công suất thấp đến trung bình nhằm thúc đẩy sự phát triển của các thị trấn nhỏ và hạ tầng công nghiệp.

Phương án sử dụng các nguồn năng lượng có công suất thấp đến trung bình để cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa đã được đưa ra thảo luận lần đầu tiên ở thời kỳ đầu của ngành năng lượng hạt nhân của Liên Xô. Vào những năm 50, các nhà khoa học Liên Xô đã thiết kế các nhà máy điện hạt nhân di động với công suất thấp được vận chuyển trên bốn giàn máy bánh xích tự động song song với việc nghiên cứu triển khai mô hình nhà máy điện hạt nhân nổi có tên Server.

Tuy nghiên, cuối cùng cả hai dự án này đều bị coi là không khả thi và nhận quyết định đình chỉ.

Tính di động của nhà máy điện hạt nhân nổi do người Nga chế tạo cho phép nó có thể di chuyển từ nơi này tới nơi khác: ven biển, ven song, những nơi nằm xa hệ thống cung cấp nguồn điện từ trung tâm.

Nhiều thập kỷ sau, sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ hạt nhân và kinh nghiệm sâu rộng từ các cơ sở vận hành hạt nhân cho phép Nga có một cái nhìn mới về những dự án bị bỏ ngỏ. Dựa trên một loạt thiết kế tổ máy được sử dụng trong các tàu phá băng hạt nhân, sau thời gian thử nghiệm ở Bắc Cực, Nga đã quyết định hồi sinh dự án nhà máy điện hạt nhân nổi (FNPP) nhằm mục đích đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống cơ sở vật chất phi quân sự như các doanh nghiệp sản xuất lớn, thị trấn, cảng, các nhà máy sản xuất và xử lý dầu khí ngoài khơi.

Nhà máy điện hạt nhân nổi là tổ máy di động với công suất thấp, phù hợp với các xu hướng mới nhất trong thế hệ điện, nó có thể sản xuất điện tại bất kỳ khu vực nào cần thiết. Nhà máy điện hạt nhân nổi của Nga Akademik Lomonosov hiện đang được triển khai xây dựng. Đây là thiết kế đầu tiên trong một loạt các tổ máy điện di động có công suất thấp trong ngành công nghiệp năng lượng hiện đại. Nhà máy đang được xây dựng trên cơ sở nền tảng thiết kế chuỗi tổ máy được sử dụng trong các tàu phá băng hạt nhân tại Bắc Cực.

Tuy nhiên, không giống như các tàu phá băng hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân nổi không tự di chuyển mà được kéo tới các điểm đến nhất định trên biển. Các nhà máy điện hạt nhân nổi được kết nối với các cơ sở hạ tầng ven biển để cấp điện và nhiệt cho các khu dân cư. Một nhà máy điện hạt nhân nổi có công suất tối đa lên tới 70 MW và được trang bị hai lò phản ứng KLT - 40S với công suất nhiệt 150 MW mỗi lò. Nhà máy điện hạt nhân nổi được đặt tại thị trấn Pevek thuộc Chukotka ở tận cùng cực Đông Bắc của Nga, nơi có nhiều các doanh nghiệp lớn sản xuất dầu mỏ, khí thiên nhiên, vàng và nhiều khoáng sản khác.

Tháng 10 năm 2016, việc xây dựng cơ sở hạ tầng cho nhà máy điện hạt nhân nổi đã được bắt đầu triển khai tại Pevek. Nhà máy điện hạt nhân này dự kiến chính thức hoạt động vào năm 2019 và sẽ hoạt động ở cực Bắc. Hiện nay, cực Bắc còn có nhà máy điện hạt nhân Bilibino nằm tại vùng đóng băng vĩnh cửu Chukotka Autonomous Okrug. Dự án tiềm năng này đã thu hút sự chú ý từ nhiều quốc gia.

Bày tỏ sự quan tâm đến các thiết kế tổ máy nổi, Trung Quốc và Indonesia đã ký kết ý định thư với Nga. Theo đó, ý định thư với Trung Quốc được ký vào ngày 29 tháng 7 năm 2014 giữa Công ty cổ phần Rusatom tại ngước ngoài (công ty trực thuộc Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Quốc gia Nga ROSATOM) và Tổng công ty Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc về việc hợp tác cùng phát triển nhà máy điện hạt nhân nổi. Trung Quốc dự định sử dụng nhà máy điện hạt nhân nổi để đảm bảo phát triển và cung cấp năng lượng cho các khu vực hải đảo của mình.

Trong khi đó, Biên bản ghi nhớ về xây dựng các nhà máy điện hạt nhân có công suất lớn và nhà máy điện hạt nhân nổi ở Indonesia đã được ký vào ngày 10 tháng 9 năm 2015 tại Jakarta giữa Cơ quan Năng lượng Hạt nhân Quốc gia Indonesia (BATAN) và Nga.

Nhà máy điện hạt nhân nổi có nhiều lợi thế về tính năng như sau: Thứ nhất, nhà máy điện hạt nhân nổi là một cơ sở sản xuất điện độc lập, toàn bộ nhà máy được xây dựng trên một xưởng đóng tàu không tự vận hành và sau đó nó được kéo qua đường biển hoặc đường sông đến nơi cần sử dụng. Nhà máy điện hạt nhân sau khi hoàn thành và thử nghiệm sẵn sàng sẽ được giao cho khách hàng, bao gồm các khu nhà ở, cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh cung cấp nơi ăn, nghỉ cho các nhân viên vận hành và bảo trì của công trình.

Tính di động của nhà máy cho phép nó có thể di chuyển từ nơi này tới nơi khác nếu cần thiết. Từ khía cạnh này, các tổ máy điện hạt nhân nổi đặc biệt thích hợp vận hành tại các khu vực ven biển, hoặc ven song, những nơi nằm xa hệ thống cấp điện trung tâm.

Nhà máy còn được thiết kế với nhiều giải pháp sáng tạo về an toàn và khả năng phòng chống thiên tai. Các nhà máy điện bước đầu được thiết kế với khả năng vận hành “vượt mức”, nghĩa là vẫn có khả năng vận hành thông thường bất chấp các điều kiện vận hành vượt quá mức cho phép, bao gồm cả các nguy cơ gặp phải sóng thần, va chạm với các tàu, hay các cơ sở vật chất trên bờ khác.

Xét theo các quy định hiện hành, việc sử dụng các tổ máy điện hạt nhân nổi cho mục đích làm giàu nhiên liệu hoàn toàn không vượt quá mức tối đa (lên đến 20%) theo tiêu chuẩn của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) nhằm thực thi quy định không phổ biến vũ khí hạt nhân. Điều đó chứng tỏ việc sử dụng các nhà máy điện hạt nhân nổi phù hợp với luật pháp quốc tế, kể cả các nước đang phát triển.

Ngoài việc phát điện, nhà máy điện hạt nhân nổi còn có thể biến nước biển thành nước khoáng chất lượng cao. 

Một thế mạnh khác của nhà máy điện hạt nhân nổi - đó là nó còn có khả năng đảm nhiệm những sứ mệnh cực kỳ quan trọng khác. Ví dụ điển hình chính là ngoài việc phát điện, những nhà máy này có thể biến nước biển thành nước khoáng chất lượng cao. Điều đó cho thấy các quốc gia và khu vực có khí hậu khô cằn, thiếu nước sạch có tiềm năng sẽ trở thành địa điểm lý tưởng để xây dựng các nhà máy điện hạt nhân nổi.

Kết cấu của một nhà máy đã bao gồm một tổ máy điện hạt nhân nổi và một hệ thống khử mặn liên quan đến cả hệ thống thẩm thấu ngược, cũng như thiết bị bay hơi đa tầng. Hệ thống này của nhà máy điện hạt nhân nổi đã nhận được những sự quan tâm nhất định đến từ các quốc gia đang đối mặt với việc thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nước ngọt ở châu Âu, châu Á, Trung Đông và Bắc Phi.

Sau 40 năm hoạt động, các tổ máy điện sẽ được thay mới, đồng thời các tổ máy cũ sẽ được thu hồi để xử lý. Trong suốt quá trình hoạt động của nhà máy điện hạt nhân nổi cho đến khi được thu hồi, nguyên tắc bảo toàn khu vực luôn được áp dụng (không được phép để tồn đọng bất kỳ chất thải sinh học, hoặc vật liệu nguy hại nào tại các khu vực nhà máy điện hạt nhân nổi). Đặc biệt, khí thải CO2 độc hại không được phép phát sinh tại các nhà máy điện hạt nhân.

NangluongVietnam Online

(Tạp chí Năng lượng Việt Nam giữ bản quyền nội dung bài viết này)