Điện hạt nhân phải là một phần của giải pháp năng lượng

Với quá nhiều nhà hoạt động môi trường quan tâm tới sự nóng lên toàn cầu, điện hạt nhân cũng là “phân của quỷ Satan” thời hiện đại. Họ lên án điện hạt nhân vì quá trình sản xuất và sử dụng nhiên liệu phóng xạ, và vì họ cho rằng xử lí chất thải phóng xạ tiềm ẩn nhiều nguy cơ. Theo tôi, những chỉ trích dành cho điện hạt nhân, một nguồn năng lượng thải ra ít carbon nhưng hiệu quả cao, là không hợp lý chút nào. Chẳng những không phải là “phân của Quỷ Satan”, điện hạt nhân có thể là, và phải là một nhân tố chính trong công cuộc cứu rỗi chúng ta khỏi một Trái đất đang nóng lên và đang bị hủy diệt dần về mặt khí hậu.

Như mọi nguồn năng lượng khác, điện hạt nhân có những ưu và nhược điểm riêng. Vậy lợi ích của điện hạt nhân là gì? 

Thứ nhất, trước hết và quan trọng nhất là vì nó tạo ra năng lượng thông qua sự phân hạch hạt nhân chứ không phải nhờ đốt cháy nhiên liệu, tức là nó tạo ra điện năng mà không phát thải carbon, một tác nhân cực kỳ nguy hại (villainous) gây ra biến đổi khí hậu. Việc chuyển đổi từ than đá sang khí tự nhiên đã là một bước tiến trong việc hạn chế thải carbon, do quá trình đốt khí tự nhiên chỉ tạo ra phân nửa lượng CO­2 so với đốt than. Nhưng nếu chuyển đổi từ nhiệt điện than sang điện hạt nhân, có thể loại bỏ triệt để việc phát thải carbon do nhà máy điện hạt nhân chỉ thải ra các khí nhà kính từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch phụ trợ trong quá trình xây dựng, khai thác mỏ, chế biến nhiên liệu, bảo trì và chấm dứt hoạt động của nhà máy -chỉ tương đương lượng phát thải carbon của điện mặt trời, tức là khoảng 4-5% lượng phát thải carbon của nhà máy nhiệt điện khí.

Điện hạt nhân thải ra môi trường ít phóng xạ hơn bất kỳ một nguồn năng lượng nào khác

Thứ hai, nhà máy điện hạt nhân vận hành với hệ số sử dụng công suất đặt (capacity factors) cao hơn rất nhiều so với các nguồn năng lượng tái tạo hoặc nhiên liệu hóa thạch. Hệ số sử dụng công suất đặt là đại lượng đo tỉ lệ phần trăm thời gian một nhà máy điện thực sự tạo ra năng lượng. Đây chính là điểm yếu của các nguồn năng lượng gián đoạn (như năng lượng tái tạo). Mặt trời không phải lúc nào cũng sáng, gió không phải lúc nào cũng thổi, còn nước thì không phải lúc nào cũng chảy qua turbine của đập thủy điện.

Ở Hoa Kỳ, trong năm 2016, các nhà máy điện hạt nhân, tạo ra xấp xỉ 20% tổng sản lượng điện toàn quốc, có hệ số sử dụng công suất đặt trung bình đạt 92.3%, nghĩa là các nhà máy này hoạt động hết công suất 336/365 ngày mỗi năm (29 ngày còn lại được dành cho việc ngắt điện để bảo trì mạng lưới). Ngược lại, các hệ thống thủy điện chỉ cung cấp điện trong 38.2% thời gian (138 ngày trong năm), điện gió 34.5% (127 ngày), và điện mặt trời chỉ 25.1% (92 ngày). Ngay cả các nhà máy nhiệt điện than và khí tự nhiên cũng chỉ phát điện một nửa số ngày trong năm vì nhiều lý do, ví dụ như giá nhiên liệu, những biến động về nhu cầu sử dụng điện theo mùa và vào ban đêm. Về mức độ đáng tin cậy, điện hạt nhân rõ ràng là nguồn năng lượng có ưu thế hơn cả.

Thứ ba, điện hạt nhân phát thải bức xạ ra môi trường ít hơn bất kì nguồn năng lượng chính nào khác. Với nhiều độc giả, khẳng định này nghe có vẻ ngược đời, vì thường mọi người không biết rằng các nguồn năng lượng phi hạt nhân khác cũng phát xạ ra môi trường. Sự thật là chúng có phát xạ. Thủ phạm phát xạ chính, không gì khác chính là than đá, loại khoáng vật hình thành ở lớp vỏ Trái đất có chứa một lượng lớn các nguyên tố phóng xạ như uranium và thorium. Quá trình đốt than làm bay hơi các thành phần hữu cơ, tích tụ các thành phần vô cơ thành chất thải, gọi là tro bay. Trên thế giới người ta đốt quá nhiều than, tạo thành lượng tro bay lớn đến nỗi than đá thực chất chính là nguồn phát thải bức xạ chủ yếu vào môi trường.

Vào đầu thập niên 50, khi Ủy ban Năng lượng nguyên tử Hoa Kỳ cho rằng nguồn cung quặng uranium hàm lượng cao trong nước Mỹ có thể bị thiếu hụt, họ đã cân nhắc việc tách thu hồi uranium để chế tạo vũ khí hạt nhân từ lượng tro bay dồi dào thải ra do đốt than. Năm 2007, Trung Quốc cũng bắt đầu khảo sát khả năng tách uran như vậy từ khoảng 5.3 triệu tấn tro bay than nâu ở Xiaolongtang, tỉnh Vân Nam. Mỗi tấn tro này của Trung Quốc ước tính có hàm lượng khoảng 200 gram U3O8. Hungary và Nam Phi cũng đang nghiên cứu khả năng tách uranium từ tro bay.

Vậy mặt trái của điện hạt nhân là gì? Trong quan điểm của công chúng, có 2 nhược điểm của điện hạt nhân đều liên quan tới phóng xạ: nguy cơ xảy ra sự cố và vấn đề chôn cất chất thải phóng xạ.

Kể từ giữa thập niên 1950 khi điện hạt nhân bắt đầu được thương mại hóa, trên thế giới từng xảy ra 3 sự cố quy mô lớn liên quan tới các lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân: Three-Mile Island ở bang Pennsylvania (Mỹ), Chernobyl ở Ukraina, và Fukushima ở Nhật Bản.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng kể cả tai nạn lò phản ứng tồi tệ nhất cũng để lại hậu quả ít hơn các sự cố công nghiệp nghiêm trọng khác

Tai nạn nóng chảy một phần lõi lò phản ứng ở Three-Mile Island vào tháng 3 năm 1979, dù là một thảm họa đối với công ty sở hữu nhà máy điện hạt nhân này, cũng chỉ phát tán một lượng tối thiểu phóng xạ ra cộng đồng dân cư xung quanh. Báo cáo của Ủy ban Pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ đã chỉ ra:

“Khoảng 2 triệu người sống trong các vùng lân cận lò phản ứng TMI-2 khi tai nạn xảy ra được ước tính nhận một liều bức xạ chỉ lớn hơn phông bức xạ bình thường khoảng 1milirem. Để cho dễ hình dung, một lần chụp X-quang ngực có thể nhiễm 6 milirem, và bức xạ phông tự nhiên ở khu vực này khoảng từ 100 đến 125 milirem mỗi năm. Dù lò phản ứng bị phá hủy nghiêm trọng nhưng phát tán phóng xạ gây ra ảnh hưởng không đáng kể tới sức khỏe người dân hoặc môi trường trong khu vực nhà máy.”

Vụ nổ và kéo theo đó là cháy (burnout) lò phản ứng lớn làm mát bằng nước với hệ điều khiển graphite ở Chernobyl năm 1986 có lẽ là tai nạn hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử. 29 nhân viên ứng phó sự cố đã tử vong do phơi nhiễm phóng xạ cấp tính ngay sau khi tai nạn xảy ra. Trong 30 năm tiếp theo, UNSCEAR - Ủy ban Khoa học về Tác động của bức xạ nguyên tử của Liên hiệp quốc, gồm các nhà khoa học kì cựu từ 27 quốc gia thành viên - đã theo dõi và báo cáo định kỳ về tác động tới sức khỏe của tai nạn Chernobyl. Ủy ban này đã xác định không có tác động lâu dài về sức khỏe tới cư dân bị phơi nhiễm bụi phóng xạ từ Chernobyl ngoại trừ bệnh ung thư tuyến giáp của người dân ở Belarus, Ukraina và miền tây nước Nga, là những trẻ em hoặc thiếu niên vào thời điểm xảy ra sự cố, những người uống sữa bị nhiễm Iodine-131, hoặc những người không đi sơ tán. Tới năm 2008, UNSCEAR cho rằng thảm họa hạt nhân là nguyên nhân gây ra hơn 6500 ca ung thư tuyến giáp và 15 ca tử vong ở vùng Chernobyl. Số ca mắc ung thư tuyến giáp tăng đột biến trong giai đoạn từ 1991 đến 1995, nguyên nhân chủ yếu, theo các nhà khoa học, là do phơi nhiễm bức xạ. Đối với người trưởng thành, tỉ lệ mắc ung thư tuyến giáp không tăng.

UNSCEAR kết luận, liều hiệu dụng trung bình (average effective doses) từ thảm họa Chernobyl, mà dân chúng nhận được do bị phơi nhiễm bên ngoài và hấp thụ vào trong cơ thể trong khoảng thời gian từ 1986 đến 2005 là khoảng 30mSv đối với những người được lệnh sơ tán, 1mSv đối với cư dân Liên Xô cũ và chỉ 0.3mSv đối với cư dân ở phần còn lại của châu Âu. 1 Sievert (Sv) là đơn vị đo liều chiếu bức xạ, 1 millisievert (mSv) bằng 1/1000 của 1Sv. Với một lần chụp CT toàn bộ cơ thể, bệnh nhân có thể hấp thụ một lượng bức xạ 10-30mSv. Một người dân Mỹ nhận được liều bức xạ phông trung bình, không kể radon, khoảng 1 mSv mỗi năm.

Số liệu thống kê về mức độ phóng xạ ở Chernobyl được trích dẫn ở đây thấp đến mức người ta cho rằng những con số này bị cố tình nói giảm đi, đặc biệt là những người theo dõi thảm họa này và hậu quả của nó được đưa tin dày đặc trên các mặt báo. Tuy nhiên những số liệu này là kết quả nghiên cứu chuyên sâu đã được thẩm định bởi một tổ chức khoa học quốc tế trực thuộc Liên hiệp quốc. Họ chỉ ra rằng ngay cả trong tình huống xấu nhất có thể xảy ra với một nhà máy điện hạt nhân - nóng chảy toàn bộ vùng hoạt và nhiên liệu phóng xạ đã bị cháy hoàn toàn (the complete meltdown and burnup of its radioactive fuel) - thì ảnh hưởng của nó cũng thấp hơn nhiều so với các sự cố công nghiệp khác xảy ra trong 100 năm qua.

Chỉ kể ra 2 ví dụ: Thảm họa ở Bhopal, Ấn Độ, với ít nhất 3800 người tử vong ngay lập tức và nhiều ngàn người bị mắc bệnh khi 40 tấn khí ga methyl isocyanate rò rỉ từ một nhà máy sản xuất thuốc trừ sâu; và thảm họa ở tỉnh Hà Nam, Trung Quốc, với ít nhất 26000 người chết đuối sau khi một đập thủy điện bị vỡ do một cơn bão lớn.

Zbigniew Jaworowski, một nhà vật lý và là cựu Chủ tịch UNSCEAR trong thời gian xảy ra thảm họa Chernobyl, đã đưa ra kết luận rằng: nếu lấy số người chết chia cho tổng số đơn vị điện năng được sản xuất ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl (9 năm vận hành tạo ra tổng lượng điện 36 Gwe-năm, 31 ca tử vong sớm), thì tỉ lệ này là 0.86 người chết/Gwe-năm. Con số này thấp hơn tỉ lệ tử vong trung bình do nguyên nhân tai nạn của phần lớn các nguồn năng lượng khác. Chẳng hạn, tỉ lệ tử vong do nhà máy điện hạt nhân Chernobyl gây ra thấp hơn 9 lần so với các nhà máy nhiệt điện khí hóa lỏng, và thấp hơn 47 lần so với các nhà máy thủy điện.

Việc chôn cất chất thải phóng xạ, dù vẫn còn là một vấn đề chính trị, nhưng không còn là vấn đề về mặt công nghệ

Tai nạn hạt nhân tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi ở Nhật Bản vào tháng 3 năm 2011 xảy ra do hậu quả của một trận động đất lớn và sóng thần. Sóng thần làm ngập các hệ thống cung cấp điện và làm mát của 3 lò phản ứng, khiến chúng nóng chảy và phát nổ, làm thùng lò bị phá vỡ (breaching their confinement). Mặc dù 154 nghìn người đã được sơ tán khỏi khu vực bán kính 20km từ nhà máy điện, phơi nhiễm phóng xạ ngoài phạm vi nhà máy là rất hạn chế. Theo báo cáo được đệ trình tới Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) tháng 6 năm 2011:

“Không phát hiện thấy ảnh hưởng có hại nào đối với sức khỏe của 195.345 người dân sống trong vùng lân cận của nhà máy đã được kiểm tra vào cuối tháng 5 năm 2011. Trong tổng số 1080 trẻ em được xét nghiệm phơi nhiễm phóng xạ thùy giáp, không có trường hợp nào vượt quá ngưỡng liều an toàn. Cho tới tháng 12 năm 2011, kết quả kiểm tra sức khỏe của Chính phủ đối với khoảng 1700 cư dân đã được sơ tán khỏi 3 thành phố sau tai nạn cho thấy 2/3 số dân đã nhận được liều bức xạ ngoài (external radiation dose) nằm trong giới hạn quốc tế bình thường là 1 mSv/năm, 98% dưới 5 mSv/năm, và chỉ có 10 người nhiễm trên 10 mSv… Không có hiện tượng phơi nhiễm phóng xạ đại trà, chứ chưa nói đến có trường hợp tử vong do phóng xạ.”

Ở Hoa Kỳ, việc chôn cất chất thải hạt nhân mặc dù vẫn còn là một vấn đề chính trị, không còn là vấn đề về mặt kỹ thuật. Phần lớn lượng nhiên liệu đã qua sử dụng ở Hoa Kỳ, trong đó 90% có thể tái chế để sản xuất điện hạt nhân thêm hàng trăm năm, hiện nay được lưu giữ an toàn theo phương pháp khô trong các thùng bằng bê tông cốt thép cực kì chắc chắn đặt dưới lòng đất tại cơ sở nơi các lò phản ứng đang vận hành, hoạt độ phóng xạ của chúng đang giảm dần theo thời gian.

Nhà máy lưu trữ chất thải với quy mô thử nghiệm của Hoa Kỳ (The U.S. Waste Isolation Pilot Plant - WIPP), được đặt gần Carlsbad, New Mexico, hiện đang lưu trữ chất thải phóng xạ có mức hoạt độ phóng xạ thấp và chứa các nguyên tố siêu uraniumcủa quân đội (low-level and transuranic military waste) và có thể lưu trữ chất thải hạt nhân công nghiệp trong một bể muối tinh thể sâu 2 mét, là tồn tích của một đại dương cổ đại. Muối tinh thể được hình thành từ phía nam bang New Mexico và mở rộng theo hướng đông bắc tới vùng tây nam bang Kansas. Bể muối đó có đủ sức chứa toàn bộ chất thải hạt nhân trên thế giới trong hàng nghìn năm nữa.

Phần Lan thậm chí đã tiến xa hơn trong việc thiết lập một kho chứa vĩnh viễn trên nền đá granite nằm sâu 400m dưới bề mặt đảo Olkiluoto, một hòn đảo ở Biển Baltic ngoài khơi bờ biển phía tây của quốc gia này. Kho chứa dự kiến sẽ bắt đầu lưu trữ chất thải vĩnh viễn vào năm 2023.

Ý kiến phản đối cuối cùng đối với điện hạt nhân là đòi hỏi chi phí lớn. Giá điện hạt nhân có quá cao hay không, thực ra, hoàn toàn phụ thuộc vào thị trường theo quy luật cung cầu, nhưng chắc chắn rằng nếu xét đến các chi phí bên ngoài (external costs) của các hệ thống năng lượng khác nhau, sẽ thấy điện hạt nhân rẻ hơn nhiệt điện than hoặc khí tự nhiên.

Điện hạt nhân không phải giải pháp duy nhất cho mối đe dọa của sự nóng lên toàn cầu trên quy mô toàn thế giới. Năng lượng tái tạo có lợi thế riêng; và vì vậy, khi năng lượng tái tạo bị biến động, không đủ cung cấp cho mạng lưới điện, thì khí tự nhiên ít nhất cũng là một giải pháp để cân bằng. Nhưng điện hạt nhân xứng đáng được nhìn nhận khách quan hơn, vượt qua những định kiến kì thị và nỗi lo sợ của công chúng. Điện hạt nhân hoàn toàn không phải phân của Quỷ Satan “phiên bản thế kỉ 21”.  Điện hạt nhân là một phần có giá trị, thậm chí là một phần không thể thay thế của giải pháp cho mối đe dọa về năng lượng lớn nhất trong lịch sử nhân loại.

Giải thích thuật ngữ:

1. Hệ số sử dụng công suất đặt (capacity factor) là tỷ lệ không thứ nguyên của sản lượng điện thực tế trong một khoảng thời gian nhất định trên sản lượng điện tối đa có thể phát ra trong khoảng thời gian đó. Hệ số sử dụng công suất đặt được xác định cho bất kỳ nhà máy sản xuất điện nào, như nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hoặc một nhà máy sử dụng năng lượng tái tạo, chẳng hạn như gió hoặc mặt trời. Hệ số sử dụng công suất đặt trung bình có thể được xác định cho bất kỳ loại nhà máy điện nào và có thể được sử dụng để so sánh các loại nhà máy điện khác nhau.

(https://en.wikipedia.org/wiki/Capacity_factor)

Hệ số sử dụng công suất đặt hàng tháng đối với một số nguồn năng lượng khác nhau ở Hoa Kỳ giai đoạn 2011-2013 (theo US EIA).

2. “Liều hiệu dụng” - Efective Dose: là một liều sinh học thường được sử dụng trong bảo vệ bức xạ, vì nó xác định mức phơi nhiễm bức xạ của một cá nhân nguy hiểm như thế nào. Liều hiệu dụng không chỉ xem xét bản chất của nguồn bức xạ đến (incoming radiation) mà còn tính đến sự nhạy cảm của các bộ phận cơ thể bị ảnh hưởng. Đơn vị đo liều hiệu dụng là sievert, cùng đơn vị được sử dụng cho liều tương đương được hấp thụ cục bộ bởi một cơ quan, một tuyến hoặc bất kỳ một phần nào khác của cơ thể.

(http://www.radioactivity.eu.com/site/pages/Effective_Dose.htm)

“Chi phí bên ngoài” - “External costs” của sản xuất điện được định nghĩa là tất cả các tác động tiêu cực liên quan đến công nghệ liên quan đến việc sản xuất điện - bao gồm các chi phí của giai đoạn trước và sau khi phát điện như lắp đặt và tháo dỡ các nhà máy điện, thu nhận và vận chuyển tài nguyên năng lượng và xử lý chất thải. Nhà sản xuất không chịu trách nhiệm cho những chi phí này mà công chúng hoặc các bên khác phải gánh chịu những chi phí này. Hay nói cách khác, “chi phí bên ngoài”phát sinh từ những lựa chọn liên quan đến năng lượng, nhưng không hiển thị trên hóa đơn mà người tiêu dùng trả cho công ty điện. Chúng có thể bao gồm chi phí chăm sóc sức khỏe cao hơn, giá phải trả cho cuộc sống ngắn hơn và biến đổi khí hậu. Đó là lý do tại sao chúng ta phải trả chi phí cao không cần thiết cho năng lượng. Đặc biệt, ngày nay người ta coi chi phí bên ngoài là những chi phí thực tế phát sinh liên quan đến sức khỏe và môi trường và có thể định lượng được nhưng không được tích hợp vào chi phí của điện và do đó xã hội nói chung phải chịu trách nhiệm chi trả. Chúng đặc biệt bao gồm ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với sức khỏe con người, mùa màng, cũng như bệnh nghề nghiệp và tai nạn. Hiện nay, chi phí bên ngoài còn bao gồm ảnh hưởng của sự nóng lên toàn cầu.

TÁC GIẢ: RICHARD RHODES

(BIÊN DỊCH VÀ TỔNG HỢP: BAN HỢP TÁC QUỐC TẾ - VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM)

RICHARD RHODES là tác giả của nhiều cuốn sách, trong đó cuốn được xuất bản gần đây nhất là Energy: A Human History (tạm dịch: Lịch sử năng lượng của nhân loại), và là nhà báo đoạt Giải Pulitzer, Giải thưởng Sách quốc gia Hoa Kỳ, và Giải thưởng Mạng lưới phê bình sách quốc gia Hoa Kỳ. Ông cũng xuất hiện với vai trò là người dẫn chương trình và phóng viên phim tài liệu trên kênh truyền hình Frontline và American Experience. Rhodes cũng là giáo sư thỉnh giảng tại Đại học Harvard, Viện Công nghệ Massachusetts và Đại học Stanford.