Bài học quốc tế về đầu tư điện hạt nhân rẻ hơn [kỳ 2]: Một thiết kế cho nhiều dự án quy mô lớn

Bài học quốc tế về đầu tư điện hạt nhân rẻ hơn [kỳ 1]: Cơ sở nghiên cứu của CIS Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) công bố mới đây, thì công suất điện hạt nhân thế giới sẽ tăng gấp 2,5 lần vào năm 2050. Ở Việt Nam, Hội nghị Trung ương 10 Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIII (ngày 20/9/2024) đã nhất trí khởi động lại kế hoạch phát triển điện hạt nhân. Nhân dịp này, Tạp chí Năng lượng Việt Nam tổng hợp một số thông tin từ Trung tâm Nghiên cứu Độc lập (CIS) của Úc về kinh nghiệm xây dựng nhà máy điện hạt nhân giá rẻ mà thế giới đã thực hiện thành công để bạn đọc cùng tham khảo.

KỲ 2: ÍT THIẾT KẾ HƠN VÀ ÍT ĐỊA ĐIỂM HƠN

Bài học 1: Ít thiết kế hơn:

Những quốc gia thành công về chi phí xây dựng thấp nhất như Pháp, Hàn Quốc là bởi họ đã sản xuất ĐHN với chi phí xây dựng qua đêm dưới 4.000 đô la Úc cho mỗi kW (khoảng 67.692.938 VNĐ) và có thời gian xây dựng trung bình tương đối ngắn.

Một trong những chìa khóa thành công của họ là tiêu chuẩn hóa. Các quốc gia này tập trung vào một số lượng thiết kế lò hạn chế và trở nên giỏi trong việc thực hiện chúng. Họ đã cải tiến cả thiết kế và phương pháp xây dựng trong nhiều thập kỷ. Mỗi nhà máy điện hạt nhân đều cung cấp bài học kinh nghiệm cho những nhà máy tiếp theo và số lượng các vấn đề không lường trước gây chậm tiến độ xây dựng giảm dần theo thời gian. Sự phát triển thường mang tính gia tăng và không liên quan đến việc thay đổi triệt để sang các loại lò phản ứng mới.

Điều này trái ngược với quốc gia có OCC cao nhất như Hoa Kỳ - nơi có nhiều thiết kế điện hạt nhân hoàn toàn khác nhau do nhiều công ty khác nhau sản xuất. Ví dụ Nhà máy điện hạt nhân Arkansas Nuclear One, có hai lò phản ứng hạt nhân, với tổ máy 1 là lò phản ứng Babcock và Wilcox với máy phát điện, tua bin của Westinghouse, trong khi tổ máy 2 là lò phản ứng Combustion Engineering với máy phát điện, tua bin của General Electric.

Những thiết kế hoàn toàn khác nhau này thậm chí còn sử dụng các nguồn nước làm mát khác nhau, với một lò phản ứng sử dụng hồ Dardanelle gần đó, trong khi lò phản ứng kia sử dụng tháp làm mát cao 136 mét. Mặc dù nằm ngay cạnh nhau và có cùng chủ sở hữu, người vận hành, tiềm năng về quy mô kinh tế và bài học kinh nghiệm giữa hai lò phản ứng này bị hạn chế do thiết kế hoàn toàn khác nhau.

Điều này giải thích phần lớn lý do tại sao chi phí điện hạt nhân ở Hoa Kỳ cao hơn các nước khác. Có một xu hướng nổi bật trong ngành ĐHN là các ‘lò phản ứng đầu tiên’ (FOAK) ở một quốc gia có xu hướng tốn kém hơn nhiều so với các ‘lò phản ứng thứ N’ (NOAK) ở cùng quốc gia đó. Do có quá nhiều lò phản ứng FOAK, Hoa Kỳ đã bỏ lỡ cơ hội giảm chi phí.

Hơn nữa, độ dốc của đường cong chi phí có thể còn lớn hơn đối với các lò phản ứng hạt nhân thế hệ III hiện đại. Một nghiên cứu năm 2022 của MIT đã chỉ ra rằng: Nhà máy lò phản ứng hạt nhân AP1000 thứ hai trong số các lò phản ứng hạt nhân tại Hoa Kỳ sẽ có chi phí thấp hơn 53% so với lò phản ứng FOAK (Vogtle) và lò phản ứng thứ 10 trong số các lò phản ứng này sẽ có chi phí thấp hơn 68% so với lò phản ứng FOAK.

Vậy, điều này có ý nghĩa gì đối với Úc và các nước khác?

Đầu tiên, thay vì 'thử nghiệm' nhiều thiết kế khác nhau, Úc nên chọn một thiết kế đã hoạt động tốt ở nước ngoài. Thứ hai, không có chỗ cho sự hẹp hòi khi muốn có một thiết kế "nguyên bản" của Úc. Việc phát minh lại bánh xe với một thiết kế mới sẽ chỉ làm tăng chi phí dự án và thời gian xây dựng.

Bài học 2: Ít địa điểm hơn:

CIS đã đo lường mật độ năng lượng hạt nhân trong các địa điểm ở một quốc gia bằng cách đánh giá tỷ lệ lò phản ứng được đặt tại một nhà máy ĐHN có 4 lò phản ứng trở lên tại mỗi địa điểm. Đối với hai quốc gia đắt đỏ nhất là Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, con số này lần lượt là 4% và 31%. Điều này trái ngược với các quốc gia sản xuất điện hạt nhân rẻ nhất. Với Hàn Quốc, có 80% lò phản ứng của họ được đặt tại 1 nhà máy có 4 lò phản ứng trở lên, Pháp là 72%, Trung Quốc là 74% và Nga là 85%. Quy mô kinh tế được áp dụng cho các địa điểm phát điện.

Hoa Kỳ nói riêng có hầu hết các nhà máy ĐHN của họ được đặt tại các địa điểm chỉ có 1, hoặc 2 lò phản ứng, hạn chế đáng kể mọi tiềm năng tiết kiệm quy mô, với khả năng trang trải chi phí cố định cho mỗi địa điểm. Những chi phí như vậy có thể rất đáng kể trong một công nghệ quan trọng đối với an toàn được quản lý chặt chẽ như hạt nhân. Trái ngược với các con số trên, 95% lò phản ứng ở Canada được đặt tại 1 nhà máy có 4 lò phản ứng trở lên.

Vậy, điều này có ý nghĩa gì đối với Úc?

Với tiềm năng tiết kiệm quy mô có sẵn và quy mô lưới điện tương đối nhỏ, Úc nên tập trung vào việc xây dựng các nhà máy ĐHN lớn hơn tại một số địa điểm hạn chế. Một nhà máy duy nhất có quy mô như Nhà máy ĐHN Barakah ở UAE (Các tiểu Vương quốc Ả rập Thống nhất) sẽ cung cấp gần như toàn bộ nhu cầu phụ tải nền của một thành phố lớn như Sydney, hoặc Melbourne. Một nhà máy ĐHN lớn thay thế hai, hoặc ba nhà máy điện than nhỏ hơn hỗ trợ cho mỗi thành phố này ở thung lũng Hunter và Latrobe.

Bắt đầu từ quy mô:

Việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân Barakah gần đây tại UAE là một bài học. ENEC - công ty năng lượng hạt nhân do nhà nước sở hữu của UAE đã quyết định: Bất kỳ dự án nào ít hơn 4 lò phản ứng tại địa điểm ban đầu sẽ khiến ngành công nghiệp hỗ trợ và chuỗi cung ứng trở nên ‘thiếu máu’. Hơn nữa, họ xác định rằng bằng cách lập kế hoạch và xây dựng cơ sở hạ tầng nước cho 6 lò phản ứng, thay vì 4, họ có thể giảm đáng kể tổng chi phí mở rộng lên 6 lò phản ứng sau này. Việc đưa ra những quyết định như thế này sẽ rất khó khăn đối với một thực thể kinh doanh hoàn toàn do tư nhân sở hữu, do cam kết chi phí trả trước rất lớn với lợi nhuận rất dài hạn, nhưng được ENEC coi là cần thiết và đã hành động.

Bằng cách đưa KEPCO - công ty nhà nước Hàn Quốc sở hữu 51% cung cấp lò phản ứng, nắm giữ cổ phần đáng kể trong đơn vị hạt nhân sẽ vận hành nhà máy, UAE đã có thể điều chỉnh lợi ích của đơn vị thiết kế và xây dựng nhà máy với lợi ích vận hành nhà máy trong tương lai.

Dự án này được coi là một công trình hạt nhân thành công, chạy gần với thời gian và ngân sách dự kiến. Lò phản ứng đầu tiên bắt đầu hoạt động thương mại vào năm 2021, khoảng 10 năm sau khi bắt đầu xây dựng. Cả 4 lò phản ứng sẽ hoạt động và cung cấp khoảng 25% điện năng của UAE chỉ 16 năm sau khi công bố sách trắng ban đầu đánh dấu quyết định áp dụng năng lượng hạt nhân.

Kỳ tới: Bài học về thực thể công ty độc lập hơn

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo:

https://www.cis.org.au/publication/how-to-build-low-cost-nuclear-lessons-from-the-world/

https://world-nuclear.org/information-library/country-profiles.aspx.

https://pris.iaea.org/PRIS/WorldStatistics/NuclearShareofElectricityGeneration.aspx.

https://econpapers.repec.org/article/eeeenepol/v_3a120_3ay_3a2018_3ai_3ac_3ap_3a158-166.htm.

https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/RDS-2-42_web.pdf.