Điện hạt nhân: Nguồn năng lượng của thế kỷ 21

Điện hạt nhân Ninh Thuận 1 sẽ khởi công vào năm 2020

Đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của khoa học và công nghệ, kỹ thuật hạt nhân phát triển, loài người đã biết dùng năng lượng hạt nhân vào mục đích hòa bình, mở ra một thời kỳ mới cho nguồn cung năng lượng. Theo thống kê của các tổ chức nghiên cứu năng lượng thế giới, uranium dùng cho phát điện nguyên tử là 42 tỷ tấn, có thể khai thác trong 60 năm. Nếu dùng phản ứng nơtron thì có thể kéo dài thời gian phản ứng lên 60 lần. Tổng lượng tài nguyên Doteri cho phản ứng nhiệt hạch (năng lượng phát ra khi tổng hợp tạ nhân chứ không phải năng lượng phân rã hạt nhân như trong các nhà máy điện nguyên tử hiện nay) là 44 tỷ tấn, tương đương với năng lượng của 52 triệu 800 nghìn tỷ tấn than nguyên chất, đảm bảo cho nhân loại đủ dùng 10 nghìn năm. Vì vậy, có thể dự đoán việc khai thác năng lượng phản ứng nhiệt hạch với sự phát triển công nghệ sẽ là nguồn cung cấp năng lượng chính trong tương lai.

Xu hướng công nghệ năng lượng trong tương lai

Ông Ngô Văn Mơ, Phó Cục trưởng, Cục Ứng dụng và Phát triển Khoa học Công nghệ (Bộ Khoa học & Công nghệ), tại diễn đàn Tăng trưởng xanh hồi tháng 4/2015, cho biết: “Công nghệ năng lượng hạt nhân tiếp tục phát triển theo hướng an toàn, hỗn hợp và hiện đại”. Bởi theo ông Mơ, năng lượng hạt nhân, là năng lượng được giải phóng từ hạt nhân nguyên tử. Lò phản ứng hạt nhân lấy urani hoặc plutoni) làm nguyên liệu. Việc nghiên cứu và lợi dụng năng lượng hạt nhân đã có lịch sử hơn 60 năm. Trước mắt, công nghệ lò phản ứng hạt nhân chia thành lò thủy áp nơtron nhiệt, tụ khí lạnh nhiệt độ cao, tụ sinh nơtron nhanh và lò hỗn hợp... chúng sẽ trở thành dòng chủ đạo trong việc khai phá và ứng dụng công nghệ năng lượng hạt nhân ở thế kỷ 21.

Hiện nay, theo nghiên cứu của ông Ngô Văn Mơ, điện nguyên tử đóng góp trên 11% sản lượng điện năng hàng năm trên thế giới. Dự kiến đến năm 2030, công suất các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới đạt mức 748 GW, tăng gấp hai lần so với hiện nay. Chính phủ Mỹ đang xúc tiến xây dựng 4 nhà máy điện hạt nhân mới và cấp phép gia hạn sử dụng thêm 20 năm đối với 100 nhà máy sắp hết hạn sử dụng. Nước Anh dự định xây dựng 20 lò phản ứng hạt nhân mới. Nga dự định sẽ xây thêm 45-50 lò. Trung Quốc đang tích cực đẩy mạnh xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới, nâng công suất hạt nhân đạt 70 GW vào năm 2020 và trên 100 GW vào năm 2030. Một số nước đang phát triển như: Argentina, Brazil, Nam Phi... đang dự định mở rộng hoạt động các nhà máy có sẵn. Ấn Độ có kế hoạch xây dựng thêm 20 lò... Hiện có 18 nhà máy điện hạt nhân đang được xây dựng ở châu Á, chiếm hơn 70% số nhà máy đang mọc lên trên toàn thế giới. 40% lượng điện của Hàn Quốc do các nhà máy điện hạt nhân cung cấp, dự kiến  tỷ lệ này sẽ tăng lên 60% vào năm 2035.

Trong xu hướng chung đó, Việt Nam là một trong những quốc gia mới gia nhập đội ngũ này và được đánh giá là nước đang chuẩn bị tích cực cho phát triển điện hạt nhân. Luật Năng lượng Nguyên tử đã được Quốc hội thông qua hồi tháng 6/2008, trở thành bộ luật cơ bản về năng lượng nguyên tử của Việt Nam, sẽ mở ra tính pháp lý toàn diện của hoạt động này. Việt Nam dự định xây dựng 2 nhà máy điện hạt nhân tại tỉnh Ninh Thuận với tổng công suất 4.000 MW. Đầu tư ban đầu dự kiến khoảng 2 tỷ USD/lò phản ứng.

Năng lượng nguyên tử an toàn

Các chuyên gia phân tích của Policy Horizons Canada đã liệt kê một số công nghệ mới về năng lượng có thể thay đổi thế giới trong tương lai. Các công nghệ này được phân chia trong 3 lĩnh vực: sản sinh năng lượng, mạng điện thông minh và công nghệ lưu trữ năng lượng.

Năng lượng nguyên tử an toàn được coi là một trong những nguồn nguyên liệu sạch cho tương lai vì hoàn toàn không chưa cacbon. Hiện nay, con người chỉ mới sản xuất được 372 GW từ nguồn nguyên liệu này, đến giữa thế kỷ 21 có thể tăng lên 700 GW nhờ công nghệ nguyên tử thế hệ mới, đó là công nghệ thế hệ III: Dùng thiết kế nước tăng áp; thế hệ IV: sử dụng công nghệ tầng sôi và thế hệ V: dùng lò phản ứng sóng di động.

Phản ứng hạt nhân quy mô nhỏ sẽ được sử dụng trong tương lai. Các lò này chỉ dài khoảng vài chục mét, có thể dễ dàng vận chuyển và lắp đặt. Hiện thời, các lò này mới chỉ cung cấp được công suất 10 MW, nhưng trong tương lai gần có thể nâng lên 50 MW.

Quán tính giam hợp, là công nghệ năng lượng nhiệt hạch mới đang được nghiên cứu phát triển. Công nghệ này tạo ra các phản ứng nhiệt hạch hạt nhân bằng cách đốt nóng và nén nhiên liệu, thường là hỗn hợp của deuterium và tritium. Dự báo sẽ trở lên phổ biến vào năm 2021.

Phản ứng hạt nhân thori: Chất hóa học thori sẽ được sử dụng làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân thông thường. Thori cũng được sử dụng để sản xuất nhiên liệu hạt nhân trong lò phản ứng tái sinh. Ưu điểm của thori là chất thải tồn tại trong thời gian ít hơn từ 10 đến 10.000 lần so với chất thải phóng xạ hiện nay. Chất thori không cần phải làm giàu giống như urannium.

Kinh tế toàn cầu đang phát triển mạnh mẽ bất chấp suy thoái, khủng hoảng. Nguồn năng lượng đến hôm nay chủ yếu vẫn là những nguồn năng lượng không thể tái sinh, vẫn là than đá, dầu mỏ và khí đốt. Đóng vai trò quan trọng, song việc sử dụng nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đã gây nhiều hệ lụy cho môi trường. Kịch bản nào cho nguồn năng lượng của thế kỷ 21: Dầu mỏ, năng lượng hạt nhân, năng lượng tái tạo..., là những câu hỏi đặt ra cho mọi quốc gia, cho đội ngũ các nhà quản lý, các nhà khoa học.

HẢI VÂN