Điện hạt nhân ở Trung Quốc và những quan ngại của Việt Nam

Điện hạt nhân đạt công suất cao nhất trong lịch sử
Vì sao điện hạt nhân trên toàn cầu hồi sinh?

TS. NGUYỄN THÀNH SƠN - HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Chương trình phát triển

Vào đầu những năm 1970, Quốc vụ viện Trung Quốc (TQ) đã thông qua nghị quyết về ứng dụng điện hạt nhân (ĐHN). Năm 1991, lò phản ứng hạt nhân đầu tiên được đưa vào vận hành thương mại ở TQ có công suất 279 MWe. Năm 2004, TQ đã thay đổi chủ trương phát triển năng lượng hạt nhân từ "phát triển ổn định" sang "phát triển năng động". Năm 2007, quốc vụ viện TQ đã phê chuẩn "Kế hoạch phát triển năng lượng hạt nhân trung và dài hạn (2005-2020)" với mục tiêu nâng tổng công suất các nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) lên 40 GW vào năm 2020, và tăng tỷ trọng của các NMĐHN trong hệ thống điện lên 4% về công suất. [1], [2]

Tuy nhiên, thực tế đã diễn ra nhanh hơn kế hoạch. Mục tiêu cho năm 2020 đã đạt được ngay từ năm 2010. Tính đến năm 2010, tổng công suất của 13 tổ máy phát ĐHN đang hoạt động ở TQ đã đạt 10 GW và tổng công suất của 32 tổ máy ĐHN đang xây dựng đã đạt hơn 30 GW. Ngoài ra, còn 30 NMĐHN đang được thiết kế.

Như vậy, tổng số tổ máy ĐHN chỉ tính đến 2010 của TQ đã đạt con số gần 100. Trong khi đó, tại thời điểm 2011 trên thế giới (TG) có tổng số 442 tổ máy ĐHN. Vì vậy, TQ đã điều chỉnh mục tiêu phát triển NMĐHN đến năm 2020 có khoảng 130 tổ máy với tổng công suất lắp đặt khoảng 86 GW, và với mức tăng bình quân khoảng 6,5 GW/năm. Bản đồ dưới đây cho thấy mật độ dày đặc các dự án nhà máy điện hạt nhân ở Trung Quốc.

Bản đồ phân bố các nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc: (Đang hoạt động - đỏ, đang xây dựng - vàng, đã phê duyệt - xanh, và đang thiết kế - trắng)

Theo đó, các NMĐHN được xây dựng lần lượt ở các tỉnh Quảng Đông, Chiết Giang, Liêu Ninh, Phúc Kiến, Sơn Đông, Hồ Bắc, Hồ Nam, Giang Tây, An Huy, Tứ Xuyên, Cát Lâm, Trùng Khánh và các tỉnh/khu vực ven biển khác.

Bản đồ trên cho thấy, việc TQ triển khai các NMĐHN ở khu vực ven biển phía Đông và Đông Nam cũng là bình thường.

Việc TQ xây dựng nhiều các NMĐHN chủ yếu ven biển và ở phía Đông là do yêu cầu kỹ thuật: (i) Gần các phụ tải lớn; (ii) Gần nguồn nước làm mát (khu vực trung tâm, khu vực phía Đông và Đông - Nam); và, (iii) Tránh xa các khu vực có nguy cơ động đất (phía Tây).

Tính đến đầu 2017, TQ có 35 tổ máy ĐHN đang hoạt động, 22 tổ máy đang xây dựng và 40 tổ máy đã được khởi công.

Trên thế giới (TG), nếu tính theo số lò phản ứng, Mỹ hiện đứng đầu với khoảng 100 lò, Pháp đứng thứ hai với 58 lò, Nhật đứng thứ ba với 43 lò. TQ và Nga đứng thứ 4 và thứ 5, tiếp theo là Ấn Độ, Hàn Quốc, Canada.

Nhưng, chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá về sự phát triển của năng lượng điện hạt nhân là tỷ trọng điện hạt nhân trong cân bằng điện của mỗi quốc gia. Theo chỉ tiêu này, Pháp đang dẫn đầu với tỷ trọng của NMĐHN là 76%, Hungary đứng thứ 4 - tuy chỉ có một nhà máy với 4 lò phản ứng nhưng cung cấp hơn 50% sản lượng điện. Mỹ đứng thứ 15 với tỷ trọng ĐHN có 20%. Nga đứng thứ 17 với tỷ trọng ĐHN khoảng 19%. TQ chiếm vị trí 30 với tỷ trọng ĐHN có 3%.

Tổng công ty hạt nhân TQ (China National Nuclear Corp - CNNC) tuyên bố kế hoạch đến năm 2025 sẽ bán được 30 lò phản ứng/năm loại "Dragon-1" thế hệ 3, chủ yếu cho Rumani, Achentina, Kenia, Ả Rập Xê Út và các quốc gia nằm trong vùng dọc theo "con đường tơ lụa".

Theo đánh giá của CNNC, gần 60 nước tham gia vào sáng kiến Vành đai kinh tế của con đường tơ lụa trên đất liền và con đường tơ lụa trên biển đang và có ý định phát triển và chinh phục năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình. Đến năm 2030, trong khuôn khổ của các nước này sẽ có khoảng 200 tổ máy ĐHN được xây dựng. Và, TQ dự tính sẽ ký được hợp đồng để triển khai 30 tổ máy. [1], [2]

Theo Global Times, để phục vụ trực tiếp cho việc khai thác dầu mỏ và khí thiên nhiên ngoài thềm lục địa, TQ dự tính xây dựng 20 NMĐHN nổi ngoài khơi. Nhà máy ĐHN nổi đầu tiên có giá khoảng 461 triệu U$ đã được khởi công xây dựng từ 2016 và sẽ được công ty Shipbuilding Industry Corporation của TQ xây dựng xong trong năm 2019 và sẽ đưa ra đặt ở biển Hoa Nam (biển Đông). [4]

Thận trọng, nhưng không lùi bước sau thảm họa Fukusima

Sau thảm họa hạt nhân ở Fukusima ở Nhật Bản, TQ có vẻ hơi "chững lại" trong việc phát triển các NMĐHN trong một thời gian không lâu. Về tổng thể, TQ không thể từ bỏ các NMĐHN vì: (i) Sự phát triển nhanh của nền kinh tế đã kéo nhu cầu tiêu dùng điện cũng tăng cao; (ii) Năng lượng hạt nhân góp phần giảm phát thải và ô giảm nhiễm đang ở mức độ cao do sử dụng quá nhiều than đá; và, (iii) Năng lượng hạt nhân có tốc độ phát triển cao (về qui mô công suất đặt cũng như sản lượng điện), và nhanh (về thời gian xây dựng).

Ngay sau xẩy ra sự cố Fukusima, phản ứng của các nước rất khác nhau: Tổng thống Pháp khi đó là Nicolai Sakozi đã tuyên bố Pháp không có ý định từ bỏ điện nguyên tử. Mỹ tuyên bố sẽ tiếp tục chương trình điện hạt nhân. Đức, ngược lại, đã tuyên bố đóng cửa tạm thời 7 NMĐHN và có kế hoạch đến năm 2022 sẽ đóng cửa vĩnh viễn các lò phản ứng hạt nhân.

Ở TQ, ngay sau khi xẩy ra thảm họa Fukusima, ngày 16/3/2011 thủ tướng Ôn Gia Bảo đã yêu cầu đưa ra các biện pháp về quản lý an toàn các NMĐHN, các yêu cầu mới (nghiêm ngặt hơn) về bảo vệ môi trường. Trong đó, việc lựa chọn địa điểm xây dựng các NMĐHN đã được quan tâm đặc biệt (về điều kiện địa chất, về nguy cơ động đất và các nguy cơ thiên nhiên khác như sóng thần, núi lửa, hạn hán, ngập lụt, vv...).

Rủi ro không chỉ ở Trung Quốc

Trước hết, theo chuyên gia Entoni Froggat của Trung tâm phân tích rủi ro London Chatham House, việc xây dựng ở TQ nhiều tổ máy trong một thời gian ngắn sẽ dẫn đến nhiều rủi ro: sai lầm và vi phạm về kỹ thuật an toàn. Chính phủ TQ có tham vọng đưa TQ chiếm vị trí hàng đầu trong xây dựng các NMĐHN. Điều này có thể sẽ dễ dẫn đến tính không bền vững của các công trình và thiết bị do TQ xây dựng và chế tạo không đạt mức tiên tiến của thế giới.

Rủi ro thứ hai, cũng theo các chuyên gia, là nhiều tổ máy xây dựng ở khu vực các tỉnh phía Đông ven bờ biển có nguy cơ sóng thần cao. Nhưng việc đưa địa điểm xây dựng các tổ máy ĐHN vào sâu đất liền cũng không an toàn hơn vì, ở các tỉnh phía Tây TQ lại có nguy cơ cao về động đất và khô hạn thường xuyên. Việc thiếu nước để làm mát được coi là rủi ro tương tự sóng thần, hay động đất.

Rủi ro thứ ba đối với các NMĐHN ở TQ là thói quen bưng bít thông tin. Ở TQ đã từng xẩy ra sự cố tại một tổ máy ĐHN. Chủ đầu tư đã không công bố thông tin cho đến khi bị các phương tiện thông tin đại chúng công bố. Thói quen này gây bất an trong cư dân.

Vấn đề an toàn của điện hạt nhân

Theo nhận định của các chuyên gia, dần dần trên thế giới người ta cũng nhận ra rằng các NMĐHN được xây dựng theo công nghệ mới sẽ an toàn hơn rất nhiều so với các NMĐHN xây dựng trước 2011. Vấn đề thứ hai cũng đã được các chuyên gia khuyến nghị như một điều kiện quan trọng để triển khai các NMĐHN mới là không nên xây dựng chúng ở những nơi nguy hiểm về thiên tai và ở những vùng không ổn định của vỏ trái đất.

Vấn đề xử lý chất thải của ĐHN và đóng cửa các lò phản ứng: Đây là vấn đề khó xử lý về mặt kỹ thuật, nhưng lại liên quan đến tính khả thi về kinh tế và về môi trường của NMĐHN. Tuy nhiên, hiện nay vấn đề này cũng đã được giảm nhẹ cơ bản vì: (i) Nhìn chung, tuổi thọ của các lò phản ứng hiện đại đã tăng lên đáng kể, có thể đạt tới trên 50 năm; và, (ii) Phương pháp tối ưu để giải quyết vấn đề này là xây dựng các lò phản ứng nơtron nhanh cho phép sử dụng plutoni làm nhiên liệu. [3]

Dấu ấn của Nga

Dự án NMĐHN Tianwan ở TQ - công trình hợp tác với Nga. Ảnh Nuclearasia.com.

Lò phản ứng số 3 của Nhà máy điện hạt nhân Tianwan là mẫu mực của sự hợp tác rất hiệu quả giữa Nga và Trung Quốc. Tổ máy này được khởi công ngày 27/12/2012 và đưa vào chạy mức tải tối thiểu ngày 28/12/2017, và bắt đầu vận hành thương mại trong tháng 2/2018, có thời gian xây dựng ngắn kỷ lục và có công nghệ hiện đại tiên tiến nhất của Nga. NMĐHN Tianwan được coi là lớn nhất ở TQ và ổn định và an toàn nhất trên thế giới. Tổ máy 1 của NMĐHN này được xây dựng trong giai đoạn từ 10/1999 đến 12/2005, và tổ máy 2 được xây dựng 9/2000 đến 5/2007 với công suất 1000 MWe mỗi tổ. Hai tổ máy đầu đã được đối tác Nga lắp đặt một trong những hệ thống đặc biệt để bảo vệ NMĐHN là cái bẫy tan chảy - một giải pháp độc đáo của các nhà khoa học hạt nhân Nga. Tổ máy thứ 4 của NMĐHN này dự kiến sẽ đưa vào vận hành trong 2018. [5]

Giai đoạn hiện nay, TQ đang triển khai xây dựng tới 26 lò phản ứng trong tổng số 69 lò cũng đang được xây dựng trên thế giới. Chương trình phát triển dự kiến sẽ xây dựng 5÷6 lò/năm. Hay nói cách khác, hiện nay, về kỹ thuật ĐHN, TQ đã đạt được mức phát triển của Pháp vào đầu những năm 1980. Dự kiến sau năm 2020, tốc độ xây dựng sẽ đạt hơn 10 lò/năm. Như vậy, đến năm 2030 tổng công suất của các NMĐHN sẽ đạt mức 150÷200 GW.

Lò thế hệ III

Lò thế hệ III đẫ được xây dựng ở TQ là loại lò AP-1000 (dự án Sanmen 1) và lò EPR-1000 (dự án Taishan 1). Đối với cả hai loại lò này, TQ đã và đang đối mặt với vấn đề cung cấp các cấu kiện thành phần quan trọng của tổ máy. Vấn đề là nếu chế tạo theo đúng tiêu chuẩn G8, thì chi phí lên tục tăng. Suất đầu tư các lò này có thể cao hơn 3.500 U$/kW so với mức 2.000 U$/kW của loại lò CPR-1000.

TQ đã đầu tư rất nhiều tiền cho các chương trình phát triển công nghệ vũ trụ và chương trình công nghệ hạt nhân. Ở rải rác các cơ sở chế tạo cơ khí lớn của TQ đều có các loại thiết bị máy cái thuộc loại hiện đại và tiên tiến được nhập khẩu từ các nước G7 do nhà nước đầu tư. Tuy nhiên, TQ vẫn đang gặp khó khăn trong chế tạo các thiết bị tổ máy ĐHN (cấu kiện thành phần của các lò phản ứng).

Ngay cả đối với loại lò cũ CPR-1000, TQ chỉ chế tạo tại chỗ được 80%. Đối với loại lò AP-1000, để chế tạo được 80% cấu kiện, TQ phải mất nhiều năm nữa. Mặc dù TQ đã ký được các hợp đồng chuyển giao công nghệ, nhưng các doanh nghiệp chế tạo của TQ đòi hỏi phải mất nhiều thời gian để nâng cao chất lượng và khối lượng sản phẩm.

Đương nhiên, ngay từ bây giờ, việc xây dựng lò phản ứng AP-1000 bị chậm tiến độ sẽ ảnh hưởng đến việc ứng dụng các công nghệ mới trong lĩnh vực NMĐHN của TQ. Hai lò phản ứng EPR của dự án NMĐHN Taishan 1 dự kiến sẽ là hai lò loại EPR cuối cùng ở TQ. Sau khi bản chào hàng của Westinghouse về xây dựng tổ máy AP-1000 được phía TQ chấp nhận, theo Tổng công ty Công nghệ điện hạt nhân Quốc gia (State Nuclear Power Technology Corporation- SNPTC) dự kiến, trong tương lai, tất cả các lò phản ứng ở TQ sẽ được xây dựng theo thiết kế của AP-1000 (hay CAP-1000 theo cách gọi của TQ sau khi được địa phương hóa). Cho đến khi lò phản ứng đầu tiên loại này được đưa vào hoạt động (ở dự án Sanmen 1), chính phủ TQ không cấp phép xây dựng cho bất kỳ loại lò nào khác.

Như vậy, có thể nói, loại lò phản ứng thế hệ III được ưu tiên ở Trung Quốc là CAP-1000.

Tự thiết kế

Một "vùng tối" trong phát triển các NMĐHN của TQ là bản thiết kế NMĐHN theo công nghệ "Hualong". Hai cơ quan khoa học hàng đầu về hạt nhân của TQ là CNNC và CGNC đã dựa vào kinh nghiệm của bản thân thu được trong quá trình tiếp thu công nghệ lò ACP-1000 và ACPR-1000 nhập khẩu từ Pháp để hợp tác cùng cho ra cái gọi là bản thiết kế Hualong (rồng). Bản thiết kế này được Cơ quan Quốc gia về An toàn hạt nhân của TQ (National Nuclear Safety Authority- NNSA) tự phê duyệt là "lò thế hệ III" và được cấp phép cho CNNC để xây dựng ở tổ máy 5 và 6 của NMĐHN Fuqing, và cho CGN để xây dựng ở tổ máy 3 và 4 của NMĐHN Fangshenggang.

Thiết kế NMĐHN với lò công nghệ Hualong của Trung Quốc.

Cho đến nay, công nghệ (hay bản thiết kế) Hualong này liên quan đến loại lò AP-1000 chưa được kiểm nghiệm thực tế, nhưng, dự kiến việc xây dựng sẽ có tỷ lệ nội địa hóa cao (đến 80%) để đảm bảo tính hấp dẫn về giá rẻ của công nghệ này. [6], [7], [8].

Cần lưu ý

Từ xưa đến nay, TQ rất có "năng khiếu" làm mọi thứ đều rẻ hơn so với thế gới. Tuy nhiên, "năng khiếu" đó của TQ chỉ thể hiện ở những lĩnh vực sản xuất hay chế tạo hàng loạt (như dệt may, hay tế bào quang điện PV). Lĩnh vực chế tạo thiết bị cho ĐHN không phải là "hàng loạt" và cũng không cần nhân công rẻ, mà đòi hỏi thiết kế "đơn chiếc" và tiêu chuẩn kỹ thuật cao.

Thực tế ở Việt Nam cho thấy, nếu chủ đầu tư kém hiểu biết, các nhà thầu TQ sẵn sàng đưa ra bản chào có giá rất cạnh tranh (thấp hơn 30÷50% so với các nhà thầu khác) với cùng một công nghệ. Nhưng các tiêu chuẩn kỹ thuật (tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn chế tạo, tiêu chuẩn thử nghiệm, tiêu chuẩn nghiệm thu/bảo hành, vv...) của thiết bị và công trình sẽ được nhà thầu TQ thực hiện theo tiêu chuẩn giá bán thấp nhất của TQ.

Kết quả là, tiêu chuẩn thấp thì giá cực rẻ, nhưng "tiền nào, của ấy". "Năng khiếu" này nếu được áp dụng với các NMĐHN sẽ rất nguy hiểm.

Đối với các dự án NMĐHN được xây dựng ngay "trong nhà", chắc chắn các nhà thầu TQ không thể hiện "năng khiếu" trên vì: (i) Họ không phải đấu thầu rộng rãi (giống như đấu thầu ở Việt Nam); và (ii) Họ bị kiểm soát bởi những cơ quan và quan chức (khác so với ở Việt Nam) cao hơn họ "một cái đầu". Vì vậy, các dự án NMĐHN của TQ ở Phòng Thành hay ở Hải Nam không "đến lượt" Việt Nam phải lo lắng.

"Hãy chờ đấy"

Việc chuyển đổi các nhà máy nhiệt điện hiện có (rất nhiều ở TQ) từ công nghệ chạy bằng than sang công nghệ ĐHN được giáo sư Zhang Zuoyi - Giám đốc Viện Công nghệ Năng lượng Hạt nhân và Năng lượng mới của TQ (China’s Institute of Nuclear and New Energy Technologies- INET) đề xuất tại cuộc hội thảo ở Las Vegas, Mỹ.

Gần đây, TQ đã xây dựng một kế hoạch chuyển đổi điện than sang điện hạt nhân với lò phản ứng nhiệt độ cao làm mát bằng khí (HTGRs). Nếu thành công, một mũi tên, TQ sẽ hạ được 3 "con thỏ": tăng sản lượng điện, giảm chỉ tiêu phát thải, và làm sạch bầu không khí. Dự án đầu tiên đang được thực hiện.

Sơ đồ lò phản ứng HTGRs của TQ.

Việc chuyển đổi chỉ thực hiện với những nhà máy nhiệt điện chạy than có thông số hơi cao. Đề xuất này làm nhiều người nghĩ đến nhà máy điện hạt nhân Peach Bottom 1 được xây dựng và vận hành ở Mỹ từ năm 1958 đến 1978.

Tuy nhiên, những người phản đối lo ngại nếu xẩy ra thảm họa tương tự như Chernobyl hay Fukusima thì sự phát thải còn nguy hại hơn. Các nhà khoa học TQ đã quyết định chỉ tập trung nghiên cứu vào một loại lò phản ứng nhất định. Hơn nữa, vấn đề suất đầu tư cao (khoảng 5.000 $/kW) và giá thành điện cao (gấp 1,5 lần quang điện, gấp 4 lần nhiệt điện than) đang đặt dấu hỏi rất lớn cho kế hoạch đầy tham vọng này của TQ. [6], [7], [9]

Nhưng, "hãy chờ đấy". Không có gì là "không làm được" đối với người TQ. Đặc biệt, TQ lại đang "độc quyền" trên thế giới về việc làm rẻ mọi thứ.

Tài liệu tham khảo:

[1]www.PowerMag.Com

[2] http://www.myenergy.ru/russia/experts/experts/chem-zhivjot-jadernaja-ehnergetika-kitaja-posle-fukusimy/

[3] https://ria.ru/analytics/20160802/1473420459.html

[4] https://ria.ru/atomtec/20160422/1416842748.html?inj=1

[5] https://ria.ru/atomtec/20170929/1505870047.html

[6] Nuclear Engineering International

[7] http://www.atomic-energy.ru/articles/2015/04/29/56633

[8] http://miraes.ru/atomnaya-energetika-kitaya-rost-v-geometricheskoy-progressii/

[9]https://geektimes.com/post/283050/