Điện hạt nhân và biến đổi khí hậu

Những thách thức đối với phát triển điện hạt nhân
Khởi đầu mới của nền công nghiệp điện hạt nhân
Tại sao Việt Nam cần điện hạt nhân?

Điện năng là nguồn phát thải khí carbon lớn nhất. Các công nghệ năng lượng tái tạo và các biện pháp hiệu quả năng lượng cần giúp cắt giảm phát thải này một cách nhanh chóng, an toàn, hiệu quả về chi phí. Hạn chế ảnh hưởng xấu nhất của thay đổi khí hậu có thể phải sử dụng các giải pháp năng lượng không carbon hay carbon thấp khác, kể cả điện hạt nhân.

Giống như năng lượng tái tạo, điện hạt nhân có phát thải carbon rất thấp suốt đời dự án hoạt động. Điện hạt nhân cũng đối mặt với những thách thức kinh tế, sức khỏe của con người và rủi ro môi trường. Các nhà khoa học ủng hộ các cơ chế, chính sách nhằm tăng cường an toàn và an ninh của điện hạt nhân. Chúng ta cũng hậu thuẫn áp giá carbon, như thế khiến cho điện hạt nhân có tính cạnh tranh hơn về chi phí với nhiên liệu hóa thạch.

Điện hạt nhân và khí đốt

Ở Mỹ, điện hạt nhân là nguồn điện lực lớn thứ 3, mặc dù tỷ lệ của nó trong tổng sản lượng vừa qua có giảm đi. Giá khí đốt hiện nay giảm, phải sửa chữa để duy trì an toàn và kéo dài tuổi thọ với chi phí tốn kém dẫn tới vài lò phản ứng hạt nhân phải dừng hoạt động, thay vào đó là phát điện bằng khí đốt.

Mặc dù sạch hơn than, khí đốt vẫn là nhiên liệu hóa thạch khi cháy sẽ phát ra một lượng carbon dioxide lớn. Về lâu dài, thay thế các lò phản ứng hạt nhân già cỗi bằng phát điện khí đốt không phải là một giải pháp chống biến đổi khí hậu; thay vào đó, chi phí và rủi ro an toàn để tiếp tục vận hành các lò phản ứng có thể được cân nhắc để chống lại việc thay các lò phản ứng này bằng các giải pháp thay thế không carbon, hoặc carbon thấp với hiệu quả chi phí nhất.

Vai trò của điện hạt nhân có hạn chế bởi chi phí cao của nó. Giá cả mang tính kinh tế cao hoặc hạn chế carbon có thể tạo ra tất cả các nguồn năng lượng carbon thấp, trong đó có điện hạt nhân, có tính cạnh tranh chi phí cao nhất với khí đốt và than.

Rủi ro và tác động của điện hạt nhân

Điện hạt nhân có những vấn đề: An toàn, rủi ro an ninh, xử lý chất thải và những yêu cầu về nước. Những rủi ro này làm cho điện hạt nhân dễ bị công chúng phản đối, như đã xẩy ra ở Nhật Bản trong năm 2011.

Các nguồn năng lượng hạt nhân là nguy hiểm bởi chúng phát ra phóng xạ - hạt và năng lượng phát ra từ các phân tử không bền vững đang tìm cách làm cân bằng. Tia phóng xạ có thể chạm vào cơ thể và làm hư hại tế bào hoặc DNA. Bị nhiễm phóng xạ, bạn sẽ bị ung thư, hoặc thậm chí có thể chuyển biến đổi gen sang con cái các bạn. Quá nhiều phóng xạ sẽ giết chết bạn ngay.

Nhưng các nhà máy điện hạt nhân lại không thải phóng xạ nhiều ra môi trường. Bên trong, nguyên liệu phóng xạ làm nóng nước, nước nóng này chuyển thành hơi nước, hơi nước làm quay các cánh tua bin để phát điện. Thường nhà máy thải ra một ít nước và hơi theo tỷ lệ qui định, và nếu bạn sống ở vùng hạ lưu con sông hoặc cuối luồng gió, phóng xạ trong phạm vi đó sẽ làm tăng khả năng phát triển u biếu tới 1/10 của 1%. Như vậy bạn không bị phát u biếu so với bạn thường hút thuốc lá.

Thảm họa ở Three Mile Island, Fukushima, hoặc Chernobyl. Những căn bệnh này là hậu quả của một vụ nóng chảy hạt nhân, nó xuất hiện khi một cái gì đó cản trở khả năng làm mát nhiên liệu trong lò phản ứng. Nước Mỹ, nơi mà gần 20 % sản lượng điện là từ 99 nhà máy điện hạt nhân, sử dụng uranium. Các lò phản ứng cũ hơn, ở Mỹ đều là lò cũ, sử dụng các bơm điện để chuyển nước qua hệ thống. Thảm họa Fukushima cho thấy cái gì xảy ra khi bạn có bơm điện, nhưng lại không có điện để chạy máy bơm. Không bao giờ phát điện lại chỉ dựa vào trang bị (bơm) như thế, phải tháo nước làm mát từ các thùng chứa trên cao cho chảy vào tâm lò hệ thống. Thảm họa Chernobyl cũng một phần do lò phản ứng hạt nhân trần trụi giữa khoảng không, nên ngày nay người ta phải xây nhà vòm với 2 lớp bê tong cốt thép bảo vệ dày cả mét.

Những cặp nhật này có nghĩa là những sự cố hạt nhân nghiêm trọng ngày càng trở nên hiếm hoi hơn. Từ vụ Three Mile Island trong 1979, Ủy ban Pháp qui Hạt nhân Mỹ nhận ra rằng tỷ lệ ngừng hoạt động của lò phản ứng giảm từ 2,5/nhà máy điện hạt nhân xuống còn khoảng 0,1. Ngay cả Three Mile Island không phải là thảm họa như người ta thường nói, bởi vì nhà máy có nhưng lớp bảo vệ cần thiết.

Xét về thảm họa hạt nhân đích thực đầy đủ, chỉ có duy nhất ở Chernobyl. Nhưng xét về rủi ro thực tế? Tổ chức Y tế Thế giới cho biết thảm họa sẽ cướp đi 4.000 mạng sống, từ những nạn nhân trực tiếp đến những người được sinh ra với sự biến đổi gen sau khi lò hạt nhân cháy nổ năm 1986. Để so sánh, những hạt vật chất từ nhà máy điện than giết chết 7.500 người ở Mỹ mỗi năm. 

Thanh nhiên liệu đã cháy hết, cứ 2 năm khoảng 1/3 uranium trong tâm một lò phản ứng được thay thế, đây là một nỗi lo lắng lớn hơn, bởi ngành công nghiệp hạt nhân không có nơi nào để cất giữ nhiên liệu đã cháy này. Các thanh nhiên liệu đã cháy được xếp trong các thùng lạnh trong 5 năm, cho tới khi chúng đủ lạnh để cất giữ vào các thùng khô. Thực ra các thanh nhiên liệu cháy hết này không còn nguy hại mà chỉ còn tính đầu độc phóng xạ.

Chỉ những người với lập luận thật sự khả thi chống lại năng lượng hạt nhân chính là những người khai thác ra uranium. Trong thời gian 1950 và 2000, Chính phủ Mỹ tính ra tỷ lệ ung thư phổi đối với công nhân khai thác uranium gấp 6 lần so với người bình thường.

Nhiều rủi ro của điện hạt nhân cần được làm giảm thiểu, kể cả các nhà máy điện hạt nhân mới được xây dựng. Ở Mỹ, từ khi ra đời, Liên hiệp các nhà khoa học quan tâm (UCS) đã đóng vai trò cơ quan giám sát an toàn hạt nhân, hoạt động để đảm bảo rằng điện hạt nhân của Mỹ là an toàn và đảm bảo đầy đủ. 

Những khuyến nghị của UCS gồm thi hành những qui định hiện hành, chuyển giao nhanh chóng chất thải hạt nhân vào các thùng khô, tăng cường những yêu cầu an ninh lò phản ứng, và các tiêu chuẩn an toàn cao hơn đối với các nhà máy mới. UCS ủng hộ tiếp tục cấm tái chế và cấm sử dụng nhiên liệu có chứa plutonium.

Ngoài ra, UCS ủng hộ tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ điện hạt nhân an toàn hơn, đảm bảo hơn và chi phí thấp hơn. UCS thúc dục Quốc hội Mỹ yêu cầu Ủy ban Pháp qui Hạt nhân thi hành những qui định an toàn hỏa hoạn và thiết lập một mốc thời gian thiết thực và rõ ràng để tất cả các nhà máy thực hiện.

Điện hạt nhân và biến đổi khí hậu

Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng nóng lên toàn cầu là phát thải khí nhà kính ngày càng tăng, đặc biệt là carbon dioxide (CO₂). Khí nhà kính có tuổi thọ trung bình trong không khí từ 50 đến 200 năm. Nghĩa là ngay cả nếu chúng ta ngừng ngay phát thải khí nhà kính vào ngày mai thì Trái đất vẫn tiếp tục nóng lên.

Nói một cách khác: không có thể chặn Trái đất nóng lên, chỉ có thể làm giảm ảnh hưởng thông qua giảm phát thải CO₂.

Điện hạt nhân được sử dụng để phát điện. Do đó nó chỉ có thể làm giảm phát thải CO₂ nếu xây dựng các nhà máy điện hạt nhân chứ không phải sử dụng các công nghệ phát thải CO₂ khác như là điện than, điện khí đốt. Thực tế thì có thể cắt giảm phát thải CO₂, thay thế các nhà máy phát điện từ nhiên liệu hóa thạch hiện nay bằng các nhà máy điện hạt nhân. Tuy nhiên sử dụng điện hạt nhân cũng có những vấn đề lớn, vì vậy những ảnh hưởng từ phát thải CO₂ phải được xem xét một cách độc lập.

IEA thống kê lại tiêu thụ năng lượng toàn thế giới và công bố một dự báo cho 25 năm tới. Trong tổng quan năng lượng mới đây do IEA công bố trong mùa Thu 2006, IEA dự báo tăng mạnh phát thải carbon dioxide vào năm 2030 bởi đây là hệ quả nhu cầu năng lượng toàn cầu tăng.

Ngoài ra, IEA nghiên cứu xem có thể ngăn chặn phát thải CO₂ nếu áp dụng các biện pháp nghiêm ngặt. Một trong những biện pháp là tạo thuận lợi và các ưu tiên cho xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới.

IEA công bố kết quả nghiên cứu các biện pháp làm giảm CO₂ (nguyên nhân chủ yếu) gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu vào năm 2030 như sau:

Sơ đồ ảnh hưởng của mỗi biện pháp tới nguyên nhân chủ yếu gây ra sự nóng lên toàn cầu

- Tăng hiệu quả năng lượng làm giảm tới 80 % nguyên nhân gây ra sự nóng lên toàn cầu, trong đó 36% là từ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng hóa thạch, 29% là từ nâng cao hiệu quả các thiết bị điện và 13% là từ nâng cao hiệu quả phát điện.

- Thúc đẩy phát điện và sử dụng các loại năng lượng tái tạo làm giảm tới 12 % nguyên nhân gây ra sự nóng lên toàn cầu…

- Thúc đẩy năng lượng hạt nhân làm giảm 10% nguyên nhân sự nóng lên toàn cầu.

Hai ví dụ sau đây cho thấy sự hậu thuẫn hạt nhân:

Vào cuối năm nay, một lò phản ứng hạt nhân ở Anh sẽ đi vào hoạt động sau hai thập kỷ. Nhưng lò phản ứng này, có tên là Watts Bar Unit 2, là một trong hai lò ở gần thành phố Spring, Tennessee. Phần nhiều lò phản ứng được xây dựng trong những năm 70 và 80 của thế kỷ trước cùng với lò Unit 1, lò này đi vào khởi động năm 1996 và hoạt động hoàn hảo. Hai lò phản ứng giống hệt nhau xét về an toàn, công nghệ và công suất đầu ra. Nhưng trong 20 năm qua nước này lại chấp nhận vai trò nhiên liệu hóa thạch, giờ đây thấy cần thiết phải "cai" nền kinh tế với nhiên liệu hóa thạch.

Trong những năm mà Watts Bar 2 bị bỏ hoang, các nhà chính trị và các nhà chiến lược khí hậu đã tranh đấu để tìm ra cái mà giống như năng lượng tái tạo. Họ có 3 kịch bản: tìm ra cách làm sạch than, sản xuất ra pin có khả năng tích năng lượng từ nguồn tái tạo, hoặc chấp nhận điện hạt nhân. Mỗi kịch bản đều có cái hay và bất lợi. Nhưng hạt nhân là một ứng cử viên mạnh bởi đây là công nghệ duy nhất đang tồn tại. Lò phản ứng Watts Bar sẽ cung cấp điện cho 1,5 triệu hộ, và phát thải khí nhà kính của họ sẽ chỉ còn từ xe ô tô mà họ dùng để đi làm.

Ngày 15/9/2016, Chính phủ Anh đã phê chuẩn xây dựng nhà máy điện hạt nhân Hinkley Point trị giá 24 USD tỷ để đi vào hoạt động năm 2025, bằng vốn của CGN (Trung Quốc) và EDF (Pháp).

Nhưng, hãy hình dung một đám đông đứng nhìn tháp làm mát của nhà máy điện hạt nhân, và ít nhất vài người sẽ hình dung ra ngày tận thế do năng lượng nguyên tử, rồi cá có 3 mắt, cây trong rừng không lá, và những người trong áo bệnh viện với bộ da xám xịt. Điện hạt nhân có thể sạch, nhưng người dân vẫn hỏi liệu nó có hoặc sẽ có đủ an toàn không.

Thật không may là không có vận động hành lang cho hiệu quả năng lượng, ngoại trừ có lẽ có vài tổ chức môi trường thôi. Tuy nhiên ngành công nghiệp hạt nhân có sự ủng hộ mạnh mẽ khắp thế giới. Nếu một nhà chính trị yêu cầu hiệu quả cao hơn cho xe ô tô, ông hay bà này bị ngay chính ngành công nghiệp ô tô phản đối. Nếu vài nhà chính trị đề nghị xây dựng những nhà máy điện hạt nhân, ông hay bà này thậm chí có thể hy vọng kiếm được ít tiền cho vận động bầu cử tới.

Nếu chỉ tập trung vào loại trừ phát thải CO₂ và nếu tất cả ảnh hưởng phụ khác bị coi nhẹ, thì điện hạt nhân thực tế có thể đóng góp vào giải pháp. Tuy nhiên vấn đề thay đổi khí hậu cần được giải quyết và thảo luận trong một ngữ cảnh rộng rãi hơn, đây là vấn đề quan trọng nhằm hạn chế tiêu thụ các nguồn tài nguyên tới một mức mà không cắt giảm phát điện trong tương lai và không ngăn chặn phát triển các chúng sinh khác trên Trái đất. Cuối cùng chúng ta phải học sống một cách bền vững.

Trong bối cảnh này, các nhà máy điện hạt nhân không là giải pháp tốt nhất. Ngược lại, có thể hiểu là chuyển một vấn đề (phát thải CO₂) thành một vấn đề khác và ít vấn đề nghiêm trọng hơn (chất thải phóng xạ, rủi ro của thảm họa hạt nhân, uranium tài nguyên bị hạn chế, phổ biến vũ khí  nhân).

Lời kết

Năng lượng hạt nhân có thể đóng góp chỉ ít vào việc cắt giảm nguyên nhân gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu. Hơn thế nữa, có thể chỉ là một giải pháp nghiêm túc nếu bạn bỏ qua vài khuyết điểm của điện hạt nhân.

Tiêu thụ năng lượng của chúng ta tăng hàng năm. Chính sách của chính phủ và ngành công nghiệp đảm bảo là nhu cầu năng lượng luôn được đáp ứng. Cung theo cầu.

Phải thay đổi thói quen sống, chúng ta chỉ có thể đủ khả năng sử dụng nhiều năng lượng như chúng ta có thể sản xuất ra bằng một cách bền vững. Nhu cầu phải theo cung ứng và không thể ngược lại được nữa.

TRẦN MINH HUÂN

Tài liệu tham khảo:

International Energy Agency (IEA). http://iea.org

http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/CCANP2015Web-78834554.pdf

http://www.ucsusa.org/nuclear-power/nuclear-power-and-global-warming#.V9uctFuLS5c 

https://www.wired.com/2016/04/nuclear-power-safe-save-world-climate-change/