Điện hạt nhân và câu chuyện ‘thoát Nga’, hướng đến Hoa Kỳ của người Ukraina

Tương lai điện hạt nhân toàn cầu - Phục hưng, hay loại bỏ? Với việc Đức và Bỉ kéo dài tuổi thọ các dự án điện hạt nhân do cuộc chiến ở Ukraine khiến bức tranh điện hạt nhân có thêm những nét chấm phá mới. Chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam tổng hợp những thông tin mới nhất về điện hạt nhân thế giới trong bối cảnh xung đột Nga - Ucraina và khủng hoảng năng lượng, đặc biệt là khả năng tồn tại, hay không tồn tại của điện hạt nhân?

Trao đổi của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam về phát triển điện hạt nhân Trong bối cảnh tiến tới phát thải CO2 bằng không, giá nhiên liệu tăng cao do thế giới phục hồi sau đại dịch và cấm vận liên quan đến khủng hoảng Nga - Ucraina, điện hạt nhân được nhiều chính phủ quan tâm trở lại. Mặc dù chưa được coi là năng lượng tái tạo, nhưng điện hạt nhân là nguồn năng lượng ít phát thải khí nhà kính, có tính ổn định và mức an ninh năng lượng cao.

Điện hạt nhân ở Việt Nam - Nên tiến, hay lùi? Tiến hay lùi, với điện hạt nhân của Việt Nam sẽ do cấp có thẩm quyền quyết định. Nhưng PGS, TS. Vương Hữu Tấn [*] - người có nhiều năm nghiên cứu về vấn đề này cho rằng: Điện hạt nhân là cần thiết với nước ta, đặc biệt khi Chính phủ đã cam kết zero carbon vào năm 2050.

Ngành hạt nhân Ukraina, cả quân sự, lẫn dân sự đã đi qua những năm tháng cực thịnh thời Liên Xô, cùng cả những lụi tàn và sụp đổ. Trong những thăng trầm ấy, sợi dây nối mảnh đất chiến lược bên bờ Biển Đen và Liên bang Nga chưa khi nào đứt. Những giằng kéo của sợi dây ngày càng mỏng manh ấy mang theo biết bao hệ lụy nhiều máu và nước mắt mấy mươi năm…

1. “Ngôi sao lạc” của ngành điện hạt nhân:

Các nhà máy hạt nhân Ukraina, với công suất lắp đặt hơn 13 GWe (xếp hạng 7 thế giới, không kể 4 tổ máy Tchernobyl với tổng công suất 3,5 GW đã bị phá hủy, hoặc đóng cửa vĩnh viễn), sản xuất ra hơn 81 TWh (xếp hạng 8 thế giới) một năm, đóng góp 55% tổng sản lượng điện của cả quốc gia này (tỷ lệ đứng thứ hai thế giới, chỉ sau Pháp với gần 70%) [2].

Để nhìn một cách thấu đáo tầm quan trọng của điện hạt nhân trong cơ cấu nền kinh tế Ukraina, hãy đặt quốc gia Đông Âu này lên cán cân so sánh với những cường quốc điện hạt nhân khác dựa trên 2 thông số (Hình 1):

- Sản lượng điện sản xuất từ hạt nhân trên GDP (kWh/USD).

- Công suất lắp đặt điện hạt nhân trên GDP (W/USD).

Hình 1: Biểu đồ về vai trò của điện hạt nhân trong cơ cấu kinh tế Ukraina [2 ,3].

Trên cả hai thông số quan trọng ấy, Ukraina khác biệt hoàn toàn với phần còn lại của thế giới: Vị trí số 1 với 6 lần khác biệt so với nước ngay tiếp sau. Một mặt, thực tế ấy khẳng định lại tầm vóc của ngành điện hạt nhân của quốc gia này trên bình diện thế giới. Mặt khác, độ vênh lớn giữa tầm vóc ấy và nền kinh tế chông chênh của Ukraina dễ khiến người ta hồ nghi và quan ngại.

Thực ra, Ukraina đã từng là một điểm son của cả nền kinh tế Liên Xô, là hình mẫu trong mơ của các nước Đông Âu và là một cứ điểm hạt nhân quan trọng bậc nhất của khối XHCN trong cuộc chiến tranh lạnh dài hơi với các nước phương Tây.

Sau sự sụp đổ khối Đông Âu, kinh tế Ukraina rơi tự do và chưa bao giờ thực sự gượng dậy (Hình 2): Tổng sản phẩm quốc nội năm 2021 (khoảng 100 tỷ USD) chỉ còn bằng 60% so với năm 1990.

Cùng trong khoảng thời gian nhiều biến động ấy, Việt Nam có mức tăng trưởng GDP đến 8 lần: Từ 45 tỷ USD năm 1990 (bằng 1/4 Ukraina) lên hơn 330 tỷ USD năm 2021 (gấp hơn 3 lần Ukraina).

Cùng với sự đi lùi về kinh tế, lượng tiêu thụ điện năng của quốc gia Đông Âu này cũng chứng kiến sự sụt giảm một nửa từ 300 TWh năm 1990 xuống mức 150 TWh năm 2022 (mức tăng của Việt Nam trong khoảng thời gian này là 30 lần). Trong cơn khốn khó của ngành điện Ukraina, hạt nhân là điểm sáng hiếm hoi (thêm 3 tổ máy hòa lưới sau khi Liên Xô tan rã), gánh đỡ đà giảm sản lượng không thể níu kéo của các nhà máy nhiệt điện than và khí.

Hình 2: Biến chuyển GDP và lượng tiêu thụ điện của Ukraina, so sánh với Việt Nam [3].

Mối liên hệ giữa ngành điện hạt nhân của Ukraina và Nga không chỉ là di sản kế thừa từ buổi Xô Viết cực thịnh. 100% các tổ máy hạt nhân nước này (15 đang hoạt động, 4 đã được tháo dỡ, hoặc đóng cửa vĩnh viễn và 2 đang trong quá trình xây dựng) đều do Liên Xô - Nga thiết kế và thi công. Cho đến tận năm 2014, gần như toàn bộ các thanh nhiên liệu cung cấp cho các nhà máy hạt nhân Ukraina đều đến từ phía bên kia biên giới. Chỉ một phần rác thải hạt nhân được lưu trữ tại chỗ, phần còn lại vẫn gửi sang Nga để xử lý. Chiếc rường cột hạt nhân đỡ ngành điện Ukraina nói riêng và cả ngành kinh tế Ukraina nói chung đang đặt lên bệ đỡ của người Nga.

2. Vết thương Tchernobyl:

Với nhiều người, cụm từ đầu tiên họ nghĩ đến khi nhắc đến điện hạt nhân và Ukraina là “Tchernobyl”. Sau gần 40 năm, ác mộng về thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử thế giới vẫn còn là nỗi ám ảnh khôn nguôi (Hình 3).

Hình 3: Nhà máy điện hạt nhân Tchernobyl sau thảm họa 1986.

Bên cạnh những số liệu về số lượng khổng lồ những người phải di tản, số người chết trực tiếp vì phơi nhiễm phóng xạ và gián tiếp bởi các chứng bệnh ung thư nhiều năm sau, suốt gần 40 năm nay và sau nữa Tchernobyl nuôi lớn nỗi sợ và phong trào chống hạt nhân toàn cầu. Từ một khía cạnh khác, người ta đi tìm nguyên nhân cho vụ nổ kinh hoàng ấy tại một tổ máy mới chỉ vỏn vẹn một năm tuổi. Bên cạnh chuỗi sai lầm có hệ thống của những kỹ sư vận hành nhà máy, những sai lầm kỹ thuật trong thiết kế của mô hình lò phản ứng RBMK (“Реактор Большой Мощности Канальный” - lò phản ứng hạt nhân dạng kênh công suất lớn) bị đem ra mổ xẻ [4, 5]:

Thứ nhất: Việc sử dụng than chì (thay vì nước nhẹ như các nhà máy điện hạt nhân phương Tây) làm chất điều hòa neutrons và nước nhẹ để làm mát là nguyên nhân quan trọng nhất dẫn đến tính mất ổn định của tổ máy số 4 của Tchernobyl khi hiện tượng quá nhiệt xảy ra. Thực thế, khi nước trong lò bị làm nóng quá mức và bốc hơi, khả năng làm mát toàn bộ hệ thống trong tổ máy và hấp thụ neutrons giảm đi đáng kể. Trong khi đó, than chì vẫn tiếp tục công việc làm chậm neutrons để duy trì phản ứng dây chuyền giữa các thanh nhiên liệu Uranium. Công suất và nhiệt độ tổ máy vì thế ngày càng tăng, càng khiến lượng nước làm mát sụt giảm. Vòng lặp bất ổn định ấy đẩy lò phản ứng đến mức nguy hiểm cao nhất.

Thứ hai: Những thanh hấp thụ neutrons được hạ xuống khẩn cấp để cứu tổ máy ở những thời khắc cuối cùng cũng chính là nút khai hỏa cho thảm họa. Đầu mút của những thanh này cũng được làm bằng than chì, chất điều hòa neutrons, nên trước khi nó làm nhiệm vụ thu hồi neutrons thì công suất lò phản ứng lại bị đẩy thêm một nấc nữa. Thêm nữa, đường dẫn những thanh này vào đúng vị trí trong lò bị biến dạng nghiêm trọng do hiện tượng quá nhiệt. Nhiệm vụ hấp trụ neutrons và cứu lấy tổ máy đã hoàn toàn thất bại.

Mô hình lò hạt nhân RBMK [4] đã từng là niềm tự hào của cả Liên Xô, với khả năng sử dụng Uranium làm nhiên liệu với độ làm giàu cực thấp (1,8 - 2,4%, so với 3 - 5% của các lò phản ứng nước nhẹ) và sản sinh lượng lớn Plutonium sử dụng trong các vũ khí hạt nhân của Liên Xô. Thảm họa hạt nhân Tchernobyl là án tử cho mô hình này trên bình diện thế giới: Tất cả các dự án xây dựng RBMK đều bị hủy bỏ sau năm 1986, không một lò RBMK nào còn hoạt động sau 2009 bên ngoài biên giới Nga.

3. Zaporizhzhia - Người khổng lồ đi qua binh biến:

Zaporizhzhia [6] là nhà máy điện hạt nhân lớn nhất châu Âu và số 9 thế giới, gồm 6 lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ với tổng công suất lắp đặt lên tới 5.700 MWe và có thể cung cấp đến 1/5 tổng lượng điện Ukraina. Từ ngày viên gạch đầu tiên của nhà máy được đặt xuống trong lòng nước Ukraina Xô Viết, người khổng lồ ấy đã đi qua rất nhiều thời khắc không hề phẳng lặng (Hình 4).

Hình 4: Tiến trình xây dựng 6 tổ máy Zaporizhzhia và các dấu mốc địa chính trị.

Năm tổ máy đầu được xây dựng và đưa vào hoạt động từ năm 1980 đến 1989. Trong thập kỷ ấy, bức tranh của siêu cường Liên Xô đã dần mang thêm rất nhiều mảng u tối: Nền kinh tế bao cấp tập trung bước từ buổi thịnh vượng thập kỷ 70 sang vũng lầy đầu những năm 80, Gorbachev lên thay những lãnh đạo cộng sản cựu trào và chủ trương cải tổ rốt ráo từ 1985, cú nổ Tchernobyl 1989 và 400 triệu rúp từ ngân khố Liên bang để giải quyết hậu quả. Và bức tường Berlin sụp đổ xóa mờ ranh giới Đông - Tây Liên bang Đức, chiến tranh lạnh chấm dứt và cái kết buồn 1991 của Liên bang Xô Viết với sự thành lập của Cộng đồng các quốc gia độc lập (SNG).

Ngần ấy sự kiện địa chính trị kéo dài công trường xây dựng tổ máy số 6 của Zaporizhzhia ra gấp đôi so với dự kiến. Thậm chí, nếu không vì khủng hoảng thiếu năng lượng hậu 1991, người ta còn lo ngại tổ máy ấy chẳng có ngày nối lưới điện. Zaporizhzhia 6 là tổ máy điện hạt nhân đầu tiên khai sinh sau ngày quốc gia Ukraina hậu Xô Viết ra đời, đánh một dấu mốc quan trọng trong quá trình vùng vẫy của nước này ra khỏi những ngày cũ.

Năm 2022, người ta lại phải nhắc đến Zaporizhzhia trong cuộc xung đột Nga - Ukraina. Tháng 2, Nga bắt đầu chiến dịch quân sự đặc biệt trên đất Ukraina. Tháng 3, lửa bắt đầu cháy trên Zaporizhzhia, những đơn vị tổ máy và kho lưu giữ rác thải hạt nhân trở thành mục tiêu pháo kích của cả 2 phe. Tháng 8 - 9, sau rất nhiều nỗ lực kết nối lại với lưới điện quốc gia không thành, cả 6 tổ máy Zaporizhzhia đi vào giấc ngủ đông chưa báo ngày trở lại, để lại những nỗi sợ lơ lửng về tai nạn hạt nhân giữa làn lửa đạn. Với công nghệ lò phản ứng nước nhẹ rất khác với Tchernobyl, một thảm họa kinh hoàng giống như 40 năm trước là không thể, nhưng không ai dám nói mạnh về một vụ rò rỉ phóng xạ trên diện rộng.

Ngày cuối cùng tháng 9/2022, Putin ký quyết định sáp nhập Zaporizhzhia và 3 tỉnh khác của Ukraina vào Nga, mặc cho sự phản đối của NATO và các quốc gia khác [8]. Tương lai của nhà máy hạt nhân lớn nhất châu Âu là một dấu hỏi lớn và nhiều mặt cho cả Nga và Ukraina, từ việc đảm bảo an toàn hạt nhân và nối lưới trở lại cho 6 tổ máy, đến việc cung cấp điện cho Ukraina thời hậu chiến khi những giành giật sẽ còn lâu nữa mới thực sự lắng xuống.

4. Con đường “thoát Nga” nhiều chông gai:

Nỗ lực của ngành điện hạt nhân Ukraina nhằm xa rời tầm ảnh hưởng của Moscow đã manh nha từ ngày Liên Xô tan rã, và cũng không cần đợi đến xung đột Crimea 2014 để cụ thể hóa.

Năm 2005, những thanh nhiên liệu Uranium đầu tiên không đến từ Nga (sản xuất bởi Westinghouse tại Thụy Điển) được đưa vào các nhà máy điện hạt nhân. Bước chạy đà ấy không thành: Quá nhiều lỗi kỹ thuật và an toàn trong lô hàng đầu tiên. Hợp đồng ấy bị đình lại và toàn bộ nguồn cung Uranium làm giàu cho Ukraina lại nằm trong tay người Nga đến trước “sự cố Crimea”. Sau khi khởi động lại hợp đồng với Westinghouse (hậu Crimea), tỷ trọng nhiên liệu hạt nhân cung cấp bởi nhà cung ứng phương Tây này tăng dần từ 5% năm 2014 đến 30% năm 2021. Energoatom (Cơ quan sản xuất điện hạt nhân Ukraina) cũng ký với Orano - cơ quan khai thác và sản xuất nhiên liệu hạt nhân Pháp - bản thỏa thuận năm 2015 nhằm đa dạng hóa nguồn cung Uranium làm giàu. Nhưng 7 năm sau ngày ký, chưa một thanh nhiên liệu nào của Pháp được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân Ukraina.

Việc tái chế rác thải hạt nhân tại La Hague đã được xem xét sau 2014, nhưng tất cả vẫn chỉ dừng trên giấy. Vẫn chỉ một phần nhỏ rác thải hạt nhân của các nhà máy điện Ukraina được lưu giữ tại Zaporizhzhia (giờ đã thuộc Nga), phần còn lại phải gửi sang Nga với chi phí hàng năm lên tới 200 triệu USD.

Không một tổ máy hạt nhân nào khởi công ở Ukraina sau ngày tách ra khỏi Liên bang Xô Viết. Và Kiev cũng không muốn có thêm bất kỳ một nhà máy hạt nhân “made by Russia” nào được xây dựng trên đất mình. Với tỷ trọng điện hạt nhân lên tới 55% trong cơ cấu điện, việc xây dựng thêm những nhà máy mới là tất yếu để vực dậy nền kinh tế đang thoi thóp. Và họ đưa tay về phía Mỹ cho những dự án tỷ đô này với 9 lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ thế 3 công suất 1.000 MWe (AP1000) [9]. Dự án được ký vào tháng 6/2022, khi lửa vẫn cháy, đạn vẫn nổ khắp các miền Ukraina.

Cuộc giao tranh giữa Ukraina và Nga đốt nóng thêm quyết tâm “thoát Nga” của ngành điện hạt nhân Ukraina. Nhưng việc hoàn thành những nhà máy điện hạt nhân của người Mỹ trên mảnh đất đã từng là một phần của Liên Xô không phải chuyện một sớm một chiều. Và sẽ còn rất nhiều chông gai trên con đường ấy./.

PHẠM TUẤN HIỆP - KỸ SƯ NGHIÊN CỨU - VIỆN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN CỘNG HÒA PHÁP; TỔNG THƯ KÝ HỘI KỸ SƯ ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TẠI PHÁP

Trích dẫn: