Dự báo về khả năng phát triển điện hạt nhân của Việt Nam

Năm biểu đồ diễn giải lý do, cách thức tiếp cận năng lượng sạch ‘chủ chốt’ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) gần đây đã công bố 3 báo cáo về cách thức thương mại hóa những công nghệ năng lượng sạch chủ chốt, trong đó có lộ trình triển khai các hệ thống lò phản ứng hạt nhân tiên tiến.

Phó Thủ tướng Liên bang Nga thăm Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam Sáng ngày 7/4/2023, Phó Thủ tướng Chính phủ Liên bang Nga - Chernyshenko Dmitry Nikolaevich và Đoàn đại biểu cấp cao Phân ban Nga đến thăm Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam (VINATOM).

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.

Căn cứ Nghị quyết số 31/2016/QH14 ngày 22/11/2016 của Quốc hội về việc dừng thực hiện chủ trương đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận, trong bài toán phát triển nguồn điện của Quy hoạch điện VIII do Viện Năng lượng thực hiện, đã không đưa ứng viên điện hạt nhân (ĐHN) vào tính toán trong giai đoạn đến năm 2030. Giai đoạn sau năm 2030, các thông số kinh tế, kỹ thuật của loại hình nguồn ĐHN được đưa vào mô hình tính toán quy hoạch theo tiêu chí tối thiểu chi phí (bao gồm cả chi phí ngoại sinh của các loại hình phát thải) và các ràng buộc khác, để mô hình lựa chọn tổ hợp nguồn điện phát triển trong tương lai.

Kết quả tính toán của Viện Năng lượng cho thấy: Trong trường hợp chi phí phát thải khí nhà kính được định giá cao (giá CO2 lên đến 15 USD/tấn), nguồn điện hạt nhân sẽ được đưa vào hệ thống trong khoảng những năm 2035 - 2040.

Về xu thế phát triển ĐHN trên thế giới: “Theo báo cáo Tầm nhìn năng lượng thế giới phiên bản năm 2021 của Cơ quan Năng lượng Thế giới (International Energy Agency - IEA): Tới cuối năm 2020 đã có gần 440 lò phản ứng hạt nhân vận hành phát điện trên 30 quốc gia, với tổng công suất đặt khoảng 390 GW. Sản lượng điện sản xuất từ các nhà máy ĐHN năm 2020 vào khoảng 2.553 TWh, chiếm tới 10% tổng sản lượng điện sản xuất toàn cầu... Hiện có 55 lò phản ứng hạt nhân mới đang trong quá trình xây dựng tại 19 quốc gia, với tổng công suất đặt vào khoảng 60 GW, và dự kiến sẽ vào vận hành trong giai đoạn đến năm 2030. Sau năm 2030, khoảng 100 GW điện hạt nhân mới có kế hoạch được xây dựng trên toàn cầu” [1].

“Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới, công nghệ điện hạt nhân vẫn tiếp tục được phát triển nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng và tăng cường khả năng tích hợp của điện hạt nhân trong hệ thống điện. Mặt khác, các công nghệ an toàn mới cũng đang được phát triển và áp dụng cho các lò phản ứng hạt nhân hiện nay. Hãng Westinghouse đã phát triển công nghệ làm mát thụ động cho thế hệ lò phản ứng hạt nhân AP1000 nhằm phòng ngừa sự cố mất điện cấp cho hệ thống làm mát như đã xảy ra tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima (Nhật Bản). Trong đó, nhiệt từ lõi của lò phản ứng sẽ được sẽ tản dần từ thành bình áp lực và được làm mát thông qua một hệ thống làm mát đối lưu. Công nghệ này chỉ tận dụng các nguyên lý tự nhiên như trọng lực, tuần hoàn tự nhiên và khí nén để đạt được chức năng an toàn, và không cần tới máy bơm, quạt, thiết bị làm lạnh hoặc máy móc hoạt động khác” [1].

Các lò phản ứng thế hệ III+ (từ những năm 2010 đến giữa thập niên 2020): Các đặc tính an toàn thụ động được cải tiến (ví dụ trong trường hợp xảy ra sự cố nghiêm trọng, lò phản ứng được thiết kế với hệ thống hứng lõi, trong đó, vật liệu phóng xạ được giữ ở đáy của bể lò, không thoát ra môi trường), bao gồm loại VVER-1200/AES 2006 của Nga, AP 1000 của Hoa Kỳ, EPR-1750 của Pháp, CANDU cải tiến v.v... Thế hệ các lò phản ứng hạt nhân tiếp theo (Thế hệ IV) đang được phát triển với hiệu suất được cải thiện, tăng cường độ an toàn và tin cậy.

Trong Quyết định số 906/QĐ-TTg ngày 17/6/2010 phê duyệt định hướng quy hoạch phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam giai đoạn đến năm 2030, có 8 địa điểm để xây dựng nhà máy điện hạt nhân đã được quy hoạch. Trong đó, hai địa điểm tại Phước Dinh và Vĩnh Hải (tỉnh Ninh Thuận) đã được tư vấn LB Nga và Nhật Bản đầu tư khảo sát, đánh giá và lựa chọn để xây dựng hai nhà máy điện hạt nhân đầu tiên tại Việt Nam.

Với tiềm năng nêu trên, điện hạt nhân có thể xem xét xây dựng tại 3 vùng: Nam Trung bộ (khoảng 25 - 30 GW), Trung Trung bộ (khoảng 10 GW) và Bắc Trung bộ (khoảng 4 - 5 GW).

Theo tính toán của Viện Năng lượng: Mặc dù có tiềm năng xây dựng về mặt vị trí, tuy nhiên, việc phát triển điện hạt nhân tại Việt Nam sẽ có chi phí đầu tư cao (khoảng trên 6.000 USD/kW). Gần đây, nhu cầu bổ sung cho các biện pháp an toàn khác nhau (như các biện pháp đối phó với sóng thần, động đất, khủng bố) đã được nâng cấp, do đó, vốn đầu tư của điện hạt nhân có xu hướng tăng thêm.

Không giống như các loại hình công nghệ mới, chi phí đầu tư xây dựng điện hạt nhân sẽ rất khó giảm trong tương lai do yêu cầu an toàn cao và tỷ lệ nội địa hóa của Việt Nam thấp. Thêm vào đó, trong thời gian tới, Việt Nam sẽ phát triển mạnh các nguồn năng lượng tái tạo theo định hướng của Nghị quyết số 55/NQ-TW và Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo đến 2050.

Để tích hợp nguồn năng lượng tái tạo, các nguồn điện có khả năng vận hành linh hoạt sẽ được mô hình ưu tiên lựa chọn phát triển. Điện hạt nhân là loại nguồn có khả năng linh hoạt kém, công suất đầu ra thay đổi chậm, phù hợp với chạy đáy biểu đồ phụ tải. Tuy nhiên, điện hạt nhân cũng có một số ưu điểm:

Thứ nhất: Về an ninh năng lượng, hầu như không có ngừng phát do sự cố, giá điện rất ổn định (80% - 90% chi phí là chi phí cố định).

Ngoài ra, điện hạt nhân sẽ là năng lượng bán nội địa, không bị ảnh hưởng bởi tình hình ở các quốc gia khác. (Ngay cả khi uranium phải nhập khẩu, một khi nhiên liệu được đưa vào lò phản ứng, nó sẽ tiếp tục cháy trong khoảng 3 đến 4 năm, do đó, điện hạt nhân không bị ảnh hưởng bởi sự gián đoạn nhiên liệu tạm thời hoặc biến động giá cả).

Nguồn điện hạt nhân có đời sống dự án dài (50 năm), cao hơn nhiều các loại hình nhiệt điện khác (nhiệt điện than: 30 năm, nhà máy điện tua bin khí chu trình hỗn hợp: 25 năm).

Thứ hai: Về môi trường, điện hạt nhân không phát thải khí nhà kính, bụi và các khí thải độc hại khác. Nếu các cơ chế về thị trường CO2, hoặc thuế CO2 được áp dụng trong tương lai sẽ giúp tăng khả năng cạnh tranh của điện hạt nhân so với các loại hình công nghệ sử dụng năng lượng hóa thạch.

Thứ ba: Góp phần đa dạng hóa các nguồn năng lượng: Nếu cơ cấu nguồn điện phụ thuộc quá mức vào một loại hình nhiên liệu, sẽ có lo ngại nếu xảy ra sự cố với loại nguồn điện đó (như thiếu nhiên liệu, giá cả thị trường cao), chi phí cung cấp sẽ tăng lên và vấn đề thiếu điện sẽ xảy ra. Việc nhập khẩu than và LNG với quy mô lớn cũng sẽ khá thách thức. Nếu điện hạt nhân được đưa vào phát triển sẽ có tác dụng tránh sự phụ thuộc quá mức vào than và khí nhập khẩu.

Nghiên cứu của Viện Năng lượng cho thấy: Hiện nay các lò điện hạt nhân dạng mô-đun quy mô nhỏ (small module reactor - SMR - lò điện hạt nhân quy mô nhỏ) là xu thế phát triển trong ngành điện hạt nhân, là loại lò có thiết kế mới thuộc thế hệ III+ hoặc IV, có quy mô công suất dưới 300 MW (bằng khoảng 1/3 công suất phát của các lò điện hạt nhân truyền thống phổ biến hiện nay là khoảng 1.000 MW). Công nghệ lò điện hạt nhân quy mô nhỏ này có thể sử dụng cùng loại nhiên liệu và có những cải tiến về độ an toàn, đặc biệt các tính năng an toàn thụ động gần như trở thành yếu tố bắt buộc với các lò quy mô nhỏ.

Với nhiều lợi thế của lò SMR vốn có liên quan đến bản chất thiết kế của chúng - nhỏ và dạng mô-đun, lò SMR có thể được bố trí ở những vị trí không phù hợp với các nhà máy điện hạt nhân lớn hơn. Cácmô-đun SMR được sản xuất sẵn tại các nhà máy chế tạo, sau đó vận chuyển và lắp đặt tại địa điểm xây dựng, làm cho chúng có giá thành hợp lý hơn so với các lò phản ứng công suất lớn (thường được thiết kế theo một địa điểm cụ thể).

Dự kiến, các lò SMR giảm chi phí và thời gian xây dựng với tiến độ xây dựng dự kiến khá ngắn (24 - 36 tháng), đồng thời chúng có thể được triển khai từng bước để phù hợp với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.

So với các lò hiện nay đang vận hành phát điện, các thiết kế SMR được đề xuất thường đơn giản hơn và an toàn do là SMR dựa vào các hệ thống thụ động và các đặc tính an toàn nội tại của lò phản ứng. Điều này có nghĩa là trong những trường hợp bất thường, không cần sự can thiệp của con người, hoặc lực lượng bên ngoài để tắt các hệ thống, bởi vì các hệ thống thụ động dựa vào các hiện tượng vật lý (chẳng hạn như tuần hoàn tự nhiên, đối lưu, trọng lực và tự điều áp).

Ngoài ra, các lò SMR (300 MW) nước nhẹ sẽ có mức nhiệt độ thấp hơn nhiều so với các nhà máy lớn (1.000 MW) và do đó, sẽ ít cần làm mát hơn sau khi lò phản ứng sau khi dừng lò tránh được thảm họa hạt nhân như đã xảy ra tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima, ảnh hưởng đến môi trường.

Như vậy, đề xuất việc phát triển điện hạt nhân (đặc biệt công nghệ điện hạt nhân quy mô nhỏ SMR) tiếp tục được nghiên cứu xem xét trong tương lai, đặc biệt là khi có những tiến bộ đột phá về mặt công nghệ, cũng như kinh tế, nhằm bổ sung nguồn chạy nền, đa dạng hóa nguồn nhiên liệu, tăng cường an ninh năng lượng cho hệ thống điện [1].

Nhận định của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam:

Trước hết, trong Quyết định số 500/QĐ-TTg, ngày 15/5/2023 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch điện VIII, đã nêu danh mục các đề án/dự án xây dựng và hoàn thiện chính sách, pháp luật, trong đó có “Trung tâm nghiên cứu phát triển điện hạt nhân”. Đề án này cùng phù hợp với Mục d Điều 3 trong Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu đến năm 2050, được phê duyệt qua Quyết định số 896/QĐ-TTg ngày 26/7/2022: “… tiếp thu, ứng dụng, phát triển công nghệ lò phản ứng hạt nhân”.

Như vậy, chủ trương tiếp tục nghiên cứu để có thể ứng dụng ĐHN trong tương lai đã được khẳng định.

Thứ hai: Về nhận định của Viện Năng lượng trong báo cáo thuyết minh Quy hoạch điện VIII: “Điện hạt nhân là loại nguồn có khả năng linh hoạt kém, công suất đầu ra thay đổi chậm, phù hợp với chạy đáy biểu đồ phụ tải” là chưa cập nhật bối cảnh hiện nay và tương lai.

Theo các nghiên cứu gần đây: “Các lò phản ứng hiện đại có thể (và trong hầu hết các trường hợp) cần điều chỉnh vận hành để đáp ứng biến động phụ tải theo kế hoạch, hoặc đột xuất, trực tiếp theo yêu cầu của đơn vị vận hành hệ thống, hoặc thông qua biến động về giá điện. Ở châu Âu, nhà máy điện hạt nhân phải đáp ứng yêu cầu hoạt động chu trình hàng ngày từ 50% đến 100% phụ tải danh nghĩa, với tốc độ tăng giảm công suất từ 3 - 5% mỗi phút. Hầu hết các nhà máy điện hạt nhân hiện đại (thế hệ II+/III) có thể giảm sản lượng xuống mức 25% phụ tải danh nghĩa một cách an toàn” [2].

Với xu thế đưa ĐHN ngày càng phù hợp với khả năng linh hoạt, tích hợp với các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi, các công nghệ đã thay đổi hành vi vận hành của các lò ĐHN.

Thứ ba: Công nghệ lò mô-đun nhỏ (SMR) có một số ưu điểm như đã nêu trên, mặc dù có một số dự án loại này có thể đang được triển khai, nhưng đây là công nghệ mới được phát triển, chưa thương mại hóa. Hiện nay mới chỉ có 3 lò SMR được đưa vào vận hành, bao gồm lò KLT-40-35 MW (lò Akademik Lomonosov của LB Nga, là nhà máy SMR trên biển), lò ACP-100 (125 MW) và Shidaowan HTR-PM-100 MW của Trung Quốc.

Thiết nghĩ, khi nghiên cứu phát triển, chúng ta cần xem xét các công nghệ ĐHN đã trưởng thành, được thương mại hóa rộng rãi và đã có các bài học kinh nghiệm về vận hành, cũng như vấn đề an toàn hạt nhân. Lò ĐHN dù lớn hay nhỏ, vấn đề được quan tâm nhất vẫn là cần thiết an toàn tuyệt đối, và nếu xây dựng ở quy mô nhỏ, sẽ cần phải cần nhiều lò hơn, cần nhiều giải pháp an toàn ở các địa điểm khác nhau, tăng thêm các thủ tục về cấp phép.

Vì vậy, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam cho rằng: Nếu đã dự kiến làm, chúng ta nên tính đến lợi thế về quy mô kinh tế của loại lò ĐHN lớn, công nghệ đã trưởng thành. Mặt khác, cũng có những dự báo về xu hướng giảm vốn đầu tư của các lò ĐHN lớn trong tương lai./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

[1] Thuyết minh Quy hoạch điện VIII, tháng 4/2023, Viện Năng lượng

[2] Dự thảo Cẩm nang Công nghệ sản xuất điện tại Việt Nam (Hội thảo tham vấn chuyên sâu về dự thảo các Cẩm nang công nghệ sản xuất điện, Cẩm nang công nghệ lưu trữ điện năng và Cẩm nang công nghệ chuyển đổi từ điện năng sang các năng lượng khác), 23/3/2023.