Hiện trạng điện hạt nhân thế giới

>> Đánh giá an toàn địa điểm xây nhà máy điện hạt nhân Việt Nam
>> Quốc hội Mỹ bắt đầu xem xét thỏa thuận hạt nhân với Việt Nam
>> Ấn Độ vượt qua hội chứng Fukushima để phát triển điện hạt nhân
>> Toshiba đầu tư 10 tỷ bảng xây nhà máy điện hạt nhân tại Anh

Bên cạnh đó, có 56 nước đang vận hành khoảng 240 lò phản ứng nghiên cứu dân sự, trên một phần ba các lò phản ứng này tại các nước đang phát triển. Và khoảng 70 lò phản ứng hạt nhân đang được xây dựng, tương đương 20% công suất hiện có, hơn 160 lò phản ứng đã lên kế hoạch xây dựng một cách chắc chắn, tương đương một nửa công suất hiện có.

16 nước phụ thuộc vào năng lượng hạt nhân để sản xuất ít nhất một phần tư sản lượng điện của đất nước. Pháp sản xuất khoảng ba phần tư điện năng từ năng lượng hạt nhân; Bỉ, Cộng hòa Czech, Hungary, Slovakia, Thụy Điển, Thụy Sỹ, Slovenia và Ukraina sản xuất trên một phần ba. Hàn Quốc, Bungari và Phần Lan thường có trên 30% điện năng từ năng lượng hạt nhân; Hoa Kỳ, Anh, Tây Ban Nha và Liên Bang Nga có gần một phần năm điện năng từ năng lượng hạt nhân. Nhật Bản từng dựa vào năng lượng hạt nhân với hơn một phần tư sản lượng điện và dự kiến sẽ quay trở lại mức đó. Trong số các nước không sở hữu nhà máy điện hạt nhân, Italy và Đan Mạch có khoảng 10% điện năng từ năng lượng hạt nhân.

Cải tiến chế độ vận hành các lò phản ứng hạt nhân hiện có

Khi việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân đang trở lại mức độ từng đạt được trong thập niên 1970 và 1980, các nhà máy này hiện đang vận hành và đang sản xuất nhiều điện hơn. Năm 2011, sản lượng điện là 2.581 tỷ kWh. Sự gia tăng trong 6 năm (đến 2006) là 210 TWh đã bằng với sản lượng từ 30 nhà máy điện hạt nhân mới cỡ lớn. Tuy nhiên, thời gian từ năm 2000 đến 2006 lại không có sự tăng trưởng ròng về số lượng các lò phản ứng (chỉ 15 GWe công suất). Phần lớn sự tăng trưởng công suất là nhờ cải tiến hiệu suất các tổ máy hiện có tốt hơn.

Trong một triển vọng dài hạn, từ 1990 đến 2010, công suất thế giới tăng 57 GWe (17,57%, do có thêm các nhà máy mới và cả việc nâng cấp một số nhà máy đã có) và sản lượng điện tăng 755 tỷ kWh (40%). Những lý do dẫn tới sự tăng trưởng này là do: xây dựng mới chiếm 36%, nâng cấp chiếm 7% và tăng khả năng sẵn có chiếm 57%. Vào năm 2011 và 2012, cả công suất và sản lượng điện hạt nhân đều giảm do cắt giảm tại Đức và Nhật Bản sau tai nạn Fukushima.

Xem xét 400 lò phản ứng công suất trên 150 MWe đang có dữ liệu cho thấy: Giai đoạn 1980 đến 2000, hệ số công suất trung bình trên thế giới tăng từ 68% lên 86%, và kể từ đó đến nay được duy trì vào khoảng 85%. Các hệ số tải thực tế thấp hơn một chút: trung bình 80% trong năm 2012 (không bao gồm Nhật Bản), do các lò phản ứng đang được vận hành dưới công suất đầy đủ vì một vài lý do. Một phần tư các lò phản ứng của thế giới có hệ số tải trên 90%, và gần hai phần ba vận hành trên 75%, so sánh với khoảng một phần tư trong số đó vận hành trên 75% vào năm 1990. Trong 25 vị trí dẫn đầu về hệ số công suất trung bình, Hoa Kỳ hiện chiếm ưu thế, tiếp theo là Hàn Quốc, và 6 nước khác cũng có mặt trong số đó. Trong nhóm 10 lò phản ứng có hệ số vòng đời làm việc lâu nhất, Hàn Quốc có 4 lò phản ứng.

Hiệu suất các nhà máy điện hạt nhân của Hoa Kỳ cho thấy một sự cải tiến ổn định trong 20 năm qua, hệ số tải trung bình năm 2012 là 81%, tăng từ 66% năm 1990 và 56% năm 1980. Điều này đưa Hoa Kỳ trở thành nước tiên phong về hiệu suất, với gần một nửa số lò phản ứng nằm trong top 50, vị trí thứ 50 cũng đạt trên 94% trong năm 2012. Hoa Kỳ chiếm gần một phần ba sản lượng điện hạt nhân của thế giới.

Trong năm 2012, 10 nước có 4 hoặc nhiều hơn các tổ máy có hệ số tải trung bình trên 80%, trong khi các lò phản ứng hạt nhân của Pháp có hệ số trung bình là 73,6%, mặc dù phần nhiều đang chạy ở chế độ tải sau (load-following), chứ không phải hoàn toàn là công suất tải cơ sở.

Nguyên nhân dẫn đến việc vận hành chỉ gần tối đa công suất ở trên, được giải thích là do hầu hết các lò phản ứng phải dừng hoạt động sau mỗi 18-24 tháng để thay đảo nhiên liệu và bảo dưỡng định kỳ. Tại Hoa Kỳ, việc này đã từng mất trung bình tới hơn 100 ngày, nhưng trong thập kỷ qua, thời gian thực hiện công việc trung bình chỉ còn mất khoảng 40 ngày. Một giải pháp vận hành khác là khắc phục hiện tượng mất công suất ngoài kế hoạch. Về vấn đề này, trong vài năm gần đây Hoa Kỳ đã đạt xuống còn dưới 2%.

Tình hình chung trên thế giới

Các khu vực trên thế giới có liên quan trong việc phát triển điện hạt nhân được nêu dưới đây:

Trung Quốc

Chính phủ Trung Quốc dự kiến tăng công suất phát điện lên 58 GWe, với hơn 30 GWe đang xây dựng cho tới 2020. Trung Quốc đã hoàn thành việc xây dựng và đưa vào vận hành 17 lò phản ứng hạt nhân mới trong giai đoạn 2002-2013, và khoảng 30 lò phản ứng hiện đang được xây dựng hoặc chuẩn bị xây dựng vào cuối năm 2014, bao gồm 4 tổ máy AP1000 của Westinghouse đầu tiên trên thế giới và một nhà máy với lò phản ứng nhiệt độ cao làm mát bằng khí. Nhiều hơn nữa các nhà máy đã được lên kế hoạch, và việc xây dựng sẽ được bắt đầu trong vòng khoảng 3 năm. Trung Quốc đang bắt đầu tiếp thị xuất khẩu một thiết kế lò phản ứng tỷ lệ nội địa hóa cao. Việc nghiên cứu và phát triển về công nghệ lò phản ứng hạt nhân của Trung Quốc không hề thua kém các nước khác.

Ấn Độ

Mục tiêu của Ấn Độ là có 14,5 GWe công suất điện hạt nhân lên lưới điện tới năm 2020 như một phần của chính sách năng lượng nước. Bao gồm các lò phản ứng nước nặng, nước nhẹ và các lò phản ứng tái sinh nhanh. Có 7 lò phản ứng hạt nhân đang hoặc sắp được xây dựng, gồm cả thiết kế trong và ngoài nước, bao gồm lò phản ứng tái sinh nhanh nguyên mẫu 500 MWe. Việc này sẽ đưa chương trình sử dụng thorium đầy tham vọng của Ấn Độ sang giai đoạn 2, và xây dựng quy hoạch cho việc sử dụng cuối nguyên tố thori phong phú của đất nước làm nhiên liệu lò phản ứng.

Liên bang Nga

Liên bang Nga dự kiến tăng công suất năng lượng hạt nhân lên 30,5 GWe tới năm 2020, sử dụng các lò phản ứng nước nhẹ vào loại tốt nhất trên thế giới của nước. Một lò phản ứng tái sinh nhanh cỡ lớn đã gần hoàn thành xây dựng, và sự phát triển tiếp tục diễn ra ở các nhà máy khác, nhắm tới việc xuất khẩu một cách mạnh mẽ. Nhà máy điện hạt nhân nổi đầu tiên đang được xây dựng, xuất xưởng vào năm 2016. Liên bang Nga hiện rất tích cực trong việc xây dựng và tài trợ các nhà máy điện hạt nhân mới ở một số nước.

Châu Âu

Phần Lan và Pháp đều cùng mở rộng hệ thống các nhà máy điện hạt nhân, với lò phản ứng EPR 1650 MWe từ công ty Areva, 2 trong số các lò phản ứng này đang được xây dựng ở Trung Quốc. Một vài nước đông Âu hiện cũng đang xây dựng hoặc có những kế hoạch xây dựng một cách chắc chắn các nhà máy điện hạt nhân mới (Bungari, Cộng hòa Czech, Hungary, Romani, Slovakia, Slovenia và Thổ Nhĩ Kỳ).

Một tờ báo năng lượng của chính phủ Vương quốc Anh vào giữa năm 2006 đã xác nhận việc thay thế hệ thống các lò phản ứng hạt nhân đã lỗi thời trong nước bằng công trình hạt nhân mới, 4 tổ máy 1600 MWe của Pháp đã được lên kế hoạch đi vào hoạt động năm 2023. Chính phủ Anh cũng đặt mục tiêu sẽ có 16 GWe công suất điện hạt nhân mới vận hành vào năm 2030.

Thụy Điển đã từ bỏ kế hoạch sớm dừng hoạt động các nhà máy điện hạt nhân trong nước, và hiện đang đầu tư mạnh mẽ vào việc nâng cấp và kéo dài tuổi thọ nhà máy. Hungary, Slovakia và Tây Ban Nha đang thực hiện tất cả các công việc hoặc có kế hoạch để tăng thời gian hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân hiện có. Đức đã chấp thuận kéo dài thời gian hoạt động các nhà máy điện hạt nhân trong nước, ngược lại ý định đóng cửa các nhà máy này trước đó, nhưng đã một lần nữa đảo ngược các chính sách sau tai nạn Fukushima.

Ba Lan đang phát triển một chương trình hạt nhân, với 6000 MWe đã được lên kế hoạch. Estonia và Latvia được tham gia vào dự án thành lập sản xuất điện hạt nhân Lithuania. Belarus đã bắt đầu xây dựng lò phản ứng đầu tiên theo công nghệ của Liên bang Nga, và tổ máy thứ hai tiếp theo đó.

Hoa Kỳ

Hiện có 5 lò phản ứng đang được xây dựng, 4 trong số đó là thiết kế AP1000 đời mới. Một trong những lý do gián đoạn trong xây dựng các nhà máy điện hạt nhân tại Hoa Kỳ cho tới hiện nay là do đạt được cuộc cách mạng vô cùng thành công trong các chiến lược bảo trì. Trong 15 năm qua, những thay đổi làm gia tăng việc sử dụng các nhà máy điện hạt nhân tại Hoa Kỳ, sản lượng điện tăng tương ứng với việc có thêm 19 nhà máy điện hạt nhân công suất 1000 MW được xây dựng.

Nam Mỹ

Argentina và Brazil đều có các lò phản ứng hạt nhân thương mại sản xuất điện và các lò phản ứng khác đang được xây dựng. Chi Lê đã có lò phản ứng nghiên cứu đang vận hành, có cơ sở hạ tầng và quan tâm tới việc xây dựng các lò phản ứng thương mại.  

Hàn Quốc

Hàn Quốc hiện đang vận hành 23 lò phản ứng với tổng công suất 20.716 MWe, đang xây dựng 5 lò phản ứng và 4 lò phản ứng đã được lên kế hoạch xây dựng. Hàn Quốc cũng có kế hoạch hoặc các đơn đặt hàng cho 12 lò phản ứng hạt nhân mới. Ngoài ra còn tham gia vào các nghiên cứu sâu về thiết kế lò phản ứng tương lai.

Đông Nam Á

Việt Nam dự kiến sẽ có nhà máy điện hạt nhân đầu tiên hoạt động vào khoảng năm 2023, với sự giúp đỡ của Liên bang Nga và nhà máy thứ hai sớm ngay sau đó với sự giúp đỡ của Nhật Bản. Indonesia và Thái Lan đang có kế hoạch về các chương trình điện hạt nhân.

Nam Á

Bangladesh đã thông qua đề xuất của Liên bang Nga trong việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên. Pakistan với sự giúp đỡ của Trung Quốc đang xây dựng 3 lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ và đang chuẩn bị để xây dựng 2 lò phản ứng cỡ lớn gần Karachi.

Trung Á

Kazakhstan với tài nguyên uranium phong phú đang phối hợp chặt chẽ với Liên bang Nga trong việc lên kế hoạch phát triển các lò phản ứng mới cỡ nhỏ để sử dụng trong nước và xuất khẩu.

Trung Đông

Các Tiểu vương quốc Ả rập Thống nhất đang xây dựng hai lò phản ứng đầu tiên trong số 4 lò phản ứng 1450 MWe của Hàn Quốc, với chi phí trên 20 tỷ USD và hiện đang hợp tác chặt chẽ với IAEA và các công ty quốc tế có nhiều kinh nghiệm. Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên của Iran đang được vận hành, và một số đã được lên kế hoạch.

Ả rập xê-út, Jordan và Ai Cập cũng đang theo con đường sử dụng năng lượng hạt nhân để sản xuất điện và khử muối nước biển.

Châu Phi

Nam Phi đã cam kết để lên kế hoạch tăng thêm các lò phản ứng hạt nhân thông thường.

Nigeria đã nhờ tới sự giúp đỡ của IAEA để phát triển các kế hoạch cho 2 lò phản ứng 1000 MWe.

Các nước mới

Tháng 9/2012, IAEA đã dự kiến có 7 nước là những nước mới khởi động chương trình hạt nhân trong tương lai gần. Tuy không nêu tên nhưng Lithuania, UAE, Thổ Nhĩ Kỳ, Belarus, Việt Nam, Ba Lan và Bangladesh là các ứng viên đủ khả năng. Các nước đã rút khỏi cam kết, hoặc phải cần thêm thời gian để thiết lập cơ sở hạ tầng, hoặc không đủ tiềm lực tài chính.

Các lò phản ứng hạt nhân khác

Ngoài các nhà máy điện hạt nhân thương mại, có khoảng 240 lò phản ứng nghiên cứu đang hoạt động tại 56 nước, và một số đang xây dựng. Chúng có nhiều công dụng, bao gồm việc nghiên cứu và sản xuất các chất đồng vị y tế và công nghiệp, cũng như phục vụ đào tạo.

Việc sử dụng các lò phản ứng làm động cơ đẩy hàng hải chủ yếu giới hạn trong lực lượng hải quân lớn, đóng vai trò quan trọng trong 5 thập kỷ qua, cung cấp năng lượng cho các tầu ngầm và các tàu diện tích mặt lớn. Khoảng 150 tàu được vận hành nhờ khoảng 180 lò phản ứng hạt nhân. Liên bang Nga và Hoa Kỳ đã tháo dỡ nhiều tàu ngầm hạt nhân từ thời chiến tranh lạnh.

Liên bang nga cũng đang vận hành một hạm đội gồm 6 tàu hạt nhân phá băng cỡ lớn và một tàu trọng tải 62.000 tấn chủ yếu trong các hoạt động dân sự hơn là quân sự. Liên bang Nga cũng hoàn thành một nhà máy điện hạt nhân nổi với 2 lò phản ứng 40MWe để sử dụng ở các vùng xa xôi. 

Ghi chú: Công ty Taipower sử dụng năng lượng hạt nhân để sản xuất 22% sản lượng điện trên đảo Đài Loan.

Nguồn: vaea/ WNA