Nghiên cứu, thử nghiệm khoa học - công nghệ hạt nhân phục vụ điện hạt nhân: Kinh nghiệm quốc tế, gợi ý cho Việt Nam

Quản lý chất thải phóng xạ: Thực tế công nghệ, chi phí và những ngộ nhận thường gặp Chất thải phóng xạ từ các cơ sở hạt nhân luôn là chủ đề gây tranh luận gay gắt, thường được coi là rào cản lớn nhất đối với sự phát triển của điện hạt nhân. Các lo ngại phổ biến tập trung vào khả năng tồn tại dai dẳng của chất thải, rủi ro vận chuyển, nguy cơ an ninh và chi phí quản lý lâu dài. Trên thực tế, hơn nửa thế kỷ qua, công nghệ xử lý và lưu giữ chất thải hạt nhân đã được nghiên cứu, chuẩn hóa và ứng dụng rộng rãi, chứng minh hiệu quả và độ an toàn. Báo cáo dưới đây của chuyên gia Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam phân tích những lo ngại thường gặp, so sánh với thực tế kỹ thuật, đồng thời giới thiệu các công nghệ xử lý - lưu giữ hiện đại, kinh nghiệm quốc tế về quản lý chi phí và gợi mở một số hàm ý cho Việt Nam, trong bối cảnh chúng ta tạm dừng điện hạt nhân từ năm 2016, nay có thảo luận tái khởi động lại.

Công nghệ và tổ chức thi công nhà máy điện hạt nhân - Gợi ý thể chế áp dụng cho Việt Nam Với các quốc gia đang phát triển chương trình điện hạt nhân như Việt Nam, việc tiếp cận và triển khai các công nghệ điện hạt nhân cần được đặt trong một khuôn khổ thể chế phù hợp, có lộ trình rõ ràng và năng lực nội địa được chuẩn bị đầy đủ. Bài báo của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam dưới đây phân tích các đặc điểm về công nghệ và tổ chức thi công xây dựng nhà máy điện hạt nhân được rút ra từ kinh nghiệm quốc tế, cũng như hướng dẫn của IAEA, đặc biệt từ tài liệu NP-T-2.5, từ đó đề xuất một số gợi ý áp dụng cho Việt Nam.

Thể chế hóa kinh nghiệm vận hành để phát triển điện hạt nhân an toàn ở Việt Nam Bài viết này Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam phân tích các số liệu chủ đạo trong kinh nghiệm vận hành - OPEX 2024 và những xu hướng vận hành nổi bật hiện nay. Đồng thời, làm rõ các nguyên nhân phổ biến dẫn đến sự cố, cơ chế chia sẻ kinh nghiệm trong mạng lưới quốc tế và vai trò của các tổ chức như IAEA trong duy trì hệ thống học hỏi toàn cầu. Trên cơ sở đó, đề xuất một số bài học thực tiễn và gợi ý áp dụng phù hợp cho Việt Nam - quốc gia đang từng bước chuẩn bị về thể chế, cũng như năng lực để tái khởi động chương trình điện hạt nhân một cách an toàn, bền vững.

I. Mở đầu:

Thay mặt Bộ Chính trị, Tổng Bí thư Tô Lâm vừa ký ban hành Nghị quyết số 70-NQ/TW về bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045. Nghị quyết nhấn mạnh: Để đáp ứng yêu cầu phát triển nhanh và bền vững đất nước trong thời gian tới, nhất là thực hiện 2 mục tiêu chiến lược đến năm 2030 và năm 2045, công tác bảo đảm an ninh năng lượng có vai trò rất quan trọng, năng lượng phải đi trước một bước, đáp ứng đầy đủ nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội, quốc phòng, an ninh và nâng cao đời sống nhân dân. Riêng đối với điện hạt nhân, Nghị quyết yêu cầu: Khẩn trương triển khai các dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 1 và Ninh Thuận 2, đưa vào vận hành trong giai đoạn 2030-2035.

Trong bối cảnh thế giới đang nỗ lực chuyển dịch sang các nguồn năng lượng phát thải carbon thấp, điện hạt nhân được nhìn nhận như một trong những lựa chọn chiến lược để vừa đảm bảo an ninh năng lượng, vừa đáp ứng các mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính. Điện hạt nhân không chỉ cung cấp nguồn điện ổn định, tin cậy, mà còn giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, tạo điều kiện thúc đẩy phát triển bền vững.

Tuy nhiên, sự thành công của một chương trình điện hạt nhân không chỉ phụ thuộc vào công nghệ và hạ tầng nhà máy điện, mà còn gắn liền với năng lực khoa học - công nghệ hỗ trợ, đặc biệt là mạng lưới nghiên cứu và thử nghiệm. Đây là nền tảng để bảo đảm an toàn, nâng cao hiệu quả kinh tế và duy trì khả năng đổi mới công nghệ trong dài hạn.

Kinh nghiệm quốc tế cho thấy: Các quốc gia thành công trong phát triển điện hạt nhân đều xây dựng được hệ thống nghiên cứu và thử nghiệm toàn diện. Hoa Kỳ có mạng lưới lò phản ứng nghiên cứu tại nhiều trường đại học và phòng thí nghiệm quốc gia; Pháp phát triển chu trình nhiên liệu khép kín với các cơ sở thử nghiệm và tái chế; Hàn Quốc, Nhật Bản đầu tư mạnh vào công nghệ tán xạ neutron và các phòng thí nghiệm vật liệu tiên tiến. Nhờ đó, họ vừa duy trì được năng lực vận hành an toàn, vừa tiên phong trong nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới như SMR và lò thế hệ IV.

Đối với Việt Nam, ngay từ khi ký Hợp đồng liên Chính phủ về dự án Điện hạt nhân Ninh Thuận, phía Liên bang Nga đã tính đến việc hỗ trợ xây dựng Trung tâm Khoa học và Công nghệ Hạt nhân (CNST), trong đó trọng tâm là một lò phản ứng nghiên cứu mới. Đây sẽ là hạ tầng nghiên cứu - thử nghiệm then chốt, giúp Việt Nam từng bước nâng cao năng lực khoa học, công nghệ và nhân lực trong lĩnh vực hạt nhân.

II. Các cơ sở nghiên cứu và thử nghiệm chủ chốt:

1. Lò phản ứng nghiên cứu:

Lò phản ứng nghiên cứu (Research Reactor) là nền tảng quan trọng nhất của khoa học hạt nhân. Đây là nguồn neutron phong phú cho phép tiến hành nhiều nghiên cứu cơ bản và ứng dụng. Chức năng chính bao gồm: Thử nghiệm nhiên liệu, nghiên cứu vật liệu, phân tích kích hoạt neutron, sản xuất đồng vị phóng xạ và đào tạo nhân lực.

Ví dụ: Lò phản ứng HANARO (Hàn Quốc) công suất 30 MWth đã trở thành trung tâm quốc gia về nghiên cứu neutron, thử nghiệm nhiên liệu cho lò công suất lớn, đồng thời sản xuất đồng vị phóng xạ phục vụ y tế. Nhật Bản có lò JRR-3 phục vụ neutron scattering. Pháp có lò nghiên cứu Jules Horowitz (JHR) với công suất 100 MWth, được coi là cơ sở nghiên cứu vật liệu hạt nhân hàng đầu châu Âu. Bảng 1 dưới đây tổng hợp một số lò nghiên cứu tiêu biểu trên thế giới với các chức năng chính.

Bảng 1. Tổng hợp một số lò nghiên cứu tiêu biểu trên thế giới:

Đối với Việt Nam, dự kiến xây dựng lò nghiên cứu mới công suất khoảng 10 MW trong khuôn khổ CNST sẽ là bước tiến quan trọng. Một lò nghiên cứu ở mức công suất này hoàn toàn đủ khả năng đáp ứng các nhiệm vụ: (i) kiểm chứng an toàn và thử nghiệm nhiên liệu trước khi đưa vào vận hành trong nhà máy điện hạt nhân; (ii) nghiên cứu các vật liệu kết cấu, đảm bảo độ bền và tuổi thọ của các thiết bị lò phản ứng; (iii) sản xuất đồng vị y tế và công nghiệp; (iv) đào tạo thế hệ kỹ sư và chuyên gia hạt nhân mới. Qua đó, lò nghiên cứu trở thành cầu nối giữa nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tiễn trong phát triển điện hạt nhân.

2. Hệ thống thử nghiệm và mô phỏng (Test Loops, Testbeds, Simulators):

Các hệ thống thử nghiệm và mô phỏng là hạ tầng quan trọng để đánh giá hành vi nhiên liệu và vật liệu trong điều kiện thực tế.

Một số cơ sở quốc tế tiêu biểu gồm:

- KATHY (Phần Lan): Phục vụ nghiên cứu an toàn cho lò EPR với khả năng mô phỏng sự cố mất chất tải nhiệt (LOCA).

- MIR và BOR-60 (Nga): Chuyên về thử nghiệm nhiên liệu nhanh, đánh giá ứng xử vật liệu trong điều kiện bức xạ cao.

- TREAT (Mỹ): Lò thử nghiệm tại Idaho cho phép nghiên cứu hành vi nhiên liệu trong các kịch bản sự cố nghiêm trọng.

Đối với Việt Nam, trong giai đoạn đầu và trung hạn, có thể chưa cần xây dựng các test loops độc lập, mà nên tập trung vào các hệ thống mô phỏng sử dụng phần mềm và mô hình số. Ngay ở giai đoạn đầu, Simulators trên máy PC, hoặc Workstation đã có vai trò đắc lực phục vụ đào tạo và kiểm thử các kịch bản vận hành và sự cố. Ở giai đoạn đã xác định công nghệ điện hạt nhân (NMĐHN), Simulator toàn diện (Full-Scope) mô phỏng chi tiết phòng điều khiển nhà máy, giúp đào tạo nhân lực trong điều kiện gần như thực tế. Các Simulator toàn diện được triển khai sớm sẽ hỗ trợ đào tạo và diễn tập ứng phó sự cố.

Test Loop (hệ thống kênh thử nghiệm) trong lò phản ứng nghiên cứu là một cấu hình kỹ thuật cho phép tái tạo các điều kiện thủy nhiệt và bức xạ tương tự như trong lò điện hạt nhân công suất lớn. Nhờ đó, Test Loop hỗ trợ cho nhiều thử nghiệm then chốt, bao gồm:

- Thử nghiệm nhiên liệu hạt nhân: Kiểm chứng độ bền, khả năng chịu nhiệt, hành vi trong các kịch bản bất thường, hoặc sự cố.

- Nghiên cứu vật liệu kết cấu: Đánh giá ứng xử của thép, hợp kim zirconium, và các vật liệu mới trong điều kiện bức xạ neutron cao.

- Thử nghiệm hệ thống an toàn: Mô phỏng sự cố mất chất tải nhiệt (LOCA), mất điện toàn phần (SBO), hoặc các kịch bản khẩn cấp khác.

- Nghiên cứu chu trình nhiên liệu: Phân tích sự già hóa của nhiên liệu và ứng xử trong điều kiện vận hành dài hạn.

- Đào tạo và huấn luyện chuyên gia: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm để xác minh các mô hình tính toán (code validation), hiệu chỉnh mô hình tính toán và hỗ trợ nghiên cứu của cơ quan pháp quy.

Như vậy, Test Loop đóng vai trò trung tâm trong việc bảo đảm an toàn, tối ưu hóa thiết kế nhiên liệu và hệ thống, đồng thời là cơ sở khoa học cho thẩm định và cấp phép.

Về nguyên tắc, Test Loop có thể phát huy tác dụng ở cả lò nghiên cứu công suất 10 MW và lò 20-30 MW. Điểm khác biệt chủ yếu nằm ở thông số vận hành (mức thông lượng neutron, mật độ công suất, điều kiện thủy nhiệt). Cụ thể:

- Ở lò 10 MW: Test Loop vẫn đáp ứng tốt cho các thử nghiệm nhiên liệu quy mô nhỏ, nghiên cứu vật liệu, đào tạo, và kiểm chứng an toàn cho các thiết kế lò SMR. Tuy nhiên, cường độ bức xạ và khả năng tái tạo điều kiện khắc nghiệt có giới hạn so với lò công suất lớn.

- Ở lò 20-30 MW: Test Loop có thể thực hiện các thử nghiệm phức tạp hơn, như thử nhiên liệu cho lò công suất lớn, nghiên cứu vật liệu trong điều kiện bức xạ cao, và kiểm chứng các tình huống sự cố nghiêm trọng. Những lò này thường được lựa chọn làm trung tâm quốc gia, hoặc khu vực về nghiên cứu nhiên liệu và vật liệu hạt nhân.

Như vậy, Test Loop ở lò nghiên cứu 10 MW vẫn có giá trị khoa học và thực tiễn lớn, đặc biệt cho một quốc gia mới phát triển điện hạt nhân. Tuy nhiên, để đạt được độ bao phủ tương đương với lò 20-30 MW, cần kết hợp thêm hợp tác quốc tế và các cơ sở thử nghiệm bổ sung.

3. Các phòng thí nghiệm chuyên ngành:

Các phòng thí nghiệm chuyên ngành cung cấp công cụ nghiên cứu ở mức vi mô và chuyên sâu. Chúng bao gồm: (i) cơ sở tán xạ neutron để phân tích cấu trúc tinh thể và ứng xử vật liệu; (ii) phòng thí nghiệm vật liệu với thiết bị kiểm tra cơ lý (tensile, fatigue, creep) và phân tích vi cấu trúc (SEM, TEM); (iii) phòng thí nghiệm hóa phóng xạ cho phép nghiên cứu hành vi của đồng vị phóng xạ và phát triển công nghệ xử lý chất thải.

Để vận hành các cơ sở này, Việt Nam cần chuẩn bị đội ngũ nhân lực đa ngành: Kỹ sư vật liệu, chuyên gia hóa hạt nhân, chuyên viên đo lường bức xạ và an toàn hạt nhân. Đồng thời, cần trang bị các thiết bị hiện đại như kính hiển vi điện tử, máy quang phổ khối, buồng chiếu xạ và thiết bị đo liều. Các phòng thí nghiệm này sẽ trở thành nền tảng hỗ trợ cho chương trình điện hạt nhân, đồng thời đóng góp vào nhiều ngành khoa học và công nghiệp khác.

4. Cơ sở nghiên cứu chu trình nhiên liệu hạt nhân:

Chu trình nhiên liệu hạt nhân là một lĩnh vực phức tạp và nhạy cảm, liên quan trực tiếp đến vấn đề an ninh năng lượng và không phổ biến hạt nhân. Các quốc gia phát triển thường xây dựng cơ sở nghiên cứu và thử nghiệm toàn diện - từ chế tạo nhiên liệu, làm giàu uranium, đến tái chế, xử lý chất thải. Pháp với tổ hợp La Hague, Nhật Bản với Rokkasho và Nga với Mayak là những điển hình.

Đối với Việt Nam, việc tiến hành nghiên cứu một số khía cạnh của chu trình nhiên liệu có ý nghĩa kép: (i) minh bạch quan điểm chỉ sử dụng năng lượng hạt nhân cho mục đích hòa bình, phù hợp với các cam kết quốc tế; (ii) đảm bảo chính sách an ninh nhiên liệu cho các dự án điện hạt nhân trong tương lai. Trong giai đoạn đầu, Việt Nam nên tập trung nghiên cứu mô phỏng và phân tích an toàn của chu trình nhiên liệu, đánh giá chiến lược lưu giữ và xử lý chất thải. Song song, có thể hợp tác với IAEA và các đối tác quốc tế trong đào tạo và tiếp cận công nghệ chế tạo nhiên liệu cho SMRs, trước khi cân nhắc đầu tư các cơ sở thực nghiệm quy mô lớn.

5. Các cơ sở thử nghiệm công nghệ tiên tiến:

Để chuẩn bị cho thế hệ lò phản ứng mới, nhiều cơ sở thử nghiệm đã được xây dựng. Trung Quốc phát triển lò muối nóng chảy thí điểm (TMSR), Nga duy trì lò nhanh BN-800 và đang xây dựng BN-1200, Mỹ đầu tư vào testbeds cho SMR như NuScale.

Ngoài ra, công nghệ Accelerator Driven Systems (ADS) được nghiên cứu nhằm biến đổi chất thải phóng xạ và sản xuất năng lượng an toàn hơn.

Với bối cảnh Việt Nam, cần có sự phân tích mức độ phù hợp của từng công nghệ:

- SMR (Small Modular Reactors): Có tính thực tiễn cao, quy mô nhỏ gọn, linh hoạt trong triển khai và phù hợp với hạ tầng điện lưới đang phát triển của Việt Nam. Đây là hướng công nghệ mà Việt Nam nên ưu tiên theo dõi và từng bước tham gia. Đặc biệt trong bối cảnh IAEA coi SMR là ưu tiên hỗ trợ quốc tế cho các nước “newcomer” (bắt đầu điện hạt nhân), thì đây là cơ hội cho Việt Nam.

- Lò nhanh (BN-800, BN-1200): Có tiềm năng dài hạn trong việc tái sinh nhiên liệu và giảm chất thải phóng xạ, nhưng đòi hỏi hạ tầng kỹ thuật và nhân lực trình độ cao. Việt Nam nên theo dõi, nhưng chưa phải là ưu tiên trong 1-2 thập kỷ đầu của chương trình điện hạt nhân.

- Lò muối nóng chảy (TMSR): Công nghệ còn ở giai đoạn thí điểm, nhiều hứa hẹn về an toàn và hiệu quả nhiên liệu, song chưa có nhà máy thương mại. Việt Nam có thể quan tâm ở mức nghiên cứu chiến lược, chờ kết quả triển khai thương mại quốc tế.

- ADS (Accelerator Driven Systems): Chủ yếu mới dừng ở mức nghiên cứu, còn xa khả năng ứng dụng thương mại. Việt Nam nên coi đây là lĩnh vực nghiên cứu dài hạn, không nên đặt trong chương trình phát triển điện hạt nhân giai đoạn đầu.

Một khía cạnh quan trọng khác là phát triển phần mềm và công cụ tính toán hỗ trợ thiết kế và phân tích an toàn. Đối với Việt Nam, trong giai đoạn đầu nên ưu tiên nhận chuyển giao và sử dụng các phần mềm tính toán DSA (phân tích an toàn tất định) chuẩn quốc tế. Cụ thể:

MCNP, SERPENT cho tính toán neutron và thiết kế lò.

RELAP5, TRACE cho phân tích thủy nhiệt và an toàn.

SCALE cho phân tích nhiên liệu và chu trình nhiên liệu.

MELCOR cho phân tích sự cố nghiêm trọng.

Về cơ bản, Việt Nam đã có nhiều năm sử dụng và kiểm chứng các phần mềm này. Vì vậy, Việt Nam có thể tiến tới nội địa hóa và phát triển công cụ riêng phục vụ cho thiết kế và phân tích an toàn của lò SMR và các công nghệ hạt nhân tiên tiến.

Song song, một chương trình điện hạt nhân đầy đủ cần có công cụ PSA (phân tích an toàn xác suất). Nếu như DSA tập trung phân tích các kịch bản sự cố giả định trong điều kiện biên xác định, thì PSA cho phép đánh giá toàn diện hơn khi xem xét các yếu tố ngẫu nhiên, sự kết hợp sự kiện và xác suất xảy ra sự cố. Nhờ vậy, PSA trở thành công cụ quan trọng để:

- Hỗ trợ thẩm định thiết kế: Đánh giá mức độ an toàn tổng thể của nhà máy, xác định các điểm yếu tiềm ẩn trong hệ thống.

- Hỗ trợ vận hành: Cung cấp cơ sở dữ liệu rủi ro phục vụ bảo dưỡng dựa trên độ tin cậy (risk-informed maintenance), lập kế hoạch ứng phó sự cố, và tối ưu hóa chương trình kiểm tra định kỳ.

- Hỗ trợ pháp quy: Cung cấp căn cứ khoa học cho cơ quan pháp quy khi xem xét cấp phép xây dựng, vận hành và kéo dài tuổi thọ nhà máy.

Các phần mềm PSA tiêu biểu mà Việt Nam nên nhận chuyển giao và tiến tới nội địa hóa bao gồm:

- SAPHIRE (Systems Analysis Programs for Hands-on Integrated Reliability Evaluations) - Mỹ:

Chủ sở hữu: Idaho National Lab (INL), được phát triển cho Ủy ban Pháp quy hạt nhân (US NRC).

Ưu điểm: Hỗ trợ PSA mức 1, mức 2; có giao diện đồ họa trực quan, quản lý sự kiện, cây lỗi, cây sự kiện; được nhiều cơ quan pháp quy và tổ chức nghiên cứu quốc tế sử dụng.

Đề xuất cho Việt Nam: Nên tiếp cận thông qua các chương trình đào tạo/hợp tác với INL, hoặc IAEA.

RiskSpectrum PSA - Thụy Điển (trước thuộc Lloyd’s Register, nay thuộc GSE Solutions):

Ưu điểm: Là phần mềm thương mại PSA phổ biến nhất ở châu Âu; có các module cho PSA mức 1, 2, 3; đặc biệt mạnh trong phân tích sự cố mất nguồn điện (SBO), mất chất tải nhiệt (LOCA).

Đề xuất cho Việt Nam: Có thể đàm phán để nhận chuyển giao theo dạng license đào tạo, tiến tới làm chủ phần mềm.

- CAFTA (Computer Aided Fault Tree Analysis) - Mỹ:

Chủ sở hữu: Electric Power Research Institute (EPRI).

Ưu điểm: Được các công ty điện lực Mỹ sử dụng nhiều cho PSA mức 1; kết nối mạnh với các cơ sở dữ liệu độ tin cậy thiết bị.

Đề xuất cho Việt Nam: Có thể học hỏi qua hợp tác với EPRI, đặc biệt khi cần xây dựng cơ sở dữ liệu độ tin cậy riêng cho Việt Nam.

- PSA codes khác nên lưu ý:

FTREX/FTAP: Các công cụ cây lỗi và cây sự kiện do IAEA cung cấp trong khuôn khổ đào tạo.

RISKMA/NUPRA: Các dự án phần mềm PSA châu Âu.

ATHEANA: Công cụ của US NRC để phân tích sai sót con người (HRA – Human Reliability Analysis).

Lộ trình gợi ý cho Việt Nam:

- Ngắn hạn (1-2 năm): Tiếp cận các công cụ miễn phí, hoặc do IAEA cung cấp (FTREX, SAPHIRE bản đào tạo). Tổ chức các khóa huấn luyện PSA cơ bản cho nhóm chuyên gia Việt Nam.

- Trung hạn (3-5 năm): Đàm phán tiếp cận RiskSpectrum PSA, hoặc SAPHIRE với đầy đủ license; xây dựng cơ sở dữ liệu độ tin cậy thiết bị hạt nhân phù hợp điều kiện Việt Nam.

- Dài hạn (6-15 năm): Phát triển công cụ PSA nội địa (dựa trên mô hình cây lỗi, cây sự kiện) tích hợp với dữ liệu Việt Nam, đồng thời mở rộng cho PSA mức 2 (tính toán phát thải phóng xạ) và mức 3 (hậu quả kinh tế, xã hội).

Theo hướng dẫn của IAEA, PSA được yêu cầu ở ba cấp độ: (i) PSA mức 1 tập trung vào sự cố mất chức năng cơ bản của hệ thống và khả năng dừng lò an toàn; (ii) PSA mức 2 đánh giá khả năng phát thải phóng xạ và các kịch bản sự cố nghiêm trọng; (iii) PSA mức 3 xem xét hậu quả đối với sức khỏe cộng đồng và môi trường.

Nhiều cơ quan pháp quy trên thế giới (Mỹ, Pháp, Hàn Quốc) đều coi PSA là công cụ bắt buộc trong thẩm định và cấp phép NMĐHN. Do đó, Việt Nam cần sớm xây dựng lộ trình tiếp cận toàn diện cả ba mức PSA, gắn với quy trình pháp quy quốc gia.

Tóm lại: PSA là yêu cầu bắt buộc trong thẩm định NMĐHN ở hầu hết các quốc gia và theo hướng dẫn của IAEA. Trước hết, Việt Nam nên ưu tiên tiếp cận SAPHIRE (Mỹ) và RiskSpectrum PSA (châu Âu) - vì đây là hai nền tảng phổ biến, được sử dụng bởi cả cơ quan pháp quy lẫn nhà vận hành. Sau đó, mới tính đến việc nội địa hóa và phát triển phiên bản PSA riêng.

Bảng 2. So sánh kinh nghiệm quốc tế và lộ trình Việt Nam về triển khai PSA:

6. Cơ sở tính toán và đào tạo:

Các siêu máy tính cho phép mô phỏng hành vi lò phản ứng trong điều kiện bình thường và sự cố, rút ngắn thời gian và chi phí nghiên cứu. Ví dụ: Mỹ sử dụng hệ thống tính toán tại Oak Ridge để mô phỏng neutron và vật liệu. Trung tâm đào tạo và simulator toàn diện đóng vai trò quan trọng trong phát triển nhân lực, bảo đảm vận hành an toàn.

Các siêu máy tính và trung tâm mô phỏng cho phép tái tạo hành vi lò phản ứng trong nhiều kịch bản, giúp giảm chi phí và rút ngắn thời gian nghiên cứu. Các simulator toàn diện (Full-Scope Simulator) không chỉ phục vụ đào tạo nhân lực, mà còn hỗ trợ cơ quan pháp quy kiểm định thiết kế và diễn tập ứng phó sự cố.

Đối với Việt Nam, việc xây dựng một trung tâm mô phỏng hạt nhân quốc gia, kết hợp đào tạo, nghiên cứu và thẩm định an toàn, sẽ là nền tảng để phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao. Đây cũng là cầu nối quan trọng giữa hạ tầng nghiên cứu - thử nghiệm với chương trình điện hạt nhân thương mại. Tuy nhiên, cần lưu ý yêu cầu ngày càng quan trọng khi sử dụng siêu máy tính, simulator và kết nối dữ liệu thời gian thực - đó là vấn đề an ninh mạng và bảo mật dữ liệu.

Hệ thống nghiên cứu - thử nghiệm đóng vai trò then chốt trong phát triển điện hạt nhân. Cụ thể như sau:

Thứ nhất, bảo đảm an toàn và hỗ trợ phân tích an toàn:

Hệ thống nghiên cứu - thử nghiệm cung cấp dữ liệu thực nghiệm cần thiết để hiệu chỉnh và xác thực các mô hình phân tích an toàn. Các kết quả từ lò nghiên cứu, test loops và các phòng thí nghiệm giúp dự báo ứng xử của nhiên liệu, vật liệu và hệ thống trong cả điều kiện bình thường và sự cố. Đây là cơ sở khoa học quan trọng cho báo cáo phân tích an toàn (SAR), cũng như cho việc cấp phép vận hành NMĐHN.

Thứ hai, hỗ trợ cơ quan pháp quy và thẩm định thiết kế:

Các cơ quan pháp quy cần có bằng chứng khoa học đáng tin cậy để thẩm định các thiết kế lò phản ứng. Những thử nghiệm tại các cơ sở nghiên cứu - thử nghiệm tạo nên nguồn dữ liệu tham chiếu cho các hoạt động đánh giá, kiểm chứng độc lập. Nhờ đó, quy trình cấp phép trở nên minh bạch và thuyết phục hơn.

Thứ ba, giúp quốc gia tự chủ công nghệ, giảm phụ thuộc nhập khẩu:

Việc sở hữu hạ tầng nghiên cứu - thử nghiệm giúp quốc gia giảm phụ thuộc vào nhập khẩu công nghệ và chuyên gia nước ngoài. Từ đó, quốc gia có thể phát triển năng lực nội tại trong chế tạo, bảo dưỡng và cải tiến công nghệ hạt nhân, từng bước hình thành công nghiệp hạt nhân trong nước.

Thứ tư, tạo nền tảng cho đổi mới sáng tạo và phát triển công nghệ thế hệ mới:

Các cơ sở thử nghiệm tiên tiến là nơi kiểm chứng ý tưởng mới, thử nghiệm nhiên liệu và vật liệu cho SMRs và lò thế hệ IV. Nhờ đó, quốc gia có thể tham gia và hưởng lợi từ các xu hướng phát triển công nghệ toàn cầu, đồng thời đóng góp vào giảm chi phí, nâng cao an toàn và hiệu quả kinh tế của điện hạt nhân.

Thứ năm, đào tạo và phát triển nguồn nhân lực:

Hạ tầng nghiên cứu - thử nghiệm là môi trường thực hành lý tưởng cho sinh viên, kỹ sư và chuyên gia. Việc tiếp xúc trực tiếp với lò nghiên cứu, hệ thống thử nghiệm và simulator giúp hình thành đội ngũ nhân lực có kỹ năng thực tiễn, đáp ứng yêu cầu khắt khe của ngành công nghiệp hạt nhân.

III. Kinh nghiệm quốc tế và gợi ý cho Việt Nam:

Các quốc gia thành công đều phát triển mạng lưới cơ sở nghiên cứu song hành với điện hạt nhân. Mỹ đầu tư mạnh cho phòng thí nghiệm quốc gia (INL, ORNL), Pháp tập trung vào chu trình nhiên liệu, Hàn Quốc xây dựng trung tâm đào tạo KAERI, Trung Quốc phát triển đa dạng công nghệ mới. IAEA khuyến nghị các nước mới tham gia phải xây dựng kế hoạch nghiên cứu dài hạn.

Đối với Việt Nam: Cần tận dụng lò Đà Lạt (công suất 500 kW sau khi cải tạo từ năm 1984), sớm triển khai lò nghiên cứu mới, xây dựng trung tâm đào tạo và simulator, hợp tác quốc tế trong neutron scattering và vật liệu, từng bước hình thành cụm nghiên cứu - thử nghiệm tích hợp gắn với chương trình điện hạt nhân.

1. Kinh nghiệm quốc tế:

Các quốc gia có chương trình điện hạt nhân thành công đều chú trọng phát triển mạng lưới cơ sở nghiên cứu song hành với NMĐHN. Mỹ đầu tư mạnh cho các phòng thí nghiệm quốc gia (INL, ORNL), xây dựng các lò nghiên cứu và trung tâm mô phỏng hiện đại. Pháp tập trung phát triển chu trình nhiên liệu khép kín, với các cơ sở nghiên cứu tại La Hague và Cadarache. Hàn Quốc thành lập Viện Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử (KAERI) để vừa đào tạo, vừa nghiên cứu và phát triển công nghệ. Trung Quốc triển khai chiến lược đa dạng công nghệ với lò nhanh, lò muối nóng chảy và SMRs, đồng thời thúc đẩy hợp tác quốc tế. IAEA khuyến nghị các nước mới tham gia cần xây dựng kế hoạch nghiên cứu - thử nghiệm dài hạn, gắn liền với chiến lược điện hạt nhân quốc gia.

Tại Hội thảo ngày 28/8/2025 với Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, EVN, PVN, Đại học Bách khoa Hà Nội, chuyên gia của Mạng lưới Chuyên gia hạt nhân Việt Nam (VietNuc) có trụ sở chính tại Pháp đã trình bày báo cáo “Towards nuclear energy in Vietnam”. Trong đó, nêu rõ:

“Kể cả trong trường hợp lò phản ứng chìa khóa trao tay, phần lớn công tác kỹ thuật, cấp phép và xây dựng do nhà cung cấp đảm nhiệm, việc phát triển nghiên cứu và chuyên môn trong nước là điều cần thiết để vận hành an toàn, độc lập và bền vững trong suốt vòng đời của nhà máy. Việt Nam nên thực hiện các công việc sau đây:

- Xây dựng đội ngũ chuyên gia an toàn độc lập, nghiên cứu chất thải và tháo dỡ, nghiên cứu chu trình nhiên liệu, phát triển nguồn nhân lực.

- Phát triển chuyên môn, bằng cách thực hiện nghiên cứu về các chủ đề khác nhau, để hỗ trợ các cơ quan kiểm soát độc lập.

- Đầu tư vào bảo vệ bức xạ (phương pháp, thiết bị dò, đo lường).

- Chuẩn bị cho chiến lược năng lượng dài hạn và phát triển công nghệ.

Phân kỳ các lĩnh vực nghiên cứu như sau:

- Trong ngắn hạn: Nghiên cứu tác động kinh tế, xã hội, bảo vệ bức xạ, kết nối rủi ro, tác động môi trường, đo đạc, kỹ thuật, đo và phát hiện bức xạ, tổ chức cơ quan pháp quy, đào tạo nhân lực, đánh giá an toàn.

- Trong trung hạn: Quản lý vòng đời NMĐHN, nghiên cứu chu trình nhiên liệu, an ninh mạng, khả năng phục hồi của chuỗi cung ứng (supply chain resilience), tối ưu hóa lưới điện (grid optimization), kinh tế năng lượng, các giải pháp chất thải đặc biệt.

- Trong dài hạn: Quản lý chất thải, kéo dài tuổi thọ lò phản ứng, chu trình nhiên liệu, các công nghệ lò phản ứng mới, chiến lược chấm dứt hoạt động.

Ghi chú: Có thể có các lĩnh vực nghiên cứu cần quan tâm khác nên sớm bắt đầu”.

Đây là những ý kiến rất hữu ích của chuyên gia cao cấp Edmonium Christian Ngô đã có 40 năm làm việc trong ngành điện hạt nhân ở Pháp.

Có thể thấy, những kinh nghiệm quốc tế nêu trên cho một mẫu số chung: Các quốc gia thành công đều không chỉ nhập khẩu công nghệ mà còn đầu tư mạnh vào các cơ sở nghiên cứu - thử nghiệm để tạo nền tảng khoa học, pháp quy và nhân lực bền vững. Đây chính là cơ sở tham chiếu quan trọng để Việt Nam xây dựng định hướng phù hợp, vừa bảo đảm an toàn, vừa nâng cao năng lực tự chủ trong dài hạn.

2. Gợi ý cho Việt Nam:

Gợi ý một số điểm chính cho Việt Nam như sau:

- Tận dụng hiệu quả lò phản ứng Đà Lạt hiện có cho đào tạo, nghiên cứu neutron và sản xuất đồng vị.

- Sớm triển khai lò nghiên cứu mới trong khuôn khổ dự án CNST.

- Xây dựng các phòng thí nghiệm vật liệu và simulator toàn diện để phục vụ đào tạo nhân lực và thẩm định thiết kế.

- Đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong các lĩnh vực tán xạ neutron, nghiên cứu vật liệu và công nghệ nhiên liệu tiên tiến.

- Từng bước hình thành cụm nghiên cứu - thử nghiệm tích hợp, làm nền tảng khoa học và công nghệ cho chương trình điện hạt nhân Việt Nam.

Dưới đây là đề xuất kế hoạch cụ thể hơn cho Việt Nam được đề xuất theo ba giai đoạn như sau:

Ngắn hạn (1-2 năm):

- Hành động: Tận dụng tối đa lò phản ứng Đà Lạt để đào tạo và nghiên cứu cơ bản; triển khai ngay các phần mềm phân tích an toàn chuẩn quốc tế (MCNP, SERPENT, RELAP5, TRACE, SCALE, MELCOR); xây dựng phòng thí nghiệm vật liệu cơ bản với thiết bị SEM, XRD, thiết bị đo liều bức xạ.

- Trang thiết bị: Simulator dạng PC/Workstation cho đào tạo; phòng thí nghiệm mô phỏng an toàn; các thiết bị đo lường bức xạ di động.

- Nhân lực: Hình thành nhóm nghiên cứu liên ngành (nuclear physics, vật liệu, an toàn hạt nhân); gửi cán bộ đi đào tạo tại Nga, Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp thông qua chương trình hợp tác song phương và hỗ trợ kỹ thuật của IAEA.

Trung hạn (3-5 năm):

- Hành động: Hoàn thiện và đưa vào vận hành lò nghiên cứu mới (10 MW) trong khuôn khổ CNST; thiết lập test loops quy mô vừa để thử nghiệm nhiên liệu và hệ thống thủy nhiệt cơ bản; xây dựng phòng thí nghiệm hóa phóng xạ và cơ sở xử lý chất thải thử nghiệm; triển khai simulator toàn diện (Full-Scope) phục vụ đào tạo và thẩm định thiết kế trên cơ sở đã xác định đối tác và công nghệ cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 1 và Ninh Thuận 2.

- Trang thiết bị: Test loops thủy nhiệt; kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM); buồng chiếu xạ; hệ thống phân tích phổ khối ICP-MS; siêu máy tính tầm trung cho mô phỏng hạt nhân.

- Nhân lực: Phát triển đội ngũ kỹ sư vận hành lò nghiên cứu; nhóm chuyên gia mô phỏng an toàn (DSA, PSA); hình thành trung tâm đào tạo nhân lực quốc gia gắn với CNST.

Dài hạn (6-15 năm):

- Hành động: Phát triển cụm nghiên cứu - thử nghiệm tích hợp gồm lò nghiên cứu, test loops tiên tiến, phòng thí nghiệm vật liệu và neutron scattering; tham gia nghiên cứu quốc tế về SMR và lò thế hệ IV; phát triển phần mềm tính toán nội địa; chuẩn bị năng lực thử nghiệm chu trình nhiên liệu (fabrication, xử lý chất thải).

- Trang thiết bị: Test loops công suất cao trong lò nghiên cứu 10-20 MW; hệ thống neutron scattering; cơ sở nghiên cứu nhiên liệu tiên tiến; siêu máy tính quy mô lớn phục vụ nghiên cứu đa ngành.

- Nhân lực: Đào tạo thế hệ chuyên gia hạt nhân mới với khoảng 300-500 nhân lực trình độ cao; hình thành viện nghiên cứu hạt nhân đa lĩnh vực; tăng cường năng lực cơ quan pháp quy với đội ngũ chuyên gia phân tích độc lập.

Kế hoạch này nên được bổ sung thêm các đề xuất của chuyên gia VietNuc nêu ở trên, thực hiện song hành với hợp tác quốc tế, đồng thời có cơ chế huy động nguồn lực trong nước để bảo đảm tính bền vững và tự chủ lâu dài.

IV. Kết luận:

Cơ sở nghiên cứu - thử nghiệm là nền tảng then chốt cho mọi chương trình điện hạt nhân. Đây không chỉ là nơi tạo ra dữ liệu khoa học - kỹ thuật để phục vụ thẩm định an toàn và cấp phép, mà còn là môi trường phát triển công nghệ, đào tạo nhân lực và nâng cao năng lực quản lý. Kinh nghiệm quốc tế cho thấy: Quốc gia nào đầu tư bài bản cho hệ thống này sẽ có lợi thế vượt trội trong việc triển khai điện hạt nhân an toàn, hiệu quả và bền vững.

Đối với Việt Nam, việc xây dựng và phát triển cơ sở nghiên cứu - thử nghiệm là yêu cầu cấp thiết. Trước mắt, cần tận dụng tối đa lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt và các phòng thí nghiệm hiện có để duy trì đào tạo và nghiên cứu. Song song, việc triển khai lò nghiên cứu mới trong khuôn khổ CNST sẽ đánh dấu bước ngoặt, giúp Việt Nam chủ động thử nghiệm nhiên liệu, vật liệu, sản xuất đồng vị phóng xạ, cũng như hỗ trợ thiết kế và vận hành NMĐHN tương lai.

Một lộ trình ba giai đoạn được xem là phù hợp:

Ngắn hạn - duy trì và khai thác tối đa cơ sở hiện có.

Trung hạn - xây dựng lò nghiên cứu mới và phát triển simulator, trung tâm tính toán.

Dài hạn - hình thành cụm nghiên cứu - thử nghiệm tích hợp, hướng tới tự chủ công nghệ và mở rộng ứng dụng bức xạ.

Quan trọng hơn, khi đặt song song hai hướng tiếp cận - OPEX (kinh nghiệm vận hành) và Nghiên cứu - thử nghiệm (hạ tầng khoa học) - có thể thấy đây là hai trụ cột bổ trợ lẫn nhau. OPEX giúp bảo đảm vận hành an toàn, nâng cao văn hóa an toàn và hội nhập quốc tế; trong khi nghiên cứu - thử nghiệm cung cấp nền tảng khoa học - công nghệ cho thiết kế, thẩm định và đổi mới. Sự kết hợp này có thể được coi là “định hướng chiến lược kép” để Việt Nam xây dựng chương trình điện hạt nhân an toàn, hiệu quả và bền vững.

- “Một chương trình điện hạt nhân chỉ có thể an toàn và bền vững khi được nâng đỡ bởi hệ thống OPEX hiệu quả”.

- “Điện hạt nhân chỉ có thể phát triển an toàn, hiệu quả và bền vững nếu gắn liền với nền tảng cơ sở nghiên cứu - thử nghiệm vững chắc”./.

HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM