Nhà máy điện hạt nhân nổi: Nga giữ vị trí tiên phong

"Điện hạt nhân giúp cân bằng năng lượng không carbon"

Phát triển kinh tế và công nghiệp tại các vùng xa xôi hẻo lánh là mục tiêu chiến lược chung của các quốc gia. Các nguồn năng lượng truyền thống (thủy năng, nhiệt năng) hay năng lượng hạt nhân thường không được ưu tiên lựa chọn để cung cấp điện cho các khu vực như Đông Nam Á, Trung Quốc; các sa mạc, các vùng đất khô cằn thuộc Trung Đông; vùng cực bắc của Canada; các vùng khó tiếp cận của Chile và vùng cực bắc nước Nga. Xây dựng nhà máy điện tại các khu vực kể trên không chỉ khó thực hiện và tiêu tốn nhiều nhân lực do sự thiếu thốn các nguồn lực, mà việc xây dựng nhà máy lớn cũng thường được xem là không cần thiết. Các vùng lãnh thổ này đòi hỏi các nhà máy có công suất vừa và nhỏ, được thiết kế nhằm kích thích sự phát triển các cơ sở công nghiệp và các thị trấn nhỏ.

Khả năng cung cấp điện cho các khu vực vùng sâu vùng xa bằng các nguồn năng lượng có công suất vừa và nhỏ được thảo luận lần đầu tiên trong giai đoạn đầu của ngành năng lượng hạt nhân Xô Viết. Trong những năm 1950, các nhà khoa học Xô Viết đã thiết kế nhà máy điện hạt nhân di động với công suất thấp được vận chuyển bằng 4 khung gầm tự hành. Cùng với đó, mô hình nhà máy điện hạt nhân nổi cũng được thiết kế song song. Tuy nhiên, cuối cùng, cả 2 dự án đều bị cho là bất khả thi và cho ngưng tất cả các hoạt động.

Nhiều thập kỷ sau, nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ hạt nhân và kinh nghiệm chuyên sâu trong vận hành các cơ sở hạt nhân đã cho phép nước Nga có cái nhìn mới mẻ về những dự án đã từng bị ngừng hoạt động trong quá khứ. Theo đó, dựa trên một loạt thiết kế tổ máy điện được sử dụng trong các tàu phá băng hạt nhân, quá trình thử nghiệm tại Bắc Cực; dự án nhà máy điện hạt nhân nổi lại được tái khởi động với mục tiêu đảm bảo cung cấp điện năng cho các cơ sở phi quân sự như các doanh nghiệp sản xuất cỡ lớn, các thị trấn cảng, các nhà máy khai thác và sản xuất dầu và khí đốt ngoài khơi.

Nhà máy điện hạt nhân nổi Akademik Lomonosov.

Nhà máy điện hạt nhân nổi là một tổ máy điện di động có công suất thấp, phù hợp với xu hướng sản xuất điện mới nhất, hiện nay sản xuất điện tại các khu vực có nhu cầu sử dụng điện tức thời. Nhà máy điện hạt nhân nổi Akademik Lomonosov của Nga hiện đang trong quá trình xây dựng. Đây là thiết kế đầu tiên trong loạt tổ máy điện di động công suất thấp, chưa từng xuất hiện trong ngành công nghiệp điện hiện đại. Nhà máy hiện đang được xây dựng trên nền tảng loạt thiết kế tổ máy điện trên tàu phá băng được sử dụng và vận hành tại Bắc Cực. Tuy nhiên, nhà máy này không hoàn toàn giống vậy, nó không phải là tàu thủy tự hành, nó phải được kéo đến một vị trí xác định ở các vùng nước ven biển. Khi đã ổn định vị trí, nhà máy điện hạt nhân nổi được kết nối với cơ sở hạ tầng bờ biển để cung cấp điện và nhiệt cho các khu dân cư. Một nhà máy điện hạt nhân nổi sở hữu công suất tối đa là hơn 70MW. Nhà máy được trang bị hai lò phản ứng KLT-40S với khả năng sinh nhiệt 150MW/lò. Nhà máy điện dự kiến được đặt tại thị trấn Pevek, tọa lạc tại Chukotka, nằm trong vùng đông bắc của Nga. Khu vực này có nhiều công ty lớn chuyên sản xuất dầu, khí ga tự nhiên, vàng và nhiều khoáng sản khác.

Vào tháng 12/2016, Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Quốc gia Nga sẽ bắt đầu tải nhiên liệu hạt nhân lên tổ máy điện của Akademik Lomonosov. Trong khi đó, việc xây dựng các công trình kỹ thuật bờ biển và thủy lực nhằm phục vụ việc lắp đặt nhà máy điện hạt nhân nổi đã được khởi động vào mùa xuân năm nay. Tổ máy điện được kỳ vọng sẽ sẵn sàng cho quá trình vận chuyển vào tháng 10/2017. ROSATOM đang lên kế hoạch thực hiện việc lắp đặt tổ máy điện tại khu vận hành vào tháng 9/2019 và dự kiến nhà máy đi vào hoạt động trong tháng 11/2019.

Tiềm năng của dự án đã thu hút sự chú ý của rất nhiều quốc gia. Cụ thể, Trung Quốc và Indonesia đã thể hiện sự quan tâm đặc biệt tới thiết kế tổ máy điện nổi. Ý định thư đã được ký giữa 2 nước. Theo đó, ngày 29/07/2014, Công ty Rusatom Overseas (công ty con của ROSATOM) và Công ty Năng lượng mới CNNC Trung Quốc đã ký ý định thư về việc hơp tác phát triển các nhà máy điện hạt nhân nổi. Trung Quốc dự định sử dụng các nhà máy điện hạt nhân nổi để đảm bảo phát triển và nguồn cung năng lượng cho các vùng lãnh thổ hải đảo của nước này.

Tiếp đó, ngày 10/09/2015, tại Jakarta, Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc gia Indonesia (BATAN) đã ký Biên bản Ghi nhớ về việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân công suất cao và các nhà máy điện hạt nhân nổi tại Indonesia.

Các nhà máy điện hạt nhân nổi sở hữu rất nhiều đặc điểm nổi trội. Đầu tiên, một nhà máy điện hạt nhân nổi (NMĐHNN) là một công trình sản xuất điện tự động; toàn bộ nhà máy được xây dựng trên xưởng đóng tàu như một tàu thủy không tự hành và được kéo ra biển hoặc ra sông tới vị trí sử dụng. Khách hàng được cung cấp các cơ sở sản xuất điện hoàn chỉnh và đã được kiểm nghiệm sẵn sàng để vận hành, bao gồm cả khu nhà ở và cơ sở hạ tầng hoàn thiện, bao gồm cả nơi ở cho nhân viên vận hành và bảo trì nhà máy.

Khả năng di động của nhà máy cho phép đưa nó từ điểm này đến điểm khác khi cần thiết. Chính vì vậy, các NMĐHNN rất phù hợp cho việc vận hành tại các vùng hẻo lánh ven biển hay ven sông, xa hệ thống cung cấp điện trung tâm.

Một số các giải pháp đột phá về tính an toàn và phòng chống thiên tai đã được đưa vào thiết kế. Nhà máy điện ban đầu được thiết kế với “sức mạnh tăng cường” có khả năng chống chịu tối đa trước thảm họa sóng thần, va chạm với tàu thuyền hay các công trình ngoài khơi khác.

Nhiên liệu làm giàu được sử dụng trong NMĐHNN không vượt quá ngưỡng tối đa được quy định bởi Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA đảm bảo tuân thủ lệnh không phổ biến vũ khí hạt nhân (dưới 20%). Điều này cho phép sử dụng NMĐHNN đúng quy định quốc tế, ngay cả tại các quốc gia đang phát triển.

Phải nhấn mạnh rằng NMĐHNN có khả năng thực hiện các nhiệm vụ cực kỳ quan trọng khác. Các quốc gia, khu vực có khí hậu khắc nghiệt và khan hiếm nguồn nước sạch có thể sẽ quan tâm đến các nhà máy khử mặn hạt nhân nổi, tách biệt với thế hệ sản xuất điện, những nhà máy này biến nước muối biển thành nước sạch chất lượng cao, có thể uống được. Một nhà máy bao gồm cả tổ máy điện hạt nhân nổi lẫn hệ thống khử mặn liên quan đến quá trình thẩm thấu ngược hay giàn bay hơi nhanh đa tầng. Nhiều quốc gia gặp tình trạng thiếu nước sạch trầm trọng như châu Âu, châu Á, Trung Đông, Bắc Phi đều bày tỏ sự quan tâm tới các hệ thống này.

Sau 40 năm vận hành, tổ máy điện sẽ được thay thế mới trong khi thiết bị đã qua sử dụng sẽ được gửi trả lại để xử lý. Nguyên tắc “cánh đồng xanh” được áp dụng cho cả quá trình trong và sau vận hành của NMĐHNN: không vật chất hay nguyên liệu nào nguy hiểm đến sinh thái được phép để lại trong nhà máy điện hạt nhân nổi. Một điều đáng nói nữa là vì đây là nhà máy điện hạt nhân nên nó không sản sinh khí thải độc hại CO₂ ra môi trường.

NGUYỄN DỊU