Phát triển điện hạt nhân - Bài học độc lập năng lượng, phát huy nội lực và hợp tác quốc tế của Pháp

Gợi mở một số công việc trước mắt, cần làm ngay cho dự án điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam Sau khi BCHTW Đảng thống nhất chủ trương tái khởi động điện hạt nhân, ngày 30/11/2024, Quốc hội đồng ý đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận theo đề xuất của Chính phủ. Tiếp đến, ngày 5/12/2024, Tổng Bí thư Tô Lâm thị sát địa điểm xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1... Chuỗi các sự kiện trên đã cho thấy tầm quan trọng, tính cấp thiết của nguồn điện này trong “kỷ nguyên mới của dân tộc”. Để sớm hiện thực hóa chủ trương lớn của Đảng, Nhà nước, trong bài viết dưới đây, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam gợi mở một số nội dung công việc quan trọng trước mắt, cần làm ngay của Chính phủ, các bộ, ngành liên quan cho dự án điện hạt nhân đầu tiên ở Việt Nam.

Sức sống điện hạt nhân Pháp trong thế giới biến động:

1986 là năm của hai sự kiện lớn trong thế giới năng lượng: Giá dầu liên tục ở mức thấp trong suốt cả năm và sự cố tại Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl của Liên Xô. Với những diễn biến như vậy, dư luận thế giới bắt đầu nghi ngờ về tương lai của năng lượng hạt nhân. Đây là một trong những câu hỏi chính khi tranh luận tại Hội nghị Năng lượng Thế giới (WEC) được tổ chức tại Cannes, Pháp vào mùa thu năm 1986.

Trong thảo luận của WEC, điện hạt nhân vẫn được cho là nguồn năng lượng khả thi về thương mại, đáng tin cậy, an toàn và thiết yếu cho thế kỷ tới. Tuy nhiên, sau hội nghị, xu hướng chủ đạo của nhiều quốc gia vẫn là do dự và chờ đợi. Nhiều chương trình điện hạt nhân đã bị dừng lại và các dự án giãn tiến độ, hoặc đình chỉ, hay chờ đợi.

Trong bối cảnh ảm đạm ấy, chương trình điện hạt nhân Pháp vẫn tỏa sáng nhờ thành công và sức sống của mình. Tại Pháp, 6 tổ máy điện hạt nhân mới đã được kết nối với lưới điện trong năm 1986. Công suất lắp đặt của 49 tổ máy điện hạt nhân của Pháp hồi đó đang hoạt động đạt 45.000 MW, tăng công suất nguồn điện này của Pháp thêm 19% trong năm.

Năm 1986, Framatome - Công ty thuộc Tập đoàn Năng lượng đa quốc gia của Pháp đã ký hợp đồng xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Quảng Đông (Trung Quốc) - khi quốc gia này tin tưởng vào công nghệ và kinh nghiệm của Pháp.

Hiện tại, Pháp là quốc gia có ngành công nghiệp điện hạt nhân năng động và gắn kết. Vào năm 2021, các quốc gia thành viên Liên minh châu Âu (EU) có sản lượng điện hạt nhân 731 TWh, thấp hơn nhiều so với mức đỉnh 2004 là 900 TWh. Một nửa điện hạt nhân của EU được sản xuất ở Pháp (52% tổng sản lượng điện hạt nhân của EU - 379 TWh). Các nhà sản xuất điện hạt nhân lớn khác trong EU là Đức 69 TWh (9% - đã chấm dứt hoàn toàn vào năm 2023), Tây Ban Nha 56 TWh (8%), Thụy Điển 53 TWh (7%) và Bỉ 50 TWh (7%). Năm quốc gia này cùng nhau tạo ra hơn 83% tổng lượng điện từ các cơ sở hạt nhân đặt tại EU.

Theo Reuters: Pháp cũng là quốc gia có tỷ lệ sử dụng điện hạt nhân cao nhất EU (68,9%), với 56 trong số hơn 100 lò phản ứng có thể hoạt động. Đầu tháng 12/2022, Pháp đã tái khởi động dự án năng lượng hạt nhân ở Penly, Normandy. Đầu năm 2023 Pháp công bố kế hoạch trị giá 57 tỷ USD để xây dựng 6 lò phản ứng hạt nhân thế hệ tiếp theo, đó là các lò phản ứng kiểu EPR (lò phản ứng nước áp lực thế hệ thứ ba). Các dự án điện hạt nhân của Pháp sẽ bắt đầu từ năm 2028, đồng thời dự kiến xây dựng thêm 8 lò nữa vào năm 2050.

Chính sách rõ ràng, nhất quán:

Thành công chương trình điện hạt nhân của Pháp có thể do một số yếu tố. Đầu tiên, Pháp có chính sách năng lượng rõ ràng, được thực hiện nhất quán bởi tất cả các chính phủ kế nhiệm. Việc thực hiện chính sách này được hỗ trợ bởi các nhiệm kỳ có ý thức trách nhiệm, linh hoạt và quyết tâm bảo vệ môi trường. Một yếu tố khác, cũng quan trọng không kém, đó là cơ cấu công nghiệp hạt nhân của Pháp có tính tập trung cao. Cấu trúc này giúp các doanh nghiệp liên quan có thể tập trung nỗ lực, thực hiện các khoản đầu tư cần thiết và chia sẻ công việc cần làm mà không làm tăng thêm sự cạnh tranh, hoặc trùng lặp công việc.

Tập đoàn Điện lực Quốc gia Pháp (Electricite de France - EDF) là chủ sở hữu nhà máy, nhà thầu chính và nhà điều hành điện hạt nhân. Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Pháp (CEA) thực hiện một phần hoạt động nghiên cứu, phát triển và cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cần thiết cho các cơ quan an toàn. Còn một số công ty công nghiệp hàng đầu về thiết kế và sản xuất các bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân như:

- Framatome chịu trách nhiệm thiết kế, sản xuất, lắp đặt và khởi động hệ thống cấp hơi (nuclear steam supply system - NSSS), các thanh nhiên liệu và các thiết bị phụ trợ liên quan.

- Alsthom cung cấp tua bin và các thiết bị phụ trợ.

- Cogema cung cấp nhiên liệu uranium tự nhiên và làm giàu cho các lò phản ứng, cũng như tái chế nhiên liệu đã qua sử dụng.

Theo cách này, ngành công nghiệp điện hạt nhân của Pháp xử lý mọi loại tình huống, từ cung cấp NSSS đến các nhà máy chìa khóa trao tay sẵn sàng hoạt động.

Câu chuyện về năng lượng hạt nhân ở Pháp rất dài, nó bắt đầu với việc Henri Becquerel phát hiện ra phóng xạ và Pierre và Marie Curie phát hiện ra radium. Ba mươi năm sau, Frederic Joliot-Curle đã chứng minh tính khả thi của việc duy trì phản ứng dây chuyền hạt nhân và nộp đơn xin cấp bằng sáng chế lò phản ứng hạt nhân đầu tiên.

Ngay sau Thế chiến 2 năm 1945, Tướng de Gaulle đã thành lập Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Pháp (CEA). Các lò phản ứng đầu tiên được ra đời, được cung cấp bằng nhiên liệu uranium tự nhiên, được làm mát bằng than chì và làm mát bằng khí. Nhưng chúng cũng minh họa cho mức độ tiến bộ đã đạt được, các lò phản ứng tái sinh nhanh đầu tiên (FBR), chẳng hạn như Phenix, một FBR 250 MWe bắt đầu hoạt động thường xuyên vào đầu những năm 1970, hơn 15 năm trước. Song song, tại Chooz, Framatome đã xây dựng một nhà máy theo một mô hình hoàn toàn khác, với lò phản ứng nước áp suất công suất 300 MW sử dụng nhiên liệu uranium làm giàu.

Tất cả những thành tựu này giúp Pháp có được kinh nghiệm và năng lực vô cùng quý giá. Vào năm 1973, chính quyền Pháp đã quyết định đẩy mạnh năng lượng hạt nhân. Lý do, Pháp có rất ít tài nguyên năng lượng tự nhiên và phải phụ thuộc rất nhiều vào nguồn cung cấp năng lượng nhập khẩu, đặc biệt là dầu mỏ. Do đó, đảm bảo sự độc lập về năng lượng là vô cùng quan trọng, thông qua giải pháp phát triển các “nguồn năng lượng quốc gia”, trong đó có điện hạt nhân.

Tuy nhiên, để tránh rơi vào những cái bẫy vô hình, Pháp đã kiểm soát hoàn toàn mọi khía cạnh, như nhiên liệu, thiết kế, xây dựng, vận hành các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai.

Một số lượng lớn các nhà máy được xây dựng, nhưng chỉ sử dụng một công nghệ. Phương pháp tiếp cận làm mát bằng khí, sử dụng urani tự nhiên - than chì đã bị loại bỏ vì lý do kinh tế và sau khi đánh giá cẩn thận, quyết định đã được đưa ra là sử dụng công nghệ Lò phản ứng nước áp lực (PWR). Các năng lực công nghiệp cần thiết sẽ được huy động và tập trung vào tay một số ít công ty. Các công ty này được đảm bảo về tính liên tục của chương trình và thị trường ổn định, sẽ được khuyến khích đầu tư cần thiết vào nguồn nhân lực, cũng như cơ sở công nghiệp để đảm bảo chương trình thành công.

Một bộ quy tắc và tiêu chuẩn hoàn chỉnh, nhất quán được thiết lập để tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý. Cuối cùng, chương trình sẽ bao gồm các đơn vị giống hệt nhau, để chuẩn hóa có thể cung cấp sự thỏa hiệp tốt nhất giữa hai mục tiêu quan trọng:

1. Ổn định kỹ thuật trong thời gian dài nhất có thể để đạt được những lợi ích mong đợi từ hiệu ứng của chuỗi.

2. Cởi mở với những cải tiến do tiến bộ kỹ thuật và phản hồi kinh nghiệm.

Cách Pháp đã chọn con đường “tiến hóa từng bước” trong công nghệ:

Để đạt được mục tiêu đã đề ra và tránh rủi ro liên tiếp thay đổi thiết kế (không phải lúc nào cũng được biện minh đầy đủ), Pháp đã chọn con đường “tiến hóa từng bước”. Điều này được thực hiện thông qua các chuỗi nhà máy liên tiếp, mỗi chuỗi tương ứng với một tiêu chuẩn được cập nhật. Mỗi chuỗi đại diện cho một bước tiến trong quá trình tiến hóa kỹ thuật và hưởng lợi từ kinh nghiệm thu được trong bước trước đó. Dưới đây là một số ví dụ:

1. Dòng 900-HWe: Dựa trên cấu hình hai tổ máy, các thiết kế hệ thống cung cấp hơi hạt nhân ba vòng NSSS bắt đầu với 2 tổ máy tại Fessenheim, được ký hợp đồng vào năm 1970, 4 tổ máy của Nhà máy điện hạt nhân Bugey, được ký hợp đồng vào năm 1970 và 1971. Kinh nghiệm có được trong việc thiết kế 6 tổ máy này đã dẫn đến việc EDF sau đó đưa ra hàng loạt các tổ máy dựa trên lò 900-MWe được tiêu chuẩn hóa. Dòng CP1, bao gồm 18 tổ máy, được đặt hàng vào năm 1974. Chúng được chế tạo như các tổ máy đôi, với một sảnh tua bin chung và tòa nhà phụ trợ hạt nhân.

Dòng CP2, bao gồm 10 tổ máy, được đặt hàng vào năm 1977. Chúng tương tự như các tổ máy CP1, nhưng có một sảnh tua bin riêng cho mỗi tổ máy, được bố trí theo hướng xuyên tâm từ tòa nhà lò phản ứng.

2. Dòng 1300-MWe: Dòng này được đưa vào hoạt động năm 1976, bao gồm 20 tổ máy bốn vòng có kích thước lớn hơn, phù hợp với lưới điện hiện tại của Pháp, bao gồm hai phân nhóm tiêu chuẩn: Phân nhóm P4, tổng cộng 8 tổ máy và Phân nhóm P'4, với 12 tổ máy, tương tự như các tổ máy P4, nhưng có các tòa nhà nhỏ gọn hơn, do tối ưu hóa công trình dân dụng. Và cuối cùng, phân nhóm 1500 MWe, hay “N4”.

Hai tổ máy thuộc phân nhóm thiết kế bốn vòng mới nhất này đã được EDF đặt hàng. Chúng tương ứng với những phát triển mới nhất trong công nghệ điện hạt nhân của Pháp, với máy phát hơi kiểu mới, máy bơm làm mát lò phản ứng, tua bin hơi mới, cùng với thiết bị đo lường và điều khiển tiên tiến.

Liên kết và hợp tác quốc tế:

Để xây dựng một nền công nghiệp hạt nhân nhanh, Pháp đã áp dụng nhiều chương trình thực tiễn, khoa học và điều chỉnh năng lực công nghiệp của mình trong thời gian kỷ lục.

Một ví dụ nổi bật là nhà máy sản xuất linh kiện nặng Framatome tại Chalon-sur-Saöne - một nơi trưng bày của châu Âu, vì có thiết bị hiện đại và năng lực sản xuất cao. Chỉ trong vài năm, Framatome đã tạo ra tiềm năng sản xuất các thành phần chính cho tối đa 8 tổ máy hạt nhân mỗi năm: 8 lò phản ứng đã lắp ráp, 18 đến 24 máy phát hơi nước, tùy thuộc vào kiểu máy và 8 bình điều áp.

Dựa trên chương trình hạt nhân của Pháp đã thảo luận trước đó và được hỗ trợ bởi năng lực nghiên cứu và phát triển (R&D) mạnh mẽ của CEA, chương trình R&D của riêng Framatome đã giúp công ty đạt được sự độc lập hoàn toàn về mặt kỹ thuật và công nghệ.

Từ ngày 1/1/1980 đến ngày 30/9/1986, có tổng cộng 44 tổ máy điện hạt nhân đã được đặt hàng trên thế giới. Framatome đã giành được 22 trong số các đơn đặt hàng này, đơn hàng cuối cùng là cho hai tổ máy loại 1000 MWe cho địa điểm Daya Bay ở Trung Quốc. Hợp đồng đã được ký chính thức vào ngày 23/9/1986.

Cách thức ký hợp đồng của Pháp trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân có thể trở thành bài học mang lại lợi nhuận cho các quốc gia khác. Một trong những mục tiêu chính mà Chính phủ Pháp giao cho các công ty công nghiệp tham gia là các cơ sở được thành lập tại Pháp cho chương trình điện hạt nhân quốc gia của nước này phải có quy mô phù hợp để có thể hỗ trợ bất kỳ quốc gia nào khác muốn hợp tác với Pháp. Trong những điều kiện này, rõ ràng là Pháp sẵn sàng dành nguồn lực và kinh nghiệm của mình để mở rộng hợp tác quốc tế trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân. Pháp không chỉ sẵn sàng làm như vậy, mà còn có khả năng làm như vậy (như đã chứng minh thành công ở Bỉ, Nam Phi và Hàn Quốc).

Cuối thập niên 80, Pháp còn tham gia vào một nỗ lực tương tự ở Trung Quốc để xây dựng hai cơ sở điện hạt nhân hoàn chỉnh giống như nhiều cơ sở đã tồn tại ở Pháp. Trong mỗi dự án này, Pháp đã phát triển cách hợp tác thành công. Điều này đòi hỏi thời gian, sự kiên trì và một ý chí không ngừng nghỉ để đưa mọi thứ đến một kết thúc có hậu, đặc biệt là vì dự án có tính đặc thù riêng.

Trong mọi trường hợp, nhu cầu cần được đáp ứng là cụ thể đối với từng quốc gia đối tác, cũng như các mục tiêu. Pháp đã tìm cách thích ứng với các mục tiêu này và tìm ra các giải pháp khả thi, từng bước một, thỏa mãn các tham vọng của đối tác (như dự án KNU 9&10 ở Hàn Quốc chẳng hạn).

Pháp đã giúp Hàn Quốc tối đa hóa sự tham gia của ngành công nghiệp vào KNU 9&10 và tăng cường khả năng tiếp cận công nghệ lò PWR để giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp nước ngoài cho các dự án hạt nhân trong tương lai. Một tổ hợp công nghiệp lớn có tên là KHIC đã được thành lập tại Changwon và tạo thành nền tảng vững chắc để xây dựng năng lực công nghiệp nhằm tham gia hiệu quả và rộng rãi vào các dự án điện hạt nhân trong tương lai.

Đối với KNU 9&10, mục tiêu đặt ra cho KHIC là tự cung cấp, hoặc thông qua các nhà thầu phụ của họ, với gần 30% thiết bị. Mục tiêu đó đặt ra cho chủ sở hữu nhà máy tương lai, KEPCO chịu trách nhiệm cho các hoạt động xây dựng, lắp đặt và khởi động tại công trường.

Đối với các nhà cung cấp nước ngoài (bao gồm cả Framatome), các mục tiêu đặt ra là chuyển giao công nghệ cho nhà sản xuất địa phương, KHIC, và cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho KEPCO, KHIC, cũng như cho các nhà thầu xây dựng, lắp dựng trong toàn bộ thời gian thực hiện dự án.

Pháp cũng cung cấp hỗ trợ kỹ thuật trực tiếp, bằng cách tích hợp nhân sự giàu kinh nghiệm của Framatome vào các xưởng của KHIC và vào nhóm quản lý công trường của KEPCO. Nhiều nhân viên của KHIC đã được đào tạo tại Pháp để làm quen với các phương pháp chế tạo của Pháp và tận dụng bộ quy tắc, tiêu chuẩn thống nhất được áp dụng cho chương trình của Pháp.

Trong những năm tới, ngành công nghiệp hạt nhân Pháp do đó sẽ tiếp tục nỗ lực, đặc biệt theo hai hướng chính:

1. Tận dụng phản hồi kinh nghiệm từ nhiều đơn vị vận hành để duy trì và cải thiện hơn nữa hoạt động của tất cả các nhà máy dùng lò PWR do Framatome xây dựng.

2. Tiếp tục cách tiếp cận có phương pháp và thận trọng để từng bước cải thiện các mô hình tương lai của mình.

Đây là một trong những khía cạnh đáng chú ý nhất của câu chuyện năng lượng hạt nhân của Pháp trong tương lai tới./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo:

https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/20/012/20012642.pdf

https://www.nei.org/resources/statistics/top-15-nuclear-generating-countries