Đây cũng là động lực để những dự án điện hạt nhân mới ra đời, trong đó phải kể đến sự xuất hiện của lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ.
Nhu cầu điện hạt nhân mới
Các thảm họa hạt nhân như Chernobyl, Fukushima đã làm giảm khao khát của nhân loại trước nguồn năng lượng điện hạt nhân.
Trước sự cố Fukushima năm 2011, Nhật Bản có kế họach đưa năng lượng hạt nhân vào sử dụng trong một nửa số điện năng trên cả nước vào năm 2030. Nhưng sau sự cố, Chính phủ Nhật Bản cho dừng tất cả 54 nhà máy hạt nhân trên toàn quốc để kiểm tra mức độ an toàn.
Đến năm 2012, tỷ trọng hạt nhân trong cơ cấu điện của nước này đã giảm xuống còn 14%. Sang năm 2020, con số còn dưới 5%. Các quốc gia khác, như Đức, đã chọn dừng hoàn toàn các thí nghiệm điện hạt nhân sau thảm họa.
Ngày nay, các dự án xây dựng lò phản ứng hạt nhân có quy mô và số lượng rất nhỏ. Tại các quốc gia như Pháp, Mỹ, có hệ thống năng lượng phụ thuộc nhiều vào công nghệ và các lò phản ứng, họat động cũng đang giảm mạnh. Ngoài những lo ngại về an toàn, chi phí gia tăng là nguyên nhân chính khiến việc xây dựng các nhà máy hạt nhân còn hạn chế.
Tuy nhiên, điều này cũng không ngăn các nước phát triển đầu tư cho điện hạt nhân. Thay vì những lò phản ứng điện hạt nhân truyền thông, gây ra thảm họa năng lượng, thế giới đang hướng đến những lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) vì tin tưởng đây là câu trả lời cho các vấn đề khí hậu và năng lượng.
Thiết kế lò phản ứng nhỏ và trung bình theo mô-đun (small modular reator – SMR) được coi là xu thế công nghệ năng lượng hạt nhân trong tương lai. Trái ngược so với trước đây, hình dung về các lò phản ứng hạt nhân phải lớn, có công suất từ 1.500 đến 1.700 megawatt để giảm chi phí, SMR chỉ có công suất từ 30 megawatt (MW) trở xuống. Lò phản ứng trung bình có công suất khoảng 700 MW. Khi được xây dựng, một lò phản ứng nhỏ sẽ có diện tích bằng khoảng hai sân bóng đá.
TS Sergey Brilev, Chủ tịch Hiệp hội Năng lượng toàn cầu, đã mô tả các lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ là “nguồn năng lượng hùng mạnh để duy trì năng lượng cho các thành phố trong tương lai”. Bởi lẽ SMR có những lợi thế riêng biệt.
Các nhà máy nhỏ phù hợp với vùng sâu vùng xa nơi có nhu cầu công suất lớn nhưng cơ sở hạ tầng sẵn có còn thấp. SMR có thể tạo ra nguồn điện cho các ứng dụng lai; sử dụng kết hợp với công nghệ tái tạo, đặc biệt trong hệ thống phân tán; yêu cầu chi phí vốn thấp. SMR có thể được xây dựng độc lập hoặc là một phần của các mô-đun lớn hơn với dung lượng tăng dần.
SMR sẽ có ít bộ phận cơ khí hơn một lò phản ứng truyền thống, họat động trên ít chất phóng xạ hơn, tạo ra ít nhiệt hơn và có thể họat động dưới lòng đất với hệ thống làm mát thụ động. Ít nhất trên lý thuyết, SMR sẽ an toàn hơn so với các nhà máy điện hạt nhân thông thường.
Ngoài ra, các chuyên gia kỳ vọng SMR có thể tham gia vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu để giảm phát thải khí nhà kính, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, giới khoa học vẫn cần thời gian đánh giá khả năng chống biến đổi khí hậu của SMR so với các lò hạt nhân thông thường.
Sự phát triển của SMR trên thế giới
Hiện nay, có bốn lựa chọn công nghệ xây dựng lò phản ứng hạt nhân gồm lò nước nhẹ (LWR), lò muối nóng chảy (MSRs), lò nhiệt độ cao làm chậm nơtron bằng graphit (HTR) và là nơtron nhanh (FNR). Trong đó, LWR có rủi ro công nghệ thấp nhất nhưng FNR nhỏ gọn hơn.
Để chuyển các lò này sang dạng mô-đun nhỏ yêu cầu thiết kế đơn giản hoá, sản xuất tiết kiệm, thời gian xây dựng ngắn và chi phí tìm địa điểm được giảm thiểu tối đa.
Mô hình SMR đang được phát triển tại nhiều quốc gia. Ngày 23/12, Chính phủ Bỉ cho biết dự kiến đóng cửa tất cả các nhà máy điện hạt nhân vào năm 2025 nhưng tiếp tục đầu tư cho công nghệ trong tương lai, đặc biệt là các lò phản ứng mô đun nhỏ (SMR).
Trong khi đó, Trung Quốc đã cho xây dựng lò phản ứng mô-đun nhỏ công suất 200 MW có kích thước gần bằng 1/5 so với lò phản ứng hạt nhân đầu tiên tại nhà máy điện hạt nhân Shidaowan, tỉnh Sơn Đông. Nước này đã kết nối lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ này với mạng lưới điện của mình, trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới sử dụng điện tử SMR.
Lò phản ứng mới được thiết kế để tắt nhanh chóng khi gặp sự cố, trái ngược với các hệ thống đang họat động có thể không kích họat biện pháp an toàn nếu mất điện, như những gì đã xảy ra với thảm họa điện hạt nhân Fukushima.
Akademik Lomonosov, nhà máy điện hạt nhân nổi đầu tiên trên thế giới tại Nga, đang sản xuất năng lượng từ hai SMR có công suất 35 MW. Nhật Bản cũng đang hợp tác với Mỹ và các đối tác khác đẩy mạnh phát triển công nghệ điện hạt nhân thế hệ mới trong dự án thử nghiệm về các lò phản ứng nhanh và lò phản ứng mô đun nhỏ (SMR).
Ngoài ra, hơn 70 thiết kế SMR thương mại đang được phát triển trên khắp thế giới nhắm đến đầu ra đa dạng và các ứng dụng khác nhau như cung cấp điện, hệ thống năng lượng lai, hệ thống sưởi, khử mặn nước…
Mặc dù có rất nhiều điều thú vị xoay quanh SMR, đây vẫn là công nghệ cần được nghiên cứu và theo dõi. Ông Allison Macfarlane, cựu chủ tịch Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Mỹ, cho rằng có thể mất một thời gian dài để công nghệ này phát triển. Dù mang tiềm năng lớn, các dự án xây dựng SMR sẽ phải tìm cách chứng minh lò phản ứng mô-đun nhỏ là nguồn điện an toàn, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí.
