Tái khởi động điện hạt nhân Ninh Thuận: Công nghệ nào cho Việt Nam?

Ông Lê Đại Diễn - nguyên Phó giám đốc Trung tâm đào tạo hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử đã phân tích về xu hướng công nghệ điện hạt nhân hiện nay trên thế giới, ưu điểm và hạn chế của các công nghệ đó. Đồng thời, ông cũng bày tỏ quan điểm về công nghệ lò công suất nhỏ khi có ý kiến đề xuất, với những nhà máy nhiệt điện than sau khi đóng cửa có thể đặt các module công suất nhỏ để đáp ứng nhu cầu điện năng.

Thế giới đang sử dụng những công nghệ điện hạt nhân nào?

Là chuyên gia nghiên cứu về an toàn bức xạ và hạt nhân, ông Lê Đại Diễn - cho biết: Công nghệ nhà máy điện hạt nhân hiện nay phân loại dựa trên công suất, chất tải nhiệt và năng lượng notron.

Chuyên gia Lê Đại Diễn đề nghị sử dụng công nghệ hạt nhân đã được kiểm chứng cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận. Ảnh: Thu Hường

Nếu dựa trên công suất gồm có: Lò công suất lớn từ 1.000MWe trở lên, lò công suất trung bình từ khoảng 300-900MWe và công nghệ lò nhỏ, thậm chí siêu nhỏ.

Cách phân loại thứ hai theo chất tải nhiệt, lò phản ứng là nguồn năng lượng rất lớn được tạo ra bởi các phản ứng hạt nhân phân hạch, nên phải tải nhiệt ra ngoài. Để tải nhiệt ra ngoài hiện có công nghệ sử dụng nước nặng (lò CANDU) hay nước nhẹ LWR (nước dưới áp lực PWR/nước sôi BWR), khí, muối nóng chảy... làm chất tải nhiệt.

Phân loại theo năng lượng notron, hiện công nghệ lò trên notron nhanh (FBR), vì sử dụng notron nhanh nên công nghệ phức tạp, trên thế giới mới chỉ có các lò mang tính trình diễn chứ chưa đạt mức thương mại hóa.

Phần cơ bản của tất cả các lò phản ứng sản xuất điện hiện nay là lò trên notron nhiệt, sau khi các notron đã được làm chậm. Đây là các lò đã được thương mại và vận hành tại các nhà máy điện hạt nhân.

“Điện hạt nhân trải qua một thời kỳ phát triển khá dài, và hiện được chia ra thành các thế hệ gồm: I, II, III/III+, IV. Đặc trưng của các lò thế hệ có mang tính thời gian và lịch sử và đặc trưng nữa là nâng cao độ an toàn”- ông Lê Đại Diễn cho hay.

Theo ông Lê Đại Diễn, hiện các lò phản ứng hạt nhân thiên về sản xuất điện chủ yếu là các lò công suất lớn, các lò của Nga có công suất 1200MWe, hay các lò của Mỹ 1000-1150MWe, các lò nước nhẹ đặc trưng với công suất trong khoảng 1000-1500MWe.

Thế giới có khoảng 450 lò phản ứng hạt nhân sản xuất điện - Ảnh: Wikipedia

Nói về các lò công suất nhỏ hiện đang được thử nghiệm ở một số nước, ông Lê Đại Diễn thông tin, các lò công suất nhỏ, thiên về lưới điện yếu có tính cơ động cao như các nhà máy điện hạt nhân nổi. Thậm chí, các lò nhỏ còn được sử dụng cho đa mục tiêu như sản xuất điện, khử muối để sản xuất nước ngọt, cung cấp nhiệt cho các vùng xa xôi để sưởi ấm.

“Tuy nhiên, lò công suất nhỏ không có nghĩa là công nghệ đơn giản. Có ý kiến cho rằng nên xây dựng lò công suất nhỏ rồi dần làm chủ công nghệ mới xây lò công suất lớn là không chính xác”- vị chuyên gia này khẳng định.

Ông phân tích, lò công suất nhỏ (SMR) đều thuộc dòng công nghệ tiên tiến, xu hướng kết hợp một cách hợp lý giữa các hệ thống an toàn chủ động và an toàn thụ động với cách tiếp cận thiết kế tích hợp, trong đó hệ thống vòng tuần hoàn sơ cấp bao gồm vùng hoạt chứa nhiên liệu hạt nhân, thiết bị sinh hơi, thiết bị điều áp và bơm tuần hoàn đều được đặt trong thùng lò phản ứng, vì thế không thể gọi là đơn giản được, nó là thiết kế cực kỳ tiên tiến. Chưa kể một số thiết kế còn dùng các dạng nhiên liệu mới.

Nhiên liệu hạt nhân ở nhà máy điện hạt nhân thông thường dùng các bó thanh nhiên liệu trong khi một số thiết kế mới lại dùng các viên nhiên liệu dạng hình cầu nhỏ. Các chất tải nhiệt không phải là nước có thể là khí nhiệt độ cao hay muối nóng chảy.

Nói về đặc điểm chung của các lò phản ứng tiên tiến, ông Lê Đại Diễn cho biết, các lò có các đặc tính an toàn rất cao, điều này được thể hiện qua hiệu suất. Nếu ở các lò thế hệ II, III thì hiệu suất nhiệt chỉ khoảng 30-33%, với một số thiết kế mới hiệu suất có thể lên tới 40% cùng với đó là kích thước nhỏ, dễ vận chuyển, lưu trữ chất thải an toàn hơn.

“Các lò công suất lớn hay công suất nhỏ đều đi theo thiên hướng xây dựng tại nhà máy (module) sau đó đưa đến địa điểm để lắp đặt. Điều này cho phép đảm bảo chất lượng cao với chi phí thấp hơn và cắt giảm thời gian triển khai (tại địa điểm xây dựng)”- ông Diễn thông tin.

Tháp giải nhiệt và các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân Electricite de France (EDF) ở Cattenom, Pháp. Ảnh: AP.

Đồng thời, các lò hạt nhân đều có khả năng tích hợp với các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục như gió và mặt trời với chế độ theo tải và nguồn điện dự phòng. Hầu hết các lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ hiện đại đều có khả năng (theo thiết kế) hoạt động ở chế độ theo tải, tức là thay đổi mức công suất một hoặc hai lần mỗi ngày trong phạm vi từ 100% đến 50% (hoặc thậm chí thấp hơn) công suất định mức, hoặc có thể tăng công suất lên với tốc độ tăng dần lên tới 5% hoặc thậm chí cao hơn công suất định mức trong thời gian ngắn (theo giờ). Nên đáp ứng rất tốt việc duy trì sự ổn định của hệ thống điện.

Nên sử dụng công nghệ đã được kiểm chứng

Trước “hiện tượng” nhiều nước phát triển công nghệ lò phản ứng công suất nhỏ, ông Lê Đại Diễn cho biết, lò công suất nhỏ hiện đang là một trong những xu hướng phát triển hiện nay của công nghệ điện hạt nhân. Với các thiết kế đổi mới nên an toàn cao, dưới dạng module rất kinh tế nên “hiện tượng” này cũng là điều bình thường.

Theo chuyên gia, các lò SMR có các ưu điểm như: Nhân lực vận hành ít, an toàn thụ động, thời gian thay đảo nhiên liệu dài khoảng 5-10 năm. Nếu các lò chạy trong các tàu ngầm hạt nhân thậm chí có thể lên đến 20 năm, trong khi với lò thế hệ III và III+ thì thời gian đảo nhiên liệu từ 2-2,5 năm.

Nhà máy điện hạt nhân ở Pháp. Ảnh: Reuters

Lò module nhỏ cần diện tích nhỏ nên không yêu cầu chiếm nhiều diện tích đất đai, rất thuận lợi cho lựa chọn địa điểm, thời gian xây dựng ngắn giúp giảm chi phí, nếu cần tăng công suất chúng ta chỉ việc ghép thêm các module.

“Tuy nhiên, đây chỉ là triển vọng, những ưu điểm này sẽ trở thành hiện thực khi được thương mại hóa, được sản xuất hàng loạt cung cấp cho nhiều khách hàng”- ông Lê Đại Diễn nhấn mạnh.

Theo IAEA, năm 2024 trên thế giới có 68 thiết kế SMR đang được nghiên cứu phát triển ở mức độ rất khác nhau, từ thiết kế ý tưởng đến hoàn chỉnh thiết kế, xin cấp phép, thậm chí là đang xây dựng. “Trên thực tế chỉ có 2 thiết kế đã được xây dựng và vận hành, một vài thiết kế đang được triển khai xây dựng. Lò phản ứng KLT- 40S đã được xây dựng và phát điện thương mại vào năm 2019 ở Nga và lò khí nhiệt độ cao (HTR-PM) của Trung Quốc, chính thức vận hành thương mại từ 2023”- ông Diễn cho biết thêm.

Ông nhấn mạnh, nói đến công nghệ hạt nhân chúng ta hay nói đến công nghệ đó đã được kiểm chứng hay chưa. Xét về khía cạnh này, các lò nhỏ chưa có nhiều thời gian vận hành để được coi là công nghệ đã được kiểm chứng.

Theo các chuyên gia IAEA, các dự án SMR đầu tiên sẽ có chi phí rất cao (do lần đầu tiên được triển khai), tương lai còn khá bất định, SMR sẽ có chi phí hợp lý, thậm chí là rẻ trong tương lai xa. Theo dự đoán dự án SMR, thương mại hóa đầu tiên sẽ xuất hiện vào 2030. Cho nên có thể kỳ vọng, nửa cuối thế kỷ 21 có thể đón các SMR mới có thể được thương mại hóa khi minh chứng được độ an toàn, kinh tế. Chẳng hạn, Indonesia trong kế hoạch phát triển năng lượng của quốc gia này đã đặt SMR trong tầm nhìn từ 2050-2060.

Nói về cách tiếp cận sử dụng các lò SMR, trong trường hợp giả định các lò công suất nhỏ đã được thương mại hóa, chuyên gia Lê Đại Diễn chỉ ra hai xu hướng.

Xu hướng thứ nhất, cung cấp cho những vùng quá xa xôi. Ông lấy ví dụ tàu Akademik Lomonosov của Nga với hai lò phản ứng KLT-40S sau khi xây dựng xong, con tàu này được đưa đến Chukotka ở phía Đông Bắc cực rất xa xôi của Nga.

“Vậy câu hỏi đặt ra với dải đất hình chữ S, Việt Nam liệu có những vùng xa xôi nào mà không thể kéo được đường dây tải điện đến không? Câu trả lời là không”- ông Lê Đại Diễn khẳng định.

Xu hướng thứ hai, giải quyết đầu ra, chuyên gia lấy dẫn chứng tại Mỹ. Thời gian qua, Google, Amazon, Meta, Microsoft… đều ký hợp đồng với các công ty điện hạt nhân để phát triển các lò SMR hoặc tái khởi động nhà máy TMI với cam kết tiêu thụ điện. Lý do chính là các ông lớn về công nghệ cần đảm bảo nguồn năng lượng ổn định cho các trung tâm dữ liệu lớn, đáp ứng yêu cầu điện sạch của chính phủ Mỹ.

Rõ ràng khi đầu tư sẽ phải xét đến hiệu quả kinh tế. Dự án phát điện không các-bon (CFPP) với 6 lò SMR (công suất 77MWe mỗi lò) mà Nuscale đã ký kết với công ty điện lực bang Utah, Hoa Kỳ với tổng công suất 462MWe đã phải dừng lại.

Lý do không phải do an toàn mà do chi phí quá cao dẫn đến giá thành điện cao. Mặc dù vậy, Nuscale vẫn quyết tâm hoàn thành các lò SMR này tại phòng thí nghiệm quốc gia Idaho với sự bảo trợ của bộ Năng lượng (Department of Energy’s Idaho National Lab) với mục tiêu chứng minh hiệu quả của lò công suất nhỏ với ý nghĩa phát điện phi các-bon.

“Chúng ta đối mặt trong tương lai với điện hạt nhân đối với các lò SMR là vấn đề về an ninh và kinh tế trong khi vấn đề an toàn không đáng lo ngại”- ông Lê Đại Diễn khẳng định.

Chuyên gia Lê Đại Diễn cho rằng, Việt Nam nên sử dụng công nghệ đã được kiểm chứng. Ảnh: Thu Hường

Trong bối cảnh Việt Nam đang cần năng lượng để phát triển nền kinh tế số, công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nếu sử dụng các lò module nhỏ là không phù hợp và chi phí sẽ rất lớn do phải đào tạo nguồn nhân lực đủ lớn để quản lý vận hành các lò này do các lò được đặt ở các địa phương khác nhau.

Từ các phân tích trên, ông Lê Đại Diễn cho rằng, để phát triển điện hạt nhân, Việt Nam cần sử dụng công nghệ đã được kiểm chứng, trước mắt đối với dự án điện hạt nhân Ninh Thuận, nên xem xét ưu tiên Lò VVER-1200 (AES2006) cho dự án Ninh Thuận 1 ở Phước Dinh với đối tác Rosatom. Vì công nghệ này đang xây dựng và vận hành ở Nga, Belarus, Bangladesh… đồng thời, cũng nhằm tránh lãng phí thời gian tìm hiểu từ đầu.