ƯU ĐIỂM NỔI TRỘI CỦA ĐIỆN HẠT NHÂN

Nhà máy điện hạt nhân hay nhà máy điện nguyên tử là một hệ thống thiết bị điều khiển kiểm soát phản ứng hạt nhân dây chuyền ở trạng thái dừng nhằm sản sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt năng, sau đó năng lượng nhiệt này được các chất tải nhiệt trong lò (nước, nước nặng, khí, kim loại lỏng...) truyền tới thiết bị sinh điện năng như turbin để sản xuất điện năng.

Khác với nhiệt điện than cần đốt lượng lớn nguyên liệu, thủy điện cần tích trữ nước hay năng lượng tái tạo phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết, điện hạt nhân được tạo ra do phản ứng phân hạch dẫn đến sinh nhiệt mà không có chất nào bị đốt cháy. Điều đáng nói là trong quá trình sản xuất điện hạt nhân, lượng khí CO2 thải ra tính trên đơn vị 1 kWh điện rất thấp. Theo các chuyên gia năng lượng hạt nhân trên thế giới, các phản ứng hạt nhân giải phóng một nguồn năng lượng rất lớn chỉ từ một lượng Uranium rất nhỏ. Cụ thể, năng lượng giải phóng từ 1 gam Uranium được cho là tương đương với việc đốt 1 tấn dầu và lượng khí thải CO2 trên 1 đơn vị kWh tính cho cả một chu kỳ sản xuất điện hạt nhân chỉ có 6 gam. Con số phát thải CO2 này ở điện gió (tính cả xây dựng và lắp đặt) là 10 gam/kWh; điện mặt trời (tính cả sản xuất và lắp đặt) là 50 gam/kWh; trong các nhà máy nhiệt điện khí hiện đại nhất là 400 gam/kWh; nhiệt điện than thải 800 gam CO2 để sản xuất ra 1 kWh đối với các nhà máy hiện tại, còn với các nhà máy được trang bị ở mức trung bình, con số lên tới 1.000 gam/kWh. Do đó, các chuyên gia tính toán điện hạt nhân được cho là nguồn phát điện phù hợp, có tính kinh tế và đặc biệt là thân thiện với môi trường.

Nhà máy điện hạt nhân Cattenom, nằm ở vùng Lorraine, nước Pháp, gần biên giới với Đức. Được biết, công trình này thuộc quyền sở hữu của Công ty Electricite de France (EDF-Công ty điện lực Pháp) - công ty điện lực lớn nhất châu Âu và lớn thứ nhì thế giới

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐIỆN HẠT NHÂN

Điện được tạo ra bởi lò phản ứng hạt nhân lần đầu tiên vào ngày 3 tháng 9 năm 1948 tại Lò phản ứng Graphite X-10 ở Oak Ridge, Tennessee ở Hoa Kỳ.

Vào nửa sau thập niên 1940, trước khi ra đời quả bom hạt nhân đầu tiên của Liên Xô (thử nghiệm diễn ra ngày 29 tháng 8 năm 1949), các nhà khoa học Liên Xô đã bắt đầu xây dựng dự án đầu tiên để khai thác năng lượng hạt nhân với mục đích hòa bình, đây là những hướng đi quan trọng để giải quyết về vấn đề năng lượng đang rất hết sức cấp thiết trong tương lai.

Năm 1948, theo đề xuất của I. V. Kurchatov - người đi đầu trong lĩnh vực hạt nhân của Liên Xô - ông dẫn đầu nhóm nghiên cứu của mình bắt đầu những nghiên cứu đầu tiên về việc áp dụng thực tế năng lượng hạt nhân để thu được nguồn năng lượng điện.

Vào tháng 5 năm 1950 ở gần ngôi làng Obninsk thuộc tỉnh Kaluga (Liên Xô cũ) những công việc để xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên được bắt đầu.

Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của thế giới công suất 5 MW đã hòa vào mạng lưới điện quốc gia ngày 27 tháng 6 năm 1954 ở Liên Xô, tại thành phố Obninsk thuộc tỉnh Kaluga. Tới năm 1958 thì lần lượt các nhà máy khác đi vào hoạt động, đầu tiên là tổ máy số 1 nhà máy điện hạt nhân Sibirskaya với công suất 100 MW, và về sau toàn bộ dự án được hoàn thành thì công suất lên tới 600 MW. Cũng trong năm đó nhà máy điện hạt nhân Beloyarskaya cũng được triển khai xây dựng, nhưng mãi tới ngày 26 tháng 4 năm 1964 thì tổ máy phát điện đầu tiên mới đi vào hoạt động. Tới tháng 8 năm 1964 thì khối 1 của nhà máy điện hạt nhân Novovoronezhskaya với công suất 210 MW mới được khởi công. Khối 2 với công suất 365 MW được khởi công vào tháng 12 năm 1969. Tiếp đến năm 1973 người ta khởi công nhà máy điện hạt nhân Leningradskaya.

Sau Liên Xô thì các nhà máy điện hạt nhân khác cũng được xây dựng, với nhà máy điện hạt nhân Calder Hall ban đầu cũng chỉ có công suất 46 MW được đưa vào vận hành ngày 27 tháng 8 năm 1956 tại Anh. Sau đó 1 năm, tại Mỹ nhà máy điện hạt nhân Beaver Valley với công suất 60 MW cũng được bắt đầu xây dựng tại Shippingport, Pennsylvania.

Năm 1979 xảy ra một sự cố nghiêm trọng tại Mỹ tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island. Sau sự kiện đó Hoa Kỳ đã ngừng xây dựng các lò phản ứng, trong dự kiến tới năm 2017 sẽ xây dựng xong 2 lò phản ứng mới trong khu nhà máy cũ.

Vào năm 1986 xảy ra một thảm họa hạt nhân rất nghiêm trọng là sự cố nổ nhà máy điện hạt nhân Chernobyl. Ngoài những hậu quả trực tiếp như gây ô nhiễm phóng xạ các vùng lân cận, nó còn ảnh hưởng tới sự phát triển năng lượng hạt nhân. Điều này khiến toàn bộ các chuyên gia trên thế giới phải xem xét lại các vấn đề an toàn hạt nhân và suy nghĩ về sự hợp tác quốc tế với mục đích nâng cao an toàn trong khai thác, sử dụng năng lượng hạt nhân.

Ngày 15 tháng 5 năm 1989 tại cuộc họp sáng lập tổ chức tại Moskva, người ta đã thành lập Hiệp hội Thế giới các nhà vận hành nhà máy điện hạt nhân (WANO), một hiệp hội chuyên nghiệp quốc tế liên kết các tổ chức vận hành các nhà máy điện hạt nhân trên toàn thế giới. Hiệp hội đã đề ra nhiệm vụ soạn thảo và đưa ra kế hoạch phát triển, vận hành an toàn cho ngành điện hạt nhân trên toàn thế giới.

Nhà máy điện hạt nhân lớn nhất tại châu Âu — Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhskaya tại thành phố Enerhodar (tỉnh Zaporizhia, Ukraina), được khởi công vào năm 1980, tới năm 1996 bắt đầu hoạt động với 6 tổ máy có tổng công suất 6 GW.

Nhà máy điện hạt nhân lớn nhất thế giới — Nhà máy điện Kashiwazaki-Kariwa (vận hành từ năm 2008) tại Nhật Bản, xây dựng tại thành phố Kashiwazaki, tỉnh Niigata. Người ta đưa vào vận hành 5 lò phản ứng nước sôi (BWR) và 2 lò phản ứng nước sôi tân tiến (ABWR), tổng công suất là 8,212 GW.

Sự cố nhà máy điện hạt nhân xảy ra gần đây nhất là sự cố nhà máy điện Fukushima 1 của Nhật Bản. Sự cố xảy ra vào tháng 3 năm 2011. Sự cố nhà máy điện Fukushima 1 xảy ra dưới tác động lớn của trận động đất, trận động đất đã phá hủy cấu trúc lò, hệ thống làm mát bị gián đoạn, các thanh nhiên liệu bị nóng chảy. Sự cố trên gây tác động rất nghiêm trọng về người và của. Nhất là một vùng rộng lớn bị nhiễm phóng xạ. Phóng xạ phát tán theo gió đến các vùng khác. Tại Việt Nam cũng đã đo được bụi phóng xạ tại sau vụ nổ nhà máy điện Fukushima.

HIỆN TẠI VỀ ĐIỆN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI

Theo Hệ thống thông tin lò phản ứng điện (PRIS) được phát triển và duy trì bởi Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), tính đến thời điểm 22/9/2020, toàn thế giới có 442 lò phản ứng điện hạt nhân đang vận hành với tổng công suất lắp đặt trên 391,6 nghìn MW; 53 lò phản ứng điện hạt nhân đang được xây dựng với tổng công suất lắp đặt 56,2 nghìn MW.

Tính theo khu vực, Bắc Mỹ, Tây Âu, viễn Đông của châu Á, Trung và Đông Âu lần lượt là những khu vực phát triển mạnh điện hạt nhân với 404 lò phản ứng đang hoạt động có công suất điện ròng đạt 374,9 nghìn MW, chiếm trên 90% tổng số lò phản ứng hạt nhân và 95,7% tổng công suất điện ròng của toàn thế giới. Khu vực châu Phi chỉ có 2 lò phản ứng, châu Mỹ La tinh có 7 lò phản ứng, khu vực Trung Đông và Nam châu Á có 29 lò phản ứng.

Mỹ là một trong số ít quốc gia làm chủ công nghệ nguồn, có thể xuất khẩu công nghệ hạt nhân và cũng là quốc gia đứng đầu thế giới về số lượng lò phản ứng điện hạt nhân đang vận hành với 95 lò có công suất điện ròng tương ứng đạt 97,15 nghìn MW; chủ yếu là các lò phản ứng nước áp lực và lò phản ứng nước sôi đang phổ biến. Nguồn điện hạt nhân của Mỹ cung cấp khoảng 20% điện năng sinh hoạt và sản xuất cho đất nước trên 300 triệu dân với nền kinh tế hàng đầu thế giới. Đây là một con số không hề nhỏ cho thấy những đóng góp của điện hạt nhân đối với cường quốc này. Theo Tạp chí Time (một Tạp chí quốc tế uy tín của Mỹ), với tham vọng xây dựng các nhà máy điện hạt nhân có khả năng vận hành trên Mặt Trăng và sao Hỏa, Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho cùng Bộ Năng lượng và Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) sẽ cùng nhau đánh giá, thẩm định ý tưởng này. Thậm chí Mỹ đã công bố dự án xây dựng lò phản ứng điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu là chính chất thải hạt nhân; còn trước mắt, Phòng thí nghiệm Idaho đã cho ra đời một số lò phản ứng siêu nhỏ và có cả lò có thể hoạt động mà không cần nước làm mát.

Pháp là quốc gia có số lượng nhiều thứ 2 thế giới với 53 lò phản ứng điện hạt nhân với công suất ròng đạt 61,3 nghìn MW đã, đang sử dụng điện hạt nhân là nguồn cung chủ yếu, chiếm tới 70,6% tổng sản lượng điện quốc gia.

Việc nên hay không nên sử dụng nguồn điện từ phát triển hạt nhân vẫn tồn tại hai luồng ý kiến trái chiều và có ý kiến cho rằng thời gian gần đây, nhiều quốc gia châu Âu đã đóng cửa nhiều nhà máy điện hạt nhân. Tuy nhiên, những nhà máy đóng cửa hầu hết là những nhà máy điện hạt nhân được xây dựng từ thập niên 60,70, đã hết hiệu năng sử dụng. Trong khi đó, nhiều quốc gia đang có chủ trương xây mới các nhà máy điện hạt nhân. Trung Quốc đang đứng thứ 3 về số lượng lò phản ứng điện hạt nhân (49 lò); dù vậy, với tham vọng vượt qua Mỹ và Pháp, quốc gia này đang có xu hướng gia tăng nguồn điện hạt nhân. Hiện Trung quốc đang là quốc gia dẫn đầu số lượng lò phản ứng điện hạt nhân đang xây mới với 10 lò. Ấn Độ đứng thứ 2 về số lò điện hạt nhân đang xây mới với 7 lò. Nga, Nhật Bản, Hàn Quốc… cũng là những quốc gia tham gia mạnh mẽ vào việc xây dựng và xuất khẩu các công nghệ lò hạt nhân. Một số quốc gia có ít hoặc không có năng lực điện hạt nhân hiện đang xem công nghệ này là một lựa chọn khả thi để tăng tính độc lập và đa dạng hóa nguồn cung năng lượng trong đó có Thổ Nhĩ Kỳ, Ai Cập, Ả Rập Xê Út, Belarus.

ƯU ĐIỂM NỔI TRỘI CỦA ĐIỆN HẠT NHÂN

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng ưu điểm của điện hạt nhân là:

Thứ nhất, giúp đa dạng hóa nguồn năng lượng cung cấp, chủ yếu cho công suất nền chiếm tỉ trọng lớn, ổn định liên tục 24/7, an toàn và linh hoạt, đảm bảo an ninh năng lượng, đáp ứng đầy đủ nhu cầu điện năng của đất nước, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch; đảm bảo tính kinh tế khi cạnh tranh với các loại nhiên liệu nhập khẩu, có thể dự trữ nhiên liệu cho nhiều năm và không phụ thuộc vào vấn đề vận chuyển nhiên liệu.

Thứ hai, hỗ trợ chuyển đổi năng lượng sạch, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu, thay thế dần các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch và có thể tạo tiềm năng thu tài chính từ việc giảm phát thải khí CO2. Ưu điểm này là tuyệt đối so với các nguồn hóa thạch khác.

Thứ ba, khi các quốc gia ngày càng chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời và gió để sản xuất điện, các nhà máy điện hạt nhân được vận hành linh hoạt cung cấp dòng điện carbon thấp đáng tin cậy cũng như lấp đầy khoảng trống sản lượng còn lại khi các nguồn tái tạo suy giảm khi thiếu nắng hoặc gió. Tương tự như vậy, các Nhà máy điện hạt nhân có thể điều chỉnh việc sản xuất điện của họ khi nguồn điện tái tạo thay đổi, đảm bảo cung cấp điện và hạn chế nguy cơ gián đoạn bằng cách nâng cao độ tin cậy của lưới điện.

Thứ tư, đẩy mạnh phát triển tiềm lực khoa học kỹ thuật và công nghệ, phát triển cơ sở hạ tầng không chỉ trong ngành năng lượng nguyên tử, ngành điện mà còn thúc đẩy nhiều ngành công nghiệp và kinh tế khác.

Thứ năm, góp phần nâng cao vị thế của Quốc gia khi từng bước làm chủ được công nghệ điện hạt nhân.

Mặc dù có nhiều ưu điểm, song việc phát triển điện hạt nhân cũng có những khó khăn thách thức, nhất là đối với quốc gia lần đầu tiên xây dựng nhà máy điện hạt nhân như: (i) Cần có sự đồng thuận của công chúng và các quyết sách mạnh mẽ của Chính phủ, (ii) Thận trọng lựa chọn công nghệ tiên tiến, an toàn cao nhất và có tính kiểm chứng, (iii) Cần đảm bảo đầy đủ cơ sở hạ tầng đặc biệt là văn bản quy phạm pháp luật và xây dựng phát triển đội ngũ chuyên gia về ĐHN cũng như văn hóa an toàn điện hạt nhân. (iii) Cần thời gian chuẩn bị dự án do công nghệ phức tạp; vốn đầu tư lớn mặc dù chi phí nhiên liệu thấp, dẫn đến gặp khó khăn trong thu xếp vốn đầu tư.

Bài viết này đã tham khảo, tổng hợp và chọn lọc từ một số nguồn uy tín, chính thống. Mong rằng bài viết sẽ mang đến những thông tin hữu ích đối với quý bạn đọc.