Công nghệ nào cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên ở Việt Nam?

Phát triển công nghệ ĐHN

Công nghệ ĐHN đã được nghiên cứu, phát triển và khai thác, sử dụng trong suốt hơn một nửa thế kỷ qua (kể từ ngày 27.6.1954, khi Liên Xô cũ đưa vào vận hành thương mại thành công lò phản ứng năng lượng hạt nhân đầu tiên trên thế giới tại thành phố Obninsk). Sau hơn 55 năm phát triển, ĐHN đã chứng minh được tính khả thi về mặt kỹ thuật, tính cạnh tranh về mặt kinh tế và khả năng góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính vào môi trường. Chính vì vậy, ĐHN đã khẳng định được vai trò, vị trí của mình trong cán cân cung cấp điện năng toàn cầu. Hiện nay, trên thế giới có 440 lò phản ứng năng lượng hạt nhân đang hoạt động tại 32 quốc gia và vùng lãnh thổ, đáp ứng hơn 15% tổng nhu cầu điện năng của nhân loại. Đối với một số quốc gia như Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc..., ĐHN đã trở thành một trong những nguồn điện chủ lực, đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định, với giá thành thấp, thúc đẩy kinh tế phát triển hiệu quả trong thời gian dài.

Xét về mặt công nghệ, hiện nay, công nghệ lò phản ứng hạt nhân phát triển rất phong phú và đa dạng. Hiện có trên 10 loại lò đang được sử dụng và nghiên cứu, phát triển. Việc một quốc gia sử dụng và phát triển loại lò nào phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trước hết là ý đồ chiến lược của quốc gia đó, tiếp đến là trình độ KH&CN và khả năng tham gia của công nghiệp nội địa. Cho đến nay, thực chất mới chỉ có ba loại lò được thừa nhận là những công nghệ đã được kiểm chứng, đó là: Lò phản ứng nước áp lực (Pressurired Water Reactor - PWR), lò phản ứng nước sôi (Boiling Water Reactor - BWR) và lò nước nặng kiểu CANDU (Pressurired Heavy Water Reactor - PHWR). Thị phần của các loại công nghệ này như sau: Lò PWR chiếm 60%, lò BWR chiếm 21% và cuối cùng là lò PHWR kiểu CANDU chiếm 8%,  phần còn lại là các loại lò khác.

Xét về mặt thế hệ lò, cho đến nay, có 3 thế hệ công nghệ được xây dựng và khai thác sử dụng. Đa số các nhà máy ĐHN hiện đang hoạt động trên thế giới thuộc thế hệ thứ II. Hơn hai phần ba trong số 44 lò phản ứng hiện đang xây dựng trên thế giới cũng thuộc thế hệ thứ II+, chỉ có một số ít lò phản ứng hạt nhân thế hệ thứ III đang được các nước có kinh nghiệm về khai thác sử dụng ĐHN triển khai xây dựng. Quá trình nghiên cứu, phát triển các thế hệ công nghệ lò được minh hoạ ở hình 1.

Để đáp ứng nhu cầu phát triển ĐHN trên thế giới, hiện nay, nhiều loại lò thế hệ mới đang được nghiên cứu, phát triển, có thể nêu ra 2 xu hướng chính:

Một là,cải tiến và hoàn thiện công nghệ các nhà máy ĐHN hiện hành: Các lò thế hệ II được thiết kế, nâng cấp thành lò cải tiến (thế hệ III, III+) với việc từng bước áp dụng nguyên lý an toàn thụ động. Các loại lò mới, được cải tiến này rất đa dạng về kích cỡ, cấu trúc và việc sử dụng các vật liệu bên trong, chúng có những ưu điểm sau: Tiêu chuẩn hoá thiết kế cho mỗi loại để rút ngắn quá trình cấp phép, giảm chi phí đầu tư và thời gian xây dựng; thiết kế đơn giản và vững chắc hơn, dễ vận hành và ổn định trong hệ thống điện có nhiều dao động; hệ số sẵn sàng hoạt động cao và tuổi thọ dài hơn (mức điển hình là 60 năm); xác suất tai nạn nóng chảy vùng hoạt giảm, tác động tới môi trường ở mức tối thiểu; độ sâu cháy cao hơn, từ đó giảm nhiên liệu sử dụng và lượng chất thải phát sinh.

Khác biệt lớn nhất so với các thiết kế hiện thời (thế hệ II) là các nhà máy ĐHN thế hệ mới (thế hệ III) tích hợp được đặc điểm an toàn thụ động nội tại, không đòi hỏi sự kiểm soát chủ động của con người hay sự can thiệp của nhân viên vận hành để tránh tai nạn khi có sự cố xảy ra.

Hai là,phát triển những loại lò thế hệ IV, có tính cách mạng để đáp ứng các mục tiêu: An toàn hơn, kinh tế hơn, giảm nguy cơ phổ biến vũ khí hạt nhân và góp phần giải quyết vấn đề chất thải phóng xạ. Các loại lò thế hệ mới này đang được các nước trong tổ chức quốc tế gọi là GIF (Generation IV International Forum) nỗ lực nghiên cứu, thiết kế, thử nghiệm để có thể thương mại hoá sau năm 2030.

Công nghệ nào cho nhà máy ĐHN đầu tiên của Việt Nam?

Lựa chọn công nghệ cho nhà máy ĐHN là một vấn đề rất phức tạp, bởi vì ngoài các yếu tố KH&CN thuần tuý, việc lựa chọn loại lò còn bị ràng buộc bởi yếu tố kinh tế, tài chính và quan hệ chính trị. Nhìn lại toàn bộ quá trình phát triển ĐHN ở các nước, chúng ta có thể chia thành 3 nhóm như sau:

Nhóm thứ nhất: Bao gồm các nước có sẵn tiềm lực hạt nhân, tự phát triển công nghệ ĐHN nhằm làm chủ công nghệ này, như: Mỹ, Nga, Anh và Canada. Sự lựa chọn công nghệ của nhóm nước này đi theo nhiều hướng, xuất phát từ tiềm lực quốc phòng và năng lực công nghiệp sẵn có.

Nhóm thứ hai: Bao gồm các nước muốn phát triển công nghệ ĐHN dựa vào nội lực và ngoại lực để xây dựng tiềm lực của đất nước, như: ấn Độ, Pakistan, Bắc Triều Tiên... Sự lựa chọn công nghệ của nhóm nước này nhằm vào loại công nghệ có khả năng phục vụ mục tiêu quốc phòng.

Nhóm thứ ba: Bao gồm các nước phát triển công nghệ ĐHN trước hết nhằm thoát khỏi sự phụ thuộc nặng nề vào nguồn năng lượng nhập ngoại, như: Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc... Sự lựa chọn công nghệ của nhóm nước này chủ yếu phụ thuộc vào quan hệ chính trị, thương mại và khả năng tài chính.

Đối với Việt Nam, lựa chọn công nghệ lò là bài toán “vừa dễ, vừa khó”. Dễ vì hiện nay trên thị trường có nhiều sự lựa chọn cả về công nghệ và đối tác. Khó vì Việt Nam còn non yếu về mọi mặt trong phát triển ĐHN, lại chưa mạnh về kinh tế - tài chính và tiềm lực KH&CN.

Để lựa chọn được công nghệ phù hợp, trước hết chúng ta phải thiết lập các tiêu chí xem xét, lựa chọn, phải nghiên cứu, tìm hiểu kỹ công nghệ các loại lò để thiết lập được một cơ sở dữ liệu liên quan. Trên cơ sở đó, vận dụng các tiêu chí để đánh giá và lựa chọn. Lựa chọn công nghệ phải đồng thời tính đến chuyện tiếp thu, hấp thụ công nghệ được chuyển giao; từng bước tiến tới làm chủ công nghệ và tiếp tục phát triển công nghệ đó trên cơ sở chính sách chuyển giao công nghệ và tiến trình nội địa hoá.

Kết quả đánh giá, lựa chọn ban đầu cho thấy, loại lò nước nhẹ bao gồm lò PWR và lò BWR phù hợp với Việt Nam hơn, sau đó là lò PHWR kiểu CANDU. Điều này cũng phù hợp với tình hình chung về việc sử dụng các loại lò này trên thế giới.

Tuy nhiên, kết quả được lượng hoá cho thấy, cả 3 loại lò đều đạt điểm khá cao, sự chênh lệch giữa chúng không nhiều. Do đó, việc thay đổi ngôi vị là hoàn toàn có thể nếu như các tiêu chí lựa chọn có sự thay đổi về trọng số. Ví dụ, trong tình hình vốn ít, tiêu chí thu xếp tài chính đôi khi lại trở thành quyết định.

Vì những lý do trên, trong giai đoạn còn đang tìm hiểu, nghiên cứu, chưa bắt buộc phải có sự lựa chọn cuối cùng về loại công nghệ lò, thì chúng ta cần tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu sâu hơn cả 3 loại lò; hợp tác với tất cả các nước đã có những thành quả và kinh nghiệm trong xây dựng và thực thi chương trình ĐHN. Thông qua đó, chúng ta mà trước hết là các cán bộ chuyên môn và các nhà quản lý mới có điều kiện để học tập chuyên môn, kinh nghiệm quản lý và từng bước trưởng thành. Sự trưởng thành của các cán bộ chuyên môn và các nhà quản lý sẽ là nền tảng chắc chắn cho sự thành công của chương trình  ĐHN ở Việt Nam.