Điện nguyên tử: Khả năng phát triển ở Việt Nam

Cho đến nay, 3 thế hệ lò phản ứng hạt nhân đã được đưa vào sử dụng. Thế hệ lò thứ nhất (GCR, Magnox, Fermi...) những năm 50 – 60 thế kỷ trước chủ yếu là các lò đơn chiếc, mang tính thử nghiệm, một số hiện nay vẫn đang vận hành. Thế hệ lò thứ 2 những năm 70 – 80 (PWR, BWR, CANDU, WER...) hiện nay đang được vận hành phổ biến trên thế giới. Thế hệ thứ 3 là thế hệ lò phản ứng hạt nhân tiên tiến, được hoàn thiện từ thế hệ thứ 2 (APWR, ABWR, WER, System 80, EPR, AP-600, SBWR...) với nhiều ưu điểm, an toàn cao hơn, áp dụng nguyên lý an toàn thụ động, kinh tế hơn, đã đưa vào sử dụng ở một số nơi và tiếp tục được xây dựng ở nhiều nước. Một số thiết kế mới của thế hệ lò này vẫn tiếp tục được hoàn thiện để đáp ứng các yêu cầu cao nhất về an toàn, môi trường và cạnh tranh về mặt kinh tế, như AP-1000, ESBWR, SWR, VPBER-600. Thế hệ lò thứ 3 ⁺(PBMR, GT-MHR) là các lò có công suất nhỏ, kiểu modul, độ an toàn cao, sử dụng nguyên lý an toàn thụ động, giá thành thấp và có khả năng thay đổi tải nhanh chóng, có thể tương thích với thay đổi của lưới điện yếu; và là các lò tiên tiến được tiếp tục cải tiến, sửa đổi thiết kế. Thế hệ lò thứ 4 đang được hình thành, xây dựng nguyên tắc và yêu cầu thiết kế. Có 4 mục tiêu đề ra cho thế hệ lò thứ 4 là an toàn phải được nâng cao hơn, tính kinh tế cao, chất thải phòng xạ ít hơn và loại bỏ khả năng phổ biến vũ khí hạt nhân. Có 6 hướng phát triển lò thế hệ thứ 4 hiện nay đang được tập trung nghiên cứu là: lò nơtron nhanh làm mát bằng khì; lò nơtron nhanh làm mát bằng chì lỏng; lò làm mát bằng muối nóng chảy; lò nơtron nhanh làm mát bằng natri lỏng, lò nơtron nhiệt hoặc nơtron nhanh được làm mát bằng nước siêu tới hạn là lò làm mát bằng khí nhiệt độ cao. Trong số 6 xu hướng này, 4 xu hướng sẽ là lò nhiệt độ cao, ngoài mục đích sản xuất điện còn có thể sử dụng vào việc sản xuất hydrogen cho tế bào nhiên liệu.

Ba vấn đề liên quan đến công nghệ điện nguyên tử tập trung sự chú ý của dư luận là an toàn, vấn đề phổ biến vũ khí hạt nhân và xử lý chất thải phóng xạ. Có thể nói an toàn là mục tiêu số một, đồng thời cũng là đặc thù khác biệt của điện nguyên tử. Chính vì thế an toàn luôn luôn là đối tượng và mục tiêu được tập trung nghiên cứu của các nhà khoa học, công nghệ. An toàn của điện nguyên tử được đảm bảo từ các yếu tố sau đây:

- Hệ thống pháp quy chặt chẽ đảm bảo an toàn cho hoạt động nghiên cứu và ứng dụng năng lượng hạt nhân;

- Thiết kế lò phản ứng hạt nhân được dựa trên các nguyên lý đảm bảo tính an toàn nội tại cao nhất, nguyên lý bảo vệ theo chiều sâu với nhiều lớp rào chắn giam giữ chất phóng xạ;

- Áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến, kỹ thuật hiện đại trong thiết kế chế tạo thiết bị cho điện nguyên tử. Thiết bị được chế tạo theo các tiểu chuẩn nghiêm ngặt, chất lượng tốt.

- Đội ngũ vận hành bảo dưỡng nhà máy điện nguyên tử được đào tạo kỹ lưỡng, có trình độ chuyên môn tốt, hiểu biết và nhiều kinh nghiệm, ý thức kỷ luật tốt và có văn hóa an toàn cao.

Có thể nói từ thế hệ lò thứ 3, nguyên tắc an toàn nội tại của các hệ thống an toàn được đưa vào áp dụng và ngày càng triệt để. Nguyên tắc an toàn nội tại dựa trên các quy luật vật lý tự nhiên, cùng với quản lý tốt, chất lượng thiết bị và vận hành đảm bảo sẽ triệt tiêu khả năng xảy ra các sự cố lớn đối với nhà máy điện nguyên tử, gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Vấn đề phổ biến vũ khí hạt nhân hiện nay được dư luận rất quan tâm. Do đó việc kiểm soát vật liệu hạt nhân, không phổ biến các công nghệ làm giàu nhiên liệu, tách chiết plutoni... đang ngày càng chặt chẽ hơn. Trong tương lai, công nghệ điện nguyên tử sẽ được phát triển theo hướng tránh khả năng phổ biến vũ khí hạt nhân qua việc chuyển giao công nghệ điện nguyên tử (thế hệ lò thứ 4).

Chất thải phóng xạ là vấn đề lớn của điện nguyên tử. Trung bình 1 tổ máy điện nguyên tử 1000 MW hàng năm thải ra khoảng 30 –50m ³chất thải phóng xạ hoạt độ thấp và trung bình đã xử lý và 30 tấn nhiên liệu đã cháy. Chất thải phóng xạ hoạt độ thấp và trung bình ít nguy hiểm, dễ quản lý và sau một hai trăm năm có thể coi như rác thải bình thường. Vấn đề chính là nhiên liệu đã cháy chứa nhiều sản phẩm phân hạch và nuclide siêu uran có hoạt độ phóng xạ cao và chu kỳ bán hủy dài. Các chất phóng xạ này chiếm khoảng 3% khối lượng nhiên liệu đã cháy. Trong trường hợp không tái chế nhiên liệu hạt nhân đã cháy, chúng ta phải cất giữ toàn bộ nhiên liệu đã cháy như là chất thải phóng xạ hoạt độ cao chu kỳ bán hủy dài. Trong trường hợp chuyển đi tái chế tại các nước khác, chúng ta vẫn phải nhận lại 3% chất phóng xạ hoạt độ cao nêu trên dưới dạng được thủy tinh hóa trong bình thép không gỉ (canister). Cất giữ các thanh nhiên liệu đã cháy hoặc các canister này như thế nào, đó là vấn đề lớn và là vấn đề chung của các nước trên thế giới. Có thể trong tương lai sẽ có những bãi cất giữ quốc tế cho các chất thải phóng xạ này (thời gian cất giữ quản lý có thể đến hàng chục nghìn năm).

Khả năng phát triển điện nguyên tử tại Việt Nam

Từ giữa những năm 90, Bộ Công nghiệp đã chỉ đạo các cơ quan chức năng tiến hành một số đề tài nghiên cứu khả năng đưa điện nguyên tử vào Việt Nam . Các nghiên cứu về địa điểm, công nghệ, an toàn, chất thải đã được tiến hành trong 5 – 7 năm lại đây. Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi về dự án nhà máy điện nguyên tử tại Việt nam đã được Viện Năng lượng hoàn thành và dự kiến trình Chính phủ trong quý 2/2004. Việt Nam có nên phát triển điện nguyên tử hay không, vào thời điểm nào? Đó là câu hỏi lớn mà Chính phủ Việt Nam đang xem xét và cân nhắc kỹ lưỡng trước khi bắt đầu chương trình năng lượng hạt nhân, một chương trình sẽ chuyển đổi Việt Nam từ một nước không hạt nhân thành một nước hạt nhân.

Trước hết chúng ta hãy xem nhu cầu tiêu thụ năng lượng điện của Việt Nam . Theo kết quả tính toán dự báo về cung cầu điện năng, nhu cầu điện ngày càng tăng và dự báo đến năm 2020 đạt 177 đến 230 tỷ kWh, trong đó phương án cơ sở là 201 tỷ. Bảng 1 và 2 cho thấy mức độ tăng trưởng và nhu cầu điện năng qua các giai đoạn.

Nguồn năng lượng sơ cấp của Việt Nam khá đa dạng, bao gồm: than, dầu và khí, thủy điện, urani, gió, mặt trời, địa nhiệt và sinh khối... Tuy nhiên tiềm năng của các nguồn năng lượng lại không lớn đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng tăng nhanh trong thời gian dài. Tổng trữ lượng than đã tìm kiếm thăm dò còn lại đến 2002 theo tổng sơ đồ phát triển ngành than giai đoạn 2001 – 2010 là 3,808 tỷ tấn. Theo các dự báo mới đây dưới đồng bằng Bắc Bộ có mỏ than nâu trữ lượng lớn, nhưng nằm sâu, khả năng khai thác là rất thấp và gây ảnh hưởng về môi trường. Về dầu khí, tính đến 2003 tổng trữ lượng dầu khí có thể thu hồi vào khoảng 1,25 tỷ m ³dầu quy đổi, tập trung hầu hết ở thềm lục địa. Tiềm năng kỹ thuật thủy điện của nước ta khoảng 123 tỷ kWh, tương đương công suất lắp đặt khoảng 31.000 MW. Nếu xem xét các yếu tố kinh tế, xã hội và tác động môi trường thì tiềm năng kinh tế - kỹ thuật giảm xuống còn 75 – 80 tỷ kWh, tương đương 20.000 MW. Đến thời điểm hiện nay ta đã khai thác 4.187 MW. Năng lượng địa nhiệt được đánh giá tối đa ở mức 200 – 400 MW. Các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng gió, mặt trời và sinh khối có thể khai thác được ở mức 200 – 400 MW. Các đánh giá trên đây đã theo hướng lạc quan. Tài nguyên năng lượng khai thác được trong giai đoạn từ nay đến 2030 có thể tổng kết trong bảng 3.

Bảng 1: Dự báo nhu cầu điện năng đến năm 2050, tỷ kWh

Bảng 2: Diễn biến giảm tốc độ tăng trưởng điện qua các giai đoạn

Bảng 3: Cân đối nhu cầu tổng thể năng lượng và khả năng khai thác năng lượng sơ cấp (phương án nhu cầu cơ sở, khả năng khai thác lạc quan)

Một trong các giải pháp để đáp ứng nhu cầu năng lượng là nhập khẩu. Việt Nam có thể nhập khẩu điện, hoặc nhập khẩu nhiên liệu như than, khí và khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) cho các nhà máy nhiệt điện. Theo đánh giá thì khả năng nhập khẩu điện của Việt Nam từ các nước như Trung Quốc, Lào, Campuchia là không lớn. Nhập khẩu điện sẽ tăng nhập siêu, cần nhiều ngoại tệ. Thêm vào đó việc nhập khẩu điện nhiều sẽ tăng sự phụ thuộc của nước ta vào các nguồn cung cấp nước ngoài. Nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt là than với khối lượng lớn cho các nhà máy nhiệt điện sẽ tác động xấu đến môi trường và sẽ khó khăn trong quy hoạch, xây dựng các nhà máy nhiệt điện, các cảng biển cho việc nhập khẩu than. Khả năng nhập khẩu khí qua các đường ống giữa các nước ASEAN là thấp vì sau 10-20 năm, nguồn khí dự trữ của các nước này cũng sẽ bị hạn chế, chính các nước này cũng sẽ gặp phải những khó khăn về cung cấp năng lượng như Việt Nam. Khí tự nhiên hóa lỏng bị hạn chế do giá thành cao và nguồn cung cấp không chắc chắn.

Giải pháp tổng hòa là kết hợp phát triển tối đa tài nguyên trong nước, nhập khẩu năng lượng một phần với phát triển điện nguyên tử. Xu thế hiện nay cho thấy điện nguyên tử là giải pháp tốt cho cung cấp điện năng, đảm bảo cung cấp điện năng cho đất nước. Điện nguyên tử còn đảm bảo tính an ninh cung cấp năng lượng lâu dài trong bối cảnh bất ổn và phức tạp của thị trường dầu khí thế giới. Mặt khác, giá thành của điện nguyên tử có xu hướng ngày càng giảm, có thể cạnh tranh được với các loại hình sản xuất điện khác. Chi phí cho nhiên liệu thấp làm cho giá thành điện năng sản xuất ổn định. Theo đánh giá thì Việt Nam có mỏ urani và trữ lượng khá lớn, có thể khai thác và sử dụng. Đây cũng là thuận loại cho Việt Nam nếu phát triển điện nguyên tử. Vấn đề là Việt Namcần phải phát triển điện nguyên tử vào thời điểm nào và khi nào Việt Nam có đủ khả năng, sẵn sàng xây dựng và vận hành nhà máy điện nguyên tử. Phát triển điện nguyên tử, mà trước hết là thực hiện chương trình hạt nhân sẽ thúc đẩy khoa học công nghệ, nâng cao tiềm lực công nghiệp trong nước, đáp ứng nhu cầu điện năng, đảm bảo an ninh năng lượng cũng như gìn giữ môi trường.

Các nghiên cứu đánh giá cho thấy Việt Nam cần đưa vào vận hành nhà máy điện nguyên tử đầu tiên vào khoảng 2017 – 2019. Công suất lắp đặt sẽ đạt 2000 MW (khoảng 5% tổng công suất yêu cầu) vào năm 2020 và đạt 8000 MW (khoảng 13% tổng công suất yêu cầu) vào năm 2030. Hai địa điểm được lựa chọn và bước đầu đáp ứng tốt các tiêu chuẩn về an toàn hạt nhân để xây dựng nhà máy điện nguyên tử là Phước Dinh và Vĩnh Hải thuộc tỉnh Ninh Thuận.

Khó khăn và thuận lợi trong phát triển điện nguyên tử ở Việt Nam

Tuy nhiên, để phát triển điện nguyên tử hiện nay, chúng ta còn phải đối phó với một loại các khó khăn sau đây:

- Trình độ khoa học, công nghệ của Việt Nam còn thấp, đội ngũ cán bộ thiếu nhiều;

- Khả năng công nghiệp trong nước còn hạn chế, hạ tầng cơ sở còn nghèo nàn, đặc biệt là hệ thống pháp quy hạt nhân;

- Khó khăn trong thu xếp tài chính;

- Tính kỷ luật, ý thức về văn hóa an toàn của Việt Nam chưa cao;

- Điện nguyên tử là vấn đề nhạy cảm trong quan hệ quốc tế, và có nhiều quan điểm trái ngược nhau về điện nguyên tử;

- Quản lý chất thải phóng xạ.

Mặc dù vậy nhưng hiện nay cũng có nhiều thuận lợi cho phát triển điện nguyên tử ở Việt Nam , đó là:

- Công nghệ điện nguyên tử đã được kiểm chứng và phổ biến trên thế giới, có nhiều khả năng để Việt Nam lựa chọn, nhận chuyển giao công nghệ và làm chủ công nghệ;

- Quan hệ quốc tế thuận lợi, Việt Nam có thể tận dụng những quan hệ để nghiên cứu, tìm hiểu về điện nguyên tử, để đào tạo cán bộ, chuyên gia và tận dụng được các hỗ trợ khác về tài chính, kỹ thuật cũng như kinh nghiệm để thực hiện chương trình hạt nhân của mình;

- Tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, trình độ khoa học kỹ thuật cũng như đội ngũ cán bộ, chuyên gia phát triển mạnh hiện nay có khả năng hỗ trợ tốt cho chương trình điện nguyên tử của Việt Nam .

Kết luận

Tổng thể có thể thấy phát triển điện nguyên tử là xu thế tất yếu của điện lực thế giới. Việt nam với tốc độ tăng trưởng nhu cầu năng lượng nhanh và lâu dài cùng với những hạn chế về tài nguyên năng lượng trong nước, thì việc phát triển điện nguyên tử là một sự lựa chọn có tính khả thi cao, cần được xem xét nghiêm túc và kỹ lưỡng.

Hiện nay chúng ta đang đứng ở vạch xuất phát của chương trình điện nguyên tử. Một khi đã bắt đầu, sẽ xuất hiện rất nhiều vấn đề phải giải quyết và đòi hỏi thời gian lâu dài. Nếu không có chiến lược và quyết định sớm thì việc đưa điện nguyên tử vào theo đúng dự định sẽ rất khó thực hiện.

Có thể tin tưởng rằng việc đưa điện nguyên tử vào sẽ góp phần phát triển đất nước, đưa Việt Nam trở thành nước công nghiệp hóa, hiện đại hóa.