Nhật Bản với chiến lược phát triển nhà máy điện hạt nhân

Hiện nay, năng lượng hạt nhân ở nhật Bản chiếm hơn 30% tổng sản lượng điện của nước này, đứng thứ ba trên thế giới sau Mỹ và Pháp.

Nhật Bản: "Tiên Phong" ở Châu Á

Nhật Bản là nước đầu tiên ở Châu Á, cũng là nước duy nhất lấy điện hạt nhân làm nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu. Bộ Kinh tế và Công nghiệp Nhật Bản đã đề ra Chiến lược năng lượng quốc gia nhằm giảm bớt việc sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống chủ yếu như dầu mỏ, khí đốt. Trong chiến lược này, Nhật Bản chú trọng phát triển điện hạt nhân. Sau khi bắt đầu vận hành lò nước nhẹ đầu tiên vào năm 1970 và liên tục xây dựng nhiều nhà máy điện hạt nhân. Đến nay, Nhật Bản đã có 56 tổ máy đang vận hành, chiếm hơn 30% tổng sản lượng điện của Nhật Bản và chiếm 2/3 tổng số nhà máy điện hạt nhân của các nước châu Á. Công nghệ lò nước nhẹ trở thành công nghệ hàng đầu về độ an toàn, độ tin cậy, hiệu suất cao và tiết kiệm trong vận hành bảo dưỡng.

Chính sách nào cho phát triển điện hạt nhân?

Năm 1954, Chính phủ Nhật Bản quyết định chi 230 triệu Yên cho chương trình Nghiên cứu hạt nhân. Năm 1955, Chính phủ Nhật Bản thông qua bộ luật cơ bản về năng lượng nguyên tử để giám sát việc ứng dụng công nghệ hạt nhân vì mục đích hòa bình. Bộ luật này đề ra ba nguyên tắc chính: nguyên tắc dân chủ, độc lập trong quản lý và sự minh bạch. Cùng với việc thành lập Ủy ban Năng lượng nguyên tử, một vài tổ chức liên quan đến năng lượng hạt nhân cũng đã được thành lập vào năm 1956 bao gồm: Sở khoa học và Công nghệ; Viện Nghiên cứu Năng lượng nguyên tử Nhật Bản và Liên hiệp Nhiên liệu hạt nhân. Năm 2004, Diễn đàn công nghiệp Nhật Bản đã đưa ra báo cáo về triển vọng phát triển điện hạt nhân. Theo đó, khả năng sản lượng điện hạt nhân có thể sẽ đạt 90 Gwe vào năm 2050, nghĩa là khả năng sản lượng điện hạt nhân và sự đóng góp của nó vào tổng sản lượng điện tăng gấp hai lần, đạt trên 60%. Hơn nữa, khoảng 20 Gwe nhiệt hạt nhân sẽ được sử dụng để sản xuất hydro. Đến tháng 7-2005, Ủy ban Năng lượng nguyên tử Nhật Bản khẳng định lại chính sách về điện hạt nhân và cho rằng, trước mắt, quốc gia này sẽ tập trung vào công nghệ lò LWR. Mục tiêu chính của dự án này là sau năm 2030, điện hạt nhân sẽ đóng góp một tỷ trọng khoảng 30-40% hoặc cao hơn nữa trong tổng sản lượng điện, bao gồm cả việc thay thế các lò phản ứng hiện thời bằng các lò phản ứng nước nhẹ cải tiến.

Qua trình phát triển điện hạt nhân

Thập niên 70 của thế kỷ XX, lò phản ứng nhiệt cải tiến (ATR) đầu tiên được xây dựng ở Fu-gen. Lò phản ứng hạt nhân này được thiết kế để sử dụng cả nhiên liệu U-ra-ni-um và Plu-to-ni-um. Đây là lò phản ứng nhiệt đầu tiên trên thế giới sử dụng nhiên liệu MOX, công suất 148 Mwe do JNC vận hành tới tháng 3-2003 thì đóng cửa. Lò phản ứng hạt nhân ABWR đầu tiên có công suất 1315 Mwe do Công ty Điện lực To-ky-ô (TEPCO) Ka-si-oa-da-ki Ka-ri-oa đưa vào vận hành từ năm 1996 và năm 1997 do Tổng điện lực Mỹ xây dựng.

Về công nghệ lò nhanh, tái sinh (FBR), Nhật Bản có lò nghiên cứu Joyo đang hoạt động với lần đầu đạt tới hạn vào năm 1977 và thu được rất nhiều số liệu có giá trị. Tháng 4-1994, lò FBR thương mại (Monju) công suất 246 Mwe đầu tiên được vận hành, nhưng đến tháng 12-1995 trong khi đang hoạt động, Nat-tri lỏng bị rò rỉ ở hệ thống truyền nhiệt thứ cấp. Do vậy, trước sức ép của những nhà bất đồng quan điểm về vấn đề hạt nhân, nhà máy này bị đóng cửa từ đó đến nay và đang chờ được vận hành lại.

Cuối năm 1998, lò phản ứng nhiệt độ cao công suất 30 Megawatt nhiệt (MWt) (lò nhỏ) đã làm nguội bằng khí đã được đưa vào hoạt động thử nghiệm. Đây là lò làm nguội bằng khí heli và điều tiết bằng graphit đầu tiên của Nhật Bản. Nó hoạt động ở 850 ^OC, năm 2004 chạy thử ở nhiệt độ 950 ^OC, điều này cho phép những ứng dụng vào quá trình hóa học như nhiệt hóa sản phẩm hydro. Dự tính, đến năm 2015, Nhà máy iodine-sulfur sản xuất hydro công suất 1000m ³/h sẽ được kết nối với lò để khẳng định đặc tính của hệ thống này.

Triển vọng cho tương lai

Năm 2005, Nhật Bản có 56 lò phản ứng phát điện hạt nhân đang vận hành, công suất thiết bị là 47.389 MW. Điều đặc biệt là ở Nhật Bản, việc phát triển điện hạt nhân do các công ty điện lực tư nhân tiến hành. Sau khi thành lập Công ty Điện nguyên tử Nhật Bản (JAPC), có 9 công ty điện lực tập trung nguồn nhân lực và xây dựng thể chế phát triển điện hạt nhân. Đầu tiên, JAPC đưa vào áp dụng loại lò làm mát bằng khí từ Anh, tiếp đó là BWR từ Mỹ. Các chuyên gia điện hạt nhân sau khi được đào tạo ở JAPC, đã trở về công ty điện lực của mình và xây dựng các nhà máy điện hạt nhân. Ngành Điện hạt nhân của Nhật Bản đã phát triển vô cùng ấn tượng.

Năm 2005, Ủy ban Năng lượng nguyên tử Nhật Bản đã triển khai kế hoạch năng lượng dài hạn, trong đó có nội dung tái chế toàn bộ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng để chiết suất plutonium làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng tiếp theo qua những lò phản ứng tái sinh nhanh (FBR).

Gần đây, Cục Tài nguyên thiên nhiên và Năng lượng Nhật Bản đã thông báo kế hoạch xây dựng một FRB mới vào năm 2003 có kỹ thuật hiện đại hơn với chi phí dự kiến 1 nghìn tỷ Yên. FBR mới này được xem như lò phản ứng nước nhẹ.

Chiến lược năng lượng quốc gia của Nhật Bản đã nhấn mạnh ba vấn đề cơ bản: bảo đảm an ninh năng lượng; giải quyết đồng bộ vấn đề năng lượng môi trường; đóng góp tích cực vào việc giải quyết những vấn đề liên quan nhu cầu sử dụng năng lượng của thế giới. Theo đó, một trong 5 mục tiêu cơ bản của Nhật Bản đến năm 2030 là tăng khả năng sản xuất điện hạt nhân từ 30% lên hơn 40%. Nhật Bản cũng đặt mục tiêu nâng tỷ trọng điện hạt nhân trong tổng lượng điện của nước này lên mức hơn 30% hiện nay.