Nga khởi động dự án lò phản ứng hạt nhân siêu nhỏ đầu tiên trên đất liền, hoạt động 60 năm không cần lưới điện

Tập đoàn Năng lượng nguyên tử quốc gia Nga (Rosatom) vừa hoàn tất giai đoạn đánh giá đầu tư đối với dự án lò phản ứng hạt nhân mô đun cỡ nhỏ (SMR) đầu tiên được xây dựng trên đất liền. Dự án sử dụng lò phản ứng Shelf-M, có công suất phát điện 10MW, tuổi thọ thiết kế lên tới 60 năm và được thiết kế để vẫn vận hành an toàn ngay cả trong trường hợp mất điện hoàn toàn.

Đây được xem là bước tiến mới trong chiến lược phát triển điện hạt nhân quy mô nhỏ của Nga nhằm cung cấp nguồn điện ổn định cho các khu vực hẻo lánh và các dự án khai khoáng ở vùng Viễn Đông.

Theo Rosatom, lò phản ứng sẽ được xây dựng để cấp điện và nhiệt cho mỏ vàng Sovinoye. Sau khi hoàn thành giai đoạn Obosnovanie Investitsiy (OI), tức đánh giá tính khả thi về đầu tư, dự án đã vượt qua các thẩm định về kỹ thuật và kinh tế, đủ điều kiện chuyển sang giai đoạn chế tạo thiết bị và chuẩn bị thi công.

Hiện công tác khảo sát địa điểm đang được triển khai, trong khi loại nhiên liệu sử dụng cho lò phản ứng đã hoàn thành các thử nghiệm bắt buộc về độ bền và khả năng vận hành.

Theo kế hoạch, dự án sẽ khởi công vào năm 2027, khởi động lò phản ứng năm 2030 và chính thức vận hành thương mại từ năm 2032.

Tổng giám đốc Rosatom Alexey Likhachev cho biết tổ hợp Shelf-M có khả năng sản xuất 10 MW điện cùng 35 MW nhiệt, đồng thời khẳng định tiến độ dự án vẫn bám sát kế hoạch từ khảo sát hiện trường đến thử nghiệm nhiên liệu.

Thiết kế tích hợp trong một mô đun duy nhất

Trọng tâm của dự án là lò phản ứng Shelf-M, thuộc thế hệ lò phản ứng nước áp lực tích hợp (Integrated Pressurized Water Reactor).

Khác với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống, toàn bộ hệ thống vòng tuần hoàn sơ cấp, gồm lõi phản ứng, cơ cấu điều khiển và bộ tạo hơi, đều được đặt bên trong một khoang thép hình trụ duy nhất.

Mô đun hoàn chỉnh dài khoảng 11m, đường kính 8m và nặng khoảng 370 tấn.

Nhờ thiết kế tích hợp, toàn bộ lò phản ứng có thể được chế tạo hoàn chỉnh tại nhà máy rồi vận chuyển tới địa điểm lắp đặt, thay vì phải xây dựng từng hạng mục tại công trường. Theo Rosatom, kết cấu của mô đun đủ khả năng chịu rung động và va đập trong quá trình vận chuyển bằng sà lan hoặc xe chuyên dụng tại các khu vực Bắc Cực và Viễn Đông.

Đặc biệt, trong suốt vòng đời 60 năm, toàn bộ mô đun còn có thể được tháo dỡ và di chuyển sang địa điểm khác nếu cần.

Kế thừa công nghệ từ đội tàu phá băng hạt nhân

Rosatom cho biết Shelf-M được phát triển trên nền tảng công nghệ đã được kiểm chứng nhiều năm trên các tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga.

Lò phản ứng sử dụng lõi phản ứng dạng kênh cùng nhiên liệu uranium dioxide phân tán trong nền hợp kim nhôm, silicon (silumin), thay vì các thanh nhiên liệu truyền thống chứa viên uranium hình trụ.

Theo Rosatom, thiết kế này giúp nâng cao hiệu quả truyền nhiệt, đồng thời giảm nguy cơ hư hỏng nhiên liệu trong quá trình vận hành dài hạn.

Một điểm khác biệt đáng chú ý là các thanh nhiên liệu được chế tạo theo hình chữ thập thay vì hình tròn như thông thường. Cấu trúc này làm tăng diện tích tiếp xúc với chất làm mát, qua đó cải thiện khả năng tản nhiệt của lõi phản ứng.

Lớp vỏ thanh nhiên liệu sử dụng hợp kim chromium, nickel 42KhNM, loại vật liệu đã được kiểm chứng trong nhiều dự án hạt nhân của Nga. Trong khi đó, thiết kế hình học của thanh nhiên liệu được kế thừa từ các lò phản ứng nghiên cứu SM-3 và PIK.

Vẫn bảo đảm an toàn khi mất điện toàn bộ

Một trong những điểm nổi bật của Shelf-M là khả năng duy trì trạng thái an toàn ngay cả khi mất hoàn toàn nguồn điện bên ngoài.

Theo Rosatom, hệ thống có thể vận hành dựa trên cơ chế tuần hoàn tự nhiên của chất làm mát mà không cần bơm điện, duy trì khoảng 30% công suất định mức. Nhờ đó, lò phản ứng vẫn tiếp tục tản nhiệt và giữ ổn định mà không phụ thuộc vào máy phát diesel dự phòng hay lưới điện.

Bên cạnh đó, các hệ thống làm mát khẩn cấp và loại bỏ nhiệt dư đều hoạt động theo các quy luật vật lý như trọng lực và đối lưu nhiệt, không cần thiết bị chủ động hoặc sự can thiệp của con người.

Ngay cả trong kịch bản mất điện toàn nhà máy (station blackout), lõi phản ứng vẫn có thể tự động đưa về trạng thái cân bằng nhiệt.

Giới chuyên môn đánh giá đây là một trong những ưu thế quan trọng của thế hệ lò phản ứng mô đun cỡ nhỏ. Với kích thước gọn, mức độ an toàn cao và khả năng hoạt động độc lập, các SMR được kỳ vọng sẽ đóng vai trò ngày càng lớn trong việc cung cấp điện cho các khu khai khoáng, đảo xa và những khu vực chưa có hạ tầng lưới điện quy mô lớn.

Theo IE