Trung Quốc muốn chuyển tất cả các nhà máy điện than cũ thành lò phản ứng hạt nhân

Trung Quốc đang nghiên cứu kế hoạch chuyển đổi các nhà máy điện than sắp ngừng hoạt động thành các cơ sở điện hạt nhân, nhằm tận dụng công suất điện than khổng lồ sang những năng lượng điện thân thiện hơn với môi trường.

Chiến lược "Từ than sang hạt nhân" (C2N) được thúc đẩy bởi mục tiêu khử cacbon và tình trạng khan hiếm đất đai tại nhiều khu công nghiệp Trung Quốc. Kế hoạch này sẽ tận dụng lưới điện và nguồn nước hiện có của các nhà máy sắp ngừng hoạt động để xây dựng các lò phản ứng nhỏ gọn, chống tan chảy, mang lại con đường nhanh chóng hơn đến năng lượng sạch so với việc xây dựng nhà máy hạt nhân từ đầu.

Tính đến thời điểm này, Trung Quốc có thể là quốc gia duy nhất có khả năng thực hiện điều này nhờ lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao và lò phản ứng thorium muối nóng chảy đã được đưa vào hoạt động. Các công nghệ này có thể tạo ra hơi nước nóng hơn nhiều so với lò phản ứng thông thường để vận hành các tua-bin khí đốt than hiệu suất cao.

Theo các nhà nghiên cứu tham gia dự án, các lò phản ứng thế hệ thứ tư này có nhiều khả năng đáp ứng yêu cầu an toàn tại chỗ và được công chúng chấp nhận hơn.

Tiềm năng chuyển đổi lớn

Hiện nay, Trung Quốc sở hữu hàng loạt nhà máy điện than với công suất hơn 1,19 terawatt, trong đó khoảng 100 gigawatt (GW) dự kiến ngừng hoạt động vào năm 2030.

Sáng kiến C2N do Tập đoàn Kỹ thuật Năng lượng Trung Quốc (CEEC) - đơn vị xây dựng cơ sở hạ tầng năng lượng nhà nước hàng đầu - đề xuất. Kế hoạch này cung cấp con đường trực tiếp hướng tới khử cacbon trong khi bảo tồn cơ sở hạ tầng có giá trị, đặc biệt tại các khu vực ven biển.

Dự án đang thu hút sự quan tâm ngày càng tăng từ các nhà hoạch định chính sách, kỹ sư và chuyên gia phân tích môi trường, trong bối cảnh Trung Quốc hướng tới mục tiêu kép: đảm bảo năng lượng sạch và đạt trung hòa carbon vào năm 2060.

Trên toàn cầu, các nhà máy nhiệt điện than chịu trách nhiệm cho 30% lượng khí thải carbon dioxide liên quan đến năng lượng toàn cầu. Tại Trung Quốc, than vẫn sản xuất hơn một nửa lượng điện của cả nước, khiến nó trở thành nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất.

Theo ước tính ngành công nghiệp, năng lượng hạt nhân gần như không tạo ra khí thải trong quá trình vận hành, với lượng khí thải trong suốt vòng đời tương đương với năng lượng gió.

Trung Quốc sở hữu số lượng lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động, đang xây dựng và đang quy hoạch lớn nhất thế giới. Chuỗi cung ứng công nghiệp hạt nhân của nước này đã đạt quy mô và mức độ hoàn thiện mà không quốc gia nào khác sánh kịp.

Nhóm dự án do kỹ sư cao cấp Li Xiaoyu thuộc Tập đoàn tư vấn kỹ thuật điện Trung Quốc của CEEC dẫn đầu cho biết trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Southern Energy Construction tháng 7: "Với công suất điện than khổng lồ của Trung Quốc và thời gian xây dựng nhà máy điện hạt nhân dài, quá trình chuyển đổi sang C2N có thể kéo dài vài thập kỷ".

Li và đồng nghiệp còn nhận định: "Trong giai đoạn này, nếu có đột phá trong công nghệ tổng hợp hạt nhân, quá trình chuyển đổi các nhà máy điện than trong tương lai có thể chuyển từ lò phản ứng phân hạch sang tái sử dụng cho các nhà máy điện tổng hợp".

Lợi thế Trung Quốc

Ý tưởng C2N không phải là mới. Đạo luật Chip và Khoa học năm 2022 của chính quyền Biden đã bao gồm các điều khoản hỗ trợ việc chuyển đổi các nhà máy điện than ngừng hoạt động thành cơ sở điện hạt nhân. Bộ Năng lượng Mỹ đã xác định hơn 400 địa điểm tiềm năng cho việc chuyển đổi này.

TerraPower, công ty năng lượng hạt nhân được Bill Gates hậu thuẫn, hiện đang thúc đẩy kế hoạch xây dựng lò phản ứng nhanh làm mát bằng natri tại nhà máy điện than đã ngừng hoạt động ở Wyoming.

Tuy nhiên, Mỹ đã mất hàng thập kỷ để xây dựng một lò phản ứng mới, trong khi Trung Quốc đang tăng trưởng với tốc độ 7-8 lò phản ứng mỗi năm. Với đội ngũ vận hành nhà máy điện than lớn nhất thế giới và chuỗi cung ứng điện hạt nhân phát triển nhanh nhất, quá trình chuyển đổi từ than sang điện hạt nhân không chỉ khả thi mà còn hợp lý về mặt chiến lược đối với Trung Quốc - đặc biệt dọc theo bờ biển phía đông đông dân cư, nơi nhu cầu điện cao và đất đai khan hiếm.

Nhưng các nhà chức trách Trung Quốc cũng gặp nhiều thách thức về khả năng tương thích khi một nhà máy điện hạt nhân thương mại đòi hỏi phân vùng an toàn nghiêm ngặt, bao gồm các khu vực cấm rộng lớn và khả năng tiếp cận nguồn nước dồi dào. Trong khi đó, hầu hết các nhà máy điện than nội địa hiện nay không đáp ứng được các điều kiện này.

Đây chính là lúc các thiết kế lò phản ứng tiên tiến phát huy tác dụng. Nghiên cứu do kỹ sư cao cấp Song Xiaoyi thuộc Viện Thiết kế Điện lực Hoa Đông dẫn đầu cho thấy lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao (HTGR) có thể là giải pháp lý tưởng cho việc cải tạo nhà máy điện than.

HTGR yêu cầu vùng an toàn nhỏ hơn, nhu cầu nước thấp hơn và các thông số lò phản ứng phù hợp với hệ thống hơi nước của nhà máy điện than hiện có, giúp đơn giản hóa việc tích hợp.

Theo Song và đồng nghiệp, lò HTGR công suất 600 megawatt có thể lắp đặt tại địa điểm nhà máy điện than với diện tích đất mở rộng tối thiểu. Các tính năng an toàn vốn có - như khả năng chịu được sự cố tan chảy mà không cần làm mát chủ động - giúp giảm nhu cầu lập kế hoạch khẩn cấp ngoài địa điểm.

Trung Quốc hiện đang vận hành lò phản ứng hạt nhân HTGR trình diễn tại Vịnh Shidao, đánh dấu cột mốc quan trọng trong công nghệ hạt nhân thế hệ thứ tư.

Theo nghiên cứu, lò phản ứng muối nóng chảy sử dụng thorium phổ biến làm nhiên liệu cũng có thể là ứng viên tiềm năng vì không cần nước để làm mát, khiến nó trở thành lựa chọn tối ưu cho các địa điểm sâu trong đất liền.

Lò phản ứng thorium thử nghiệm đã được đưa vào hoạt động ở Sa mạc Gobi, trong khi một phiên bản lớn hơn có khả năng phát điện đang được xây dựng.

Thách thức về tài chính và chính sách

Mặc dù các vấn đề về kỹ thuật đang dần được khắc phục, nhưng kế hoạch chuyển đổi mạng lưới điện vẫn còn nhiều rào cản lớn. Điện hạt nhân vẫn đòi hỏi vốn đầu tư lớn, với chi phí xây dựng cao hơn so với nhà máy nhiệt điện than. Các nhà nghiên cứu cho biết, ngay cả khi tiết kiệm từ việc tái sử dụng cơ sở hạ tầng, việc tài trợ cho các dự án như vậy vẫn đòi hỏi cam kết chính sách dài hạn.

Bên cạnh đó, phản ứng của dư luận cũng là một vấn đề then chốt cho quá trình hiện thực quá giấc mơ điện hạt nhân trên toàn Trung Quốc. Nhóm của chuyên gia Li viết: "Các yếu tố xã hội đã trở thành một trong những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến sự phát triển cơ sở hạ tầng ở Trung Quốc. Sự chấp nhận của công chúng đối với năng lượng hạt nhân và mối lo ngại về an toàn ảnh hưởng trực tiếp đến việc ra quyết định của chính phủ và doanh nghiệp".

Họ nhấn mạnh: "Việc thiết lập các cơ chế truyền thông minh bạch và tăng cường sự tham gia, giáo dục của công chúng để cải thiện sự chấp nhận của xã hội đối với năng lượng hạt nhân sẽ rất quan trọng đối với C2N".

Bên cạnh đó, ngành hạt nhân Trung Quốc từ lâu do một số ít doanh nghiệp nhà nước chi phối, một phần do lo ngại về an ninh. Các nghiên cứu cho thấy, để mở rộng quá trình chuyển đổi, các cơ quan quản lý có thể cần mở cửa thị trường cho nhiều bên tham gia hơn, bao gồm các công ty điện lực truyền thống sở hữu tài sản than.

Tham khảo South China Morning Post (SCMP)