Vượt Mỹ, quốc gia châu Á đột phá với lò phản ứng hạt nhân siêu nhanh công suất 1,2GW hứa hẹn mở ra kỷ nguyên năng lượng sạch
Tập đoàn Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc (CNNC) vừa công bố thiết kế lò phản ứng neutron nhanh thế hệ mới có khả năng tạo ra tới 1,2 gigawatt điện, hứa hẹn mang lại nguồn năng lượng sạch hơn và hiệu quả hơn.
Lò phản ứng mang tên CFR-1000 sẽ là lò phản ứng nhanh neutron thương mại đầu tiên của Trung Quốc đạt cấp độ gigawatt, thuộc thế hệ thứ tư. Cơ sở này hiện đang chờ phê duyệt và được kỳ vọng sẽ đi vào vận hành sau năm 2030.
Tại hội thảo về năng lượng hạt nhân tiên tiến tổ chức ngày thứ Ba tại thành phố Phúc Châu, tỉnh Phúc Kiến – nơi Trung Quốc đã xây dựng lò phản ứng trình diễn – CNNC cho biết thiết kế sơ bộ của CFR-1000 với công suất tối đa lên đến 1,2 gigawatt (GW) điện đã được hoàn thành. Hội thảo có sự tham dự của đại diện Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Trung Quốc và Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia.
Hiện tại, hai lò phản ứng hạt nhân truyền thống lớn nhất của Trung Quốc – Taishan 1 và 2 ở tỉnh Quảng Đông – có công suất phát điện là 1,75GW mỗi tổ máy.
Theo CNNC, lò phản ứng nhanh là bước thứ hai trong chiến lược ba bước phát triển năng lượng hạt nhân của Trung Quốc, bao gồm: lò phản ứng nhiệt, lò phản ứng nhanh, và lò phản ứng nhiệt hạch. Sau hơn một thập kỷ nghiên cứu và thực nghiệm, Trung Quốc khẳng định đã hoàn toàn tự chủ công nghệ lõi và công nghệ hỗ trợ cho lò phản ứng nhanh quy mô lớn, đồng thời xây dựng chuỗi ngành công nghiệp lò phản ứng nhanh hoàn chỉnh nhất thế giới.
Hiện nay, phần lớn điện hạt nhân toàn cầu được sản xuất bởi lò phản ứng nhiệt – sử dụng neutron chậm để duy trì phản ứng dây chuyền và cần chất làm chậm, thường là nước, để giảm tốc neutron.
Ngược lại, lò phản ứng nhanh neutron sử dụng neutron năng lượng cao, không làm chậm, để duy trì phản ứng phân hạch, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Đặc biệt, loại lò này có thể chuyển hóa nhiên liệu hạt nhân thành vật liệu phân hạch có thể tái sử dụng.
Tuy nhiên, quá trình này cũng có thể tạo ra plutonium-239 (Pu-239) – chất có thể dùng làm nhiên liệu cho lò phản ứng hoặc sản xuất vũ khí hạt nhân. Việc Trung Quốc sử dụng uranium làm giàu cao do Nga cung cấp cho chương trình lò phản ứng nhanh từng khiến một số thành viên Quốc hội Mỹ bày tỏ lo ngại.
Dù vậy, Diễn đàn Quốc tế Thế hệ IV (Gen IV International Forum) – cơ chế hợp tác toàn cầu trong phát triển năng lượng hạt nhân thế hệ thứ tư với các thành viên như Trung Quốc, Mỹ, và Liên minh Châu Âu – khẳng định công nghệ thế hệ 4 nhằm hạn chế chất thải, tác động môi trường và nguy cơ tan chảy lõi lò phản ứng.
Một trong những công nghệ lò phản ứng nhanh trưởng thành nhất hiện nay là lò phản ứng làm mát bằng natri. Theo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), nhiều quốc gia đang phát triển các phiên bản thí nghiệm, trình diễn và thương mại của công nghệ này.
Khác với các lò phản ứng truyền thống dùng nước làm chất làm mát, lò phản ứng dùng natri lỏng giúp tăng hiệu suất và cho phép vận hành ở nhiệt độ cao hơn.
Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu lò phản ứng nhanh từ những năm 1960. Lò phản ứng nhanh thử nghiệm đầu tiên – China Experimental Fast Reactor công suất 20 megawatt (MW), do Nga xây dựng – được nối lưới vào năm 2011 tại Bắc Kinh. Sau đó, Trung Quốc xây dựng lò phản ứng trình diễn CFR-600 tại huyện Xiapu, tỉnh Phúc Kiến. Tổ máy đầu tiên của dự án này đã bắt đầu hoạt động ở công suất giảm từ năm 2023, và tổ máy thứ hai đang được xây dựng.
Lò phản ứng thương mại CFR-1000 dự kiến sẽ đi vào hoạt động khoảng năm 2034, theo Tổ chức Hạt nhân Thế giới (World Nuclear Association). Thông báo từ CNNC không nêu cụ thể địa điểm xây dựng lò phản ứng này.
Trên thế giới, Nga hiện vận hành lò phản ứng nhanh lớn nhất – BN-800 với công suất trên 800MW. Kế nhiệm của nó là BN-1200 với công suất 1,2GW đã được cấp phép xây dựng và dự kiến hoàn tất vào năm 2034, theo tập đoàn năng lượng nhà nước Rosatom.
Mỹ hiện không có lò phản ứng nhanh nào đang hoạt động, sau khi hủy bỏ chương trình Integral Fast Reactor hơn 30 năm trước. Tuy nhiên, công ty TerraPower – do Bill Gates đồng sáng lập – đang phát triển một lò phản ứng natri công suất 345MW, hợp tác cùng Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Năm 2015, CNNC đã ký thỏa thuận hợp tác với TerraPower để phát triển lò phản ứng sóng truyền – một loại lò phản ứng nhanh khác, nhưng dự án này bị dừng vào năm 2019 do Mỹ áp dụng hạn chế xuất khẩu.
Theo SCMP
