Lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ đầu tiên vừa được các cơ quan quản lý Hoa Kỳ phê duyệt

Năng lượng hạt nhân có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc khử cacbon trong lĩnh vực năng lượng, nhưng các lò phản ứng đơn giản là quá đắt và phức tạp để triển khai nhanh chóng. Một lò phản ứng mới, nhỏ hơn có thể sớm thay đổi điều đó sau khi nhận được chứng nhận từ Ủy ban Điều tiết Hạt nhân vào tuần trước.

Khi các quốc gia trên thế giới chạy đua để thay thế các nhà máy điện bằng nhiên liệu hóa thạch, cuộc tranh luận xung quanh việc liệu điện hạt nhân nên đóng một vai trò đã được làm nóng. Mặc dù công nghệ này có thể cung cấp một lượng lớn và đáng tin cậy điện không có carbon, nhưng những lo ngại về chi phí và an toàn đã kìm hãm việc triển khai nó như một giải pháp cho cuộc khủng hoảng khí hậu.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một loạt các công ty mới đã xuất hiện hứa hẹn sẽ vượt qua nhiều mối lo ngại này bằng cách thu hẹp các lò phản ứng xuống. Cái gọi là lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) được thiết kế đủ nhỏ để xây dựng trong nhà máy trước khi được vận chuyển đến bất cứ nơi nào chúng cần, điều này sẽ giảm đáng kể chi phí. Chúng cũng được thiết kế để an toàn hơn nhiều so với các lò phản ứng hiện có.

Một lò phản ứng do công ty năng lượng có trụ sở tại Oregon thiết kế Sức mạnh NuScale đã trở thành thiết kế lò phản ứng mô-đun nhỏ đầu tiên được chấp thuận sử dụng ở Mỹ bởi Ủy ban điều tiết hạt nhân (NRC), mở đường cho các nhà máy mới sử dụng lò phản ứng. Động thái này không hẳn là một bất ngờ, bởi vì thiết kế thông qua nóđánh giá an toàn cuối cùng của trở lại vào năm 2020, nhưng đó là một bước quan trọng để thực sự triển khai công nghệ trên thực địa.

Trong khi một số SMR đang được phát triển dựa trên các thiết kế mới kỳ lạ sử dụng muối uranium hoặc thorium nóng chảy làm nhiên liệu, thì lò phản ứng NuScale, được đặt tên là VOYGR, không khác nhiều so với các lò phản ứng quy mô đầy đủ truyền thống. Nó là dựa trên một thiết kế được phát triển tại Đại học Bang Oregon vào đầu những năm 2000 được gọi là “Lò phản ứng nước nhẹ đa ứng dụng.”

Thiết kế bao gồm một tàu chứa hình trụ cao 76 foot, rộng 15 foot là nơi chứa lò phản ứng. Nước được đưa qua một loạt các thanh nhiên liệu uranium tạo ra nhiệt thông qua các phản ứng phân hạch. Sau đó, nước được làm nóng bốc lên về phía máy tạo hơi nước, sử dụng nhiệt từ nước để tạo ra hơi quá nhiệt. Điều này sau đó được sử dụng để điều khiển một tuabin tạo ra điện.

Mỗi mô-đun được thiết kế để tạo ra 50 megawatt năng lượng, nhưng công ty có kế hoạch kết hợp tối đa 12 SMR để đạt được sản lượng tương tự như các nhà máy hạt nhân thông thường. Các SMR đi kèm với các tính năng an toàn mới được thiết kế để ngăn chặn các loại thảm họa đã gây khó khăn cho dư luận chống lại năng lượng hạt nhân.

Để bắt đầu, các thanh điều khiển được sử dụng để dừng phản ứng phân hạch bằng cách bọc các thanh nhiên liệu được giữ bên trên lõi của lò phản ứng bằng một động cơ điện. Điều này có nghĩa là trong trường hợp mất điện, chúng sẽ tự động rơi vào vị trí dưới tác dụng của trọng lực. Toàn bộ lò phản ứng cũng được ngâm trong một hồ nước, có thể hút bớt nhiệt thừa trong trường hợp khẩn cấp. Ngoài ra, bằng cách sử dụng lượng nhiên liệu nhỏ hơn, tổng lượng nhiệt sinh ra sẽ giảm đáng kể.

Hy vọng là những tính năng an toàn bổ sung này - kết hợp với giảm chi phí do khả năng sản xuất hàng loạt các lò phản ứng này trong một nhà máy thay vì tại chỗ - có thể dẫn đến sự phục hưng của điện hạt nhân. NuScale đang thực hiện một số dự án ở Hoa Kỳ, bao gồm một ở Idaho dự kiến ​​hoàn thành vào năm 2029.

Nhưng các câu hỏi đã được đặt ra về việc liệu các SMR có thực sự đáp ứng được yêu cầu của họ như một giải pháp thay thế rẻ hơn, an toàn hơn cho các nhà máy điện hạt nhân truyền thống hay không. Một nghiên cứu xuất bản năm Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia vào tháng XNUMX, phát hiện ra rằng trái với tuyên bố của các nhà sản xuất SMR, những lò phản ứng nhỏ hơn này thực sự có khả năng tạo ra nhiều chất thải phóng xạ hơn các nhà máy thông thường.

Trong một bài viết trong Counterpunch, chuyên gia điện hạt nhân MV Ramana cũng chỉ ra rằng chi phí của năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đã thấp hơn mức hạt nhân và tiếp tục giảm nhanh chóng. Ngược lại, năng lượng hạt nhân đã thực sự trở nên đắt hơn trong những năm qua.

Ông cho biết thêm, SMR có thể có giá cao hơn các nhà máy hạt nhân lớn hơn vì chúng không có quy mô kinh tế như nhau. Về lý thuyết, điều này có thể được bù đắp thông qua sản xuất hàng loạt, nhưng chỉ khi các công ty nhận được đơn đặt hàng với số lượng hàng trăm chiếc. Thật hay, một số tiện ích có đã rút lui dự án đầu tiên của NuScale về những lo ngại về chi phí.

Có lẽ còn quan trọng hơn, Ramana lưu ý, các SMR không có khả năng sẵn sàng kịp thời để đóng góp vào cuộc chiến chống khí hậu. Các dự án sẽ không đi vào hoạt động cho đến cuối thập kỷ này, vào thời điểm đó IPCC cho biết chúng ta cần phải giảm phát thải mạnh mẽ.

Tuy nhiên, công nghệ này có một số tác nhân thúc đẩy mạnh mẽ, không ít nhất là Tổng thống Joe Biden, người chào hàng gần đây NuScale “công nghệ đột phá của Mỹ” trong khi công bố tài trợ cho một nhà máy SMR mà công ty sẽ xây dựng ở Romania. Gã khổng lồ kỹ thuật Rolls-Royce cũng gần đây công bố một danh sách rút gọn cho vị trí của nhà máy SMR trong tương lai, sẽ được sử dụng để xây dựng 16 SMR cho chính phủ Vương quốc Anh vào năm 2050.

Liệu các SMR có thể thực hiện đúng lời hứa của họ hay không vẫn còn phải xem xét, nhưng với phạm vi thách thức khí hậu mà chúng ta đang phải đối mặt, việc khám phá tất cả các lựa chọn có sẵn dường như là khôn ngoan.

Ảnh: NuScale