Bên lề COP28 (Hội nghị lần thứ 28 của các bên tham gia Công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu) tại Dubai, hơn 20 quốc gia đã công bố một cột mốc lịch sử khi cam kết tăng gấp ba công suất điện hạt nhân vào năm 2050. Sự kiện này làm nổi bật sự xuất hiện của năng lượng hạt nhân như một công cụ thiết yếu trong việc giảm phát thải khí nhà kính.

Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ nói về các loại lò phản ứng hiện có, tương lai của ngành năng lượng này và loại bảo trì cần thiết đối với các nhà máy sản xuất năng lượng hạt nhân.

I. Các loại lò phản ứng hạt nhân
II. Dự báo tương lai của năng lượng hạt nhân: Đổi mới và bền vững
III. Những quy định nghiêm ngặt về bảo trì nhà máy điện hạt nhân

I. Các loại lò phản ứng hạt nhân

1. Lò phản ứng nước nhẹ (LWR): Các lò phản ứng LWR, chẳng hạn như PWR và BWR, là những lò được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng hoạt động hiệu quả và đảm bảo mức độ an toàn cao. Lò phản ứng nước áp suất (PWR) sử dụng nước làm chất làm mát và chất điều tiết, trong khi Lò phản ứng nước sôi (BWR) cho phép nước sôi trực tiếp trong lõi, tạo ra hơi nước để sản xuất điện. Sự đơn giản và hiệu quả đã được chứng minh của các lò phản ứng này khiến chúng trở thành trụ cột cơ bản của thế hệ hạt nhân ngày nay.
2. Lò phản ứng nhiệt độ cao (HTR): Lò phản ứng nhiệt độ cao (HTR) là lò phản ứng khí than chì, có chất làm mát là khí trơ, thường là heli. Vật liệu chính là gốm được làm giàu cao không có vỏ kim loại.
3. Lò phản ứng muối nóng chảy (MSR): Lò phản ứng muối nóng chảy (MSR) sử dụng nhiên liệu lỏng dựa trên muối flo, mang lại tính linh hoạt cao hơn về mặt thiết kế và vận hành. Các lò phản ứng này hứa hẹn tăng cường độ an toàn và hiệu quả.
4. Lò phản ứng nhanh: Lò phản ứng nhanh khai thác neutron nhanh để phân hạch nhiên liệu, cho phép sản xuất năng lượng hiệu quả hơn và có khả năng sử dụng nhiên liệu hạt nhân dồi dào hơn. Có một số dự án đang nghiên cứu phát triển loại lò phản ứng này.

Các dự án trọng điểm gần đây chẳng hạn như Hinkley Point C ở Anh và Barakah ở UAE, làm nổi bật sự phục hưng của hạt nhân.

Những nhà máy này, được trang bị công nghệ tiên tiến, chứng minh rằng việc mở rộng năng lượng hạt nhân có thể an toàn và hiệu quả.

II. Dự báo tương lai của năng lượng hạt nhân: Đổi mới và bền vững

Dự báo tương lai cho năng lượng hạt nhân tập trung vào đổi mới và tính bền vững:

Lò phản ứng thế hệ IV 

Thế hệ lò phản ứng tiếp theo, được gọi là Thế hệ IV, hứa hẹn những tiến bộ đáng kể về tính an toàn, hiệu quả và giảm thiểu chất thải. Các lò phản ứng như Lò phản ứng dòng chảy nhanh làm mát bằng chì (LFR) và Lò phản ứng dòng chảy nhanh làm mát bằng khí (GFR) là những ví dụ về công nghệ mới nổi có thể áp dụng chuyển đổi trong ngành công nghiệp hạt nhân.

Vào đầu năm 2024, nhà máy điện hạt nhân Shidao Bay-1 bắt đầu hoạt động thương mại, trở thành nhà máy điện thế hệ IV đầu tiên trên thế giới, theo Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia Trung Quốc.

Tích hợp với Năng lượng tái tạo

Việc tích hợp năng lượng hạt nhân với các nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió, có thể cung cấp một giải pháp toàn diện để đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng liên tục và bền vững.

Phát triển lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR)

Lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa năng lượng hạt nhân vào các khu vực có nhu cầu năng lượng hạn chế hơn. Kích thước mô-đun của nó cho phép triển khai theo từng giai đoạn và tiết kiệm chi phí hơn.

III. Những quy định nghiêm ngặt về bảo trì nhà máy điện hạt nhân

Bảo trì nhà máy điện hạt nhân là một quá trình phức tạp, đòi hỏi một cách tiếp cận tỉ mỉ và nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cũng như hiệu quả theo thời gian.

1. Kiểm tra định kỳ: Kiểm tra thường xuyên là quy tắc cơ bản của quá trình bảo trì. Thông qua các công nghệ tiên tiến, chẳng hạn như kiểm tra siêu âm và chụp cắt lớp vi tính, tính toàn vẹn về cấu trúc của các thành phần chính được đánh giá, xác định khả năng hao mòn, nứt hoặc biến dạng.
2. Cập nhật công nghệ: Việc triển khai các hệ thống điều khiển kỹ thuật số tiên tiến, trí tuệ nhân tạo và cảm biến hiện đại không chỉ cải thiện an toàn vận hành mà còn góp phần quản lý năng lượng hiệu quả hơn cùng với phát hiện sớm các bất thường.
3. Quản lý chất thải: Nghiên cứu liên tục tập trung vào việc tìm ra các phương pháp quản lý chất thải sáng tạo, chẳng hạn như tái sử dụng các sản phẩm phụ và phát triển các công nghệ lưu trữ lâu dài.
4. Đào tạo liên tục: Các chương trình đào tạo bao gồm từ các cuộc diễn tập khẩn cấp đến hướng dẫn về công nghệ mới và quy trình vận hành. Phương pháp này đảm bảo rằng nhân viên được chuẩn bị để giải quyết mọi tình huống một cách hiệu quả và an toàn, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa phản ứng với các sự kiện bất ngờ.
5. Đánh giá lão hóa: Đánh giá lão hóa bao gồm việc giám sát liên tục các thiết bị và cấu trúc, xác định và giải quyết các vấn đề tiềm ẩn liên quan đến sự xuống cấp của vật liệu theo thời gian. Điều này được thực hiện thông qua các kỹ thuật như đánh giá không phá hủy và giám sát ăn mòn.

Sự hồi sinh của năng lượng hạt nhân vượt qua các rào cản về công nghệ và địa chính trị, củng cố bản thân như một thành phần thiết yếu trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Với trọng tâm vào việc đa dạng hóa lò phản ứng, thúc đẩy đổi mới, đảm bảo quy trình bảo trì nghiêm ngặt và sử dụng các công cụ cầm tay chuyên dụng.