Năng lượng hạch nhân cho tương lai

Quan niệm đúng đắn về phát triển bền vững cũng như nhu cầu năng lượng cần thiết cho phát triển là hai vấn đề cấp thiết mà nhân loại phải quan tâm trong những năm sắp đến. Tiến trình toàn cầu hóa trong phát triển chung khiến cho hầu hết lãnh đạo các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là những quốc gia hậu kỹ nghệ, cần phải ngồi lại để tìm ra những biện pháp chung nhằm giải quyết vấn đề cốt lõi của con người, là năng lượng cần thiết để phát triển. Loại năng lượng nào sẽ là tối ưu, phải chăng năng lượng hạch nhân?

By line: Mai Thanh Truyết

• Bấm vào đây để nghe tiết mục này
• Download story audio

Hỏi: Kính chào Tiến sĩ Mai Thanh Truyết. Trước tiên, ông cho biết về tình hình chung về năng lượng trên thế giới.

Đáp: Trước những vấn nạn môi trường và hệ sinh thái bị hủy diệt, nhu cầu điện năng đến từ than đá hay thủy điện dần dần bị thay thế bằng những nguyên liệu "sạch" cho năng lượng. Năng lượng từ dầu hỏa có nguy cơ bị cạn kiệt trong những thập niên sắp đến. Về năng lượng gió cũng như năng lượng mặt trời...chỉ là những bước đầu, chưa đạt quy mô lớn và giá thành tương đối còn cao.

Chỉ còn lại năng lượng hạch nhân hiện đang được các quốc gia ráo riết tập trung nghiên cứu để tiến đến một công nghệ năng lượng sạch, an toàn, giá thành rẽ, và mang lại nhiều ứng dụng khác hơn là việc tạo ra điện năng phù hợp với tinh thần phát triển bền vững do Liên Hiệp Quốc đề ra.

Hỏi: Trở lại với chủ đề Đề tài năng lượng hạch nhân cho tương lai của Tạp chí KH &MT hôm nay, Tiến sĩ có thể phát hoạ về sự phân bổ các lò năng lượng trên thế giới?

"...trên thế giới hiện có 441 lò phản ứng hạch nhân đang hoạt động rãi rác ở 31 quốc gia, sản xuất ra 363 triệu Kilowatt (KW) điện năng. Trung bình một lò phản ứng có khả năng sản xuất từ 800 trăm ngàn đến một triệu KW..."

Đáp: Hiện tại 2004, trên thế giới hiện có 441 lò phản ứng hạch nhân đang hoạt động rãi rác ở 31 quốc gia, sản xuất ra 363 triệu Kilowatt (KW) điện năng. Trung bình một lò phản ứng có khả năng sản xuất từ 800 trăm ngàn đến một triệu KW. Hiện tại, có 30 lò đang được xây cất ở 24 quốc gia, và thế giới cũng đang có dự kiến xây dựng thêm 104 lò phản ứng nữa trong vòng 10 năm tới.

Các quốc gia Á Châu như Trung Hoa, Nhật Bản, Đài Loan, Đại Hàn là những quốc gia đang đặt trọng tâm vào việc xây dựng lò phản ứng cho nhu cầu năng lượng cần cho phát triển. Tại Hoa kỳ, hiện có 103 lò phản ứng đang hoạt động, sản xuất ra 97 triệu KW, chiếm khoảng 20% nhu cầu điện năng toàn quốc. Chi phí xây dựng cho 1 KW giờ điện của loại năng lượng nậy là 1,68 cents, chỉ đứng sau giá điện năng do thủy điện cung cấp mà thôi. Tại California, chúng ta phải trả trung bình khoảng 7 cents cho 1 KW giờ. Thời gian hoạt động của một lò phản ứng năng lượng hạch nhân là khoảng 40 năm.

Đối với các quốc gia Tây Âu, tỷ lệ xử dụng điện từ lò hạch nhân trung bình khoảng 35%. Pháp đã xử dụng 78% cho nhu cầu điện toàn quốc; Bỉ, 55%.

Hỏi: Con ngừơi bắt đầu sử dụng lò phản ứng hạch nhân để sản xuất năng lựơng từ bao giờ.

Đáp: Một trong những nhu cầu cần thiết để phát triển quốc gia là năng lượng. Và năng lượng đến từ các lò phản ứng hạch nhân được các khoa học gia chú ý đến từ những năm đầu thập niên 50. Từ đó lò phản ứng thuộc thế hệ I (generation I) ra đời. Các lò này hiện tại vẫn còn được xử dụng.

Tuy nhiên các lò thuộc thế hệ này đang đi dần đến sự đào thải vì thời gian vận hành sắp chấm dứt (tuổi thọ của một lò phản ứng vào khoảng 50 năm). Thế hệ thứ II ra đời vào đầu thập niên 70. Thế hệ thứ III, vào thập niên 90. Và sau cùng thế hệ thứ IV đang được chuẩn bị với rất nhiều hy vọng trở thànhmột công nghệ toàn hảo vì sẽ làm giảm thiểu tối đa hiệu ứng nhà kính qua việc phóng thích thán khí đối với các lò phản ứng thuộc các thế hệ trước đó, thực hiện được an toàn lao động trong vận hành, và nhất là các lò trên sẽ là "lò phản ứng tự giải quyết" trong trường hợp có tai nạn xảy ra, nghĩa là không cần thiết đến sự hiện diện của con người trong trường hợp này.

Hỏi: Nguyên tắc và cách vận hành một lò phản ứng hạch nhân như thế nào thưa Tiến sĩ?

Đáp: Chúng tôi xin dề cập đến lò phản ứngthuộc thế hệ I, hay lò Magnox là một lò phản ứng đầu tiên được sản xuất và tung ra thị trường vào những năm đầu thập niên 50 do 3 nhà vật lý học người Anh sáng chế có tên: Tiến sĩ Ion, Tiến sĩ Khalit, và Tiến sĩ Magwood. Lò Magnox xử dụng nguyên liẹu Uranium trong thiên nhiên trong đó chỉ có 0,7% chất đồng vị (isotope) U-235 và 99,2% U-238.

Nguyên tắc vận hành có thể được tóm tắt như sau: Các ống kim loại Uranium này được bao bọc bằng một lớp hợp kim gồm nhôm (Al) và Magnesium (Mg). Một lớp than graphite đặt nằm giữa ống Uranium và hợp kim trên có mục đích làm chậm bớt vận tốc phóng thích của trung hòa khí (neutron) do sự tách rời (fission) U-235. Từ đó các trung hòa khí trên sẽ va chạm mạnh với hạch nhân của U-235 (nuclei)...để các phản ứng dây chuyền liên tục xảy ra làm tăng thêm sự va chạm... Đây là một phản ứng phát nhiệt rất lớn và thán khí (CO2) được dùng để chuyển tải nhiệt năng này đến một máy turbine hơi nước để từ đó biến cải thành điện năng.

Việc điều hòa vận tốc phản ứng dây chuyền hoặc chận đứng phản ứng là một công đoạn quan trọng bậc nhất của một lò phản ứng. Trong công đoạn này lò Magnox xử dụng một loại thép làm từ hóa chất boron (B), loại thép này có tính chất hấp thụ các trung hòa tử, do đó có thể điều khiển phản ứng theo ý muốn. Có tất cả 26 lò Magnox đã hoạt động ở Anh Quốc, hiện tại chỉ còn 8 lò còn đang hoạt động và sẽ bị đào thải vào năm 2010.

Hỏi: Nghe nói Việt Nam dự định xây dựng hai lò phản ứng hạch nhân trong một tương lai gần, Tiến sĩ có biết thêm về các dự án này hay không?

"...Việt Nam hiện có một Viện Năng Lượng Nguyên Tử ở Đà Lạt (tức là Việt Nam Nguyên tử lực Cuộc cũ thời Việt Nam Cộng Hòa) do Tiến sĩ Phạm Duy Hiển làm Giám đốc hơn 20 năm nay. Theo báo chí trong nước thì Việt Nam dự định bắt đầu xây cất 2 lò phản ứng hạch nhân vào năm 2012 để có thể đi vào hoạt động năm 2015. Địa điểm dự trù là Phước Dinh, Phước Hải (Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Kinh phí dự trù cho hai dự án kễ trên là 3 tỹ Mỹ kim..."

Đáp: Dạ có thưa anh, Việt Nam hiện có một Viện Năng Lượng Nguyên Tử ở Đà Lạt (tức là Việt Nam Nguyên tử lực Cuộc cũ thời Việt Nam Cộng Hòa) do Tiến sĩ Phạm Duy Hiển làm Giám đốc hơn 20 năm nay. Theo báo chí trong nước thì Việt Nam dự định bắt đầu xây cất 2 lò phản ứng hạch nhân vào năm 2012 để có thể đi vào hoạt động năm 2015. Địa điểm dự trù là Phước Dinh, Phước Hải (Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Kinh phí dự trù cho hai dự án kễ trên là 3 tỹ Mỹ kim.

Hỏi: Dư luận trong nước và ngoài nước đối với hai dự án này như thế nào thưa Tiến sĩ?

Đáp: Ngay sau khi quyết định này được phổ biến vào đầu năm 2004, nhiều nhà khoa học trong nước và ngoại quốc đã bày tỏ mối quan ngại và lên tiếng phản đối hai dự án trên.

Có nhiều lý do đưa ra cho việc phản đối này:

- Địa điểm chọn lựa của hai vùng hoang mạc khô cằn, thưa dân cư, không thuận tiện cho việc di chuyển của nhân công và ban quản lý nhà máy trong tương lai;

- Ở cả hai vùng, không có hạ tầng cơ sở tối thiểu cho nhu cầu yểm trợ việc xây cất, vận chuyển, cùng nhu cầu về xã hội, y tế, và sinh hoạt hàng ngày của công nhân như điện nước v. v...;

- Và nhất là, hiện tại Việt Nam chưa có khả năng cũng như không có dự kiến đào tạo nhân sự chuyên môn trong lãnh vực này trong một tương lai gần.

- Vấn đề nguyên liệu nguyên tử là một vần đề cốt lỏi mà chắc chắn Việt Nam không thể nào chủ động và kiểm soát được vì tùy thuộc vào quốc gia cung cấp. Chất Uranium và khả năng tinh luyện chất này để dùng cho lò phản ứng hạch nhân cần những nhân sự thật chuyên môn và nhiều kinh nghiệm mà việc đào tạo đòi hỏi ít nhất vài chục năm.

Hỏi: Còn quan điểm của Tiến sĩ và Hội KH &KT Việt Nam như thế nào?

Đáp: Theo thiển ý của chúng tôi, việc xây cất một lò phản ứng hạch nhân chỉ là giai đoạn sau cùng trước khi hoàn tất các giai đoạn kễ trên. Về nhân sự, sự yếu kém về tri thức công nghiệp, kiến thức quản lý, cũng như khả năng chuyên môn trong lãnh vực nguyên tử và hạch nhân sẽ là những cản ngại lớn khiến cho việc thiết lập lò phản ứng khó có cơ may thực hiện hay chỉ thực hiện nữa chừng...

Thêm nữa, theo ước tính của một số nhà khoa học trong và ngoài nước thì tiềm năng của Việt Nam về than đá, dầu mỏ, khí đốt, cùng với việc khai thác và phát triển những loại năng lượng trong tầm tay như năng lượng gió, năng lượng mặt trời... Việt Nam vẫn còn có thể dư thừa năng lượng dùng cho việc phát triển kinh tế, xã hội đến năm 2030. Để rồi, vào thời điểm này, Việt Nam có đủ thời gian để chuẩn bị ngay từ bây giờ để có thể tránh được những cản ngại vưà kễ trên trong tương lai.

Thêm nữa, trong giai đoạn này, những lò thuộc thế hệ IV là thế hệ an toàn nhất mà Tây phương đang thực hiện đã được áp dụng trong một thời gian đủ dài để cho các quốc gia Tây phương có khả năng và kinh nghiệm điều chỉnh những bất ngờ trong vận hành. Để rồi sau đó Việt Nam có thể áp dụng kinh nghiệm của công nghệ này an toàn hơn cho công cuộc phát triển quốc gia cũng chưa muộn.