Năng lượng nguyên tử - Phân hạch

Những áp dụng tương lai của lò hơi hạt nhân

2007-01-01T12:07:00.000-08:00

Vietsciences- Đặng Đình Cung 15/08/2006

Tóm tắt:

Ưu điểm của lò hơi hạt nhân
Chạy tầu thủy
Cung cấp nhiệt năng cho đô thị và khu công nghiệp
Khử muối trong nước biển và nước bị ô nhiễm
Sản xuất khí hydrogen
Khí hóa than
Khai thác mỏ dầu
Kết luận

ĐẶNG Đình Cung
Kỹ sư Tư vấn

Những áp dụng tương lai của lò hơi hạt nhân

Chúng ta thường biết rằng những lò phản ứng hạt nhân được dùng trong giảng dạy, nghiên cứu khoa học kỹ thuật và sản xuất điện. Nhưng một lò phản ứng hạt nhân còn có thể dùng vào nhiều việc khác. Trong bài này chúng tôi xin trình bày một số áp dụng tương lai của lò phản ứng hạt nhân. Sau khi nêu lên những ưu điểm của lò hơi hạt nhân, chúng tôi sẽ trình bày nhu cầu năng lượng và nguyên tắc kỹ thuật của mỗi áp dụng và những gì các lò hơi hạt nhân có thể đóng góp cho áp dụng đó.

Ưu điểm của lò hơi hạt nhân

Trong một lò phản ứng hạt nhân, nước có hai công dụng : (a) làm giảm tốc độ những neutron để chúng có thể đập vỡ những hạt nhân uranium U‑235 và sinh ra năng lượng, và (b) chuyển ra khỏi lò năng lượng sinh ra từ những phản ứng hạt nhân. Những lò phản ứng hạt nhân thông dụng là những kiểu lò chạy bằng nước nhẹ gọi chung là lò phản ứng nước nhẹ (LWR, Light Water Reactor). Những lò đó sinh ra hơi nước hoặc trực tiếp ngay trong lò phản ứng, như những kiểu lò phản ứng nước sôi (BWR, Boiled Water Reactor), hoặc ở ngoài lò qua một bộ chuyển nhiệt, như những kiểu lò phản ứng nước nén (PWR, Presurized Water Reactor). Vì vậy, một lò phản ứng hạt nhân thường cũng được gọi là lò hơi hạt nhân.

Nguồn : Westinghouse

Hơi nước sinh ra có thể dùng để sản xuất điện, nhưng cũng có thể dùng trong mọi sinh hoạt cần đến hơi nước. Ngành năng lượng phân biệt mêga-watt dưới dạng nhiệt và mêga-watt dưới dạng điện. Khi chuyển từ dạng hơi nước sang dạng điện thì năng lượng khả dụng sẽ giảm vì phải chịu hiệu suất Carnot của vật lý và hiệu suất cơ học không hoàn hảo của các động cơ. Muốn có công suất một mêga-watt điện (viết tắt là MWe) thì phải sản xuất hai mêga-watt dưới dạng nhiệt (viết tắt là MWt) từ một lò hơi dùng năng lượng hóa thạch và ba mêga-watt dưới dạng nhiệt từ một lò hơi hạt nhân. Sai biệt về công suất đó là một nguồn lãng phí trong sử dụng năng lượng. Vậy, trên phương diện thực tiễn, nếu nhất thiết không cần phải dùng đến điện năng thì tốt hơn là dùng năng lượng trực tiếp dưới dạng hơi nước.

Một lò hơi hạt nhân có nhiều ưu điểm so với một lò hơi cổ điển :

Với cùng một công suất, thể tích cũng như khối lượng riêng của một lò hơi hạt nhân cao hơn.
Vì không cần đến bãi dự trữ nhiên liệu, diện tích cần thiết để lắp đặt và vận hành một lò hơi hạt nhân nhỏ hơn rất nhiều.
Một lò hơi hạt nhân an toàn và làm ít ô nhiễm hơn mọi phương tiện biến đổi năng lượng khác[i].
Công suất một lò hơi hạt nhân có thể lên tới 3.000 MWt và những lò đang được khai triển lại còn có công suất lớn hơn nữa.
Những kiểu lò hơi hạt nhân có công suất nhỏ, khoảng 100/200 MWt, đặc, và có nõi lò bất khả xâm trong một thùng giam hãm chỉ có một đầu vào và một đầu ra của mạch hơi nước đang được khai triển để có thể phổ biến những áp dụng của năng lượng hạt nhân mà không e ngại về tăng sinh vũ khí hạt nhân.

Nhờ đó chúng ta có thể nghĩ tới những áp dụng hoặc chưa phổ biến hoặc chưa được đưa vào thực hiện hay thử nghiệm :

Đặt một lò hơi hạt nhân ở những nơi đất hẹp người đông như là những khu công nghiệp hay là ngoại ô những thành phố.
Khai triển những áp dụng công nghiệp cần đến rất nhiều hơi nước hay nhiệt năng mà cho tới nay công suất của những lò hơi cổ điển không cho phép thực hiện.
Đặt lò hơi hạt nhân có công suất nhỏ để cung cấp năng lượng trên những nền di động như là tầu biển và dàn khai thác dầu khí.
Thay thế lò hơi cổ điển bằng lò hơi hạt nhân công suất nhỏ ở những nơi có ít nhu cầu nhiệt năng mà không sợ những vật liệu phân hạch bị đánh cắp.
Thay thế sản xuất nhiệt năng tập trung vào một lò hơi lớn bằng một mạng nhiệt năng liên kết với nhiều lò hơi hạt nhân nhỏ để có nhiều nguồn hơi nước bảo đảm cung cấp hơi liên tục.

Chạy tầu thủy

Vận tải là một ngành tiêu thụ một phần tư năng lượng của Thế-Giới, trong đó một phần mười dành cho tầu thủy. Những tầu nhỏ thường chạy bằng máy nổ có thể lên đến vài triệu mã lực. Những tầu cỡ trung bình, trọng tải từ 1.000 DWT đến 10/20.000 DWT, chạy bằng tua bin khí. Lớn hơn nữa thì có lò hơi với công suất 100/150 MWt. Lò hơi có thể là một lò chạy bằng năng lượng hóa thạch và, trên phương diện kỹ thuật, không gì cản trở thay thế lò cổ điển đó bằng một lò hạt nhân.

Vấn đề của một tầu thủy là thỉnh thoảng phải chờ ở hải cảng để được tiếp tế nhiên liệu. Với những tầu có trọng tải nhỏ hay vừa thì sự ràng buộc đó không quan trọng mấy. Nhưng với những tầu lớn thì sự ràng buộc đó là cả một sự tốn kém thời gian lẫn tiền của. Một tầu có lò hơi cổ điển phải được tiếp tế nhiên liệu trung bình mỗi 1.000 hải lý. Một tầu có lò hơi hạt nhân thì có thể chạy tới ít nhất 500.000 hải lý trước khi mới cần phải thay nõi lò phản ứng !

Những lò phản ứng dùng trên tầu biển thuộc loại nước nén hay là loại được làm nguội bằng kim loại lỏng. Để lò phản ứng có tích lượng riêng cao, nhiên liệu là uranium được làm giầu ở hàm lượng U‑235 từ 40 đến hơn 95 phần trăm. Hàm lượng này vượt xa hàm lượng tối đa 20 phần trăm mà cơ quan IAEA (International Atomic Energy Agency, Cơ Quan Nguyên Tử Lực Quốc Tế) cho phép. Vì thế mà cho tới nay chỉ có những chiến hạm các nước đã có vũ khí hạt nhân và, trong số những tầu dân sự, vài tầu phá băng cuả Liên-Xô cũ là có lò hơi hạt nhân. Những tầu dân sự khác, như tầu Otto Hahn của Đức, Savannah của Hoa-Kỳ và Mutsu của Nhật, đều phải ngưng hoạt động sau vài trục trặc kỹ thuật.

Vận tải bằng đường biển là phương tiện tiết kiệm năng lượng nhất. Mặc dù trọng tải nhiều tầu biển rất lớn và, trong tương lai, sẽ còn lớn hơn, đòi hỏi về công suất cũng không là bao nhiêu. Một tầu trọng tải 100.000 DWT chỉ cần đến một công suất chừng 100/150 MW, nghiã là công suất của một lò hơi cổ điển tầm thường và công suất của một lò hơi hạt nhân nhỏ. Những lò hơi hạt nhân nhỏ sẽ không có vấn đề với IAEA. Khi chúng được hiệu chỉnh thì có thể nghĩ tới trang bị những tầu biển dân sự.

Cung cấp nhiệt năng cho đô thị và khu công nghiệp

Nguồn : CPCU

Ở đô thị, nhà của thường dân, những văn phòng cũng như những cơ sở thương mại đều có nhu cầu nước nóng gia dụng, tăng nhiệt độ không khí khi trời lạnh và giảm nhiệt độ không khí khi trời nóng. Một số quy trình sản xuất công nghiệp cũng có nhu cầu nhiệt năng trực tiếp dưới dạng hơi nước hay là từ hơi nước đã được ngưng. Những ngành công nghiệp như là hóa học hay chế biến thực phẩm tiêu thụ rất nhiều nhiệt năng.

Mỗi tòa nhà hay mỗi nhà máy có thể tự sản xuất nguồn nhiệt năng cần thiết. Nhưng mua nhiệt năng từ một cơ sở kinh doanh nhiệt năng thì sẽ làm cho tập thể tiết kiệm năng lượng cơ bản. Cơ sở này biến mọi vật liệu có thể đốt được thành nhiệt năng hay trích nhiệt năng từ bộ ngưng của một nhà máy điện để bán. Nhiệt năng đó có thể ở dưới dạng nước nóng ở áp suất cao để vẫn còn ở dạng nước quá nhiệt. Nước quá nhiệt đó được bơm vào một ống nước tới nơi tiêu thụ. Ở nơi tiêu thụ, nhiệt năng được chuyển sang những thiết bị chạy bằng nhiệt năng qua những bộ chuyển nhiệt. Sau đó, nước đã được làm nguội có áp suất đã đựoc giảm đi quay trở về cơ sở sản xuất để được đun nóng và tăng áp suất trước khi đi một vòng nữa. Mạng ống nước nóng đó gọi là mạng nhiệt năng. Nếu mạng nhiệt năng bao trùm đầy đặc một đô thị hay một khu công nghiệp thì mua hơi nước sẽ rẻ hơn là tự sản xuất nhiệt năng vì cơ quan quản lý mạng nhiệt năng có khả năng chọn những nguồn năng lượng thích hợp nhất để sản xuất hơi.

Hiện nay nguồn năng lượng của những mạng nhiệt năng là cặn những thùng dầu, khí đồng hành[ii], gỗ vụn, bã mía, rác đô thị, những chất thải khác có trữ lượng năng lượng cao,... Ít khi nào người ta dùng những nhiên liệu quý báu như là dầu hay khí đốt. Ở những khu mỏ than, người ta dùng than vụn hay than có trữ lượng năng lượng quá thấp để có thể thành thương phẩm. Ở một cảng dầu, người ta dùng cặn nạo từ những thùng chứa dầu của tầu biển hay ở trên đất liền. Ở những vùng khai thác rừng, người ta dùng gỗ vụn của những nhà máy cưa hay gom từ những công trường đốn gỗ. Ở các miền quê, người ta dùng bã mía, trấu thóc, rơm, vỏ dừa,... mọi vật liệu có thể sinh ra nhiệt lượng khi bị đốt. Một mạng nhiệt năng dùng những vật liệu đó thường nhằm mục đích chính giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do phế liệu gây ra. Lợi tức của dịch vụ cung cấp hơi nước là một nguồn tài trợ đáng kể của dịch vụ thanh toán phế liệu của một địa phương.

Thực tế thì không bao giờ người ta lắp đặt một lò hơi chỉ để cung cấp mạng nhiệt năng của một đô thị hay một khu công nghiệp. Một đô thị hay một khu công nghiệp bao giờ cũng cần đến điện và nhiệt năng.

Để sản xuất điện với một lò hơi thì hơi phải ở nhiệt độ trên 300 C và áp suất trên 90 Mpa hay cao hơn nữa. Sau khi đi qua tua bin thì nhiệt độ và áp xuất của hơi nước giảm. Nếu giảm chưa đủ thì có bộ ngưng làm giảm thêm. Làm như vậy thì tổn hao một nửa tới hai phần ba trữ lượng năng lượng cơ bản mà chúng ta có thể dùng để cung cấp năng lượng cho mạng nhiệt năng. Nhiệt năng cần thiết để đáp ứng những nhu cầu gia dụng hay công nghiệp thường ở nhiệt độ hơn 100 C một chút, quá lắm là lên tới 250 C, một nhiệt độ rất thấp so với nhiệt độ hơi nước của một nhà máy nhiệt điện. Áp suất chỉ cần đủ để nước giữ nước ở dạng quá nhiệt. Vì không cần đến nhiệt độ và áp suất cao, mạng nhiệt năng có thể dùng làm nguồn nước lạnh cho bộ ngưng của nhà máy điện. Như vậy, thay vì bỏ phí ra sông hay ra biển qua bộ ngưng, nhiệt năng tồn tại trong mạch của tua bin có thể được dùng trong mạng nhiệt năng.

Hiện nay các giám đốc nhà máy điện và chính quyền điạ phương khai triển mạng nhiệt năng và cố gắng thu hút những ngành công nghiệp tiêu thụ nhiệt năng vào những khu công nghiệp xung quanh nhà máy điện của họ để tận dụng nguồn năng lượng . Một mạng nhiệt năng có công suất 1.000 MWt có thể cung cấp hơi cho những máy nước nóng và máy điều hòa nhiệt độ của tất cả những tòa nhà của một thành phố như Singapore. Đó là công suất một lò phản ứng hạt nhân công suất rất tầm thường.

Khi vận chuyển hơi nước trong những ống thì có thất thoát nhiệt năng. Vì thế, người ta tìm cách đặt cơ sở sản xuất nhiệt năng ở gần nơi tiêu thụ nhất, không quá 10 km. Vì những đòi hỏi về nhiệt độ và áp suất của một mạng không quá đáng, các lò phản ứng nước nhẹ hiện có mặt trên thị trường đều thích hợp hơn những lò cổ điển. Nếu dân địa phương chấp nhận rằng rủi ro của năng lượng hạt nhân thấp hơn là những ngành công nghiệp khác thì chúng ta có thể xây những nhà máy điện hạt nhân gần đô thị và sử dụng năng lượng hữu hiệu qua mạng nhiệt năng.

Khử muối trong nước biển và nước bị ô nhiễm

Nước là một thành phần quan trọng của đời sống. Thế mà hơn một nửa nhân loại không có nước ngọt trong sạch mặc dù một nửa nhân loại cư trú cách một bờ biển tối đa 50 km, nơi có 99 phần trăm nước của quả cầu. Cũng có nhiều người thiếu nước sinh hoạt mặc dù sống ở nơi có nước ngọt tự nhiên nhưng nguồn nước đã bị ô nhiễm. Cả tới ở Việt-Nam, dân những vùng ven biển cũng chỉ có thể dùng nước lợ. Khử muối trong nước biển hay nước đã bị ô nhiễm để có nước ngọt trong sạch là một đòi hỏi bức xức của mọi chính quyền địa phương.

Công suất một nhà máy khử muối tùy ở dân số, đòi hỏi về tiện ích của dân địa phương và nhu cầu cuả những nhà máy. Hiện trên Thế-Giới có 12.500 nhà máy khử muối. Một nửa số nhà máy đó đặt ở Trung đông. Công suất trung bình của một nhà máy là 2.000 mét khối mỗi ngày. Nhưng có nhà máy sản xuất chỉ có 100 mét khối mỗi ngày và có nhà máy sản xuất tới 500.000 mét khối mỗi ngày.

Hồi tiền cổ những thủy thủ đã biết đặt một chất xốp để hấp thụ hơi nước bốc ra từ một nồi đun nước và sau đó ép chất xốp đó để lấy nước uống. Bây giờ thì chúng ta có bốn phương pháp khử muối : phương pháp cất đa ứng (MED, Multi Effect Distillation), phương pháp cất chớp đa cấp (MSF, Multi Stage Flash Distillation ), phương pháp ép hơi (VC, Vapour Compression) và phương pháp thấm thấu ngược (RO, Reverse Osmosis).

Phương pháp cất đa ứng dùng nhiệt năng ở nhiệt độ dưới 100 C và phương pháp cất chớp đa cấp, có hiệu suất cao hơn, dùng nhiệt năng ở 120/125 C. Hai phương pháp này cần đến 200 kW-h nhiệt năng cho mỗi mét khối nhưng thích ứng với những nhà máy có công suất lớn. Phương pháp ép hơi dùng nhiệt năng ở khoảng 50/80 C cho bộ cất đầu tiên và điện cho máy nén hơi nước cuả những bộ cất tiếp theo. Phương pháp này cần đến 20 kW-h vừa nhiệt năng vừa điện năng để xử lý một mét khối nước và thích ứng với những nhà máy công suất lớn và trung bình. Phương pháp thấm thấu ngược, thích ứng với những nhu cầu nhỏ (một gia đình đến một chung cư), chỉ dùng điện để chạy máy nén nước và cần đến chừng 6 kW-h để xử lý mỗi mét khối nước.

Như với những mạng nhiệt năng, một lò hơi hạt nhân có thể cung cấp năng lượng cho một nhà máy khử muối công suất 100.000 mét khối nước mỗi ngày hay cao hơn. Tốt nhất là lò hơi đó dùng để sản xuất điện và lấy nhiệt năng của bộ ngưng để khử muối. Tốt hơn nữa, nhiệt năng của bộ ngưng dùng để khử muối và để cung cấp mạng nhiệt năng.

Sản xuất khí hydrogen

Khí hydrogen đã được sản xuất đại tràng từ đầu kỷ nguyên công nghiệp hóa học. Sản lượng toàn cầu của khí hydrogen là 10 triệu tấn mỗi năm, gia tăng 10 phần trăm mỗi năm. Một nửa lượng khí hydrogen dùng để sản xuất phân bón có nitrogen và nửa kia dùng để giảm hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu hydrogen cácbua ở những nhà máy lọc dầu.

Trong tương lai, khí hydrogen sẽ có thêm một thị trường vĩ đại. Đó là thị trường giao thông vận tải. Những phương tiện vận tải hiện nay thải ra khí carbon mono-oxyd và những loại khí làm ô nhiễm môi trường khác. Để giải quyết vấn đề, có ý kiến dùng khí hydrogen làm nhiên liệu cho những phương tiện vận tải : đốt khí hydrogen chỉ thải ra có hơi nước. Nhưng cho tới nay chưa có thực hiện nào đáng kể vì nhiều vấn đề kỹ thuật về dự trữ, vận chuyển và phân bố khí hydrogen chưa được giải quyết ổn thỏa.

Sản xuất khí hydrogen có hai phương pháp được phổ biến : điện phân nước ở nhiệt độ xung quanh và cải hóa khí tự nhiên bằng hơi nước (steam reforming of natural gas). Những phương pháp phân tách hơi nước ở nhiệt độ trên 1.000 C ở điện thế cao hay phân tách hơi nước ở nhiệt độ trên 1.000 C qua một số giai đoạn phản ứng hóa học vẫn còn ở giai đoạn thử nghiệm. Phương pháp thịnh hành nhất là phương pháp cải hóa khí tự nhiên. Hiện nay, 95 phần trăm khí hydrogen được sản xuất theo phương pháp này vì nó cho phép sản xuất đại tràng.

Nhưng phương pháp cải hóa khí tự nhiên sinh ra khí carbon di-oxyd, một khí gây ra hiệu ứng nhà kính. Vấn đề đó chưa đặt ra vì tổng số khối lượng khí hydrogen đang được sản xuất hãy còn tương đối ít. Nhưng vấn đề sẽ đặt ra khi những phương tiện giao thông vận tải phải chuyển sang dùng khí hydrogen. Lúc đó, những lò hơi cổ điển khó mà có thể đạt được nhiệt độ 1.000 C cho những phương pháp phân tách hơi nước. Những lò hơi hạt nhân chạy ở những nhiệt độ khoảng đó thì mới đang được nghiên cứu nên chưa ai biết sẽ thực hiện được không.

Vậy chỉ còn phương pháp sản xuất khí hydrogen bằng phương pháp điện phân nước. Mặc dù phương pháp này đã được khám phá từ hơn hai thế kỷ nay, có hiệu suất năng lượng cao và dễ được vận dụng nhưng cho tới nay ít được áp dụng vì không thích ứng với đòi hỏi của sản xuất khí ở quy mô lớn. Nhưng hạn chế này lại là một lợi thế khi khí hydrogen được dùng đại tràng làm nhiên liệu cho ngành giao thông vận tải. Theo phương pháp điện phân thì khí hydrogen có thể được sản xuất một cách phân cấp. Chúng ta có thể biến đổi những trạm xăng hiện nay thành những cơ sở điện phân nước để cung cấp khí hydrogen. Thậm chí mỗi tòa nhà cá nhân cũng có thể có một bộ điện phân. Như thế, việc cung cấp nhiên liệu sẽ an toàn hơn nhờ có nhiều đơn vị sản xuất nhỏ.

Như nói ở trên, sản xuất khí hydrogen bằng phương pháp điện phân thì không khó mấy. Thiết kế một bộ điện phân cũng không có gì là khó. Vấn đề chính, nhưng ngoài đề tài của bài này, là khai triển phương pháp dự trữ an toàn khí hydrogen trên phương tiện vận tải. Điện cần thiết cho những đơn vị sản xuất khí hydrogen bằng những bộ điện phân nhỏ sẽ do mạng điện công cộng cung cấp. Những mạng điện công cộng có thể dùng điện sản xuất từ nhiều nguồn năng lượng cơ bản khác nhau. Trong tương lai, năng lượng cơ bản dùng để sản xuất điện của mạng điện Việt-Nam chủ yếu sẽ là thủy năng và năng lượng hạt nhân.

Khí hóa than

Trữ lượng than trong lòng đất có thể cung cấp năng lượng trong hai thế kỷ nữa theo nhịp tiêu thụ hiện nay của nhân loại. Nhưng đốt than thì làm ô nhiễm môi trường vì tạo ra nhiều bụi, khí carbon di-oxyd, một khí gây ra hiệu ứng nhà kính, và khí sulphur di-oxyd, một khí gây ra mưa acid. Mặc dù khí hóa than cũng sinh ra carbon di-oxyd nhưng lối dùng than kiểu này vừa tiện lợi lại vừa ít làm hại cho môi trường : ít ra chúng ta giảm lượng bụi và lượng khí sulphur di-oxyd. Ngoài ra, vận chuyển năng lượng dưới dạng khí thì dễ hơn vận chuyển dưới dạng than. Chúng ta có thể dùng khí sinh ra từ quy trình khí hóa than để đáp ứng những nhu cầu gia dụng hay công nghiệp cần đến năng lượng.

Phương pháp khí hóa than dựa trên tương tác giữa nguyên tử carbon của than với hơi nước và khí oxygen. Phản ứng này sinh ra một hỗn hợp khí hydrogen, khí carbon mono-oxyd, carbon di-oxyd và khí hydrogen có thể dùng làm nguồn năng lượng. Phản ứng đã được áp dụng vào thế kỷ XIX để sản xuất khí đốt cho mạng khí đốt của đô thị trong những lò ga và với than đã được mang lên mặt đất.

Người ta sản xuất khí đốt như vậy trong một lò ga, với than bới từ lòng đất ra. Nhưng cũng có thể khí hóa than tại chỗ, nghĩa là ở ngay những lớp than trong lòng đất mà không cần phải moi ra ngoài trời.

Dưới mặt đất có nhiều lớp than đá khai thác không có lợi vì lớp than hoặc quá mỏng, hoặc quá vụn, hoặc quá sâu. Ở nhiều nước có những mỏ than bây giờ ngưng hoạt động vì than còn lại không bõ khai thác nữa. Nhưng ở lòng đất vẫn còn rất nhiều than. Tỷ dụ ở Pháp, sau ba thế kỷ khai thác, tất cả những mỏ than đều ngưng hoạt động, các hố đã bị lấp, nhưng trong lòng đất vẫn còn những khối than khổng lồ tản mác xung quanh những đường hầm và những mạch khai thác cũ. Đất đá ở những khu khai thác cũ đã bị rạn nứt khi những thợ mỏ và máy móc đến đó đào bới. Lâu dần khí đốt, chủ yếu là khí methane, từ than đá còn lại tỏa ra. Có nhiều người dự định khoan một giếng để khai thác khí đó như là lấy khí đốt từ một túi khí tự nhiên. Nhưng năng lượng mót được như vậy không đáng kể so với năng lượng của than còn tại chỗ.

Từ lâu đã có ý kiến khai thác tiềm năng năng lượng còn lại đó bằng phương pháp khí hóa than. Vào những năm 1930, Liên-Xô có thử khí hóa than tại chỗ. Người ta đào hai giếng ở hai nơi của vùng mỏ. Khí oxygen và hơi nước được thổi vào một giếng. Khoảng cách giữa hai giếng có thể được coi là một lò ga khổng lồ. Khí đốt được lấy ra ở giếng kia. Khí đó thường được dùng để chạy một nhà máy điện. Phương pháp khí hóa than tại chỗ bị bỏ quên trong một thời gian. Gần đây, với triển vọng khan hiếm năng lượng và lo âu về môi trường tự nhiên, nhiều nước như Hoa-Kỳ, Úc, Anh,... lại bắt đầu chú ý đến.

Dùng lò chạy bằng năng lượng hóa thạch để khí hóa than tại chỗ hay trong một lò ga thì không có lợi mấy vì phải dùng một năng lượng hóa thạch để sản xuất hơi nước cho phản ứng khí hóa. Ngoài ra, quy mô sản xuất khí sẽ bị giới hạn bởi vì công suất nhiệt của một lò hơi cổ diển không quá 1.000 MWt. Ngược lại, một lò hơi hạt nhân sẽ không dùng đến năng lượng hóa thạch và công suất có thể lên đến mấy nghìn mêga-watt nhiệt. Đây là một thị trường tiềm tàng cho những lò hơi hạt nhân có công suất lớn.

Khai thác mỏ dầu

Khi mới khai thác một túi dầu thì dầu phun ra khỏi giếng nhờ áp suất tự nhiên ở dưới đất. Nếu áp suất không đủ thì người ta dùng máy để bơm dầu lên. Sau đó, để tiếp tục lấy dầu, người ta nhồi nước vào trong túi dầu để làm tăng áp suất của túi. Với lo âu về khí carbon di-oxyd gây ra hiệu ứng nhà kính, người ta đang nghĩ đến việc nhồi khí đó từ những nhà máy vào túi dầu để duy trì áp suất thay cho nước. Nhưng dù giữ áp suất để tiếp tục tăng áp suất bằng cách nào đi nữa thì cũng chỉ trích được có 30/35 phần trăm trữ lượng trong túi dầu. Phần còn lại vẫn còn bám vào những hạt khoáng vật trong túi dầu như là nước bám vào những sợi vải của một áo đã được vắt khô. Mặc dù những hạt nhỏ như hột cát và phim dầu bám vào những hạt rất mỏng, nhưng số hạt nhiều không lường được nên khối lượng dầu còn lại rất lớn.

Ngày xưa, để tiếp tục khai thác túi dầu, người ta dùng thuốc tẩy để tách phim dầu khỏi những hạt khoáng vật đó. Có một phương pháp khác là bơm hơi nước vào túi dầu. Hơi nước cũng có tác dộng tách phim dầu khỏi những hạt khoáng vật. Làm như thế gọi là khích thích túi dầu. Những phương pháp này làm cho tỷ số dầu lấy ra được 40/50 phần trăm dầu hiện diện trong túi dầu[iii]. Bây giờ, người ta chuyển sang phương pháp bơm hơi nước vì phương pháp này rẻ và tôn trọng môi trường hơn. Hơi nước có tác động làm cho phim dầu rời khỏi hạt khoáng vật và tụ lại ở phần trên của túi dầu để được bơm ra ngoài trời. Sau khi hơi ngưng lại thì nước ngưng sẽ đọng ở dưới túi dầu và tham gia vào việc tăng áp suất trong túi.

Hiện nay người ta đặt một lò hơi chung với dàn bơm dầu. Lò hơi đó chạy bằng khí đồng hành của giếng dầu hay bằng một phần dầu của giếng. Vì ở một dàn bơm dầu có ít chỗ nên chỉ có thể dùng được những lò hơi nhỏ với công suất thấp. Nhưng những lò hơi hạt nhân công suất nhỏ sắp tới có thể thay thế những lò hơi cổ diển, tăng khả năng sản xuất hơi và tăng lượng dầu trong túi dầu có thể bơm được.

Với triển vọng nguồn dầu sẽ cạn, người ta đang nghĩ đến những mỏ đá phiến hay những bãi cát có nhựa. Nhựa là một chất hydrogen carbide đặc tương tự như nhựa dùng để tráng đường giao thông. Thực ra nhựa là một thể dầu có chuỗi carbon rất dài nên đặc hơn dầu cổ điển. Trong ngành dầu mỏ người ta gọi nhựa đó là dầu không chính quy. Người ta tính rằng trữ lượng năng lượng của những mỏ đá phiến hay bãi cát có nhựa tương đương với trữ lượng của những mỏ dầu.

Với dầu không chính quy thì nhựa bao bọc những viên đá phiến hay những hột cát. Muốn lấy nhựa để mang vào chòi lọc dầu thì hay hột cát. Nhựa bị hơi nóng làm chảy, rời khỏi viên đá hay hột cát và tụ lại ở một điểm thuận tiện để có thể gom lại. Để biến nhựa thành những nhiên liệu thông thường có chuỗi carbon ngắn hơn, người ta gây phản ứng crắckinh. Phản ứng này rất thông thường đối với những chuyên gia ngành dầu vì đã được áp dụng để lọc dầu thường rồi. Vấn đề là làm thế nào để có một nguồn hơi nước lớn và rẻ để khai thác mỏ. Với công nghệ hiện nay thì chỉ có những lò hơi hạt nhân lớn mới có thể giải quyết được.

Kết luận

Mỗi năm, lượng điện sản xuất trên Thế-Giới là 16.742 TW-h, trong đó phần của năng lượng hạt nhân là 2.635 TW-h (15,7 phần trăm) và lượng nhiệt năng là 3.345 TW-h, trong đó phần của năng lượng hạt nhân là 6 TW-h (0,2 phần trăm)[iv]. Như chúng ta có thể thấy, phần của năng lượng hạt nhân dùng để sản xuất nhiệt năng gần như là không đáng kể. Những con số đó cho thấy triển vọng phát triển của những lò hơi hạt nhân dùng để sản xuất điện và, đặc biệt, dùng để cung cấp nhiệt năng cho những nhu cầu gia dụng và công nghiệp.

Như trình bày ở trên, chúng ta có thể khẳng định rằng công nghệ hạt nhân rút cục chỉ khác những công nghệ năng lượng khác ở một lò hơi đặc biệt chạy nhờ những phản ứng hạt nhân.

Lò hơi chỉ là một phần nhỏ của một hệ thống sản xuất và tiêu thụ năng lượng sinh ra từ những lò hơi cổ điển hay lò hơi hạt nhân. Những bộ phận khác đều không thuộc về công nghệ hạt nhân. Nghiên cứu thiết kế những hệ thống và bộ phận đó không cần phải hiểu biết gì về khoa học kỹ thuật hạt nhân cả. Mỗi hệ thống đều khác nhau vì những đòi hỏi về công suất năng lượng và đặc tính kỹ thuật của hơi nước đều khác nhau tùy ở mỗi tình huống cá biệt. Tay nghề của một cơ quan thiết kế công nghiệp biểu hiện ở khả năng kết cấu những bộ phận làm sao để hệ thống năng lượng thích ứng với ba điều kiện : (a) cân bằng cung cấp với nhu cầu năng lượng trong không gian và thời gian, (b) sử dụng tối ưu nguồn năng lượng cơ bản và (c) giảm thiểu vi phạm môi trường.

Hiện chỉ có vài công ty hay tập đoàn nhiều công ty đa quốc gia có khả năng thiết kế và chế tạo lò hơi hạt nhân. Mỗi tập đoàn cũng chỉ có thể thiết kế được một hai mẫu lò thôi. Vậy Việt-Nam không còn cơ hội để vào cuộc nữa. Mọi đầu tư vào nhân lực và thiết bị nhằm mục đích đó là vô vọng. Quá lắm là Việt-Nam có thể tham gia vào dự án thiết kế của một tập đoàn có sẵn để đảm nhiệm một phần rất nhỏ của một dự án. Điều này không có gì là hổ thẹn vì nhiều nước có công nghiệp tân tiến hùng mạnh cũng chọn ở trong tình trạng này.

Những bộ phận cấu tạo hệ thống cung cấp và tiêu thụ năng lượng thì đa dạng. Trên Thế-Giới có nhiều công ty lớn nhỏ chế tạo những bộ phận đó. Có những bộ phận dễ thiết kế và chế tạo, có những bộ phận phức tạp hơn. Việt-Nam có thể vào thị trường đó. Mỗi xí nghiệp sẽ chọn bộ phận thích ứng với khả năng kỹ thuật của mình.

Ngoài ra, những tập đoàn thiết kế công nghiệp quốc tế không thể đáp ứng được tất cả nhu cầu xây dựng công nghiệp cuả Thế-Giới. Ngành này thường được coi là đòn bẩy để phát triển công nghệ của một nước. Vậy Việt-Nam nên gấp rút thành lập một tập đoàn lớn chuyên về thiết kế xây dựng công nghiệp. Tuy nhiên vẫn còn chỗ cho nhiều văn phòng thiết kế nhỏ. Đào tạo những chuyên gia cho ngành thiết kế xây dựng công nghiệp thì rất mau và không tốn kém mấy.

[i] Chúng tôi xin bàn về vấn đề an toàn và tôn trọng môi trường của năng lượng hạt nhân vào một dịp khác.

[ii] Dầu bốc hơi một chút. Khí tỏa ra là một khí đốt chủ yếu gồm bởi khí methane. Người ta gọi khí đó là khí đồng hành. Nếu một túi dầu chỉ phát ra một ít khí đồng hành thôi thì người ta đốt khí ở ngọn một ống chỉ thiên để khỏi gây tai nạn nổ. Nhưng nếu dầu tỏa ra nhiều khí đồng hành thì lấy khí làm nguồn năng lượng như khí tự nhiên có thể là có lợi. Ở Việt-Nam, một số nhà máy nhiệt điện chạy một phần bằng khí đồng hành.

[iii] Khi xưa những hãng dầu đều có công ty con sản xuất thuốc tẩy và bột giặt quần áo là vì vậy.

[iv] Thống kê của IEA (International Energy Agency, Cơ Quan Năng Lượng Quốc Tế) trên trạm Internet www.iea.org.

ĐẶNG Đình Cung
Kỹ sư Tư vấn

Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020"

2006-07-04T14:13:00.000-07:00

Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020"
16/05/2005, 15:23:30 GMT+7 Gửi bài viết qua e-mail

"Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020" đã được Thủ Tướng Chính phủ quyết định phê duyệt Ngày 03 tháng 01 năm 2006, Thủ Tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 01/2006/QĐ-TTg về việc phê duyệt "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020". Toàn văn nội dung Chiến lược đã đăng trên Công báo số 17+18 ngày 13/1/2006. (Download để xem văn bản). Chiến lược đã khẳng định công cuộc ứng dụng và phát triển năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình và phát triển kinh tế - xã hội ở Việt Nam. Ứng dụng và phát triển năng lượng nguyên tử phải bảo đảm an toàn tuyệt đối cho con người và môi trường và trên cơ sở đẩy mạnh hợp tác quốc tế nhằm tranh thủ tri thức, công nghệ và đầu tư. Quyết tâm của lãnh đạo các cấp, các ngành cùng với việc huy động được sức mạnh của toàn xã hội là điều kiện quyết định sự thành công của chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử. Việt Nam đang từng bước xây dựng và phát triển ngành công nghiệp công nghệ hạt nhân có đóng góp hiệu quả trực tiếp cho phát triển kinh tế - xã hội và tăng cường tiềm lực khoa học và công nghệ của đất nước. Đến năm 2020 hoàn thành việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên ở Việt Nam và đưa vào vận hành an toàn, khai thác hiệu quả. Đồng thời, xây dựng hạ tầng cơ sở vững chắc cho chương trình dài hạn về phát triển điện hạt nhân. ^{Nội dung Chiến lược gồm 3 chương: Chương I: Tình hình và triển vọng ứng dụng NLNT Chương II: Quan điểm, mục tiêu và nhiệm vụ ứng dụng NLNT ở Việt Nam; Chương III: Giải pháp thực hiện Chiến lược.} Download để xem: - Quyết định phê duyệt "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020". - "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020" . Bộ phận Thông tin, Viện NLNTVN

Hỏi và Đáp về Năng lượng nguyên tử

2006-07-04T13:50:00.000-07:00

VÌ SAO THẾ GIỚI NGÀY MAI CẦN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Hỏi và Đáp về Năng lượng nguyên tử

Chương 1: NĂNG LƯỢNG

Chương 2: NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ

Chương 3: LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Chương 4: TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

Chương 5: SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VÌ HOÀ BÌNH VÀ CHO MỤC ĐÍCH QUÂN SỰ

Chương 6: TIA PHÓNG XẠ

Chương 7: TÍNH AN TOÀN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

Chương 8: CHẤT THẢI PHÓNG XẠ

Chương 9: NHIÊN LIỆU ĐÃ QUA SỬ DỤNG

Chương 10: XÂY DỰNG, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

Chương 11: THÁO DỠ NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

Chương 12: CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI

Chương 13: MỘT SỐ LOẠI LÒ PHẢN ỨNG CỦA TƯƠNG LAI

Nhiên liệu hạt nhân bao giờ mới hết?
PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN TRONG VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Cần cân nhắc làm hay không làm nhà máy điện nguyên tử

2006-06-15T09:23:00.000-07:00

Ông H. Scheer.

Tiến sĩ Hermann Scheer, Nghị sĩ Đức, Chủ tịch Ủy ban quốc tế về năng lượng tái tạo, cho rằng điện nguyên tử là phương án tốn kém và rủi ro, trong khi VN có thể bù đắp bằng các nguồn tự nhiên dồi dào khác như gió, sinh khối, mặt trời...

Ông đã trả lời phỏng vấn của chúng tôi nhân chuyến thăm VN hôm qua.

* Ông đánh giá thế nào về kế hoạch phát triển nhà máy điện nguyên tử ở VN?

- Người ta nói đến việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử bởi họ không muốn chấp nhận là có năng lượng tái sinh, phủ nhận vai trò của năng lượng tái sinh. Hiện nay trên thế giới đang có một phong trào ủng hộ điện nguyên tử, xuất phát từ ngành công nghệ hạt nhân, được sự hậu thuẫn của Uỷ ban năng lượng nguyên tử quốc tế. Những người theo trường phái này lấy lý do phải tận dụng năng lượng nguyên tử để chống ô nhiễm khí hậu. Theo họ, năng lượng tái sinh không đủ để thay thế năng lượng còn thiếu, hoặc tốn kém quá, hoặc công tác xây dựng dài quá.

Nhưng cả 3 giả thuyết đó đều sai. Đấy là những khẳng định đơn phương phủ nhận khả năng thực tế của năng lượng tái sinh.

Giá thành điện nguyên tử bao giờ cũng đắt hơn giá mà người ta công bố. Họ nói là rẻ, nhưng thực ra họ đã không tính đến việc đầu tư hàng tỉ đôla xây dựng cơ sở. Nếu đưa cả cái đầu tư ban đầu vào thì đắt hơn nhiều. Còn nếu đã đầu tư rồi thì họ sẽ bảo rằng đã trót đầu tư thì phải quyết làm đến cùng. Đấy là chiến lược domino để xây dựng nhà máy điện nguyên tử. Đó là còn chưa tính đến chi phí để xử lý rác nguyên tử. Vấn đề này đến nay vẫn chưa giải quyết được, vì người ta phải lưu giữ rác trong hàng trăm nghìn năm. Chi phí đó họ tính vào đâu?

Thứ hai, trên thế giới này, tất cả các nước có nhà máy điện nguyên tử đều không có bảo hiểm. Bởi không có một doanh nghiệp bảo hiểm tư nhân nào lại sẵn sàng bảo hiểm hoàn toàn cho điện nguyên tử. Vì vậy người bảo lãnh là nhà nước. Nghĩa là khi có sự cố thì cả xã hội phải nai lưng ra mà đền. Có thể nói sự suy sụp kinh tế của Liên Xô bắt đầu từ tai nạn tại nhà máy điện nguyên tử Chernobyl. Không ai có thể đảm bảo rằng sẽ không có những thảm họa tương tự nữa. Một vấn đề khác là nhu cầu nước cho các nhà máy điện nguyên tử để làm lạnh các lò phản ứng là cực kỳ lớn. Mà nếu lấy nước ở một nơi thì cũng đồng nghĩa với việc sẽ thiếu ở nơi khác.

Trữ lượng uran cũng có mức độ. Uran khai thác chỉ đáp ứng được 70% nguyên liệu để làm các thanh uran, còn lại phải lấy từ ngành công nghiệp quốc phòng. Hiện nay trên thế giới có 440 nhà máy điện nguyên tử. Nếu giữ nguyên số lượng nhà máy như thế, thì sau 50 năm sẽ hết trữ lượng uran. Nhưng một số nước khác lại có chủ trương xây dựng nhà máy điện nguyên tử, nên số lượng tổng cộng các nhà máy sẽ tăng lên, cho nên giá uran sẽ ngày càng đắt.

* Vậy giải pháp gì có thể thay thế cho điện hạt nhân?

- Chúng ta đang đứng ở ngã ba đường: năng lượng hoá thạch còn rất ít và cả năng lượng nguyên tử cũng sẽ phải hết (chỉ có điều người ta đang cố đẩy quả bóng khó xử này đi xa thực tại mà thôi). Do vậy, phải phát triển năng lượng tái tạo, không phải một phần mà phải là tuyệt đối. Khác với năng lượng hoá thạch, năng lượng tái tạo chỉ phụ thuộc vào thiên nhiên, và có thể xem là vô tận chừng nào mặt trời còn chiếu sáng.

"Các khảo sát của chúng tôi cho thấy tiềm năng điện bằng sức gió ở VN cỡ phải hàng nghìn MW trở lên, tương tự như nhà máy thuỷ điện Sông Đà" - ông Vũ Mạnh Hà, Giám đốc Công ty đầu tư và phát triển năng lượng EDICO, đang chuẩn bị xây dựng trạm điện gió tại Mộc Châu, Sơn La, cho biết.

Hãy hình dung mỗi ngày năng lượng mặt trời có thể đem lại sản lượng gấp khoảng 15.000 lần nguồn năng lượng hoá thạch có thể đem lại, thì bạn sẽ thấy nó vô tận như thế nào. Song người ta lại bảo rằng năng lượng tái tạo không có tương lai, và đây là tư duy sai lầm của chúng ta.

Theo tôi biết, nhà máy điện nguyên tử đầu tiên của VN đến năm 2017 sẽ đi vào vận hành, với công suất khoảng 2000 MW. Như vậy các bạn mất 10 năm xây dựng, và suốt thời gian đó sẽ không có 1 kW nào được sinh ra. Trong khi thực tế các bạn có thể tạo ra lượng điện như vậy với 1.000 trạm điện gió, mỗi trạm có công suất khoảng 4 MW. Tổng cộng giá thành sẽ rẻ hơn, mà việc xây dựng mỗi trạm lại chỉ mất từ 3 đến 7 ngày!

VN có khả năng, có điều kiện để làm điều này vì các bạn có cả thủy điện. Thuỷ điện và điện gió bổ sung cho nhau rất tốt. Khi lượng gió trong ngày không đủ thì bù đắp bằng thuỷ điện, vừa đảm bảo an toàn năng lượng, điều mà điện nguyên tử không giải quyết được.

* Theo ông, loại năng lượng tái tạo nào có tiềm năng thương mại hoá tại VN?

- Tôi cho rằng hấp dẫn nhất với VN trong giai đoạn hiện nay là thuỷ điện, tiếp đến là điện gió và sinh khối (gỗ, phụ phẩm, biogas....). Với nông thôn, nơi chưa có điện lưới thì dùng điện mặt trời. Còn việc phát triển các trạm điện mặt trời để hoà vào điện lưới thì là chuyện của sau này.

* Cần có giải pháp cụ thể nào để thực hiện điều đó?

- Đầu tiên VN phải có luật về điện tái sinh, để các nhà sản xuất tư nhân an tâm rằng điện do họ làm ra sẽ bán được cho nhà nước. Đồng thời phải quy định công khai về giá, chẳng hạn trong một thời gian nào đó giá sẽ giữ cố định, không tăng lên. Nhà nước cũng không được khống chế số lượng điện do tư nhân bán ra, lúc đó các nhà sản xuất nhỏ mới ồ ạt đầu tư vào lĩnh vực này.

Ngoài ra, theo tôi nhà nước nên khuyến khích chế tạo những thiết bị phục vụ sản xuất điện tái sinh trong nước, qua đó, sẽ kích thích sự phát triển nền công nghiệp năng lượng tái sinh. Mà điều này không thể làm với điện nguyên tử được (vì các bạn sẽ phải nhập toàn bộ).

* Ông cho rằng việc phát triển năng lượng tái tạo rất quan trọng đối với loài người, vậy tại sao các nước phát triển chưa đi theo con đường này?

- Đức là nước phát triển rất mạnh năng lượng tái sinh. Hiện nay đầu tư của chúng tôi cho năng lượng xanh cao hơn các loại năng lượng khác, và đã quyết định sẽ không sử dụng năng lượng điện nguyên tử. Hiện nay chúng tôi có 16 nhà máy điện nguyên tử, từ nay đến 2020 sẽ chấm dứt hoạt động của nhà máy điện nguyên tử cuối cùng.

Thụy Điển cũng làm tương tự như vậy, và Italy cũng quyết định sẽ làm như thế. Hiện nay, chỉ có 30 nước sản xuất điện nguyên tử, còn 170 nước là không. Các bạn đừng ngộ nhận cả thế giới đều làm nhà máy điện nguyên tử, và cũng đừng nghĩ rằng quốc gia không có điện nguyên tử là quốc gia hạng hai. Bởi vì những nước xây dựng nhà máy điện nguyên tử là những nước sẽ gánh khoản đầu tư rất lớn về xử lý hậu quả. Mà thường khi đã có 1 nhà máy điện nguyên tử sẽ có thêm những nhà máy nữa, bởi chỉ có 1 nhà máy thì không bõ làm kho lưu trữ. Cho nên, vấn đề làm hay không làm nhà máy điện nguyên tử là một quyết định rất cơ bản.

Các nhà quản lý phải nhớ rằng nhà máy điện nguyên tử là một công nghệ cực kỳ nguy hiểm và càng ngày càng đắt. Chỉ có điều ngày xưa người ta coi đấy là biểu tượng của sự tiến bộ. Ngược lại, điện tái sinh không có nguy cơ gì cả, nhưng lại đòi hỏi công nghệ hiện đại.

Tiến sĩ Herrmann Scheer được xem là một trong những chuyên gia hàng đầu về năng lượng tái tạo trên thế giới, từng đoạt giải Nobel mở rộng, và được trao nhiều giải thưởng quốc tế danh giá nhờ những đóng góp cho việc sử dụng năng lượng tái sinh ở Đức. Ông cho biết:

- Nhân loại trong 50 năm qua đã sử dụng gấp đôi số năng lượng mà thế giới tiêu dùng suốt thời kỳ trước đó, chủ yếu tại các nước tiên tiến.

- Trong 15 năm qua, những hậu quả về môi trường do tăng trưởng kinh tế tại Trung Quốc gây ra lớn đúng bằng phần kết quả mà phát triển kinh tế đem lại.

- 40 nước đang phát triển hiện phải trả tiền cho nhập khẩu dầu khí lớn hơn số tiền họ thu được do xuất khẩu hàng hoá.

- Để sử dụng điện nguyên tử, người ta cần có 15 đến 20 mắt xích: Từ lúc xây dựng nhà máy - chuyển sang trạm điện cao thế - biến thế... mới đến tay người tiêu dùng.

- Để sử dụng năng lượng tái tạo (gió, mặt trời), người ta không cần mạng lưới phức tạp, hạ tầng cồng kềnh. Khoảng cách từ khai thác đến sử dụng rất gần nhau. Từ máy phát có thể đến thẳng nhà dân, phục vụ tại chỗ. Điều này sẽ giúp các nước độc lập về năng lượng.

- Chi phí cho quân sự để bảo vệ hệ thống năng lượng truyền thống tại Mỹ (ống dẫn dầu, lưới điện...) lớn hơn cả chi phí phát triển năng lượng tái tạo.

Theo VnExpress

The future of nuclear energy

2006-04-21T20:50:00.000-07:00

Climate Change & Global Warming

Want Clean? Go Atomic!

by Max Borders

Nuclear power has gotten a bad rap. If there were ever a realistic alternative to burning coal and other fossil fuels, it�s atomic. And that is why it is time for us to start de-clouding some of the myths surrounding a mature, viable energy source that already produces nearly twenty percent of US electricity*.

One of the first blows against nuclear's image occurred during the Cold War era. Indeed, since most US power plants were built during the 60s and 70s, people who built fallout shelters during the Cuban Missile Crisis were understandably suspicious of atomic power-sources. Then came Chernobyl. The Ukrainian city, then part of the Soviet Union, will forever be remembered for the meltdown that occurred there in 1986, harming (and killing) thousands, with incidents of radiation poisoning, birth defects, and other unpleasant aftereffects.

Safe Energy

So, when someone mentions nuclear power, people often think of disasters. But the real risks of meltdown are remote, especially as new technology develops. (Today's advanced power plant designs will negate �accidental overheating or escape of radioactivity.�) American and western European nuclear facilities are safe, clean, and reliable, particularly when compared with other resources like coal and fossil fuel.

The United States currently operates 103 nuclear power plants, which averaged 91.2 percent capacity in 2002. Not only do these plants achieve outstanding rates of energy production, but nuclear power is able to produce electricity reliably and cheaply. Recently, the American Society of Mechanical Engineers (ASME) endorsed nuclear power stating that, "Nuclear power has proven to be a safe, reliable, and reasonably priced source of electricity." With overwhelming evidence supporting nuclear power, we need to evaluate what is holding nuclear power back.

Expensive Investment, but Environmentally Friendly

While start-up costs present a major obstacle to nuclear facilities, perhaps the most contentious problem is safe, permanent disposal of nuclear waste. Environmentalists generally oppose the necessity of burying radioactive materials in underground storage facilities, since the substances can remain dangerous for thousands of years. However, when one compares the issue of nuclear waste storage against the pollution created by fossil fuels and the prospects of climate change, nuclear increasingly seems like a far superior alternative to carbon-based fuels.

As new technologies develop, we will be able to improve nuclear power production even more. For example, Pebble Bed Modular Reactors (PBMR) may offer a new alternative. PBMRs do not use water for coolants, but use helium. Instead of the disposal problem that the fuel rod presents, these reactors use �thousands of ceramic covered uranium �pebbles� encased in graphite spheres to feed the reactor.� This technology could reduce nuclear generated electricity costs by 50 percent, negate the need for massive water sources close to a plant, and ease any remaining tensions regarding potential plant malfunctions. (Read more about this new technology and others.)

Although there is some difficulty in mining uranium safely and cleanly, methods for mining uranium will improve as nuclear energy becomes a more popular alternative. Uranium extraction since the 70s has improved, as well, and some argue that dangers in mining uranium are small when compared with benefits associated with diminished use of fossil fuels, (especially as we wean ourselves from Middle Eastern oil).

Nuclear power releases no pollution (whether particulates or CO2) into the atmosphere. Furthermore, nuclear reactors do not damage surrounding wildlife, groundwater, or soil, unlike many other sustainable options. In short, nuclear is comparatively speaking very clean. And nuclear energy doesn�t deplete our natural resources, excluding small amounts of uranium.

Obstacles

Despite all of these benefits, no nuclear power plants have been built since 1973 in the US. Capital costs pose another problem. It takes a massive infusion of capital to build a nuclear facility�not least of which is due to regulations and government licensure for a new plant. However, as people begin to trust nuclear power again, federal and local governments will have to adjust to make it viable.

Nuclear power facilities are a costly and risky initial investment for many power companies, even though maintenance and operating costs are comparatively low. (The power just keeps flowing once a facility is built). Sterling Burnett of the National Center for Policy Analysis (NCPA) estimates that, �the price tag for a new light water reactor (LWR) power plant, like those currently in use in the US, would range anywhere from $2 to $6 billion.� Formidable capital costs have encouraged governments to back investments for nuclear plants in many countries. For now, it seems, fossil fuels may still be the cheapest way to start an energy company.

The Nuclear Solution

The US government is currently considering placing renewed emphasis on nuclear energy�both as a means to satisfy constituents� desires to become less dependent on foreign fuels, as well as to quell fears of global warming. Recent reports by the US Secretary of Energy Advisory Board detail some of the measures governments are reviewing to move back towards nuclear energy, including removing some of the regulatory costs and impediments to start-up. And recent technologies may bode well for the advent of smaller, cleaner facilities.

New technologies for nuclear power are making disposal and storage far less cost-prohibitive and a lot safer since the nuclear plant building boom of the 60s and 70s. Indeed, if nuclear can again become a popular energy alternative to fossil fuels, related technologies will become even better. Those who loudly decry our continued dependence on carbon-based resources must take a hard look at the nuclear energy option. Failure to do so will be a default vote for more coal-burning pollution, ineffectual solar and windpower, or greater dependency on filthy fossil fuels.

*Thanks to Steve Horwitz and his colleagues for this correction. The original version read "energy," but "electricity" is more accurate.

Max Borders is currently Managing Editor of TCS Daily.

Originally published on aBetterEarth.org, February 2005

Industry & Ecology

Exploring Our Nuclear Potential

Part II of our series on exploring a nuclear future. (View Part I.)

by Richard Wolff

With the 35th anniversary of Earth Day recently passed, memories of slogans and bumper stickers like �split wood, not atoms� come to mind. Yet as we face rising energy costs and growing concerns over global warming, we soon face major choices.

When I was a Berkeley student in the 1960s, I was interested in nuclear power and took a course in nuclear engineering. I was surprised to find that the field was no longer �cutting edge� -- and came away with the impression that all the really hard problems had been solved.

We fully understood the basics of nuclear physics. What remained were incremental improvements and some concerns about the long-term effects of radiation on strength and stability of certain materials. This did not sound very exciting to me, and as a consequence I chose not to pursue nuclear engineering as a career, but rather completed my Ph.D. in astrophysics.

This turned out to be a good career choice -- but not for the reasons that I expected. The nuclear industry, at least in the U.S., has had a difficult history. The growth anticipated in the 1960s did not materialize. In fact, no new nuclear power plants have been built in the U.S. for more than 25 years.

What I did not anticipate, however, were the problems that have surfaced and still confront us today: nuclear waste management, environmental contamination, safety, proliferation, and terrorism, among others. Although once of little concern, these dangers cast doubt on the future of nuclear energy.

These are challenging problems. But are these projects worth pursing? Or should we simply abandon the prospects of nuclear power and seek other alternatives to the looming energy crisis? Do we have this choice? While the U.S. has eschewed nuclear power and continues to rely on fossil fuels, other countries have taken the path I abandoned at Berkeley.

And let�s face it -- the genie is out of the bottle.

Nuclear power plants abound in Japan and northern Europe, and are sprouting up in China, India, and other Asian nations. Whether or not the US exploits nuclear energy, other countries are. The questions it raises concern all of us.

Many readers may suspect that I am an anti-environmental mad scientist with an insane passion for nuclear energy -- and perhaps a lobbyist for the nuclear power industry as well. No way. As a scientist with a Green streak, I view nuclear energy as an option that we cannot summarily dismiss. It�s one of many options that we should use to address the global demand for energy. The Economist recently reported that in Britian, "the introduction of carbon-trading schemes should make fossil fuel generation more expensive, since companies will be forced to internalise the cost of their waste, something the nuclear industry already does�at least in theory."

In the broadest terms, we are already inextricably reliant on nuclear power; but thanks to a few of nature�s basic physical principles, we appreciate the benefits at minimal risk. Our sun is by far the biggest nuclear power plant in the neighborhood. Factors such as distance (93 million miles), the earth�s magnetic field, and its atmosphere protect us from most harmful radiation. Our entire ecosystem depends on this energy supply, either directly or indirectly. The energy we derive from oil and other fossil fuels, as well as wind power and solar panels, all relates back to the sun.

I propose that we take a more open-minded view to all forms of energy and work on the hard, compelling problems. Science and technology are agnostic. They can not only help us to understand the implications of alternative actions, but help us make ethical choices.

While nuclear energy has daunting technical and policy dimensions, ignoring the potential for nuclear is not a responsible option. A forward-looking, realistic energy policy must balance the political, economic, environmental, and safety concerns that currently obscure an effective discourse and impede our progress towards greater environmental health.

On the 35th anniversary of Earth Day, I�ve recycled my interest in nuclear power. I urge you to join me in exploring the multiple dimensions of its potential.

Richard Wolff holds the Gilhousen Telecommunications Chair in the Department of Electrical and Computer Engineering at Montana State University. He will be a discussion leader at FREE�s June conference on Entrepreneurship, Telecommunications, and Social Change.

Originally published on aBetterEarth.org, April 2005

Eco-Innovators

Getting Clean while Getting Small

Part III of a series on the future of nuclear energy
(Check out Part I and II of this series.)

by H. Sterling Burnett

Nuclear power has not been dormant since the accident at Three Mile Island 26 years ago. In fact, the 103 operating reactors in the US generate approximately 20 percent of the nation�s electricity. A number of factors imply that nuclear power�s share of the nation�s energy mix will grow.

Nuclear plants have dramatically improved the efficiency of producing electricity. In the 1980s, plants averaged 58.5 percent of rated capacity, today plants function at an average of more than 90 percent capacity. Indeed, the increased electricity produced by nuclear plants since 1990 could power 26 cities the size of Boston or Seattle. Operating costs have fallen from 3.31 cents per kilowatt-hour in 1988 to 1.7 cents today -- lower than either coal or, at 3 to 5 cents per Kwh, natural gas-fired plants.

Of course, operating costs are only one part of an energy facility's total cost. Historically, nuclear power has been expensive because of numerous factors, such as redundant safety mechanisms, constantly changing safety requirements, and the massive containment facilities required for reactors.

Fortunately, technological innovation and improved risk assessments have made it possible to produce modular nuclear plants with fewer, standardized parts. The cost of building these plants has fallen from a range of $2 to $6 billion to an estimated $1.4 to $1.6 billion. Although this is still more expensive than most other types of electricity generating facilities, nuclear power has low fuel costs; it�s one of the cheapest supplies of electricity.

Nuclear power could become even cheaper if emerging technologies prove commercially feasible. For instance, China and South Africa are building the world�s first commercial Pebble Bed Reactors (PBR). PBRs use helium instead of water to cool nuclear fuel, increasing efficiency and safety.

In addition, rather than using uranium fuel rods, PBRs use thousands of hardened graphite balls each containing 10,000 or so micro-fuel �pebbles� coated with tough silicon carbide. The expensive containment facilities typical in other reactors are unnecessary because a meltdown is impossible. PBR�s also should be able to extract several times as much energy from a ton of fuel than conventional reactors � which means less spent fuel needing storage.

Cost aside, energy security and environmental impacts make nuclear plants a critical component of a diverse electric power system. America has become increasingly reliant on imported supplies of oil and natural gas, two of the three fossil fuels used to generate electricity. Oil and natural gas prices fluctuate wildly, and supplies of these fuels may often depend upon instable regimes. By comparison, at current levels of use, accessible reserves of uranium can provide an estimated 300-year worldwide supply of fuel, according to the International Atomic Energy Agency.

One kilogram of natural uranium contains as much energy as 38.5 tons of coal, but only about 3 percent of that energy is utilized in conventional reactors. If the United States joined France and Japan in recycling used fuel, existing and future spent fuel rods would provide additional supplies of nuclear fuel. Even greater supplies of nuclear fuel can be made available from the more-than-15,000 plutonium pits removed from dismantled U.S. nuclear weapons.

Nuclear power has many environmental benefits. For instance, numerous studies indicate that various air pollutants contribute to thousands of premature deaths and illnesses annually. A significant portion of this pollution comes from fossil-fuel power plants. By comparison, nuclear plants produce virtually no air pollution. For instance, for every mega-watt hour (MWh) of electricity produced, nuclear power plants produce no sulfur-dioxide or nitrogen oxide emissions, while coal fired plants produce 13 pounds of sulfur-dioxide and 6 pounds of nitrogen oxides, oil fired generators produce 12 pounds of sulfur-dioxide and 4 pounds of nitrogen-oxides and natural gas fired plants produce 0.1 pound of sulfur-dioxide and 1.7 pounds of nitrogen-oxides.

In addition, if one believes that human-caused CO2 emissions from energy use are contributing to global warming, nuclear power is a CO2-free energy option. By comparison, for every MWh of energy produced, coal fired power plants produce 2,249 pounds of CO2, oil fired power plants produce 1,672 pounds, and gas fired power plants produce 1,135 pounds. This is why a number of prominent environmentalists have recently argued for increasing the role of nuclear power in the world's energy mix.

Nuclear power is not the solution to all of the world�s energy needs, but it is could be part of the solution. Nuclear power plants produce cost competitive, reliable flows of emission-free electricity. These factors make nuclear power worthy of serious consideration when shaping a thoughtful, comprehensive energy policy.

H. Sterling Burnett, Ph.D. is a senior fellow with the National Center for Policy Analysis, this paper is based on papers that he co-authored with Larry Foulke, immediate past president of the American Nuclear Society and is an NCPA E-Team adjunct scholar.

Originally published on aBetterEarth.org, March 2005

http://www.abetterearth.org/article.php/1055.html

Những phế liệu hạt nhân

2005-12-20T01:14:00.000-08:00

Vietsciences- Đặng Đình Cung 17/12/2005

Nguồn gốc của các phế liệu hạt nhân
Khối lượng những phế liệu hạt nhân
Những chính sách xử lý nhiên liệu hạt nhân đã được phóng xạ
Những loại phế liệu hạt nhân
Những phế liệu có hoạt tính rất thấp
Những phế liệu có chu kỳ dưới 30 năm
Những phế liệu có chu kỳ dài hơn 30 năm
Kết luận

Như mọi ngành công nghệ, ngành năng lượng hạt nhân cũng sinh ra phế liệu. Từ kinh nghiệm thực tế, những phế liệu hạt nhân không nguy hiểm, dễ kiềm chế và dễ xử. Tuy nhiên, vì nhiều lý do, nhân loại vẫn sợ những phế liệu hạt nhân hơn là những phế liệu độc hại hơn nhiều như là phế liệu của các ngành hóa học hay nông thực phẩm.

Để đóng góp vào tham luận về vấn đề này chúng tôi xin khai triển những điểm trên[i].

Nguồn gốc của các phế liệu hạt nhân

Những phế liệu hạt nhân sinh ra :

· khi làm nổ một quả bom nguyên tử,

· khi một nhà máy hạt nhân bị tai nạn và thải ra những sản phẩm phân hạch,

· do sự điều hành thường xuyên của những cơ sở liên quan đến sản xuất năng lượng hạt nhân,

· và từ những quần áo, dụng cụ làm việc và trắc nghiệm và những đồng vị dùng trong các ngành y tế, nghiên cứu khoa học, trắc nghiệm vật liệu, xử lý nông thực phẩm,...

Khi một quả bom nguyên tử nổ thì những phản ứng hạt nhân sinh ra những tia neutron và tia gamma và một số sản phẩm phân hạch. Những vật này chỉ sống có vài giây khắc cho tới trên dưới 30 năm. Nói một cách khác, chỉ cần chờ vài chục năm là những nơi bị oanh tạc hạt nhân sẽ trở lại bình thường. Những tỉnh Hiroshima và Nagasaki bây giờ là những thị xã phồn thịnh. Thổ dân quần đảo Bikini, nơi Hoa kỳ thí nghiệm bom kinh khí khi xưa, đã được phép hồi hương.

Ảnh hưởng đến môi trường của một tai nạn hạt nhân tương tự như một quả bom nguyên tử nổ. Nếu tai nạn có quy mô lớn như ở Tchernobyl thì xung quanh nhà máy có thể bị ô nhiễm trong một thời gian vô hạn định bởi những sản phẩm phân hạch có chu kỳ dài chứa trong lò phản ứng.

Trong ngành năng lượng hạt nhân, những phế liệu thải từ khâu đào mỏ cho đến khâu chế tạo những bó nhiên liệu thì không có hoạt tính phóng xạ.

Ngược lại, những vật liệu thường xuyên được rút ra từ lò phản ứng có hoạt tính phóng xạ cao hay rất cao. Chúng gồm bởi những đồng vị uranium và plutonium chưa bị đốt cháy, những sản phẩm phân hạch actinid như là neptunium, americium và curium, và vài sản phẩm phân hạch nhẹ khác như là cesium, strontium và iodium.

Ngoài ra những kim loại cấu trúc của những bó nhiên liệu và của lò phản ứng sinh ra những sản phẩm hoạt hóa như là những đồng vị côban Co‑60và sắt Fe‑55.

Một phần nhỏ những đồng vị uranium và plutonium do các lò phản ứng hạt nhân thải ra được dùng để chế taọ nhiên liệu MOX. Phần còn lại được tạm trữ chờ ngày những lò phản ứng neutron nhanh được hiệu chỉnh để tiêu thụ chúng. Vì thế chúng không phải là phế liệu của ngành năng lượng hạt nhân mà phải coi chúng là những nhiên liệu để dành cho tương lai. Việc để dành quặng mỏ, nguyên liệu và nhiên liệu để xử lý hay sử dụng khi những điều kiện kinh tế hay công nghệ thuận lợi hơn rất thông thường trong mọi ngành công nghệ.

Những đồng vị phóng xạ có chu kỳ ngắn hơn một năm có thể coi là phế liệu nhưng không phải là phế liệu hạt nhân vì quy trình xử lý phế liệu của ngành hạt nhân là mười năm, thời hạn để chúng mất hết hoạt tính phóng xạ.

Rút cục chỉ có những đồng vị phóng xạ có chu kỳ dài hơn một năm và những vật liệu bị chúng ô nhiễm (quần áo, găng tay, công cụ, thành phần cấu trúc,...) mới đúng là phế liệu hạt nhân.

Khối lượng những phế liệu hạt nhân

So với phế liệu công nghiệp thường thì khối lượng những phế liệu hạt nhân không lớn mấy. Hiện nay, ở Pháp, nước có nhiều nhà máy điện hạt nhân thứ nhì sau Hoa kỳ, mỗi năm thải ra :

· một tỷ mét khối phế liệu công nghệ đủ loại, chiếm một khối một kilô-mét mỗi cạnh,

· trong số đó có 10 triệu mét khối phế liệu công nghệ độc hại, chiếm một khối 215 mét mỗi cạnh,

· trong số 10 triệu mét khối phế liệu công nghệ độc hại có 80.000 mét khối phế liệu hạt nhân, chiếm một khối 43,1 mét mỗi cạnh, khối lượng một kho hàng cỡ trung bình,

· và trong số 80.000 mét khối phế liệu hạt nhân những phế liệu có hoạt tính cao chiếm 5,3 mét khối, khối lượng nước sinh hoạt một gia đình Pháp tiêu thụ trong một ngày.

Với tiến bộ của kỹ thuật xử lý phế liệu những khối lượng trên liên tục giảm xuống.

Vì chiếm một khối lượng nhỏ như thế nên việc lưu trữ tạm thời hay vĩnh viễn bỏ rơi những phế liệu hạt nhân không phải là một vấn đề nan giải có ảnh hưởng quan trọng đến môi trường tự nhiên.

Những chính sách xử lý nhiên liệu hạt nhân đã được phóng xạ

Chúng ta có hai chính sách xử lý nhiên liệu hạt nhân đã được phóng xạ :

· không xử lý trước khi chôn vùi,

· phân loại phế liệu và sau đó chôn vùi tùy theo loại phế liệu.

Hoa-kỳ coi những vật đã được phóng xạ là phế liệu cuối cùng nên không có chính sách xử lý trước khi chôn vùi những gì do những lò phản ứng dấn sự thải ra[ii]. Lẽ cốt nhiên họ bố trí mọi quy định đề phòng thích ứng để làm tối thiểu ảnh hưởng đến môi trường. Lý lẽ chính thức nêu lên là nếu phân loại những thành phần nhiên liệu đã được phóng xạ thì có thể tách rời nguyên tử plutonium và, do đó, có thể gây nên tăng sinh vũ khí hạt nhân[iii]. Thực ra họ nghĩ rằng xử lý những bó nhiên liệu hạt nhân để phân loại những thành phần phóng xạ là không kinh tế vì nước họ không thiếu chỗ hoang vu.

Pháp thì có chính sách xử lý những bó nhiên liệu để giải quyết khác nhau mỗi loại phế liệu hạt nhân. Nhờ thế, thay vì giải quyết vấn đề do một triệu mét khối phế liệu hạt nhân thải ra từ đầu kỷ nguyên hạt nhân, họ chỉ chú trọng đến 10.000 mét khối phế liệu có hoạt tính cao hay có chu kỳ dài đang chờ được xử lý dứt khoát. Giải pháp này nhất định là thuận lợi cho môi trường. Về phương diện kinh tế thì giải pháp này cho phép dùng triệt để những nguyên tử uranium lấy ra từ mỏ và nhân lên gần một trăm lần dự trữ nhiên liệu hạt nhân tiềm tàng !

Chính sách của Pháp xử lý và phân loại trước khi chôn vùi đang được sự nhất trí của giới chuyên gia hạt nhân[iv]. Mặc dù hoàn cảnh địa dư cũng thuận lợi như Hoa-kỳ, Canada mới chuyển sang chính sách này nhưng chưa khởi công gì cụ thể cả. Sau sự cố 11 tháng chín 2001, tổng thống Bush hình như cũng có xu hướng thiên về chính sách xử lý và phân loại. Hiện nay Pháp đang gia công chộn plutonium lấy từ những bom nguyên tủ Mỹ vào uranium tự nhiên để chế tạo thử vài mẻ nhiên liệu cho những lò phản ứng hạt nhân dân sự.

Đức nhờ Pháp gia công việc xử lý nhiên liệu đã được phóng xạ. Lý do không phải vì áp lực của những đảng chính trị có chủ nghĩa bảo vệ môi trường. Lý do là Đức có ít nhà máy hạt nhân nên xây một nhà máy để xử lý phế liệu của mình tốn tiền hơn là thuê Pháp xử lý hộ. Trong khi chờ đợi xây xong nhà máy của họ, Nhật-bản cũng giao cho Pháp việc xử lý nhiên liệu đã được phóng xạ của họ. Sau khi được xử lý ở Pháp phế liệu của nước nào thì mang về nước ấy.

Vì khối lượng tích lũy của họ chưa tới mức trầm trọng, những nước khác tạm trữ nhiên liệu đã được phóng xạ trong những bể nước. Chỉ cần bốn mét nước là ngăn cản tất cả những loại tia phóng xạ nên việc tạm trữ như thế rất an toàn với điều kiện là phải canh phòng khắt khe.

Những loại phế liệu hạt nhân

Chúng ta xếp loại những phế liệu hạt nhân theo hai tiêu chuẩn :

· theo hoạt tính, tính bằng becquerel, để quy định những biện pháp bảo vệ,

· theo chu kỳ những đồng vị phóng xạ trong phế liệu, tính bằng đơn vị thời gian, để ước lượng thời gian phải canh phòng.

Dựa trên đó các chuyên gia Pháp xếp phế liệu thành ba loại chính với ba phương pháp xử lý khác nhau : những phế liệu có hoạt tính rất thấp, những phế liệu có hoạt-tính thấp và chu kỳ dưới 30 năm, và những phế liệu có chu kỳ hơn 30 năm.

Những phế liệu có hoạt tính rất thấp

Những phế liệu loại này có hoạt tính từ một đến một trăm Becquerel mỗi gram. Chúng thể hiện dưới dạng bêton, gạch vụn, đất, kim khí vụn, plastic, khung nhà, ống dẫn không khí, ống dẫn thủy,... Khối lượng của chúng chủ yếu là những vật liệu xây dựng tháo gỡ từ những cơ sở hạt nhân đã ngưng hoạt động. Một phần nhỏ những phế liệu loại này sinh ra từ những cơ sở công nghiệp hóa học và luyện kim và từ việc chỉnh đốn và khôi phục những địa hình xưa kia bị ô nhiễm bởi những chất phóng xạ.

Sau vài chục năm hoạt tính những phế liệu có hoạt tính sẽ giảm xuống mức của mọi vật liệu sẵn có ngoài môi trường tự nhiên. Vì thế không có quy định đặc biệt nào để xử lý chúng ngoài những quy định sẵn có của những phế liệu công nghệp đặc biệt[v].

Những phế liệu có chu kỳ dưới 30 năm

Những phế liệu này được gọi là phế liệu loại A. Chúng do những phòng thí nghiệm, những dịch vụ y tế hạt nhân, công nghiệp không liên quan đến năng lượng hạt nhân (nông thực phẩm, luyện kim,...) và những nhà máy hạt nhân (những vật dụng bị nhiễm xạ như là bao tay, bộ lọc, nhựa trao đổi ion,...) thải ra. Ở Pháp, 80 phần trăm khối lượng và non một phần trăm tổng số hoạt tính phế liệu hạt nhân thuộc vào loại này. Chúng phát ra những tia bêta và gamma.

Những phế liệu loại A có chu kỳ ngắn hơn 30 năm, nghĩa là sau 300 năm thì hoạt tính của chúng tương đương với hoạt tính của môi trường tự nhiên. Vì thế chúng được đặt trong những phuy kim loại có xi măng chèn và được chôn trong một hố đào ngay từ mặt đất ở một nơi địa chất có đặc tính thuận tiện. Những địa điểm đó sẽ được canh phòng và kiểm tra trong ba thế kỷ. Sau đó khuôn viên sẽ được trả lại cho thiên nhiên.

Những phế liệu có chu kỳ dài hơn 30 năm

Những phế liệu này được gọi là phế liệu loại B và C.

Những phế liệu loại B gồm bởi những tập hợp những bó nhiên liệu đã được phóng xạ để sản xuất năng lượng sau đó bị cắt xén ở cơ sở xử lý phế liệu hạt nhân, những công cụ cắt xén những tập hợp đó bị hao mòn và không còn dùng được nữa, và, trong tương lai, những cấu trúc bị nhiểm xạ mạnh của các lò phản ứng hạt nhân bị tháo gỡ.

Sau khi cắt xén những phế liệu này được ép lại để giảm khối lượng của chúng. Ở Pháp 10 phần trăm khối lượng và 10 phần trăm hoạt tính tổng số phế liệu hạt nhân thuộc vào loại này.

Những phế liệu loại C gồm bởi những sản phẩm phân hạch của những lò phản ứng hạt nhân không còn công dụng kinh tế nào nữa. Ở Pháp, những phế liệu loại này tập trung 90 phần trăm hoạt tính của tất cả những loại phế liệu hạt nhân nhưng khối lượng chúng chỉ bằng chưa tới một phần trăm.

Những phế liệu loại B và loại C có chu kỳ dài hơn 30 năm nên phải chờ vài nghìn năm thì hoạt tính của chúng mới giảm một cách đáng kể. Vì thế tương lai của chúng đặt ra vấn đề.

Các chuyên gia ngành hạt nhân đã đề ra hai giải pháp thỏa mãn về mặt an toàn :

· chôn những phế liệu đó ở dưới lòng đất,

· và/hay biến đổi những đồng vị có hoạt tính mạnh thành những đồng vị khác không phóng xạ hay có hoạt tính nhẹ hơn.

Giải pháp thứ hai này có thể được thực hiện trong một lò phản ứng neutron nhanh khi những loại lò này được hiệu chỉnh. Tuy nhiên dù áp dụng triệt để giải pháp đó cũng còn một phần ít hay nhiều phế liệu phải chôn vùi.

Những phế liệu loại B phát ra những tia alpha nên tỏa ra ít nhiệt. Những phuy chứa những phế liệu loại này có thể xếp sát gần nhau để tiết kiệm khối tạm trữ. Những phế liệu loại C phát ra cả ba loại tia alpha, bêta và gamma và tỏa nhiệt trong cả chục năm. Những phuy chứa những phế liệu loại này phải cách nhau nhiều hay ít tùy theo nhiệt lượng tỏa ra để cho sức nóng có thể tự nhiên phân tán.

Những chuyên gia dự trù sẽ tiếp tục xếp đặt như vậy khi đặt những phuy phế liệu dưới lòng đất. Họ cũng dự trù để những hầm chôn thoáng gió trong một thế kỷ trước khi bịt kín hầm vì họ muốn có thì giờ nghiên cứu những biến đổi về tính chất an toàn của hầm và tiếp tục khám phá ra được một phương thức an toàn hơn và/hay giảm thêm khối lượng phế liệu hạt nhâncuối cùng.

Kết luận

Phế liệu hạt nhân đặt ra những vấn đề tế nhị về kỹ thuật cũng như về chính trị.

Về kỹ thuật thì ở gần phế liệu hạt nhân không có gì là nguy hiểm vì chỉ cần đến một mét bê tông hay bốn mét nước là ngăn cản được tất cả những tia phóng xạ. Những phế liệu đó chỉ nguy hiểm khi cơ thể hấp thụ chúng mà không thải chúng ra ngay. Việc này có thể xảy ra khi gió thổi làm bốc lên những bụi phế liệu và chúng ta hít những bụi đó. Quy trình thông thường là những phế liệu được chất ở một nơi có nước ngầm chảy qua. Nước ngầm sẽ chuyển những nguyên tử phóng xạ đi xa. Sau đó những nguyên tử đó thấm vào thảo vật và nước uống rồi qua đó vào cơ thể súc vạt và con người.

Vì thế những địa điểm chôn vùi phế liệu hạt nhân phải là những nơi kín không có thấm nước ở thời điểm chôn vùi và trong tương lai : địa chất không được biến đổi, một cách tự nhiên hay do hiệu ứng của phế liệu, để trở nên thấm nước.

Về chính trị thì người dân thường cũng như những nhà cầm quyền của họ đâu phải là những chuyên gia về hạt nhân. Khi nghe những lý lẽ mâu thuẫn với nhau thì họ lo ngại nếu địa phương của họ đựơc chọn làm nơi chôn vùi phế liệu hạt nhân.

Để giải tỏa sự lo ngại này và có thể quyết định trên cơ sở khoa học, năm 1991 Quốc hội Pháp đã ra một đạo luật gọi là đạo luật Bataille, tên ông nghị sĩ đề xướng đạo luật đó. Đạo luật Bataille gia hạn mười năm năm cho những chuyên gia hạt nhân Pháp phải nghiên cứu và trình kết quả nghiên cứu trước Quốc hội trên ba đề tài :

1. Phân tách và chuyển hóa những hạt nhân phóng xạ

2. Tồn trữ những phế liệu có hoạt tính cao và chu kỳ dài ở những lớp địa chất xâu

3. Đông gói những phế liệu và tạm lưu trữ chúng trong một thời gian có thể dài.

Sau khi đánh giá những báo cáo thì Quốc hội sẽ ra quyết định vào khoảng những năm 2006 2007.

Đây là một gương sáng mà các nước khác cần nêu theo : chuyên gia chỉ có thể đặt vấn đề và giải quyết vấn đề nhưng không thể quyết định thay thế đại diện của dân về những chuyện trọng đại như là an toàn của con người. Như viết ở trên, phế liệu hạt nhân không phải là rủi ro kỹ thuật mà chỉ là một rủi ro chính trị.

Rủi ro chính trị thứ nhất là những nước chậm tiến có chính thể chuyên chế và tham nhũng hùa với những xí nghiệp hạt nhân vô kỷ luật. Nếu theo đúng những quy cách và quy định tả ở trên thì không có gì là nguy hiểm cả. Nhưng một công ty có thể thấy rằng làm như vậy thì tốn kém và thông đồng với một nhà độc tài một xứ vô trị để chuyển phế liệu của mình vứt sang nước đó. Trong tình huống đó thì dân địa phương có rủi ro bị nhiểm xạ.

Rủi ro thứ hai là một cường quốc hạt nhân có chính thể chuyên chế và vô trách nhiệm. Hiện nay những phế liệu phóng xạ và những lò phản ứng của tầu biển không dùng nữa bị thải ra từ thời đại Liên-xô ứ đọng bừa bãi mà không có ai trông nom ở bán đảo Kola, những đảo New Zemble, những vùng Archangelsk và Norilsk và ven biển Nhật-bản. Không ai có ý kỳ dị đi du ngoạn ở những nơi lạnh lẽo gần Bắc cực đó. Nhưng không ai biết những dòng nước bể chở những nguyên tử phóng xạ đi đâu và những nguyên tử đó làm ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe nhân loại cho tới đâu.

[i] Đề nghị bạn đọc xem những khái niệm vật lý và định nghĩa những từ chuyên môn trong những bài đã đăng về năng lượng hạt nhân và rủi ro của phóng xạ.

[ii] Chúng tôi không biết chính sách đối với những lò phản ứng quân sự của Hoa kỳ ra sao và cũng không biết chính sách nói chung của Nga và các nước Liên xô cũ như thế nào.

[iii] Chúng tôi sẽ trở lại vấn đề vũ khí hạt nhân trong một dịp khác.

[iv] Bạn đọc có thể xem chi tiết về chôn vùi phế liệu phóng xạ ở trạm Internet của ANDRA : http://www.andra.fr hay là viết thư hỏi ANDRA gửi biếu cuốn "Faut il avoir peur des déchets radioactifs ?" của Michèle Chouchan.

[v] Người ta phân biệt phế liệu công nghiệp thường và phế liệu công nghiệp đặc biệt. Những phế liệu công nghệ đặc biệt phải được xử lý theo một kỹ thuật thích ứng do chính quyền quy định, đặt ở những địa điểm do chính quyền cho phép đặt và được cahn phòng theo quy định chính quyền đề ra.

© http://vietsciences.free.fr và http://vietsciences.net Đặng Đình Cung

Những hứa hẹn của plutonium

2005-11-28T05:38:00.000-08:00

Vietsciences-Đặng Đình Cung 12/11/2005

Dư luận bàn tán khá nhiều về nguy cơ của plutonium. Có ý kiến rằng plutonium là một đe dọa cho môi trường vì có chu kỳ (hay nửa đời) hơn 24.000 năm[i]. Có ý kiến rằng plutonium là nguyên liệu cho bom nguyên tử nên là một đe dọa cho hòa bình Thế-giới. Và lẽ cố nhiên có ý kiến rằng plutonium rất nguy hiểm vì cả hai lý do trên.

Để làm sáng tỏ những điều này chúng tôi xin trình bày một số khái niệm vật lý hạt nhân, những áp dụng dân sự và những áp dụng quân sự của plutonium.

I/ Một chút vật lý

Plutonium là một nguyên tử đứng ở vị trí thứ 94 trong bảng Mendelev. Người ta đã xác định được 15 đồng vị plutonium trong đó có năm đồng vị có tỷ lệ đáng kể. Đó là những đồng vị Pu‑238, Pu‑239, Pu‑240, Pu‑241 và Pu‑242.

Ngoài đồng vị Pu‑241 ra, những đồng vị plutonium khác đều có hoạt tính thấp. Những đồng vị đó là những vật phóng xạ alpha. Đống vị Pu‑241 có thể tự phân rã theo phản ứng bêta và trở thành đồng vị americium Am 241, một vật phóng xạ alpha không ổn định nguy hiểm cho sức khỏe. Nhưng tỷ lệ sản xuất đồng vị Pu‑241 trong những lò phản ứng hạt nhân lại không đáng kể. Vì thế plutonium không phải là một hiểm nguy phóng xạ trừ khi xâm nhập cơ thể. Ngược lại, vì có số nguyên tử lớn nên plutonium có thể bị coi là một chất độc nếu xâm nhập cơ thể sinh vật. Tuy nhiên, cũng tại vì khối lượng nguyên tử quá lớn, plutonium không thể chuyển vào dây chuyền thực phẩm một cách tự nhiên và nếu đã xâm nhập cơ thể thì cũng không ở lâu để làm hại. Vì những lý do đó mà việc thất lạc một chút plutonium không phải là một rủi ro cho môi trường[ii].

Trong ngành vật lý hạt nhân người ta phân biệt những vật liệu khả phân hạch và những vật liệu phong phú. Những vật liệu khả phân hạch gồm bởi những hạt nhân có thể bị neutron đập vỡ sinh ra những hạt nhân khác nhẹ hơn, gọi là sản phẩm phân hạch, năng lượng và vài neutron nữa. Những neutron bội sản này có thể đập vỡ những hạt nhân khác tạo nên một dây chuyền phản ứng sinh ra neutron và năng lượng. Những đồng vị phong phú gồm bởi những hạt nhân có thể hấp thụ neutron để trở nên hạt nhân khả phân hạch.

Người ta cũng phân biệt neutron mau lẹ và neutron chậm. Khi một hạt nhân phân hạch và sinh ra neutron thì tốc độ những neutron đó là khoảng 20.000 km/giây. Ở tốc độ đó neutron được gọi là neutron mau lẹ. Sau khi va chạm với những vật có mặt trong lò phản ứng tốc độ sẽ giảm. Khi tốc độ giảm xuống dưới một vài nghìn mét/giây thì neutron được gọi là neutron chậm hay neutron nóng.

Tất cả những đồng vị plutonium đều có thể bị neutron mau lẹ phân hạch. Những đồng vị Pu‑239 và Pu‑241 cũng có thể bị những neutron chậm phân hạch. Ngoài việc là đồng vị khả phân hạch, những đồng vị Pu‑238 và Pu‑240 cũng có thể hấp thụ neutron để trở nên những đồng vị khả phân hạch Pu‑239 và Pu‑241.

Những hiên tượng trên xẩy ra trong tất cả những lò phản ứng hạt nhân : những lò dùng để nghiên cứu khoa học cũng như những lò dùng để sản xuất năng lượng, những lò phản ứng neutron mau lẹ cũng như những lò phản ứng neutron chậm. Vì thế mà plutonium được coi là một nguyên liệu quý báu của ngành hạt nhân chứ không phải là một phế liệu có thể bị vứt bỏ ngoài môi trường thiên nhiên.

Khi địa cầu được hình thành thì có khá nhiều đồng vị plutonium Pu‑239 còn những đồng vị plutonium khác thì không đáng kể. Chu kỳ của đồng vị Pu‑239 chỉ là 24.110 năm nên, từ khi địa cầu được hình thành cách đây năm tỷ năm, tất cả những hạt nhân của đồng vị này đã phân rã thành những đồng vị khác rồi. Hiện nay không còn plutonium Pu‑239 tự nhiên nữa trừ một chút ở Oklo bên Gabon.

Địa điểm Oklo có địa hình tạo ra một lò phản ứng hạt nhân tự nhiên đã khởi động từ hai tỷ năm nay. Như mọi lò phản ứng hạt nhân, lò này sinh ra những đồng vị plutonium. Đây là nơi duy nhất người ta tìm thấy plutonium không phải do con người tạo ra. Hiện tượng này đang được nghiên cứu để dự đoán tương lai những phế liệu phóng xạ của những lò phản ứng nhân tạo.

Rất may là khi địa cầu được hình thành thì cũng có nhiều nguyên tử uranium ở dạng đồng vị U‑238. Đồng vị U‑238 có chu kỳ 4,5 tỷ năm nên hãy còn rất nhiều trên địa cầu[iii]. Đồng vị này có thể dùng làm nguyên liệu để chế tạo plutonium. Nếu bắn một neutron mau lẹ vào một hạt U‑238 thì hạt đó hấp thụ một neutron và sinh ra đồng vị U‑239. Đồng vị này không ổn định vì chu kỳ chỉ là 24 phút đồng hồ. Sau khi phân rã, đồng vị uranium U‑239 biến thành đồng vị neptunium Np 239. Đồng vị Np 239 này cũng có chu kỳ ngắn, hơn hai ngày một chút, nên mau chóng phân rã để trở thành đồng vị plutonium Pu‑239 khả phân hạch và ổn định hơn vì có chu kỳ 24.110 năm.

Tất cả mọi loại lò phản ứng hạt nhân đều sinh ra plutonium do những hạt nhân trong lò hấp thụ neutron khi những neutron này vừa mới thoát ra khỏi một hạt nhân bị phân hạch. Trong một lò phản ứng neutron mau lẹ thì phản ứng hấp thụ là hiển nhiên vì đồng vị uranium U‑238 chỉ có phản ứng hấp thụ khi những neutron hãy còn ở tốc độ cao. Nhưng trong một lò phản ứng neutron chậm cũng có một tỷ lệ đáng kể neutron chưa bị giảm tốc thì đã bị những hạt U‑238 hấp thụ để trở thành những đồng vị plutonium, trong đó tỷ số đồng vị Pu‑239 chiếm chừng ba phần tư những đồng vị plutonium sinh ra như vậy.

II/ Những áp dụng dân sự của plutonium

1- Dẫn tiến phi thuyền.

Như nói ở trên plutonium là những vật phóng xạ alpha nên có thể dùng để dẫn tiến một phi thuyền. Theo định luật tác động và phản động, nếu hướng những tia alpha phát ra từ sự phân rã tự nhiên của plutonium về cùng một hướng thì phi thuyền sẽ chuyển về hướng đối diện. Một khi phóng lên trời rồi thì một phi thuyền nhỏ chỉ cần một chút ít năng lượng để duy trì sự chuyển dịch. Khối lượng nhỏ của những hạt alpha đủ để làm việc này. Vì chu kỳ của đồng vị có nhiều nhất, đồng vị plutonium Pu‑239, là 24.110 năm nên bộ dẫn tiến có thể hoạt động trong cả chục năm, thời gian cần thiết để một phi thuyền bay tới mục tiêu.

2- Phát điện

Ngoài việc đẩy một phi thuyền, plutonium còn được dùng để phát điện : tia alpha đập vào một vật bán dẫn tạo ra một luồng điện cho những dụng cụ đo đạc của phi thuyền. Bây giờ thì những bộ khích tim bị cấm vì dư luận sợ plutonium. Nhưng cách đây hai chục năm, những người có nhịp tim không đều có thể được ghép một bộ khích tim chạy bằng điện do tia alpha của plutonium phát ra. Nhờ đời người ngắn hơn là chu kỳ của plutonium, loại bộ khích tim này tránh cho bệnh nhân phải bị giải phẩu có định kỳ để thay thế pin. Vì bệnh tim thường có tính cách gia truyền, có nhiều luật sư đã nghĩ đến việc cha mẹ để lại bộ khích tim làm của thừa kế cho con cháu !

3- Sản xuất năng lượng

Tuy nhiên áp dụng dân sự gần như là duy nhất của plutonium là sản xuất năng lượng. Vì mỗi lần một hạt nhân plutonium phân hạch thì sinh ra nhiều neutron hơn là khi một hạt nhân uranium phân hạch nên plutonium là nhiên liệu hạt nhân tốt hơn là uranium.

Nguồn plutonium chính là những lò phản ứng hạt nhân các cơ sở đào tạo, cơ sở nghiên cứu và cơ sở sản xuất điện hạt nhân. Riêng nước Pháp, với chừng sáu chục lò phản ứng, mỗi năm sản xuất mười tấn plutonium.

Khi xưa, công nghiệp vũ khí hạt nhân là thị trường plutonium chủ yếu của những cơ sở điện hạt nhân. Bây giờ, những áp dụng dân sự lại có thêm một nguồn plutonium nữa. Đó là plutonium lấy từ những quả bom nguyên tử đã được tháo gỡ theo hiệp định giải trừ quân bị hạt nhân. Plutonium này có nhiều giá trị vì chứa tới 95 phần trăm đồng vị Pu‑239, đồng vị dùng làm nhiên liệu tốt nhất trong số những đồng vị plutonium. Người ta ước có chừng hơn một nghìn tấn plutonium đã được dùng để chế tạo vũ khí hạt nhân có thể đưa ra thị trường dân sự.

Người ta dùng plutonium để sản xuất năng lượng bằng hai cách :

1. Phân hạch plutonium ngay khi nó được sinh ra trong lò phản ứng,

2. Trộn plutonium với uranium để làm một nhiên liệu tương tự như là uranium đã được làm giầu.

Khi sinh ra trong lò phản ứng thì một phần plutonium có thể bị phân hạch và, như vậy, tham gia vào việc sản xuất năng lượng của lò ngay sau khi sinh ra. Đây là hình thức sản xuất và tiêu thụ plutonium hữu hiệu và an toàn nhất. Trong khi chờ đợi những lò phản ứng neutron mau lẹ được hiệu chỉnh để sản xuất và tiêu thụ plutonium thì người ta thiết kế những lò chạy bằng neutron chậm làm sao để lợi dụng triệt để hiện tượng đó.

Trong quy trình xử lý những thanh nhiên liệu đã được phóng xạ thì người ta phân tách plutonium khỏi những nguyên tử khác nhờ một số cách thức hóa học phức tạp. Sau đó người ta đổi plutonium kim loại sang dạng oxyd và trộn 5 đến 7 phần trăm oxyd plutonium với oxyd uranium. Hỗn hợp hai oxyd này gọi là MOX (Mixed Oxyd, Oxyd Hỗn hợp). Người ta dùng hỗn hợp này như là uranium đã được làm giầu để sản xuất những thanh nhiên liệu cho những lò phản ứng hạt nhân. Hiện nay có hai chục nhà máy điện hạt nhân của Pháp tiêu thụ nhiên liệu MOX. Tuy nhiên những nhà máy đó không thể chạy toàn bằng nhiên liệu MOX nên phải đổi cách thức điều hành lò phản ứng và chỉ có một phần nhiên liệu là nhiên liệu MOX thôi.

Liên doanh Framatome Siemens đã nắm được ưu thế với lò phản ứng EPR (European Pressurized Water Reactor, Lò Phản ứng Nước Nén Âu châu) đã được thiết kế để sản xuất và dùng trực tiếp tối đa plutonium ngay trong lò. Hoa-kỳ đang nhờ Cogema, một công ty quốc doanh Pháp, trộn thử nhiên liệu MOX từ plutonium của những quả bom nguyên tử họ đã tháo gỡ. Để gia tăng nguồn nhiên liệu của họ, Nhật-bản có kế hoạch thiết kế một loại lò phản ứng chạy toàn bằng nhiên liệu MOX.

III/ Những áp dụng quân sự của plutonium

Những hãng sản xuất vũ khí đã sáng chế hai loại bom hạt nhân : bom kinh khí và bom nguyên tử. Bom kinh khí dựa trên phản ứng hợp nhất một hạt nhân deuterium De‑2 với một hạt nhân tritium T‑3. Loại vũ khí này còn được gọi là bom H. Bom nguyên tử dựa trên phản ứng phân hạch đồng vị uranium U‑235 hay đồng vị plutonium Pu‑239. Loại vũ khí này còn được gọi là bom A.

Những bom kinh khí là loại bom mạnh nhất. Loại bom đó có sức tàn phá tương đương với 50 triệu tấn TNT, hai chục nghìn lần quả bom thả xuống Hiroshima năm 1945. Nhưng sau một thời gian thi đua vũ khí điên cuồng, những nhà quân sự nhận thấy rằng không có một mục tiêu nào họ nhắm trên Thế-giới mà cần đến một quả bom mạnh đến thế. Vì thế họ duy trì những quả bom H đã được chế tạo nhưng chỉ tiếp tục sản xuất những bom A [iv].

http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/p/pressurized-water-reactor.htm

Sản xuất một quả bom nguyên tử thực ra không phức tạp mấy. Nhưng làm nổ một quả bom nguyên tử không phải là một chuyện dễ. Trong một lò phản ứng dùng để nghiên cứu khoa học hay là để sản xuất điện thì năng lượng được sinh ra chậm chạp một cách liên tục. Ngược lại, muốn có một quả bom thì phải thiết kế ra sao để tất cả năng lượng chứa trong những hạt nhân phát ra trong một khoảng khắc thời gian ngắn tính bằng một phần hàng trăm tỷ giây đồng hồ.

Nếu trong quả bom có ít chất khả phân hạch thì những neutron sản xuất trong những phản ứng trước có thể lọt ra ngoài và không tham gia vào việc duy trì dây chuyền phản ứng. Vậy thì phải có một khối lượng tối thiểu chất khả phân hạch gọi là khối lượng quyết định. Xung quanh khối uranium hay plutonium phải có một thiết bị phản lại những neutron muốn bay ra ngoài và không tham gia vào dây chuyền phản ứng. Thiết bị đó gọi là một gương neutron. Ngoài ra, để tránh cho những neutron bị hấp thụ bởi những đồng vị phong phú thì hàm lượng những đồng vị khả phân hạch phải cao, ít nhất là 90 phần trăm, tốt nhất là 95 phần trăm.

Để gia tăng hàm lượng uranium U‑235 người ta lọc uranium tự nhiên để loại ra những đồng vị U‑238. Để có plutonium thì người ta phân tách những nguyên tử đó từ những thanh nhiên liệu hạt nhân đã bị phóng xạ trong một lò phản ứng hạt nhân. Sau đó, người ta lại phải lọc những đồng vị plutonium để trích ra đồng vị Pu‑239 để chế tạo bom.

Phân tách hai nguyên tử là một việc tương đối dễ vì dựa trên những phương thức hóa học. Phân tách những đồng vị của cùng một nguyên tử thì phải dùng đến quy trình cơ học dựa trên sự sai biệt giữa khối lượng của những hạt nhân. Sai biệt khối lượng giữa các đồng vị uranium U‑235 và U‑238 là 1,27 phần trăm. Sai biệt khối lượng giữa các đồng vị plutonium U‑239 và U‑240 là 0,42 phần trăm. Với những số liệu đó, lọc những đồng vị là một việc công phu và tốn kém.

Sau khi phân tách plutonium từ những nguyên tử khác của những thanh nhiên liệu thì hàm lượng đồng vị plutonium Pu‑239 đã sẵn là 70 phần trăm. Tăng hàm lượng đó lên tới 90 hay 95 phần trăm là một điều khó nhưng dễ hơn là tăng hàm lượng đồng vị uranium U‑235 từ 0,7 phần trăm lên đến 90 phần trăm. Ngoài ra, như nói ở trên, plutonium dễ phân hạch hơn là uranium. Vì những lý do đó mà plutonium được ưa chuộng để chế tạo bom nguyên từ thay vì uranium.

IV/ Kết luận

Plutonium không phải là một chất độc hóa học mà cũng không phải là một chất độc phóng xạ như nhiều người tưởng. Người ta kiểm kê plutonium còn kỹ hơn là kiểm kê vàng vì giá trị năng lượng trích ra từ một chỉ plutonium cao hơn rất nhiều giá trị một chỉ vàng. Không ai dại gì mà vứt đi hay bỏ lạc mất plutonium ra ngoài thiên nhiên để làm ô nhiễm môi trường.

Bây giờ plutonium không còn giá trị quân sự như xưa vì, ngoài một số nước lạc hậu và hung hăng, không còn nước nào sản xuất vũ khí hạt nhân nữa [v].

Những lò phản ứng neutron mau lẹ dùng uranium để khởi động và, sau đó, sản xuất và phân hạch plutonium liên tục để sinh ra năng lượng. Những lò này còn sản xuất nhiều plutonium hơn là nhu cầu để sản xuất năng lượng của chúng. Lượng plutonium bội sinh đó có thể được dùng để sản xuất nhiên liệu MOX. Uranium dùng trong những lò phản ứng neutron mau lẹ và dùng để chế biến nhiện liệu MOX sẽ là uranium tự nhiên từ mỏ uranium lấy ra, uranium đã bị làm nghèo sẵn có từ đầu kỷ nguyên hạt nhân hay uranium của những nhiên liệu đã được phóng xạ và xử lý. Nhờ thế, trong tương lai, chúng ta sẽ không phải làm giầu uranium nữa để chạy những lò phản ứng neutron chậm.

Với công nghệ hiện hành, chỉ có 0,7 phần trăm uranium tự nhiên, đồng vị U‑235, đã đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của nhân loại trong 40 năm theo nhịp tiêu thụ hiện nay. Nếu tận dụng được tất cả các đồng vị uranium như kể ở trên thì có thể nhân tới hơn 99 lần tiềm năng năng lượng hạt nhân. Nếu chúng ta kể đến những khó khăn kỹ thuật, ngoài nội dung bài này, thì phải giảm nhân số trên xuống còn có 40 phần trăm hay ít hơn. Nhưng nhân số đó vẫn có thể bảo đảm nhu cầu năng lượng của nhân loại trong vài thế kỷ.

Trong khi chờ đợi, plutonium đặt ra nhiều vấn đề :

plutonium sản xuất từ đầu kỷ nguyên hạt nhân đến nay vẫn chưa có công dụng vì những lò phản ứng chạy toàn bằng nhiên liệu MOX chưa được xây dựng đại tràng và những lò phản ứng neutron mau lẹ chưa được hoàn chỉnh[vi],
plutonium những bom nguyên tử đang được tháo gỡ theo hiệp định giải trừ quân bị hạt nhân làm tăng thêm khối lượng plutonium đang chất đống,
mặc dù plutonium được mỗi nước kiểm kê rất chính xác, mọi nước đều dối trá trong việc khai báo nên không ai biết số lượng thực sự là bao nhiêu, thất thoát là bao nhiêu,
không ai biết những nước nào và những nhóm người nào đang dùng plutonium để lén lút chế tạo vũ khí hạt nhân và đang chế tạo bao nhiêu.

Với kinh nghiệm đã tích lũy về những lò phản ứng hạt nhân thì chỉ cần nghiên cứu lại những lò phản ứng phân hạch hiện nay là có thể tối ưu hóa một loại lò chỉ chạy bằng nhiên liệu MOX và chỉ cần cố gắng khai triển vài năm nữa là những lò phản ứng neutron mau lẹ sẽ được hoàn chỉnh.

[i] Chu kỳ, hay nửa đời, của một đồng vị phóng xạ là thời gian để một nửa hạt nhân đồng vị đó tự phân rã.

[ii] Chúng tôi viết "thất lạc một chút plutonium" vì tích lũy lượng plutonium nhân loại đã sản xuất từ đầu kỷ nguyên nguyên tử không có là bao nhiêu, tối đa là 2.000 tấn.

[iii] Uranium là trong số những nguyên tử có nhiều nhất trên địa cầu.

[iv] Lẽ cốt nhiên cả Liên-xô lẫn Hoa-kỳ đều không thú nhận điều này.

[v] Chúng tôi xin đề cập vấn đề này vào một dịp khác.

[vi] Những lò phản ứng neutron mau lẹ không những có thể tiêu thụ plutonium mà còn có thể chuyển vị những sản phẩm phân hạch làm một công hai việc : sản xuất năng lượng và tham gia giải quyết vấn đề phế liệu hạt nhân. Sẽ đăng về phế liệu hạt nhân.

© http://vietsciences.free.fr và http://vietsciences.net Đặng Đình Cung

Năng lượng hạt nhân vẫn sẽ là lựa chọn chính trong tương lai

2005-08-22T07:47:00.000-07:00

Nhà máy năng lượng

Trong 25 năm qua, do mức độ tăng vọt của các hình thức thương mại hoá hạt nhân nguyên tử nên nỗi lo lắng của người dân về năng lượng hạt nhân vẫn không giảm bớt. Năm 1979 đã xảy ra sự cố Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island tại Pennsylvania (Mỹ), 7 năm sau đó, thảm hoạ Chernobyl đã khiến cộng đồng châu Âu phản đối năng lượng hạt nhân. Kết quả là tốc độ tăng trưởng điện năng tạo ra từ năng lượng hạt nhân đã giảm mạnh trên quy mô toàn cầu.

Tuy nhiên, trong bối cảnh thiếu năng lượng điện hiện nay, nhất là ở các nước đang phát triển, thì năng lượng hạt nhân vẫn còn là một lựa chọn chính. Thậm chí, nhiều chuyên gia còn cho rằng không thể tìm ra một giải pháp nào nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng trên toàn cầu đang gia tăng hiện nay mà không sử dụng năng lượng hạt nhân.

Nhìn lại lịch sử của điện hạt nhân chúng ta sẽ thấy những thăng trầm của nguồn năng lượng này. Giai đoạn những năm 1950 - 1960 là giai đoạn khởi đầu, khi công nghệ chưa được thương mại hoá. Điện lần đầu tiên được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân vào ngày 20/12/1951 tại Lò thử nghiệm EBR-1 của Mỹ và thắp sáng được bốn bóng đèn. Tổ máy hạt nhân đầu tiên là lò graphit nước nhẹ 5 MW tại Obninsk của Nga, bắt đầu hoạt động năm 1954 và ngừng hoạt động ngày 30/4/2002. Calder hall tại Anh là nhà máy điện hạt nhân quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành năm 1956 và đóng cửa tháng 3 năm 2003. Phát triển điện hạt nhân chủ yếu nhằm mục tiêu phát triển khoa học công nghệ và xây dựng tiềm lực hạt nhân bảo đảm an ninh quốc gia. Giai đoạn 1970 - 1980, nhiều quốc gia đẩy nhanh tốc độ phát triển điện hạt nhân khi công nghệ đã được thương mại hoá cao và do khủng hoảng dầu mỏ. Tỷ trọng điện hạt nhân toàn cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên 17%. Lò Unterwesr 1.350 MW ở Đức bắt đầu sản xuất điện từ năm 1978 và đến nay tổng sản lượng điện là 221,7 tỷ kWh, nhiều hơn so với bất kỳ lò nào khác. Bước vào thập niên 80 và 90, sau sự cố Chernobyl, sự phản đối của công chúng, các yếu tố chính trị và sự cạnh tranh yếu về kinh tế do các yêu cầu về an toàn đòi hỏi phải cao hơn đã làm cho tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh, một số nước có chủ trương loại bỏ điện hạt nhân như Đức và Thuỵ Điển.

Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI, khi an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định và công nghệ điện hạt nhân ngày càng được hoàn thiện nên xu hướng phát triển điện hạt nhân đã có những thay đổi tích cực. Trên thế giới hiện có hơn 440 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động, cung cấp khoảng 16% (2.574 tỷ kWh) sản lượng điện và khoảng 30 lò phản ứng đang được xây dựng.

Pháp, một quốc gia không có khu dự trữ dầu lửa lớn nào, đã trở thành nước sản xuất năng lượng hạt nhân lớn nhất thế giới. Năm 1974, để đối phó với cuộc khủng hoảng dầu lửa, Chính phủ Pháp đã kết luận rằng, giới chuyên gia khoa học Pháp cần phải sử dụng năng lượng hạt nhân làm nguồn cung cấp năng lượng chính. Hiện nay tại Pháp 75% nhu cầu năng lượng được thoả mãn bằng năng lượng hạt nhân, lớn hơn rất nhiều so với các nước khác trong EU. Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân cho rằng Pháp, nước xuất khẩu điện lớn nhất thế giới, cũng là một nước có giá bán lẻ điện rẻ nhất Tây Âu. Tuy nhiên, những người phản đối vấn kiên quyết rằng những hiểm hoạ liên quan đến uranium được làm giàu và sản phẩm phụ của nó (plutonium) lớn hơn rất nhiều so với các lợi ích kinh tế.

Mặc dù xu hướng chung trên thế giới là tăng sử dụng điện hạt nhân, nhưng ở một số nước phát triển thì lại có xu hướng giảm điện hạt nhân. Một số quốc gia như Italia tự gọi mình là đất nước không có hạt nhân. Áo và Đan Mạch thậm chí đã cam kết không sử dụng nguồn năng lượng này dưới bất kỳ hình thức nào. Ở Đức, một số đảng đã kêu gọi gia hạn cho việc đóng cửa nhà máy điện hạt nhân tới sau năm 2021. Năm 1980 Thuỵ Điển đã cam kết huỷ bỏ nhà máy điện hạt nhân của mình vào năm 2010. Ngược lại, "Tầm nhìn 2020" của Mỹ về phát triển điện hạt nhân đã đề nghị tăng 10.000 MW cho 104 nhà máy điện hạt nhân hiện có. Cách đây hai năm, Chính quyền của Tổng thống Bush lo ngại về sự phụ thuộc vào dầu lửa Trung Đông nên đã phát động chiến dịch nhằm khuyến khích các trung tâm nghiên cứu hạt nhân nguyên tử xây dựng một thế hệ các lò phản ứng hạt nhân mới vào cuối thập kỷ này. Mặc dù phải đối mặt với rất nhiều nguy cơ về tài chính nhưng vẫn có cơ hội cho các phát kiến mới được thành công. Nước Anh quay trở lại phát triển điện hạt nhân do thiếu hụt năng lượng, Indonesia đã lập dự án khả thi và dự kiến sẽ đưa tổ máy điện hạt nhân đầu tiên vào vận hành năm 2015. Một số quốc gia châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ và Trung Quốc đều có chương trình điện hạt nhân và những chương trình này thực sự đã đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao tiềm lực khoa học và công nghệ của các quốc gia này.

Xu hướng gia tăng điện hạt nhân là tín hiệu tốt đối với các công ty sản xuất và kinh doanh điện hạt nhân. Các nhà máy quản lý hạt nhân của Mỹ đã tăng thời hạn thêm 20 năm cho các giấy phép hoạt động 40 năm của các lò phản ứng hạt nhân đã được cấp vào những năm 70 và 80. Đó là một tin tốt với công ty điện hạt nhân lớn của Mỹ như General Electric (GE). Điều này làm nóng thêm thị trường điện hạt nhân của các công ty lớn, như Areva (Pháp). Areva là tập đoàn đang dẫn đầu trên thị trường điện hạt nhân. Areva đã chiếm tới 50% số lượng lò phản ứng hạt nhân được bán ra ở Mỹ. Areva và British Nuclear Fuels là hai công ty phương Tây lớn nhất ở Mỹ. Tầm quan trọng của Mỹ đối với Areva được phản ánh trong bản báo cáo tài chính của tập đoàn này, trong đó chỉ rõ mức tăng lợi nhuận ròng năm ngoái là 62% trương ứng với 467 triệu USD trong tổng doanh thu bán hàng là 9,9 tỷ USD. Hiện nay, Mỹ chiếm 19% mức lợi nhuận của Areva từ năng lượng hạt nhân. Areva chiếm 22% thị trường khai thác uranium trên thế giới, 35% thị trường sản xuất nhiên liệu, 20% các dịch vụ bán hàng và xây dựng lò phản ứng hạt nhân và gần 2/3 vụ giao dịch thương mại về tái tạo hạt nhân và phế thải. Areva đang vượt trước các đối thủ của mình (GE và British Nuclear Fuels) trên tất cả các lĩnh vực kinh doanh. Nga có Công ty Minatom nổi trội về sản xuất hạt nhân, nhưng từ khi có vụ Chernobyl thì Minatom lại có một hình ảnh không tốt trong con mắt các nước phương Tây. Các thị trường hạt nhân khác trên khắp thế giới đều hứa hẹn một tương lai mới sáng sủa.

Việc phục hồi năng lượng hạt nhân được hỗ trợ bởi các dự án về nhu cầu năng lượng trong tương lai. OECD dự đoán rằng nhu cầu về điện trên toàn thế giới sẽ tăng nhanh ở các nước đang phát triển. Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân cho rằng không thể loại trừ năng lượng hạt nhân ra khỏi các chiến lược để đối phó với những biến động, bởi vì nhiên liệu hoá thạch truyền thống và các nguồn năng lượng tái táo (như năng lượng mặt trời và năng lượng gió), không thể đáp ứng được nhu cầu. Luận điểm này đặc biệt xác đáng đối với các nước phương Tây vốn tiêu thụ nhiều điện năng, năng lượng nguyên tử chiếm tới 20% lượng điện hằng năm của Mỹ. Hiển nhiên là có nhiều rào cản phải vượt qua, như mức giá cao khi xây dựng các lò phản ứng hạt nhân mới. Ông Oeter Fraser, một chuyên gia năng lượng hạt nhân thuộc Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IAEA) cho biết "ngay lúc này nền kinh tế năng lượng hạt nhân trong hầu hết các thị trường không được so sánh một cách thoả đáng với các lựa chọn khác. Ngày càng có nhiều nước chuẩn bị tiến hành kế hoạch của họ vì họ đang theo đuổi mục đích tự cung cấp năng lượng".

Bên cạnh việc đáp ứng tốt nhu cầu về điện, điện hạt nhân còn góp phần giải quyết vấn đề môi trường. Các dạng nhiên liệu hoá thạch truyền thống phát thải một khối lượng lớn các khí gây ô nhiễm môi trường và các khí gây hiệu ứng nhà kính, như khí SO₂, CO₂... Trong khi đó, điện hạt nhân là nguồn năng lượng sạch, không phát thải khí có hiệu ứng nhà kính, không hề có khí CO₂ và cũng không hề có bụi.

(Nguồn: TTQLNĐ)

Năng lượng hạt nhân và môi trường

2005-08-22T07:45:00.000-07:00

Theo báo cáo thường niên của Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA), năm 2003 năng lượng hạt nhân đã cung cấp 16% sản lượng điện toàn cầu. Vào cuối năm 2003, trên toàn thế giới có 439 nhà máy điện hạt nhân đã đi vào hoạt động. Độ an toàn của các nhà máy điện hạt nhân, các thiết bị có liên quan liên tục được tăng cường kiểm soát, cho nên sự cố về phát điện hạt nhân trên toàn thế giới xảy ra không đáng kể.

Tình hình phát điện bằng năng lượng hạt nhân

Năm 2003, hai nhà máy điện hạt nhân mới ở Trung Quốc và Hàn Quốc đã được kết nối với mạng lưới điện. Canađa đã khởi động lại hai nhà máy đã bị đóng cửa. Ấn Độ bắt đầu xây dựng một nhà máy hạt nhân mới. Bốn nhà máy ở Anh cùng với hai nhà máy ở Cộng Hòa Liên Bang Đức và Nhật Bản đã ngừng hoạt động.

Các nước Châu Á, vẫn là trung tâm mở rộng và phát triển điện hạt nhân, hiện có 20 trong số 31 lò phản ứng đang được xây dựng. Trên thực tế, 19 trong số 28 lò phản ứng mới nhất được kết nối vào mạng lưới điện nằm ở Nam Á và Viễn Đông.

Ở Tây Âu, công suất phát điện hạt nhân vẫn tương đối ổn định cho dù có những cắt giảm ở Đức và Thụy Điển; Bỉ đã thông qua luật cắt giảm phát điện hạt nhân vào tháng 1/2003.

Trong năm 2003, Liên bang Nga vẫn tiếp tục chương trình gia hạn cấp phép cho 11 nhà máy điện hạt nhân. Gosatomnadzor, cơ quan quản lý hạt nhân của Nga đã công bố về việc gia hạn thêm 5 năm hoạt động cho nhà máy điện hạt nhân Kola-1.

Các cơ quan quản lý hạt nhân của Bungari đã cấp loại giấy phép mới có thời hạn 10 năm cho nhà máy điện hạt nhân Kozloduy- 4, là loại giấy phép đầu tiên có thời hạn dài nhất ở Bungari và sau đó sẽ tiến hành gia hạn thêm 8 năm hoạt động cho nhà máy Kozloduy-3. Rumani là nước gia hạn cấp phép hai năm một lần, đã thông qua việc gia hạn cho nhà máy Cernavoda hoạt động đến năm 2005.

Ở Hoa Kỳ, Ủy ban Quản lý Hạt nhân (NRC) đã thông qua 9 loại giấy gia hạn cấp phép mỗi lần là 20 năm đối với nhà máy điện hạt nhân có tuổi thọ là 60 năm, nâng tổng số giấy gia hạn cấp phép là 19. Ngoài ra còn thông qua việc nâng công suất cho 8 nhà máy điện hạt nhân, cho phép tăng sản lượng điện tối đa. Ba công ty đã xin cấp giấy phép của NRC xây dựng tại địa điểm mới, đây là nguồn điện dự trữ để sử dụng trong tương lai.

Ở Canada, thời gian gia hạn ngắn do khởi động lại một số nhà máy điện hạt nhân đã bị đóng cửa trong những năm gần đây. Hai nhà máy đầu tiên được khởi động lại vào năm 2003. Trong thời gian này, Canada cấp giấy phép gia hạn đến năm 2005 cho 4 nhà máy và đến tận năm 2008 cho 8 nhà máy.

Quản lý chất thải hạt nhân

Việc quản lý, xử lý chất thải phóng xạ và nhiên liệu đã sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân vẫn là ''vấn đề cấp bách''. IAEA đưa ra thời hạn sử dụng các công nghệ hạt nhân và vấn đề kéo dài thời hạn hoạt động đối với các nhà máy điện hạt nhân. Tại hội nghị của IAEA ở Viên vào tháng 6/2003, lần đầu tiên chính phủ các nước cho rằng cần phải kéo dài thời gian lưu giữ nhiên liệu đã sử dụng của các nhà máy điện hạt nhân ít nhất là 100 năm . IAEA cho biết việc kéo dài thời gian lưu giữ là, do: ''trở ngại trong các chương trình xử lý, thiếu các biện pháp lưu giữ, những điều chưa dám chắc là liệu xử lý nhiên liệu đã sử dụng của các nhà máy điện hạt nhân có giống như xử lý chất thải hay là một tài nguyên thông thường hay không, thiếu sự ủng hộ của công chúng và thiếu quyết tâm chính trị trong việc lựa chọn vị trí xây dựng nơi lưu giữ''.

Các điểm lưu giữ chất thải hạt nhân ở núi Yucca, Hoa Kỳ, ở Olkiluoto, Phần Lan và ở Thụy Điển là những nơi lưu giữ nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng và chất thải phóng xạ ở mức cao.

Năm 2003, ủy ban châu Âu đã thông qua nhiều đề nghị mang tính pháp lý gồm những hướng dẫn quy định quản lý chất thải phóng xạ và an toàn hạt nhân trên toàn châu Âu. Tuy nhiên, tháng 11/2003, Hội đồng các Bộ trưởng EU đã chính thức hoãn việc nghiên cứu thêm về vấn đề này cho đến năm 2004.

Ở Liên Bang Nga, luật quản lý chất thải phóng xạ và an toàn hạt nhân được thông qua, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hợp tác của Nga với các nước khác về lưu giữ nhiên liệu đã sử dụng. Luật của Nga vẫn cho phép họ nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng từ các nước khác để lưu giữ.

Đáng chú ý là trong năm 2003, cơ sở lưu giữ chất thải hạt nhân HABOG của Hà Lan, có tuổi thọ vận hành 100 năm, đã được khánh thành. Sự tham gia của người dân địa phương, trong việc xây dựng cơ sở này có vai trò rất quan trọng.

Việc đưa vào vận hành thiết bị xử lý bề mặt French Morvilliers để xử lý chất thải phóng xạ có hoạt tính thấp cũng là một phát triển đáng chú ý.

Vấn đề được ''quan tâm'' trong hội nghị đánh giá đầu tiên, gồm các Bên ký kết Công ước chung về An toàn trong quản lý nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng và An toàn trong quản lý chất thải phóng xạ được tổ chức ở Viên tháng 11/2003 là chỉ có một số nước xây dựng chiến lược lâu dài về quản lý nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng và chất thải phóng xạ . Hiện nay số quốc gia tham gia Công ước về An toàn trong quản lý nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng và An toàn trong quản lý chất thải phóng xạ còn ít, vào cuối năm 2003 chỉ có 33% nước tham gia.

Năng lượng hạt nhân của tương lai

Trong những thập kỷ tới, nhu cầu cung cấp năng lượng sẽ tăng đáng kể để phục vụ cho phát triển kinh tế. Theo dự kiến từ nay đến 2030, năng lượng hạt nhân - nguồn cung cấp năng lượng toàn cầu, ban đầu sẽ tăng sau lại giảm.

IAEA cho rằng kiến thức chuyên môn về hạt nhân của các thế hệ sau này sẽ tiến bộ hơn hiện nay, còn trình độ phát triển của khoa học hạt nhân trong những năm 1970 và những năm 1980 là tương đương.

Hiện nay, nhiều trường đại học và chính phủ các nước đã giảm hoặc ngừng trợ cấp cho việc nghiên cứu khoa học về công nghệ hạt nhân, mà họ đang tìm các phương pháp giáo dục, đào tạo cũng như quá trình ứng dụng các tri thức, kỹ năng và năng lực của các chuyên gia hiện nay để chuyển cho các thế hệ tương lai.

IAEA cho biết: ''khả năng tồn tại của năng lượng hạt nhân trong tương lai không chỉ phụ thuộc vào việc giải quyết các vấn đề về kinh tế, an toàn và an ninh, quản lý chất thải và các yếu tố cản trở phát triển, mà còn phụ thuộc vào sự phát triển của các công nghệ mới để phát huy các mặt tích cực của nguồn năng lượng này''.

Hai mươi chính phủ là thành viên của IAEA đang nghiên cứu cải tiến các thiết kế về chu trình nhiên liệu và lò phản ứng mới. Ngoài các sáng kiến quốc gia còn có hai nỗ lực lớn của quốc tế nhằm đẩy mạnh đổi mới, đó là Diễn đàn quốc tế thế hệ IV (GIF) và Dự án quốc tế về các lò phản ứng hạt nhân mới và các chu trình nhiên liệu (INPRO) của IAEA .

Năm 2002, GIF đã lựa chọn 6 khái niệm nghiên cứu hợp tác quốc tế và phát triển, và năm 2003 đã đạt được sự tiến bộ trong thiết lập cơ chế quản lý và giám sát nội dung nghiên cứu và các thỏa thuận hợp tác cụ thể về nghiên cứu và triển khai ( R&D) sau này.

Tháng 6/2003, INPRO đã công bố một báo cáo về các yêu cầu của người sử dụng trong 5 lĩnh vực kinh tế, tác động môi trường, an toàn, quản lý chất thải và những rào cản phát triển - kết hợp đưa vào các dự án R&D về năng lượng hạt nhân. Ngoài ra, INPRO còn đưa ra phương pháp đánh giá gắn với các khái niệm hạt nhân đặc biệt mới và các thiết kế.

Nước ngọt với công nghệ hạt nhân

Năm 2003, IAEA giúp cho 1/6 dân số thế giới sống thiếu nước được tiếp cận với nước ngọt.

IAEA đã giúp cho Diễn đàn nước thế giới lần thứ ba được tổ chức ở Kyoto. Nhật Bản đưa ra báo cáo đầu tiên về phát triển nước trên thế giới của LHQ, với hơn 80 dự án hợp tác kỹ thuật, bao gồm lập bản đồ các tầng nước ngầm, quản lý nước mặt và nước ngầm, phát hiện, kiểm soát ô nhiễm và quan trắc rò rỉ và an toàn của đập nước.

Những nỗ lực nghiên cứu khử muối trong nước biển của chính phủ các nước thành viên IAEA bằng phương pháp sử dụng năng lượng hạt nhân cũng được sự hỗ trợ của IAEA. Ở nhà máy điện hạt nhân Karachi, Pakistan, thiết bị thẩm thấu ngược hoạt động từ năm 2000, mỗi ngày cung cấp khoảng 450 m3 nước ngọt.

Ở Ấn Độ, tại nhà máy điện hạt nhân Kalpakkam sẽ xây dựng một nhà máy khử muối trong nước có công suất 6.300m3 nước ngọt mỗi ngày.

(Nguồn: QLNĐ)

Lò phản ứng môđun tầng hạt có thể ''làm sống lại'' lĩnh vực năng lượng

2005-08-22T06:44:00.000-07:00

Một trong các quy trình năng lượng hạt nhân tiên tiến đang được Phòng thí nghiệm Kỹ thuật và Môi trường Quốc gia Idaho (INEEL) nghiên cứu cho Bộ Năng lượng Mỹ là lò phản ứng tầng hạt (Pebble-Bed Reactor).

Nhóm nghiên cứu đang thực hiện dự án gồm có các chuyên gia của Trường đại học Bang Pennsylvania và Viện Cộng nghệ Georgia nhấn mạnh, thiết kế thiết bị ''Thế hệ IV'' này hứa hẹn tạo ra một hệ thống sản xuất năng lượng hiệu quả cao, an toàn hơn nhiều so với các loại lò phản ứng hiện nay. Thực vậy, Tiến sĩ Abderrati Ououag, nhà nghiên cứu chính của INEEL, nhấn mạnh, nếu cố tình gây ra một sự cố, cũng khó xảy ra được. Người ta có thể rời xa lò phản ứng và lò phản ứng sẽ tự động đóng lại một cách tự nhiên, an toàn.

Mấu chốt của vấn đề là lò phản ứng kiểu mới sử dụng khí hêli để làm nguội, thay vì sử dựng nước như trong các lò phản ứng đang hoạt động hiện nay. Tiến sĩ Farzad Rahnema, Giáo sư trong chương trình kỹ thuật phóng xạ và hạt nhân của Trường Kỹ thuật Cơ học tại Đại học Georgia Tech, nhà nghiên cứu chính về các dự án lò phản ứng thế hệ IV do INEEL tài trợ, cho biết, có nhiều cơ chế trong các thiết bị sử dụng nước nhẹ, làm nguội bằng nước có thể ngăn chặn sự cố xảy ra, nhưng trong các lò phản ứng tầng hạt người ta thậm chí không cần đặt ra thêm một mức độ an toàn nữa.

Viễn cảnh này là kết quả của việc các lò phản ứng tầng hạt sử dụng ''nhiên liệu được làm giàu ở mức thấp'', là urani chỉ chứa khoảng 8% đồng vị urani dễ phân hạch U235. 92% lượng urani còn lại chứa U238, là vật liệu điển hình hấp thụ các nơtron mà không gây ra sự phân hạch. Nếu nhiệt độ gia tăng, U238 khử lượng nơtron gia tăng từ U235, làm cho lò phản ứng nhanh chóng tự động ngừng hoạt động.

Hai nghiên cứu về lò phản ứng tầng hạt

Một trong các dự án về lò phản ứng tầng hạt, mà Rahnema và cộng sự tham gia, là công trình nghiên cứu phát triển các phương pháp tiên tiến để thiết kế, phân tích và tối ưu hoá chu trình nhiên liệu của lò phản ứng tầng hạt. Đây là nỗ lực của INEEL, là một phần của Sáng kiến, Nghiên cứu Năng lượng Hạt nhân của Chính quyền Bush. (Thúc đẩy phát triển năng lượng hạt nhân là một phần của chính sách năng lượng theo "phương hướng mới'' của Chính quyền bao gồm hỗ trợ nhiều hơn để sử dụng rộng rãi nhiên liệu dẫn xuất từ than trong những năm tới). Trong một nghiên cứu khác được INEEL hỗ trợ, các nhà khoa học của Đại học Georgia Tech và của bang Pennsylvania đang áp dụng lý thuyết chuyển vận nơtron để thiết lập một ''phương pháp đổi mới để thiết kế, phân tích và giám sát hiệu quả phản ứng nước nhẹ tiên tiến thế hệ IV''. Dự kiến, cả hai chương trình này sẽ được hoàn thành vào tháng 9 năm 2005.

Việc thiết kế thiết bị môđun tầng hạt dựa trên cơ sở nạp cho thiết bị hình trụ này các ''hạt'' có kích thước như viên bi được bao graphit chứa hàng nghìn đốm urani, gọi là các viên bi nhỏ. Nhiệt của các viên bi này đi qua graphit để làm nóng chất làm nguội là hêli. Sau đó, hêli nóng được đưa vào tuabin khí để sản xuất điện. So với các lò phản ứng sử dụng nước nhẹ hiện nay thì chất làm nguội là nước, mà hạt nhân sản sinh ra nhiệt chuyển hoá thành hơi để sau đó chạy tuabin hơi nước.

Phương pháp lò phản ứng tầng hạt cho phép thiết lập công suất đầu ra tại nhà máy điện ở phạm vi 100 MW, chứ không lớn đến 1.000 MW như các lò phản ứng nước nhẹ điển hình. Công suất này sẽ ''phù hợp với nhu cầu của các khu vực nông thôn và các nước đang phát triển hơn là các hệ thống, lò phản ứng nước nhẹ phức tạp và quy mô lớn".

Hệ thống này cũng phù hợp với các kỹ thuật sản xuất điện theo kiểu phân tán. Tất nhiên, cách tiếp cận "môđun'' cho phép các bộ lò phản ứng tầng hạt có thể lắp ráp với nhau để sản xuất công suất đầu ra lớn hơn.

Theo báo cáo của trường Đại học Georgia Tech, hiện nay có một lò phản ứng tầng hạt duy nhất đang hoạt động là nhà máy thử nghiệm công suất nhỏ 10 MW ở Trung Quốc. Cho đến nay, các thiết kế lò phản ứng kiểu này dựa trên cơ sở một dự án của CHLB Đức đã được phát triển từ 20 năm trước. Nỗ lực nghiên cứu do INEEL đề ra có mục tiêu phát triển một phiên bản cải tiến hơn, Nhóm nghiên cứu của Rahnema đang hỗ trợ INEEL phát triển kỹ thuật phân tích nơtron "để tính toán cấu hình hiệu quả nhất điều khiển quy trình phân hạch sản xuất năng lượng''.

Phát triển thương mại hoá công nghệ này hiện là trọng tâm của hãng (Pty.) Ltd (Nam Phi), với hy vọng đưa hệ thống thiết bị này ra thị trường quốc tế.

(Nguồn: TTQLNĐ)

Dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tử tại Việt Nam

2005-08-22T06:39:00.000-07:00

Công nghệ điện nguyên tử phát triển hơn 50 năm qua đã góp phần quan trọng đáp ứng nhu cầu điện năng của thế giới. Tính đến thời điểm hiện nay, đã có 440 tổ máy (tổng công suất đạt 361.582 MW) đang hoạt động tại 33 nước, chiếm khoảng 16% tổng sản lượng điện trên thế giới, tương đương với tỷ lệ của thuỷ điện.

Sau sự cố tổ máy số 4 Nhà máy điện Nguyên tử Chernobyl tại Liên Xô cũ, điện nguyên tử rơi vào thời kỳ khủng hoảng tưởng như không thể tiếp tục. Tuy nhiên, bắt đầu từ giữa thập kỷ 90 thế kỷ trước, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ đã củng cố niềm tin vào an toàn hạt nhân, vào điện nguyên tử. Sự thiếu hụt nguồn cung cấp điện năng và vấn đề môi trường đã đưa điện nguyên tử quay lại và đặc biệt phát triển mạnh tại các nước châu Á. Một số nước đang phát triển đã xây dựng nhà máy điện nguyên tử, một số nước khác đang xem xét khả năng xây dựng. Việt Nam là đất nước có nguồn tài nguyên năng lượng khá phong phú nhưng không mấy dồi dào. Với tốc độ phát triển kinh tế cao, nhu cầu điện năng tăng nhanh, trung bình hoảng 13% (dự báo trong 5 năm tiếp theo) thì việc tính toán cân bằng các nguồn năng lượng sơ cấp cho việc phát điện trong 10 - 20 năm tới là một bài toán khó giải, nếu không có các phát hiện mới với trữ lượng lớn, tính kinh tế cao về than, dầu hoặc khí đốt tại nước ta. Đó là một vài lý do dẫn đến việc xem xét khả năng xây dựng nhà máy điện nguyên tử tại Việt Nam.

Hiện nay Chính phủ đang xem xét việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử tại Việt Nam. Thực chất đây là một quyết định mang tính chiến lược, cần xem xét, cân nhắc kỹ càng vì phát triển điện nguyên tử đồng nghĩa với việc đưa nước ta từ một nước không hạt nhân thành một nước hạt nhân mặc dù chủ trương của Đảng và Nhà nước Việt Nam là sử dụng năng lượng nguyên tử chỉ cho mục đích hòa bình.

Phát triển điện nguyên tử có nhiều mặt lợi nhưng vẫn còn nhiều vấn đề khó khăn. Điện nguyên tử phát triển sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu điện năng của đất nước, đây là một vấn đề giải quyết không đơn giản đối với ngành điện Việt Nam trong tương lai. Điện nguyên tử sẽ góp phần đa dạng nguồn cung cấp điện năng, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường vì hoạt động bình thường của nhà máy không tạo ra các khí ô nhiễm. Phát triển điện nguyên tử còn có nghĩa là nâng cao tiềm lực khoa học, công nghệ và công nghiệp của Việt Nam... Tuy nhiên các khó khăn cũng không kém phần quan trọng: đó là vấn đề tài chính; vấn đề đảm bảo an toàn cho hoạt động của nhà máy; vấn đề chất thải phóng xạ (nhất là nhiên liệu đã cháy) mà chưa nước nào dám khẳng định giải quyết được tốt; vấn đề khả năng khoa học, kỹ thuật, công nghiệp của ta còn thấp sẽ khó khăn trong tiếp nhận và chuyển giao công nghệ; vấn đề nhân lực cho ngành, cho dự án; vấn đề pháp quy hạt nhân v.v. Chính vì thế việc quyết định phát triển điện nguyên tử sẽ được xem xét và cân nhắc vô cùng kỹ lưỡng.

Một số quan điểm và chính sách phát triển điện nguyên tử hiện nay có thể tóm tắt như sau:

- Điện nguyên tử là một thành phần trong chính sách đa dạng hóa nguồn và chính sách phát triển khoa học công nghệ đảm bảo phát triển năng lượng bền vững và an ninh năng lượng.

- Điện nguyên tử phải được xem xét như một lựa chọn bình đẳng với các dạng năng lượng khác và phải cạnh tranh được với các dạng năng lượng khác về giá, môi trường ...

- Phát triển điện nguyên tử phải đảm bảo được điều kiện an toàn và có phương án tốt xử lý được chất thải phóng xạ.

- Phải có được sự chấp nhận của công chúng, xã hội.

- Dự án điện nguyên tử đòi hỏi thời gian chuẩn bị dài từ 13-15 năm kể từ khi quyết định, do đó nhà nước cần có chủ trương sớm.

Các quan điểm trên đã được nêu trong chính sách năng lượng quốc gia, và cho đến thời điểm hiện nay chưa có quyết đình nào xa hơn, cụ thể hơn các chính sách nêu trên.

Từ năm 1996 đến 2001, Chính phủ Việt Nam đã cho thực hiện một số đề tài khoa học xung quanh dự án nhà máy điện nguyên tử: nghiên cứu khả năng đưa điện nguyên tử vào Việt Nam, sự cần thiết của điện nguyên tử, quy hoạch năng lượng (Tổng Sơ đồ Phát triển điện), nghiên cứu về công nghệ điện nguyên tử, về phóng xạ v.v. Các đề tài nêu trên chủ yếu do Bộ Khoa học và Công nghệ và Bộ Công nghiệp thực hiện mà các đơn vị chủ trì thực hiện là Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam hoặc Viện Năng lượng.

Dự án nghiên cứu tiền khả thi xây dựng nhà máy điện nguyên tử tại Việt Nam được Chính phủ cho phép triển khai thực hiện từ tháng 12/2001. Tháng 11/2003 Viện Năng lượng đã hoàn thành Báo cáo này. Việc tiếp thu ý kiến đóng góp cho báo cáo của các thành viên Tổ Chỉ đạo dự án điện nguyên tử được thực hiện đầu năm 2004. Tháng 8/2004, Viện Năng lượng sẽ hoàn chỉnh báo cáo và trình Bộ Công nghiệp. Bộ sẽ tiến hành thẩm định dự án, hiệu chỉnh và trình Chính phủ Việt Nam. Chính phủ xem xét và sẽ trình Quốc hội. Việc dự án được Quốc hội phê chuẩn sẽ là cơ sở pháp lý cho các hoạt động triển khai thực hiện. Giai đoạn tiếp theo sẽ là nghiên cứu khả thi, thiết kế kỹ thuật, lập hồ sơ mời thầu, lựa chọn đối tác v.v. Trong trường hợp thực hiện chương trình hạt nhân, số lượng các nhà máy điện nguyên tử sẽ được xây dựng tùy thuộc vào nhu cầu điện năng, khả năng tiếp thu chuyển giao công nghệ và cân nhắc kinh tế tài chính trong tương lai.

Trong trường hợp dự án điện nguyên tử được Chính phủ phê duyệt và Quốc hội phê chuẩn sớm, một số mốc thời gian quan trọng sau đây có thể sẽ được ghi nhận:

- Năm 2007: trình Quốc hội xem xét phê duyệt Luật Nguyên tử Cơ bản.

- Năm 2012 - 2013: Bắt đầu khởi công xây dựng nhà máy điện nguyên tử đầu tiên.

- Năm 2017 - 2018: Vận hành tổ máy điện nguyên tử đầu tiên tại Việt Nam.

Một vài kết quả chính của báo cáo nghiên cứu tiền khả thi:

- Địa điểm xây dựng nhà máy đang được lựa chọn tại xã Phước Dinh (Ninh Phước) và xã Vĩnh Hải (Ninh Hải) tỉnh Ninh Thuận.

- Nhiều khả năng Việt Nam sẽ tiếp nhận công nghệ lò nước áp lực PWR, mà hiện nay đang chiếm 60% số lò đang vận hành trên thế giới. Nhà máy đầu tiên sẽ có 2 tổ máy công suất khoảng 2 x 1000 MW. Tổng mức đầu tư khoảng 3652 triệu USD, với giá thành quy dẫn điện là 3,72 US cent/kWh.

Địa điểm xây dựng bãi thải phóng xạ sẽ tiếp tục khảo sát tại khu vực tỉnh Ninh Thuận và các khu vực xung quanh.

Thời điểm hiện nay vẫn chưa có quyết định chính thức nào về chương trình điện nguyên tử. Chính phủ và Bộ Công nghiệp đang tiếp thu ý kiến của các nhà khoa học các ngành khác nhau, của công chúng Việt Nam nói chung và của địa phương khu vực dự định xây dựng nhà máy nói riêng. Chỉ trên cơ sở có các đánh giá đúng đắn về cân bằng năng lượng; về khả năng khoa học công nghệ và năng lực công nghiệp trong nước; về tài chính, tính kinh tế; có được sự hợp tác, ủng hộ của các nước và sự chấp thuận của công chúng thì Chính phủ mới quyết định dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tử tại Việt Nam. Sự lựa chọn đúng đắn sẽ góp phần tích cực trong phát triển kinh tế đất nước và nâng cao đời sống của nhân dân.

(Nguồn: ĐL)

Ngành năng lượng hạt nhân thế giới: Hiện trạng và triển vọng

2005-08-22T06:20:00.000-07:00

Tin ngày: Thứ Năm, 01/07/2004 10:31 GMT+7

Theo đánh giá, tính đến cuối năm 2002, trên thế giới có 440 tổ máy năng lượng hạt nhân với tổng công suất 350, 35 GW, sản xuất gần 16% tổng điện lượng trên toàn thế giới (xem bảng).

Năm 2002 có 7 tổ máy năng lượng hạt nhân với tổng công suất 5,96 GW được đấu vào lưới điện (bốn tổ máy ở Trung Quốc; một ở Cộng hoà Séc, hai ở Hàn Quốc). Năm tổ máy ngừng hoạt động hoàn toàn: hai ở Bungari, ba ở Vương quốc Anh.

Trong những năm gần đây, mỗi năm có từ ba đến bốn tổ máy năng lượng hạt nhân được đưa vào vận hành, đồng thời một số tổ máy cũ lại ngừng hoạt động hoàn toàn. Các tổ máy mới chủ yếu được xây dựng và đưa vào vận hành theo kế hoạch ở các nước Viễn Đông và Nam Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Hà Quốc, Ấn Độ), nhiều quốc gia (Achentina, Nga, Rumani, Ucraina) lại kéo dài thời hạn hoàn thành các tổ máy mới.

Theo các chuyên gia, vào đầu những năm 90 của thế kỷ trước, ngành năng lượng hạt nhân ở nhiều quốc gia trên thế giới vấp phải một số vấn đề nghiêm trọng, trong đó có hệ số sử dụng công suất thấp (gần 63%), thời gian ngừng máy lâu để nạp nhiên liệu (hơn 100 ngày), chi phí vận hành cao không kiểm soát được (với hệ số sử dụng công suất thấp) đã làm cho suất chi phí sản xuất cao.

Những quốc gia, đang thực hiện chuyển sang thị trường tự do bán điện năng và cơ cấu lại ngành điện, chú trọng đến việc nâng cao các chỉ tiêu vận hành các tổ máy năng lượng hạt nhân đang hoạt động. Nhờ vậy, trong thập niên gần đây, sản lượng điện năng ở các nhà máy điện hạt nhân đã tăng lên đáng kể. Cụ thể là năm 2002, số lượng tổ máy năng lượng hạt nhân hoạt động ít hơn so với năm 1990 là 7 tổ, song điện lượng lại cao hơn 35% (tương đương với 23 tổ máy mới).

Hiện nay hệ số sử dụng công suất trung bình của các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới là 80%; ở Hoa Kỳ, Đức, Phần Lan hệ số đó cao hơn 90%. Ở nhiều quốc gia, hệ số này vẫn thấp hơn 60% (Litva, Pakistan, Achentina, Bungari).

Nga đạt được một số thành công nhất định trong việc nâng cao các chỉ tiêu vận hành, hệ số sử dụng công suất trung bình ở các nhà máy điện hạt nhân đã tăng từ 53% năm 1995 lên 70% năm 2001. Mục tiêu phấn đấu của ngành điện hạt nhân Nga là đưa hệ số này lên 80% năm 2005. Các lò phản ứng kiểu nước - nước ở Hungari, Phần Lan và Cộng hoà Séc có hệ số sử dụng công suất trung bình là trên 80%.

Năng lượng hạt nhân ở châu Âu và châu Á

Trong những năm gần đây, quan điểm đối với sự phát triển ngành năng lượng hạt nhân ở các khu vực trên thế giới rất khác nhau. Mặc dù các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật được cải thiện đáng kể, song số lượng các quốc gia ở Tây Âu theo đuổi chính sách khước từ sử dụng năng lượng hạt nhân lại tăng lên. Theo gương Thuỵ Điển, Đức, Hà Lan và Thuỵ Sĩ, năm 2002 chính phủ Bỉ cũng thông qua quyết định như vậy. Tuy nhiên, mức phát triển của ngành năng lượng hạt nhân ở những quốc gia này khá cao và quyết định khước từ sử dụng năng lượng hạt nhân chưa có thể thực hiện được ngay trong những năm sắp tới vì sẽ tác động tiêu cực đến nền kinh tế của chính họ. Vì vậy, các nhà máy điện hạt nhân ở những quốc gia này sẽ tiếp tục được vận hành. Italia là quốc gia duy nhất ở châu Âu đã cho đóng cửa tất cả các nhà máy điện hạt nhân năm 1987 sau khi tiến hành trưng cầu ý dân và ra lệnh đình chỉ việc xây dựng các tổ máy năng lượng hạt nhân mới. Tuy nhiên, năm 2002 quốc hội Italia đã thông qua đề nghị của chính phủ về xem xét lại chính sách năng lượng và khả năng phát triển ngành năng lượng hạt nhân. Thuỵ Sĩ cũng tranh luận nhiều về vấn đề kéo dài lệnh đình chỉ xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới đã thông qua trước đây.

Nguyên nhân cơ bản khiến các quốc gia Tây Âu không muốn phát triển ngành năng lượng hạt nhân vì nguồn điện của họ dư thừa và thị trường điện đang trong qúa trình tự do hoá. Trong điều kiện nguồn điện dư thừa, giá điện ở mức thấp (chủ yếu ở thị trường buôn bán). Việc chuyển sang thị trường điện tự do và tư nhân hoá ngành điện đã làm thay đổi chính sách đầu tư trong ngành.

Do rủi ro kinh tế và chính trị cao khi xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới trong điều kiện giá điện thấp, nhiên liệu hoá thạch có nguồn cung cấp chắc chắn, lại không phải chịu trách nhiệm về mặt kinh tế do thải khí nhà kính vào bầu khí quyển nên các công ty tư nhân thích chọn phương án xây dựng các nhà máy điện rẻ hơn sử dụng nhiên liệu hoá thạch (chủ yếu là khí tự nhiên) có công suất không lớn. Ngoài ra, chính sách khước từ năng lượng hạt nhân được thông qua dưới áp lực của người dân lo ngại về sự không an toàn của các tổ máy năng lượng hạt nhân, vấn đề phế thải hạt nhân chưa được giải quyết dứt điểm và vấn đề không phổ biến vũ khí hạt nhân.

Trong khi đó, một số quốc gia Tây Âu đã thừa nhận sự cần thiết phải phát triển ngành năng lượng hạt nhân. Quốc hội Phần Lan năm 2002 đã chấp thuận đề nghị của chính phủ về xây dựng một nhà máy điện hạt nhân mới. Phần Lan phải nhập khẩu 70% nhiên liệu. Phần Lan đã cho thế giới thấy rằng, có thể giải quyết được những vấn đề cản trở phát triển ngành năng lượng hạt nhân hiện nay ở mức có thể chấp thuận được đối với quốc gia này. Vấn đề không kém phần quan trọng là Phần Lan có tình hình chính trị ổn định, có luật hạt nhân tiến bộ, có các yêu cầu an toàn hạt nhân rất khắt khe nhưng lại rõ ràng, có cơ sở hạ tầng ngành năng lượng hạt nhân rất vững, có kế hoạch giải quyết vấn đề loại bỏ phế thải nhiên liệu hạt nhân.

Công ty điện lực TVO (Phần Lan) dự kiến đầu tư 2,3 tỷ đôla để xây dựng nhà máy điện hạt nhân mới. Bốn công ty nước ngoài đã đưa ra chào bán sáu dự án nhà máy điện hạt nhân có công suất điện từ 977 đến 1550 MW: ABWR (1.300 MW, BWR), hãng GE; AP 1000/EP 1000 (1000 MW), hãng Westinghouse; BWR90 (1500 MW, BWR), hãng Westinghouse Atome; ERP - 1000 (1000 MW, BWR), hãng Framatome ANP; BB"P 91/90 (1070 MW, PWR), Nga.

Trong các dự án trên chỉ có dự án ABWR là có một số tổ máy đang hoạt động. theo Phó chủ tịch công ty TVO, loại lò phản ứng BWR công suất 1.000 - 1.600 MW sẽ được xây dựng.

Theo đánh giá, chi phí sản xuất điện ở các nhà máy điện mới của Phần Lan thấp hơn đối với điện hạt nhân (24 euro/kWh ở nhà máy điện hạt nhân, 32 euro/kWh - nhiệt điện than và khí, 37 euro/kWh - nhà máy điện đốt củi gỗ và 50 euro/kWh - nhà máy phong điện).

Phần Lan giải quyết được vấn đề thu hút đầu tư cho các dự án điện. Khác với các quốc gia Tây Âu, ở Phần Lan thị trường điện và bản thân các công ty điện lực cũng không lớn. Vì vậy việc xây dựng các nhà máy điện mới thường được tiến hành trên cơ sở hợp tác. Công ty điện lực TVO - một liên hiệp hợp tác xã - sản xuất điện năng chỉ để cung cấp cho các cổ đông của mình và tuỳ điều kiện có thể được hưởng lợi về mặt kinh tế. Các cổ đông có thêr sử dụng điện năng tại các doanh nghiệp của mình hoặc có thể bán trên thị trường tự do. Hơn nữa, các cổ đông phải có trách nhiệm đầu tư tiền, tương xứng với những cổ phần của mình, cho mọi chi phí sản xuất. Như vậy, rủi ro cũng được chia cho các cổ đông.

Ngành năng lượng hạt nhân của Pháp trong giai đoạn 1980 - 1990 phát triển với nhịp độ cao sau khi nhà máy điện hạt nhân cuối cùng được đưa vào vận hành năm 1998, từ đó trở đi không có thêm tổ máy năng lượng hạt nhân mới nào được cấp phép xây dựng. Các nhà máy điện hạt nhân hiện hành được kéo dài tuổi thọ sẽ đáp ứng nhu cầu điện tăng lên trong những năm tới. Theo kế hoạch các chỉ tiêu kinh tế sản xuất điện sẽ được cải thiện, chi phí vận hành và sửa chữa sẽ giảm bớt. Trong bốn năm tới, để hiện đại hoá các nhà máy điện hạt nhân, Pháp dự kiến chi hơn 250 triệu đôla (20 triệu đôla dành để thay các hệ thống kiểm tra và điều khiển, 130 triệu để thay thiết bị, 30 triệu để thiết kế chế tạo các hệ thống mới, 40 triệu cho sửa chữa thiết bị, 25 triệu để cải biến các hệ thống hiện hành và 5 triệu để nâng cao chất lượng vật liệu kết cấu).

Các nước Viễn Đông

Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Đài Loan là những quốc gia ở vùng Viễn Đông có ngành năng lượng hạt nhân phát triển với nhịp độ cao nhất (xem bảng). Theo đại diện của các công ty năng lượng hạt nhân Nhật Bản, năng lượng hạt nhân của Nhật Bản cạnh tranh được với các nhà máy nhiệt điện khí. Theo các đánh giá, các nhà máy điện hạt nhân mới với lò phản ứng ABWR sẽ được xây dựng với chi phí đầu tư 1200 - 1300 USD/kW. Trước đây, các lò phản ứng loại này được xây dựng với chi phí 2250 USD/kW. Chương trình năng lượng hạt nhân của Trung Quốc luôn thu hút sự quan tâm của các hãng chế tạo lò phản ứng trên thế giới. Hiện nay Trung Quốc đang tiến hành xây dựng năm tổ máy mới (xem bảng). Năm 2002 Trung Quốc ra thông báo kế hoạch xây dựng một nhà máy điện hạt nhân ở tỉnh Quảng Đông. Hãng Westinghouse Electric tỏ ra đặc biệt quan tâm đến việc làm sao nhận được hợp đồng.

Chương trình phát triển năng lượng hạt nhân của Ấn Độ được thực hiện rất triệt để. Ngoài hai tổ máy đang xây dựng, năm 2002 Ấn Độ đã bắt đầu xây dựng thêm sáu tổ máy nữa. Đồng thời Ấn Độ bắt tay vào thực hiện giai đoạn hai chương trình quốc gia triển khai nghiên cứu lò phản ứng gia tăng nhiên liệu hạt nhân sử dụng thori. Bộ năng lượng hạt nhân đã tán thành xây dựng nhà máy điện hạt nhân thử nghiệm công nghiệp thứ hai với lò phản ứng gia tăng nhiên liệu hạt nhân nơtron nhanh công suất 500 MW. Theo dự kiến, năm 2009 lò phản ứng này sẽ được đưa vào vận hành. Lò phản ứng sẽ sử dụng nhiên liệu cacbua uran - plutoni.

Theo chương trình phát triển kinh tế trong 10 năm, Iran dự kiến xây dựng sáu tổ máy năng lượng hạt nhân công suất đơn vị 1.000 MW, trong đó bốn tổ máy ở Busera (gồm cả tổ máy hiện đang xây dựng có lò phản ứng kiểu nước - nước 1000 MW) và hai tổ máy ở Akhavada. Các doanh nghiệp Nga tham gia xây dựng tổ máy ở Busera, một nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hoá thạch và thăm dò khảo sát trữ lượng các vật mang năng lượng ở Iran. Hoa Kỳ cương quyết yêu cầu Nga phải ngừng hợp tác với Iran trong ngành năng lượng hạt nhân viện cớ lo ngại về vấn đề không phổ biến vũ khí hạt nhân.

Với sự phát triển của thị trường điện ở nhiều nước công nghiệp phát triển, việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới gần như bị loại trừ. Thị trường điện tự do, tiến trình cạnh tranh đã phá tan các công ty điện độc quyền và hạn chế bớt siêu lợi nhuận của các công ty điện lực. Nhờ sử dụng công suất dự phòng nên không cần phải xây dựng thêm các nhà máy điện. Tuy nhiên, trong thời gian tới, tình hình có thể thay đổi do nhu cầu công suất điện sẽ tăng lên. Ngoài ra, trong 10 năm tới các tổ máy năng lượng hạt nhân hiện hành dần dần hết thời hạn hoạt động. Phần Lan, Nga hiện đã có kế hoạch thay các tổ máy hiện hành bằng các tổ máy mới. Vấn đề như vậy cũng được đặt ra đối với Italia, các nước Bắc Mỹ và Cận Đông.

Tây Âu có thể sẽ lại quan tâm đến năng lượng hạt nhân nếu vấn đề loại bỏ chất thải phóng xạ được giải quyết triệt để. Kinh nghiệm của Phần Lan đã chứng tỏ vấn đề loại bỏ chất thải phóng xạ có thể được giải quyết nếu có mong muốn. Xử lý phế thải nhiên liệu hạt nhân cho phép giảm 25% nhu cầu về kho chứa, bằng cách như vậy sẽ giảm bớt gánh nặng cho việc loại bỏ chất thải phóng xạ.

Các nhà máy nhiệt điện hạt nhân ở Hoa Kỳ và Canada

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang nghiên cứu những đề nghị về xây dựng các nhà máy điện hạt nhân ở Hoa Kỳ trong thập niên tới. Trong báo cáo tháng 10/2002 đã đưa ra những khuyến nghị và đánh giá các dự án được lựa chọn. Các chuyên gia tiến hành nghiên cứu các công nghệ triển vọng xử lý chất thải và đánh giá phương pháp chuyển hoá chất thải phóng xạ có sử dụng và không sử dụng chất tăng tốc để giảm khối lượng và độ độc hại của phế thải nhiên liệu hạt nhân.

Uỷ ban điều tiết quốc gia Hoa Kỳ (NRC) đặc biệt quan tâm đến vấn đề cấp phép cho các dự án lò phản ứng ở nhà máy điện hạt nhân mới, đặc biệt là dự án AP600 và AP1000 do các hãng của Hoa Kỳ nghiên cứu chế tạo.

Các công ty chế tạo lò phản ứng trên thế giới rất quan tâm đến việc xây dựng các tổ máy hạt nhân của Hoa Kỳ. Năm 2002, một loạt các dự án được Hoa Kỳ đưa ra để xây dựng, trong đó có dự án ARC-700 và SWR - 1000.

Công ty AECL (Canada) đã giới thiệu dự án mới lò phản ứng nước nặng ARC - 700, mà cơ sở của nó là lò phản ứng CANDU6 (700 MW). Theo dự án này, vào những năm 90 của thế kỷ trước đã có bốn lò phản ứng được xây dựng ở một số nước trên thế giới, hiện nay còn ba lò phản ứng như vậy đang được xây dựng. ARC - 700 (kiểu đã được hiện đại hoá) sẽ có chi phí đầu tư 1.000 USD/kW, chi phí quy đổi để sản xuất điện sẽ là 30 USD/MWh. Theo các chuyên gia, lò phản ứng kiểu này sẽ có thể cạnh tranh được với các nhà máy nhiệt điện khí ở Hoa Kỳ và những quốc gia khác trên thế giới. Chi nhánh của công ty AECL (Canada), đang hoạt động tại Hoa Kỳ, tiến hành nghiên cứu khả năng xây dựng một nhà máy điện hạt nhân mới với lò phản ứng kiểu này tại Hoa Kỳ.

Trong dự án mới có sử dụng những giải pháp kỹ thuật của lò phản ứng CADU6 và những cải tiến của CANDU9. Lò phản ứng công suất 1000 MW cũng đang được nghiên cứu thiết kế.

Các chuyên gia đã đưa những giải pháp sáng tạo vào dự án ACR - 700. Chất tải nhiệt nước nặng truyền thống ở các lò phản ứng này được thay bằng nước nhẹ. Nước nặng chỉ được sử dụng như một chất hãm. Thay cho uran tự nhiên làm nhiên liệu người ta sử dụng uran được làm giàu nhẹ (2%²³⁵U). Kết quả là đới hoạt động trở nên gọn nhẹ, lượng nước nặng giảm 75%, điều này làm suất chi phí đầu tư giảm đáng kể. Kích thước đới hoạt động thu hẹp làm cho hệ thống truyền nhiệt đơn giản hơn và giảm bớt kích thước tổ máy. Những cải tiến cơ bản sẽ làm giảm đáng kể các chi phí xây dựng.

Canada tích cực tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm nhiên liệu trên cơ sở uran ít được làm giàu tại lò phản ứng NRU. Chất thải phóng xạ được tạo ra trong lò phản ứng ít hơn so với khi sử dụng uran tự nhiên, nhờ vậy chi phí xử lý chất thải giảm bớt.

Hệ thống điều khiển tự động "SMART CANDU", cho phép lò phản ứng hoạt động với công suất lớn hơn so với các lò phản ứng trước đây, nhưng số nhân viên vận hành lại ít hơn.

Các tổ máy năng lượng hạt nhân hiện hành và đang được xây dựng trên thế giới (tính đến 31/12/2002)

Quốc gia	Đang hoạt động		Đang xây dựng		Điện lượng 2001
Quốc gia	Số tổ máy	Công suất (MW)	Số tổ máy	Công suất (MW)	TWh	Tỷ trọng (%)
- Achetina	2	935	1	692	6,54	8.19
- Achetina	1	376			1.99	34.82
- Bỉ	7	5.712			44.10	58.03
- Braxin	2	1.901			14.5	4.34
- Bungari	6	3.538			18.24	41.55
- Canada	14	10.018			72.35	12.85
- Trung Quốc	6	4.708	5	3.885	16.68	1.14
- Cộng hoà Séc	5	2.560	1	912	14.75	19.76
- Phần lan	4	2.656			21.88	30.54
- Pháp	59	63.073			401.30	77.07
- Đức	19	21.283			162.30	30.52
- Hungari	4	1.755			14.13	39.09
- Ấn Độ	14	2.503	2	980	17.32	3.72
- Iran			2	2.111
- Hàn Quốc	16	12.990	4	3.820	112.13	39.32
- Litva	2	2.370			11.36	77.58
- mehico	2	1.360			8.11	3.66
- Hà Lan	1	450			3.75	4.16
- Pakitan	2	425			1.98	2.86
- Rumani	1	655	1	650	5.05	10.46
- Nga	30	20.793	2	1.875	125.36	15.40
- Nam Phi	2	1.800			13.34	6.65
- CH Slovakia	6	2.408	2	776	17.10	53.44
- Slovenia	1	676			5.03	38.98
- Tây Ban Nha	9	7.524			61.07	26.87
- Thuỵ Điển	11	9.432			69.20	43.85
- Thuỵ Sĩ	5	3.200			25.29	35.96
- Đài Loan	6	4.884	2	2.700	34.09	21.57
- Vương quốc Anh	33	12.498			82.34	22.44
- Ucraina	13	11.207	4	3.800	71.67	46.36
- Hoa Kỳ	104	97.860			768.83	20.35
- Nhật Bản	54	44.289	3	3.696	321.94	34.26
Tổng cộng	441	356.838	29	25.997	2.543,68	16

(Nguồn: QLNĐ)

Phân hạch hạt nhân - Mục lục

2005-05-27T12:39:00.000-07:00

Năng lượng hạch nhân ở Việt Nam

2005-05-26T14:01:00.000-07:00

VN-Nga: Đẩy mạnh hợp tác trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử

04:17' 29/05/2005 (GMT+7)

Mới đây, tại phiên họp lần thứ 2 Ban điều hành hợp tác Việt – Nga trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử (NLNT) diễn ra tại Hà Nội, phiá VN đã đề nghị Nga giúp đào tạo cán bộ điện hạt nhân. Hiện VN đang chuẩn bị nguồn nhân lực cho kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân trong thời gian tới

VN đang tích cực chuẩn bị cho kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân trong tương lai. Trong ảnh: Quang cảnh một nhà máy điện hạt nhân ở châu Âu (Ảnh từ trang web nước ngoài)

Theo Ông Vương Hữu Tấn, Viện trưởng Viện NLNT VN, tại khóa họp lần này, phía Việt Nam đã đề nghị phía Nga giúp Việt Nam đào tạo cán bộ điện hạt nhân tại các trường đại học và các cơ sở nghiên cứu của Nga trong lĩnh vực này theo phương thức Việt Nam sẽ chịu chi phí ăn, ở, đi lại còn Nga sẽ hỗ trợ kinh phí đào tạo mỗi năm. Trong bối cảnh nguồn năng lượng từ các nhà máy thủy điện, nhiệt điện ngày càng không đủ khả năng đáp ứng nhu cầu phát triển KT-XH, vấn đề nguồn năng lượng điện bổ sung, nhất là điện hạt nhân đặt ra càng cấp thiết. Việt Nam đang có kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân, do đó, nguồn nhân lực cho Nhà máy điện hạt nhân cũng đang được ráo riết chuẩn bị. Theo tính toán, phát triển nhà máy điện hạt nhân cần đến 5000 - 6000 người, nhưng 85% trong số này là công nhân lành nghề. Chỉ cần khoảng 300 - 400 cán bộ quản lý, vận hành có trình độ là có thể đáp ứng được yêu cầu. Việc cử cán bộ ra đào tạo tại những nước có kinh nghiệm về NLNT như Nga là rất thiết thực và cần thiết.

Tại Phiên họp thứ 2 này, hai bên đã cùng nhau kiểm điểm, đánh giá kết quả thực hiện các nội dung hợp tác trong giai đoạn 2003-2004; thảo luận phương hướng và đề ra kế hoạch hợp tác cho giai đoạn 2005-2006.

Ngoài ra, tại phiên họp trên, thảo luận về Kế hoạch Hợp tác trong giai đoạn 2005 – 2006, hai bên đã tập trung vào 5 lĩnh vực: Lò phản ứng nghiên cứu với mục tiêu là phục vụ vận hành an toàn và khai thác hiệu quả Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt tới năm 2015; Công nghệ bức xạ với mục tiêu hoàn thành việc nâng cấp Trung tâm chiếu xạ Hà Nội, nghiên cứu công nghệ gia tốc phục vụ chiếu xạ và đảm bảo khả năng cung cấp nguồn phóng xạ Co-60 cho các cơ sở chiếu xạ của Việt Nam; Công nghệ nhiên vật liệu hạt nhân với mục tiêu hợp tác trong nghiên cứu thăm dò quặng phóng xạ và nghiên cứu công nghệ sản xuất uran và xử lý thải phóng xạ; Điện hạt nhân với mục tiêu trao đổi thông tin, chuyên gia và đào tạo cán bộ về điện hạt nhân; Các ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ.

Chính phủ Việt Nam và Chính phủ LB Nga đã ký Hiệp định về Hợp tác trong lĩnh vực sử dụng Năng lượng nguyên tử (NLNT) vì mục đích hòa bình vào ngày 27/3/2002.

Theo Khoa học và Phát triển

2004.11.12

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

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..."

Tiến sĩ Mai Thanh Truyết

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..."

Tiến sĩ Mai Thanh Truyết

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.

Đài RFA

Năng lượng nguyên tử - Phân hạch

Những áp dụng tương lai của lò hơi hạt nhân

Những áp dụng tương lai của lò hơi hạt nhân

Ưu điểm của lò hơi hạt nhân

Chạy tầu thủy

Cung cấp nhiệt năng cho đô thị và khu công nghiệp

Khử muối trong nước biển và nước bị ô nhiễm

Sản xuất khí hydrogen

Khí hóa than

Khai thác mỏ dầu

Kết luận

Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt "Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình đến năm 2020"

Hỏi và Đáp về Năng lượng nguyên tử

Cần cân nhắc làm hay không làm nhà máy điện nguyên tử

The future of nuclear energy

Climate Change & Global Warming

Want Clean? Go Atomic!

Industry & Ecology

Exploring Our Nuclear Potential

Getting Clean while Getting Small

Những phế liệu hạt nhân

Nguồn gốc của các phế liệu hạt nhân

Khối lượng những phế liệu hạt nhân

Những chính sách xử lý nhiên liệu hạt nhân đã được phóng xạ

Những loại phế liệu hạt nhân

Những phế liệu có hoạt tính rất thấp

Những phế liệu có chu kỳ dưới 30 năm

Những phế liệu có chu kỳ dài hơn 30 năm

Kết luận

Những hứa hẹn của plutonium

I/ Một chút vật lý

II/ Những áp dụng dân sự của plutonium

1- Dẫn tiến phi thuyền.

2- Phát điện

3- Sản xuất năng lượng

III/ Những áp dụng quân sự của plutonium

IV/ Kết luận

Năng lượng hạt nhân vẫn sẽ là lựa chọn chính trong tương lai

Năng lượng hạt nhân và môi trường

Lò phản ứng môđun tầng hạt có thể ''làm sống lại'' lĩnh vực năng lượng

Dự án xây dựng nhà máy điện nguyên tử tại Việt Nam

Ngành năng lượng hạt nhân thế giới: Hiện trạng và triển vọng

Phân hạch hạt nhân - Mục lục

Links tài liệu lưu trữ về điện hạt nhân ở Việt Nam ****

NUCLEAR POWER

Năng lượng hạch nhân ở Việt Nam

2004.11.12

By line: Mai Thanh Truyết