Sử dụng nguồn tài nguyên urani mà chúng ta đã biết, “các lò phản ứng nhanh hoạt động theo chu trình nhiên liệu khép kín có khả năng cung cấp năng lượng trong hàng nghìn năm cũng như giảm bớt những mối lo ngại về chất thải”, ông Stefano Monti, người đứng đầu Bộ phận Phát triển công nghệ lò phản ứng nhanh, Ban Năng lượng hạt nhân của IAEA cho biết. Những lò phản ứng nhanh là công nghệ đa năng và linh hoạt, hứa hẹn tạo ra hay “sản sinh” nhiều nhiên liệu hơn bằng cách chuyển đổi “chất thải” hạt nhân thành nhiên liệu “phân hạch”. Nhiên liệu “phân hạch” chính là nhiên liệu hạt nhân, thường là urani hoặc plutoni, có thể duy trì chuỗi phản ứng phân hạch. Nhiệt được tạo ra từ phản ứng này, xảy ra bên trong lò phản ứng, được dùng để tạo ra hơi nước làm quay tua bin và sản xuất ra điện. Khi các lò phản ứng nhanh “đốt cháy” hay tiêu thụ những vật liệu được coi là “nhiên liệu đã qua sử dụng” thì tổng khối lượng chất thải hạt nhân cần xử lý sẽ được giảm đi.
Lò phản ứng nhanh BN 1200 MV đang được phát triển tại Nga
Biến “chất thải” thành năng lượng
Công nghệ này dựa vào “chu trình nhiên liệu khép kín”, có nghĩa là nhiên liệu đã qua sử dụng được tái xử lý sau lần sử dụng đầu tiên trong lò phản ứng. Thay vì đưa nhiên liệu đã qua sử dụng vào kho lưu trữ và cuối cùng là loại bỏ lâu dài, thì những vật liệu này sẽ được tái sử dụng. Một điểm đáng chú ý là số lượng vật liệu kiểu này rất phong phú. Chúng không có khả phân hạch nhưng có thể được chuyển đổi thành vật liệu có khả năng phân rã thông qua sự tiếp xúc với bức xạ trong lò phản ứng. Sự chuyển hóa chất thải sang nhiên liệu có khả năng phân hạch làm cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng nhiên liệu hạt nhân. Do đó, những lò phản ứng nhanh có thể được dùng để sản xuất nhiều vật liệu phân hạch hơn so với lượng nhiên liệu tiêu thụ hay cũng có thể dùng để đốt cháy chất thải hạt nhân, hoặc là làm cả hai việc trên. Tóm lại, những lò phản ứng nhanh mang lại lợi ích đáng kể trong việc làm cho sản xuất năng lượng hạt nhân bền vững hơn.
“Công nghệ tái sinh nhanh có tiềm năng làm cho sản xuất năng lượng từ urani hiệu quả hơn 100 lần so với các lò phản ứng nhiệt hiện có, giảm khối lượng và độc tính của chất thải phóng xạ cũng như nhiệt phát ra từ chất thải, và cũng có thể rút ngắn khoảng thời gian tồn tại của chất thải nguy hại”, ông Monti nói.
Hội nghị quốc tế
Từ ngày 4 - 7 tháng 3 năm 2013, hơn 600 chuyên gia từ 28 quốc gia sẽ gặp gỡ tại tại Paris trong một hội nghị quốc tế kéo dài 4 ngày của IAEA để xem xét những vấn đề liên quan đến những cải tiến của lò phản ứng nhanh và công nghệ chu trình nhiên liệu, các vấn đề về an toàn, kinh tế và chống phổ biến vũ khí hạt nhân. Hội nghị của IAEA lần này được tổ chức bởi Chính phủ Pháp thông qua Ủy ban năng lượng nguyên tử và năng lượng thay thế của Pháp (CEA) và Hiệp hội Năng lượng hạt nhân Pháp (SFEN) phối hợp với Cơ quan Năng lượng hạt nhân của OECD (NEA).
Hội nghị là nơi trao đổi thông tin về những phát triển mới. Hội nghị cũng sẽ tìm cách xác định những lỗ hổng và các vấn đề quan trọng cần được giải quyết để đưa lò phản ứng nhanh vào quy mô công nghiệp, bao gồm cả sự chấp nhận của công chúng. Cũng vì thế, hội nghị sẽ tập trung vào việc thu hút nhân tài trẻ phát triển lò phản ứng nhanh đổi mới và chu trình nhiên liệu.
Kế hoạch chiến lược
Công nghệ lò phản ứng nhanh đã được phát triển những năm 1960 với các lò phản ứng trình diễn và nguyên mẫu đang hoạt động ở một số quốc gia, bao gồm Trung Quốc, Pháp, Đức, Ấn Độ, Nhật Bản, Liên bang Nga, Vương quốc Anh và Hoa Kỳ. Có 12 lò phản ứng nhanh thí nghiệm và 6 lò phản ứng nguyên mẫu dùng cho thương mại với công suất từ 250 - 1200 MW đã được xây dựng hoặc đang hoạt động. Liên bang Nga hiện đang vận hành lò phản ứng nhanh thương mại, lò BN-600 ở Beloyarsk, và đang xây dựng lò BN-800. Mới đây, Liên Bang Nga công bố “Chương trình mục tiêu liên bang” mang tự đề Công nghệ điện hạt nhân thế hệ mới giai đoạn 2010-2015 triển vọng đến năm 2020, nhằm mục đích phát triển một số công nghệ lò phản ứng nhanh cũng như các chu trình nhiên liệu liên quan. Ở Trung Quốc, Pháp, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Liên bang Nga và một số nước khác cũng có các chương trình phát triển và triển khai các hệ thống năng lượng hạt nhân đổi mới.
Châu Âu cũng đưa ra chiến lược và lộ trình công nghệ cho các lò phản ứng nhanh bao gồm việc phát triển lò phản ứng nhanh làm mát bằng natri như bước đầu tiên, phù hợp với kinh nghiệm đã có của các nước Châu Âu, và hai công nghệ lò phản ứng nhanh thay thế được nghiên cứu trong thời gian dài: các lò phản ứng nhanh làm mát bằng chì và các lò phản ứng nhanh làm mát bằng khí. Cả Diễn đàn quốc tế lò phản ứng thế hệ IV và Dự án quốc tế của IAEA về Các lò phản ứng hạt nhân và chu trình nhiên liệu đổi mới (INPRO) hiện đang nghiên cứu một số sáng kiến về công nghệ lò phản ứng nhanh. Các chuyên gia hy vọng những nhà máy trình diễn và nguyên mẫu lò phản ứng nhanh thế hệ thứ IV đầu tiên sẽ đi vào hoạt động trong khoảng thời gian từ năm 2030 đến năm 2040.
Nguyễn Thị Phương Lan (theo IAEA)