Mở rộng điện hạt nhân: Mỹ học được gì từ Trung Quốc

178

Trung Quốc đang bắt tay vào công cuộc mở rộng điện hạt nhân lớn nhất trong lịch sử nhân loại.

 

Tổ máy số 5, nhà máy điện hạt nhân Tianwan, thành phố Liên Vân Cảng, Trung Quốc, tháng 8/2020.

 

Một trong những cường quốc trên thế giới đang có những bước tiến dài trên lộ trình đạt đến trung hòa các-bon, và đó không phải là Mỹ.

 

Như nhiều quốc gia, Trung Quốc đã cam kết đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2060, nhưng khác với số đông, nước này đang thực sự làm điều gì đó để chạm đến mục tiêu. Không phải là những cam kết ngừng tài trợ cho các nhà máy than ở nước ngoài, hay từng bước mở rộng điện gió và điện mặt trời, mà bước tiến của Trung Quốc nằm ở kế hoạch xây dựng 150 lò phản ứng hạt nhân mới trong vòng 15 năm tới.

 

Chỉ cần nhắc đến năng lượng hạt nhân thôi cũng đủ khiến người ta phải chột dạ. Có nhiều ý kiến cho rằng những nhà máy này không an toàn và tàn phá môi trường địa phương. Tuy nhiên, điện hạt nhân là loại điện sạch, đáng tin cậy và an toàn. Hình ảnh đau thương về các vụ tan chảy hạt nhân như ở Chernobyl và Fukushima đã che lấp đi nhiều số liệu thống kê, chẳng hạn như than đá có thể giết chết khoảng 350 người trên mỗi terrawatt điện tạo ra.

 

Việc Trung Quốc mở rộng năng lượng hạt nhân với quy mô lớn nhất trong lịch sử thế giới, và giá trị của công cuộc ấy vượt ra ngoài phạm vi đơn giản thường thấy. Nước này đang tiên phong sử dụng các lò phản ứng “Thế hệ thứ 4”, hứa hẹn an toàn và hiệu quả hơn. Một trong những thiết kế như vậy được gọi là “lò phản ứng đá cuội” (pebble bed reactor-PBR), trong đó, nhiên liệu nguyên tử được bọc bên trong các quả cầu than chì có thể chịu được nhiều nhiệt hơn phân hạch hạt nhân. Loại lò phản ứng đá cuội này được cho là không có khả năng bị tan chảy. Hôm thứ Ba, 21/12/2021, Trung Quốc đã trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới kết nối PBR thế hệ 4 với hệ thống lưới điện. Một lò khác cũng đang được xây dựng.

 

Mỹ và châu Âu từng rất nhiệt tình với năng lượng hạt nhân, vốn hứa hẹn sẽ tạo ra năng lượng “rẻ như bèo” (“too cheap to meter”). Việc phát triển các nhà máy mới đạt đến đỉnh cao vào những năm 70, nhưng sự cố tại nhà máy Three Mile Island của Pennsylvania năm 1979 đã hút cạn dần những hăng hái, sôi nổi của phương tây. 7 năm sau, sự cố Chernobyl ở Liên Xô khiến mọi tâm huyết bị thui chột hoàn toàn. Hai thập kỷ sau đó, khi các chính phủ bắt đầu suy đi tính lại về những ác cảm đối với năng lượng hạt nhân, thì Fukushima vào năm 2011 lại là cú giáng nặng nề, đặt dấu chấm hết cho tất thảy mọi suy nghĩ tốt đẹp về hạt nhân.

 

Tuy nhiên, kể từ sau Fukushima, biến đổi khí hậu đã làm thay đổi các phương trình mà chúng ta tính toán về giá trị của năng lượng hạt nhân. Thế giới cần phải tăng cường sản xuất điện một cách mạnh mẽ, nhưng không thể dựa vào những thứ gây ô nhiễm đã quen thuộc từ lâu. Năng lượng mặt trời và năng lượng gió là những yếu tố quan trọng của một tương lai không có các-bon, nhưng vẫn có cuộc tranh luận gay gắt xem là liệu chúng có đủ hay không. Kết quả là đang gia tăng sự chấp nhận năng lượng hạt nhân, với một nghiên cứu hồi tháng 5 báo cáo rằng 76% người Mỹ ủng hộ năng lượng nguyên tử, tỷ lệ cao nhất kể từ trước Fukushima.

 

Ông Armond Cohen, giám đốc điều hành của Lực lượng Đặc nhiệm Không quân Sạch cho biết, nếu định khử các-bon trong hệ thống năng lượng toàn cầu, chúng ta sẽ cần rất nhiều năng lượng, nhiều hơn những gì chúng ta có. “Chúng tôi cực kỳ [ủng hộ] hạt nhân. Không phải kiểu cuồng hạt nhân, mà là chúng tôi ủng hộ bất cứ điều gì có thể giải quyết vấn đề khí hậu”.

 

Sự bành trướng hạt nhân của Trung Quốc là một cơ hội kép. Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa thải ra gần 1/3 lượng các-bon trên thế giới và đốt lượng than nhiều gấp 6 lần nước Mỹ. Nếu năng lượng hạt nhân có thể làm giảm lượng khí thải đó, cả hành tinh sẽ được hưởng lợi. Một kịch bản tốt hơn nữa sẽ là Trung Quốc phát triển các lò phản ứng giá rẻ, an toàn có thể được xây dựng trên khắp thế giới. Nhiều chính phủ đưa ra tuyên bố mạnh mẽ về giảm lượng các-bon, nhưng rất ít chính phủ vạch ra lộ trình để thực sự đi đến đích. Việc chấp nhận năng lượng hạt nhân sẽ có ích.

 

Về phần mình, Mỹ lựa chọn lối đi riêng, trái ngược với Trung Quốc. Vào tháng 4, Nhà máy điện Indian Point ở New York đóng cửa lò phản ứng cuối cùng. California dự định đóng cửa 2 lò phản ứng vào năm 2025, nơi tạo ra 15% lượng điện không các-bon. Thu nhỏ công suất hạt nhân không nhất thiết phải đồng nghĩa với gia tăng năng lượng mặt trời hoặc gió như các nhà môi trường hy vọng, mà là bổ sung nhiều khí tự nhiên hơn. Theo nghiên cứu của S&P, New York sử dụng khí đốt của cao hơn 30% trong tháng 11 so với cùng kỳ năm ngoái , do nhà máy Indian Point bị đóng cửa là nguyên nhân chính.

 

Nhà máy điện hạt nhân Diablo Canyon của PG&E ở Bãi biển Avila, California, năm 2012. Bloomberg/CNET

 

Chi phí lớn của hạt nhân

 

Một lý do tại sao năng lượng nguyên tử trở nên suy yếu ở phương Tây là xuất phát từ việc công chúng thường quy kết cho điện hạt nhân mang lại những hiểm họa, tai ương. Vấn đề quan trọng khác là chi phí. Các nhà máy hạt nhân từng có giá thành xây dựng tương đối phải chăng, nhưng nhiều người lại cho rằng chúng quá đắt. Mức giá cho 2 lò phản ứng quá hạn đang được xây dựng ở Georgia có vẻ sẽ vượt quá 27 tỷ USD.

 

Ông Jacopo Buongiorno, giáo sư khoa học hạt nhân tại Viện Công nghệ Massachusetts chỉ ra cái cớ khiến chi phí tăng cao. Thứ nhất, không chỉ các nhà máy điện hạt nhân, nhiều dự án cơ sở hạ tầng khổng lồ thuộc đủ thể loại đã bị trì hoãn nhiều hơn, làm chi phí đội lên ở phương Tây. Thứ hai, sau sự cố Chernobyl, hoạt động hạt nhân ở Mỹ và phần lớn châu Âu đã đóng băng trong 20 năm. Đó cũng là quãng thời gian khiến cho bí quyết và hiệu quả xây dựng hạt nhân đã bị mai một.

 

Ngoài ra, có những sai sót đơn thuần về cách thức tổ chức.

 

Ông cho biết, ở châu Á, công ty thiết kế nhà máy thường là công ty xây dựng và sau đó vận hành nhà máy. Còn ở Mỹ, “chúng tôi thấy các công ty công nghệ tạo ra bản thiết kế cho các thành phần và mô-đun, rồi ném chúng cho một công ty khác thực hiện mảng xây dựng. Nếu hai bên không bàn bạc với nhau ngay từ đầu, sẽ chẳng có gì đảm bảo rằng những gì trên thiết kế có thể xây dựng được trong thực tế”.

 

Một thách thức cụ thể đặt ra đối với ngành năng lượng hạt nhân ở Mỹ mà các ngành công nghiệp khác không phải đối mặt là mạng lưới các quy định phức tạp, rối như tơ vò trong nhiều năm kể từ sau Chernobyl. Phương pháp mở rộng hạt nhân của Trung Quốc tương tự như phương pháp đã được Pháp chứng minh là có hiệu quả trong những năm 70: Thiết kế một số ít và sau đó xây dựng nhiều nhà máy đã thiết kế. Trong khi đó, các bang khác nhau ở Mỹ có các yêu cầu an toàn khác nhau, làm hạn chế khả năng tiêu chuẩn hóa thiết kế của bất kỳ công ty nào.

 

Ông Cohen nói: “Hạt nhân cần được quản lý chặt chẽ, chứ không phải quản lý thiếu hiệu quả. Có thực sự hợp lý khi chúng ta sẽ có 27 thiết kế trên thế giới?”

 

Nhìn sang ngành công nghiệp máy bay như một ví dụ về tính hợp lý hóa. Các công ty như Boeing và Airbus chỉ có một số thiết kế máy bay. Điều đó làm cho việc sản xuất hàng loạt dễ dàng hơn, nhưng cũng đơn giản hóa việc giải quyết vấn đề phát sinh. Tìm ra lý do tại sao 1.000 máy bay gặp phải cùng một vấn đề sẽ dễ dàng hơn là giải quyết 20 vấn đề khác nhau trên 20 thiết kế khác nhau.

 

Ông cho rằng, nếu Trung Quốc có thể trình làng một tổ máy rẻ hơn, giống như những tấm pin mặt trời giá rẻ của họ, thì hãy tiếp nhận nó.

 

Tương lai xanh

 

Tham vọng hạt nhân của Trung Quốc không dừng lại trong biên giới của chính họ. Một trong những dự án tiêu biểu của Chủ tịch Tập Cận Bình là Sáng kiến  “Vành đai và Con đường”, trong đó chứng kiến Trung Quốc xây dựng cầu, sân bay và các cơ sở hạ tầng khác ở khắp các vùng đang phát triển. Nếu Trung Quốc có thể chế tạo các lò phản ứng hiệu quả với giá cả cạnh tranh, thì chúng có thể được xuất khẩu sang châu Phi và các nước “khát” năng lượng như Pakistan và Bangladesh. Một thành viên cấp cao của Đảng Cộng sản Trung Quốc cho biết ông hy vọng Trung Quốc sẽ xây dựng 30 lò phản ứng ở nước ngoài vào cuối thập kỷ này.

 

Ông Sha Yu, học giả nghiên cứu tại Trung tâm về sự Bền vững Toàn cầu, cho biết “Trung Quốc đã tuyên bố rằng sẽ không đầu tư vào than ở nước ngoài, vì vậy giai đoạn tiếp theo của cơ sở hạ tầng sẽ là hạt nhân.” Yu kỳ vọng rằng tỷ trọng hạt nhân trong hỗn hợp năng lượng của Trung Quốc sẽ mở rộng đáng kể trong ba thập kỷ tới, từ khoảng 4% hiện nay lên từ 15% đến 25% vào khoảng năm 2050.

 

Những tiến bộ như vậy có thể thúc đẩy Mỹ hồi sinh mối quan tâm đối với năng lượng nguyên tử. Một số công ty đã và đang phát triển nhà máy hạt nhân thế hệ tiếp theo. X-Energy có một lò phản ứng đá cuội với hy vọng sẽ vận hành vào năm 2027 và TerraPower do Bill Gates hậu thuẫn đang tiến tới các lò phản ứng chống nóng chảy. Tháng trước NuScale đạt được thỏa thuận xây dựng một lò phản ứng mô-đun nhỏ ở Romania.

 

Câu hỏi đặt ra là những hoạt động này sẽ được chính phủ hỗ trợ bao nhiêu. Dự luật cơ sở hạ tầng mang tính bước ngoặt của Tổng thống Joe Biden sẽ chỉ có dưới 10 tỷ USD được dành cho các dự án hạt nhân, trong đó có 3,2 tỷ USD cho phát triển công nghệ Thế hệ 4. Nhiều điều hơn nữa đã được đưa ra trong luật Build Back Better của Biden, mặc dù tương lai của dự luật đó hiện đang là một dấu hỏi chấm.

 

Ông Buongiorno của MIT cho hay, kế hoạch của chính quyền Biden là có một lưới điện không có các-bon vào năm 2030. Thách thức này quá to lớn và các nguồn lực đang được thảo luận hiện nay không tương xứng với tầm cỡ của kế hoạch.

 

Dù sao thì, điểm khởi đầu cũng tuyệt vời rồi, nhưng sẽ cần nhiều điều hơn thế nữa.

 

Biên dịch: Phạm Thị Thu Trang, Ban KH&QLKH