Nước Mỹ có đang tiến tới một kỷ nguyên phục hưng năng lượng hạt nhân?

Giống như phượng hoàng tái sinh từ đống tro tàn phóng xạ, năng lượng hạt nhân đang trải qua một cuộc tái sinh mạnh mẽ.

Trong suốt thế kỷ 20, thái độ của xã hội đối với năng lượng hạt nhân đã trải qua nhiều biến động, từ những giai đoạn lạc quan đến những lo ngại sâu sắc. Những sáng kiến như Nguyên tử vì Hòa bình vào những năm 1950 đã mở ra một kỷ nguyên mới, nhưng sau đó, phong trào phản đối năng lượng hạt nhân vào những năm 70 và 80 đã làm dấy lên nhiều câu hỏi về an toàn, đặc biệt là sau các thảm họa tại Đảo Three Mile và Chernobyl. Khi mối đe dọa của biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng, sự hoài nghi đã giảm bớt và năng lượng hạt nhân đã được xem như một giải pháp khả thi vào đầu những năm 2000, được gọi là thời kỳ phục hưng hạt nhân. Tuy nhiên, thảm họa Fukushima vào năm 2011 đã làm dấy lên lại những lo ngại về an toàn. Hiện tại, khi thế giới đang chuyển mình hướng tới năng lượng tái tạo, vai trò của năng lượng hạt nhân đang bị đặt dấu hỏi. Đức đã quyết định đóng cửa hoàn toàn các nhà máy điện hạt nhân, một động thái gây tranh cãi trong bối cảnh nỗ lực giảm khí thải carbon. Tại Mỹ, 12 lò phản ứng hạt nhân đã ngừng hoạt động vĩnh viễn từ năm 2012, với nhà máy Indian Point ở New York là trường hợp mới nhất vào năm 2021. Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), khoảng 25% công suất hạt nhân hiện tại ở các nền kinh tế phát triển có thể sẽ ngừng hoạt động vào năm 2025. Tuy nhiên, một số chuyên gia cho rằng ngành công nghiệp này vẫn có thể hồi sinh, nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ lò phản ứng thế hệ mới và nhu cầu tăng cao về an ninh năng lượng do các biến động địa chính trị.

Tất cả là về việc thu hẹp quy mô

Trong khi số lượng nhà máy điện hạt nhân mới ở Mỹ đang giảm, Nhà máy Vogtle ở Georgia đã bổ sung thêm hai lò phản ứng, với một lò đã hoạt động từ năm ngoái và lò còn lại dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào đầu năm 2024. Tuy nhiên, xu hướng hiện nay là phát triển các lò phản ứng nhỏ hơn, dễ quản lý hơn, nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng đa dạng hơn. Theo Jess Gehin, phó giám đốc Phòng thí nghiệm Khoa học và Công nghệ Hạt nhân tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho, và John Jackson, giám đốc kỹ thuật quốc gia của chương trình Lò phản ứng vi mô, việc phát triển các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) đang trở thành ưu tiên hàng đầu. Mặc dù có kích thước nhỏ hơn, nhưng các lò phản ứng này vẫn có khả năng sản xuất từ 50 đến 300 megawatt, đủ để cung cấp năng lượng cho một thị trấn nhỏ. Điều này cho thấy rằng năng lượng hạt nhân có thể được triển khai linh hoạt hơn, không chỉ giới hạn trong các nhà máy lớn.

Sơ đồ lò phản ứng mô-đun nhỏ của NuScale cho thấy rằng các lò phản ứng này có thể được sản xuất sẵn và lắp đặt ở nhiều địa điểm khác nhau, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian so với việc xây dựng các lò phản ứng lớn. Công nghệ này vẫn sử dụng nước hoặc các chất làm mát khác, nhưng nhiều lò phản ứng mới sử dụng các tính năng an toàn thụ động, giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Ví dụ, một số lò phản ứng như SMR của NuScale sử dụng đối lưu tự nhiên để làm mát, thay vì phụ thuộc vào bơm cơ học.

Nhưng không phải tất cả đều là về điện

Điện năng vẫn là yếu tố quan trọng trong thế giới hiện đại, nhưng tương lai của năng lượng hạt nhân không chỉ dừng lại ở việc cung cấp điện cho các hộ gia đình. Alireza Haghighat, giáo sư kỹ thuật hạt nhân tại Virginia Tech, cho biết rằng hiện nay, nhiều người đang quan tâm đến việc sử dụng nhiệt dư thừa từ phản ứng phân hạch hạt nhân cho các mục đích khác nhau. Điều này có thể bao gồm việc cung cấp nhiệt cho các tòa nhà dân cư và công nghiệp, hoặc thậm chí cho các quy trình sản xuất hóa chất. Bằng cách kết hợp phát điện với sử dụng nhiệt, hiệu quả năng lượng của nhà máy điện hạt nhân có thể được tối ưu hóa, giảm thiểu tác động đến môi trường. Các công ty như Dow Chemical đang hợp tác với các công ty hạt nhân tư nhân để phát triển các giải pháp đồng phát điện, nhằm tăng cường hiệu quả và giảm chi phí. Hơn nữa, năng lượng hạt nhân cũng đang được xem xét như một nguồn năng lượng cho sản xuất hydro sạch, một lĩnh vực mà Bộ Năng lượng đã đầu tư mạnh mẽ.

Năng lượng hạt nhân không chỉ có thể hỗ trợ sản xuất điện mà còn có thể kết hợp với năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió để tạo ra một hệ thống năng lượng bền vững hơn. Jacopo Buongiorno, giám đốc Trung tâm Hệ thống Năng lượng Hạt nhân Tiên tiến của MIT, nhấn mạnh rằng năng lượng hạt nhân có thể giúp duy trì độ tin cậy của lưới điện, đặc biệt khi năng lượng tái tạo không thể cung cấp liên tục. Điều này có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy chuyển đổi sang một tương lai năng lượng sạch hơn.

Những thách thức dai dẳng ở phía trước

Việc mở rộng năng lượng hạt nhân trên toàn cầu sẽ phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm chi phí, chính sách và nhận thức của công chúng. Mặc dù có nhiều công ty tư nhân và lớn trong ngành đang phát triển lò phản ứng mới, nhưng chi phí xây dựng vẫn là một yếu tố quan trọng. Theo Jackson, chi phí xây dựng một lò phản ứng vi mô có thể dao động từ 100 triệu đến 150 triệu đô la, nhưng có thể giảm xuống khi công nghệ phát triển. Chính phủ Mỹ đã cam kết đầu tư hàng tỷ đô la để duy trì các nhà máy điện hạt nhân hiện có, nhưng vẫn cần nhiều chính sách mạnh mẽ hơn để thúc đẩy ngành công nghiệp này. Ngoài ra, những lo ngại về an toàn, rủi ro phổ biến vũ khí hạt nhân và chất thải phóng xạ vẫn là những vấn đề cần được giải quyết. Nhận thức của công chúng về năng lượng hạt nhân cũng cần được cải thiện, đặc biệt là sau những thảm họa hạt nhân trong quá khứ. Tuy nhiên, với sự thay đổi trong bối cảnh địa chính trị và nhu cầu về an ninh năng lượng, có thể thấy rằng năng lượng hạt nhân đang dần được xem xét lại như một phần quan trọng trong tương lai năng lượng của thế giới.

Trong tương lai không xa, có thể bạn sẽ thấy một lò phản ứng mô-đun nhỏ được lắp đặt ngay trong khuôn viên nhà mình, đáp ứng mọi nhu cầu năng lượng của bạn.