Những vấn đề cần ưu tiên trong ‘Chiến lược phát triển năng lượng’ [Kỳ 18]

KỲ 18: THIÊN NHIÊN, CON NGƯỜI VÀ NĂNG LƯỢNG [PHẦN 2]

TS. Nguyên Thành Sơn tọa đàm (trực tuyến) với Tạp chí Năng lượng Việt Nam.

Ông đánh giá như thế nào về điện hạt nhân?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Ngay từ khi mới xuất hiện, các nhà máy điện nguyên tử đã được coi là một trong những giải pháp thông minh của con người trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng các nguồn NL hóa thạch, cụ thể là uranium. Các lò phản ứng thế hệ mới đã được đưa vào sử dụng ở nhiều nước, tạo ra những bước phát triển mới của điện nguyên tử. Sau các sự cố Three Mile Island (Mỹ), Chernobyl (Ucraina), Fukushima (Nhật), nhiều vấn đề liên quan đến công nghệ và kỹ thuật an toàn của điện nguyên tử đã được giải quyết. Vấn đề điện hạt nhân, con người cũng đã nghiên cứu trong suốt hàng chục năm qua. Cơ sở của NL nguyên tử là phản ứng phân tách của nguyên tử. Cơ sở của điện hạt nhân, ngược lại, là phản ứng hợp nhất các hạt đồng vị hydro (deuterium, tritium). Chỉ 1 kg deuterium sẽ có thể thay thế cho 10 triệu tấn than. Vì vậy, điện hạt nhân được coi là một hướng phát triển để giải quyết vấn đề thiếu hụt và cạn kiệt của nguồn NL cacbon hóa thạch (than, dầu, khí).

Vậy, xu thế chung của loài người trong việc chinh phục các nguồn năng lượng nguyên tử sẽ như thế nào?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Trên thế giới, mỗi quốc gia đều có cách tiệm cận riêng của mình trong việc trinh phục nguồn NL nguyên tử (NL hạt nhân). Trong thời kỳ chiến tranh lạnh, các quốc gia (không kể giàu hay nghèo) đều cố gắng chinh phục nguồn NL nguyên tử, trước hết vì mục đích quân sự. Nguy cơ dẫn đến các cuộc khủng hoảng không thể kiểm soát được là rất cao. Nhận ra sự nguy hiểm này, các nước thành lập ra tổ chức IAEA (giống như thành lập ra “ban quản lý nguyên tử”) để định hướng loài người sử dụng NL nguyên tử vào các mục đích hòa bình và đưa ra các ràng buộc pháp lý trong việc sử dụng nguồn NL hóa thạch rất quí và rất nguy hiểm này.

Tuy nhiên, hiệu lực của cái “ban quản lý” này không cao, chủ yếu là do vấn đề toàn cầu quan trọng nhất, như trên đã nói, là vấn đề “chiến tranh và hòa bình” chưa được loài người tìm ra đáp số. Vì vậy, con người vẫn tiếp tục phải khai thác các nguồn TNKS (uranium) để phục vụ cho các mục đích của mình. Ban đầu, chỉ có 5 nước là ủy viên thường trực có quyền phủ quyết của Hội đồng Bảo an Liên hợp quốc (Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Trung Quốc) là các cường quốc hạt nhân. Ngày nay, “câu lạc bộ” hạt nhân đã được mở rộng, với sự tham gia của nhiều nước (cả nghèo lẫn giàu) như Ấn Độ, Pakistan, Israel, Iran, Triều Tiên v.v...

Trong lĩnh vực điện nguyên tử (ĐNT), gần đây trên thế giới cũng xuất hiện nhiều cách tiệm cận khác nhau. Ông đánh giá vấn đề này như thế nào?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Sự cố của nhà máy điện nguyên tử Fukushima của Nhật Bản đã làm đảo lộn thế giới quan của loài người về nguồn NL nguyên tử và ảnh hưởng sâu đến mối quan hệ “con người - thiên nhiên”. Liên quan đến vấn đề này, có người đã đưa ra câu hỏi: Tại sao chỉ sau “Fukushima”? Mà không phải sau “Three Mile Island” hay, “Chernobyl”?.

Theo suy nghĩ của tôi, khi xẩy ra “Three Mile Island” (Mỹ) trong thời kỳ chiến tanh lạnh nên “người ngoài” không có được các thông tin về thiệt hại hay mức độ nguy hiểm. Còn khi xẩy ra “Chernobyl”, tuy mức độ thiệt hai rất lớn, nhưng chưa có quốc gia nào nghĩ đến phải điều chỉnh mối quan hệ của mình với “các nhân phóng xạ”, vì họ cho rằng đó là do công nghệ của Liên Xô “lạc hậu” so với G7 (khi đó, loài người mới chỉ vừa bước qua ngưỡng cửa của chiến tranh lạnh, tư duy “ném đá” vẫn còn). Nhưng khi xẩy ra “Fukushima”, không còn chỗ để “ném đá”, thì chính những kẻ “ném đá” lại cuống lên, mất hết cả lý trí. Trong khi, các “membership” của câu lạc bộ hạt nhân vẫn bình thản ngồi “uống bia”, thì người Đức (vốn uống bia rất nhiều) lại đổ ra phố để phản đối điện nguyên tử. Ngay cả người Nhật cũng không còn tự tin vào chính mình.

Ở đây, ngoài mối quan hệ con người - thiên nhiên, đã nổi lên mối quan hệ con người - con người. Thực tế, trước khi xẩy ra “Chernobyl” nhiều năm, Viện sỹ Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô P.L. Kapitsa (giải thưởng Nobel về vật lý năm 1978) đã có thư gửi lãnh đạo tối cao của Liên Xô để cảnh báo về sự không bền vững của kết cấu vòm lò bao che các tổ máy ĐNT - nguy cơ do lỗi xây dựng.

Tuy nhiên, như nhiều người khác, vì nhận giải thưởng Nobel nên ông đã bị coi là “lề trái” và bức thư của ông đã được cất vào ngăn kéo. Ban lãnh đạo Liên Xô đã bỏ ngoài tai lời cảnh báo của Viện sỹ P.L. Kapitsa là nguyên nhân làm cho hậu quả của vụ nổ trở nên trầm trọng.

Còn sự cố “Fukushima”, cũng có bi kịch tương tự, nhưng lại ở mức độ cao hơn. Ai cũng chỉ biết nguyên nhân gây ra “Fikushima” là do động đất và sóng thần. Nhưng ít người biết rằng, vụ động đất xẩy ra ở Nhật Bản vào tháng 3/2011 đó đã được các nhà khoa học Nga (thuộc phân Viện Hàn lâm KH Nga ở vùng Viễn Đông) dự báo rất chính xác trước khi nó xẩy ra.

Vào khoảng giữa năm 2010 (tức là trước khi xẩy ra động đất khá lâu), qua kênh ngoại giao, lãnh sự quán của Nhật Bản ở Vladivostok (vùng Viễn Đông của Nga) đã được phía Nga chính thức thông báo là sẽ có một vụ động đất “rất mạnh” ở phía Đông Bắc của Nhật Bản “dự kiến vào đầu tháng 3/2011”. Các nhà khoa học Nga đã dự báo được chính xác về thời gian, địa điểm cũng như cường độ của vụ động đất này trên cơ sở phân tích các dữ liệu thống kê về động đất trong vòng >100 năm bằng các thuật toán của minh.

Rất không may, người Nhật đã bỏ qua thông báo này của người Nga (chỉ vì khác hệ tư tưởng). Vì vậy, nguyên nhân trực tiếp gây ra “Fukushima” là động đất và sóng thần. Nhưng nguyên nhân chủ yếu là do con người. Một đức tính xấu của loài người là chưa biết lắng nghe nhau.

Nhân đây, xin ông cho biết việc lựa chọn địa điểm cho dự án điện hạt nhân ở Ninh Thuận của Việt Nam đã diễn ra như thế nào?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Phần lãnh thổ trên đất liền của Việt Nam (VN) thuộc địa khối Indo có tuổi địa chất không lớn, nên việc lựa chọn địa điểm rất khó khăn. Cũng như cách đây hơn 40 năm, khi thiết kế và lựa chọn vị trí đặt đập thủy điện Hòa Bình, các chuyên gia Liên Xô đã rất nguyên tắc và cứng nhắc (làm theo sách vở), yêu cầu VN phải cung cấp thông số về tần suất của lũ trên sông Đà của VN dựa trên số liệu thống kê của 100 năm, tức là phải có số liệu thống kê từ thời vua Đồng Khánh. Khi đó, VN đã “mở rộng” số liệu thống kê sang thời kỳ thuộc Pháp, nhưng vẫn không đủ. Vì vậy, các chuyên gia Liên Xô đã đành phải “tự xoay xở”.

Việc lựa chọn địa điểm Ninh Thuận (từ khoảng hai chục địa điểm được đưa ra) sau này đã được các chuyên gia Nga chấp nhận. Tôi không có chuyên môn và không tham gia lĩnh vực này, nhưng tôi tin vào sự lựa chọn đó, cũng như tin vào những số liệu thống kê của người Nga.

Ở trên ông có nói vui là sau sự cố “Fukushima” các thành viên câu lạc bộ hạt nhân vẫn bình tĩnh “ngồi uống bia” là như thế nào?

TS. Nguyễn Thành Sơn: “Vui” nhưng là sự thật. Ví dụ, sản lượng điện hạt nhân của Mỹ hiện nay khoảng 785 tỷ kWh/năm (với công suất đặt là 96,2GW), và đến năm 2050 được qui hoạch là 672 tỷ (với công suất đặt là 82,7GW) - tức là họ chỉ thanh lý, chứ không đóng cửa.

Ngoài ra, họ vẫn tiếp tục đầu tư 2.2GW điện hạt nhân đã có kế hoạch.

Pháp - quốc gia có tỷ trọng điện hạt nhân lớn nhất thế giới (75,9%), như mọi người đã biết, ngay sau khi xẩy ra “Fukushima”, tổng thống Nicolas Sarkozy đã cho biết: Pháp không có ý định chia tay với điện hạt nhân.

Nga thì khỏi phải nói, gần đây họ còn đẩy nhanh các dự án nhà máy điện hạt nhân nổi trên biển.

Trung Quốc là đáng kể nhất. Tại thời điểm khi xẩy ra “Fukushima”, tổng công suất 13 tổ máy ĐNT đang hoạt động ở TQ là 10 GW, của 32 tổ đang xây dựng là hơn 30 GW, và còn gần 100 tổ đã được thiết kế, chờ phê duyệt.

Đến nay, theo dự tính của các chuyên gia, tốc độ phát triển ĐNT ở Trung Quốc bình quân là 6,5 GW/năm và đến hết năm 2020 sẽ đạt trên 86 GW. TQ xây dựng các nhà máy ĐNT ở khắp các tỉnh (ven biển, miền Trung, miền Nam) - Giang Tây, Hồ Nam, Hồ Bắc, An Huy, Cát Lâm, Trùng Khánh, Hà Nam, Quảng Đông, Quảng Tây, đảo Hải Nam v.v... Gần đây, họ cũng giống Nga, dự kiến xây dựng 20 nhà máy ĐNT nổi trên biển (với chi phí cho mỗi nhà máy khoảng 460 triệu U$) để cấp điện cho các giàn khoan dầu khí ngoài biển.

Ngoài ra, các chuyên gia TQ còn đi xa hơn với đề xuất làm cho cả thế giới quan tâm: Cải tổ các nhà máy nhiệt điện chạy than thành các nhà máy ĐNT với lò phản ứng đặc biệt, có tên là “lò phản ứng nhiệt độ cao làm mát bằng khí - “HTGRs”. Các nhà khoa học TQ vốn rất sáng tạo trong việc copy-paste. Thực chất đây là loại lò phản ứng Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) được phát triển bởi một công ty cùng tên “PBMR” của Nam Phi từ những năm 1994.

Tất nhiên, chỉ có các nhà máy nhiệt điện chạy than được thiết kế phát điện bằng hơi có nhiệt độ rất cao mới hy vọng được “đổi đời”. Đây là một đề tài nghiêm túc trên một hội thảo quốc tế về điện nguyên tử.

Lò PBMR khác với các lò thông thường như thế nào? Tại sao không được áp dụng rộng rãi?

TS. Nguyễn Thành Sơn: So với các lò hiện có sử dụng các chất làm chậm là nước nhẹ, nước nặng, than chì, Be và He, lò “hòn quậy” (tạm dịch loại lò này như vậy cho dễ nhớ) sử dụng chất làm chậm là cacbon và gốm sillicon carbide để bao bọc bên ngoài viên uranium. Tức là, thanh nhiên liệu nâng lên hạ xuống được thay thế bằng các viên nhiên liệu thả từ trên xuống dưới. Nguyên lý cơ bản thì na ná như nhau, và lò “hòn quậy” có độ an toàn cao hơn. Nhưng, theo các chuyên gia ngoại quốc, lò “hòn quậy” đắt hơn lò bình thường. Còn các chuyên gia TQ, tin vào qui luật của kinh tế thị trường, cho rằng khi được sản xuất hàng loạt ở TQ thì chi phí chế tạo lò phản ứng HTGRs và chi phí sản xuất các “hòn quậy” sẽ giảm tới 50%.

Nhưng để sản xuất hàng loạt thì cần phải có thị trường?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Thị trường nội địa của TQ rất lớn. Ngoài ra, theo ước tính của CNNC (Tập đoàn Hạt nhân Nhà nước TQ), khoảng 60 quốc gia tham gia vào các sáng kiến của “Vành đai kinh tế Con đường tơ lụa” và “Con đường tơ lụa trên biển thế kỷ 21” đang phát triển, hoặc có ý định bắt đầu phát triển năng lượng nguyên tử hòa bình. Từ lâu, lò phản ứng Con rồng - 1 (Hualong - 1) thế hệ thứ ba đầu tiên (có công suất 600 MW) đã được TQ xuất khẩu cho Sudan. Và, cũng theo CNNC, dự đến 2025 sẽ có gần 30 lò Con rồng - 1 được xuất khẩu hàng năm. Như vậy, không loại trừ khả năng “hòn quậy” cũng sẽ có được thị trường như “Con rồng - 1”.

Như vậy, có thể nói, việc phát triển điện nguyên tử ở Trung Quốc rất “thuận buồm xuôi gió”?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Không hẳn như vậy. Theo các chuyên gia quốc tế, trong lĩnh vực này TQ có khó khăn rất lớn chưa thể vượt qua. Đó là vấn đề an toàn. Chuyên gia Anthony Froggata của Trung tâm phân tích Chatham House có trụ sở tại London cho biết: “Xây dựng rất nhiều lò phản ứng trong một khoảng thời gian ngắn như vậy là rủi ro. Điều này có thể dẫn đến sai sót và vi phạm các quy định an toàn”. Lò phản ứng Con rồng - 1 của TQ là dựa trên công nghệ của Pháp. Trong thực tế phát triển các dự án nhà máy ĐNT quan trọng, TQ vẫn cần đến sự hợp tác của Nga. Nhà máy ĐNT được đánh giá là tốt nhất ở TQ là nhà máy Tianwan và được coi là một trong những nhà máy tin cậy và an toàn nhất trên thế giới là do có sử dụng công nghệ lò của Nga.

Tại hai tổ máy của Tianwan, người Nga đã cho lắp đặt bẫy tan chảy - một giải pháp độc đáo của các nhà khoa học hạt nhân Nga, một trong những hệ thống bảo vệ đặc biệt cho các nhà máy điện hạt nhân. Năm 2010, trên các phương tiện truyền thông xuất hiện tin về rò rỉ phóng xạ tại nhà máy ĐNT Dayabei. Lúc đầu, lãnh đạo nhà máy điện hạt nhân đã bác bỏ thông tin này, nhưng sau đó các nguồn tin khác đã xác nhận thực tế của vụ việc. Còn Liu Daven - Tổng biên tập Tạp chí Outpost - cơ quan báo chí quen thuộc với tình hình ở đại lục, nhấn mạnh rằng: Tai nạn tại các nhà máy điện hạt nhân ở Trung Quốc thường được che giấu.

Khi phát triển nóng, TQ chưa có khả năng tự giải quyết vấn đề nhiên liệu hạt nhân. Mặc dù có tới hơn 200 mỏ urani đã được tìm thấy ở TQ, nhưng sản lượng khai thác chưa đáp ứng nhu cầu. Phần nhiên liệu còn thiếu phải được bù đắp bằng việc nhập khẩu từ Nga, Kazakistan, Namibia và Úc.

Ngoài ra, TQ cũng không tự giải quyết được vấn đề xử lý plutoni, vẫn cần hợp tác với Nga.

Tại sao trong Nghị quyết 55 (NQ 55), điện năng được nhắc đến nhiều nhất?

TS. Nguyễn Thành Sơn: NQ 55 được soạn thảo dựa trên các cơ sở khoa học. Nhấn mạnh đến điện năng là một minh chứng. Như chúng ta biết, trong số các nguồn NL được nhắc đến trong NQ 55 (điện, than, dầu, khí), theo phân loại trong kỹ thuật, thì điện là nguồn NL “thứ cấp”, các nguồn còn lại được gọi là “sơ cấp” (kể cả uranium và sinh khối). Nguồn NL thứ cấp có ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển của các nguồn NL sơ cấp, và thúc đẩy sự phát triển của các nguồn sơ cấp.

Tất nhiên, nguồn thứ cấp không thay thế được cho nguồn sơ cấp. Trong kỹ thuật, nguồn NL thứ cấp này thường được gọi là “năng lượng điện”, hay “điện năng”, còn trong cuộc sống ta thường gọi một cách đơn giản là “điện”. Việc sử dụng điện năng là một phát minh vĩ đại của con người trong Thế kỷ 19. Trong khoa học, điện năng có mối liên hệ với các nguồn NL sơ cấp (than, dầu, khí) thông qua đơn vị đo của điện năng là kWh. Đơn vị đo của các nguồn NL sơ cấp là Joule (J).

Như ta đã biết, 1 kWh = 3,6 triệu J, và 1 kWh = 367.000 kG.m (tương đương với năng lượng để nâng một vật nặng 367 tấn lên cao 1m). Những con số này cho thấy, nguồn điện năng có mật độ năng lượng rất cao. Còn trong cuộc sống, điện khí hóa là một bước “đổi đời” của mối quan hệ con người - thiên nhiên. Và đương nhiên, tính phổ biến của điện năng cũng rộng rãi hơn so với các nguồn NL sơ cấp.

Câu hỏi cuối cùng: Theo ông, ưu điểm và nhược điểm nổi bật của nguồn năng lượng điện là gì?

TS. Nguyễn Thành Sơn: Nhìn chung, điện năng hay nguồn năng lượng thứ cấp có 3 ưu điểm vượt trội so với các nguồn NL sơ cấp gồm: (i) Có khả năng truyền tải đi xa với chi phí thấp; (ii) Dễ chuyển hóa thành các dạng NL khác (như nhiệt năng, quang năng, cơ năng, hóa năng v.v...) để sử dụng; và (iii) Dễ phân phối (bán) cho bất kỳ nhu cầu nào, từ rất cao - hàng GW đến rất thấp - vài MW. Ngoài ra, điện năng còn có thể được sản xuất tại chỗ dựa trên các nguồn NL có sẵn tại chỗ như: than, uranium, dòng chảy của sông, NL mặt trời, NL gió, thủy triều, địa nhiệt v.v...

Nhược điểm của điện năng - những vấn đề con người vẫn phải đang vật lộn với nó cũng không ít. Trước hết, đòi hỏi phải chế tạo ra các thiết bị và xây dựng được các công trình phức tạp, nhưng phải có có chất lượng và kinh tế như: máy phát, động cơ, máy biến áp, biến dòng, nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện v.v... Thứ hai, còn nhiều vấn đề kỹ thuật có liên quan cần giải quyết, như: tính dẫn điện, vật liệu điện, kỹ thuật cách điện, tối ưu hóa hệ thống, lắp đặt vận hành và bảo vệ đường dây, cáp điện v.v.../.

Vâng, xin trân trọng cảm ơn ông!

(Đón đọc kỳ tới...)

Theo Năng lượng Việt Nam

Những vấn đề cần ưu tiên trong ‘Chiến lược phát triển năng lượng’ [Kỳ 17]

Những vấn đề cần ưu tiên trong ‘Chiến lược phát triển năng lượng’ [Kỳ 16]

Những vấn đề cần ưu tiên trong ‘Chiến lược phát triển năng lượng’ [Kỳ 15]