Thế hệ lò phản ứng hạt nhân mới có thực sự là nguồn năng lượng xanh

14:52 | 01/06/2022

|
(PetroTimes) - Reuters đưa tin về một nghiên cứu mới công bố hôm thứ Ba cho biết, một thế hệ lò phản ứng hạt nhân nhỏ mới được lên kế hoạch sẽ tạo ra nhiều chất thải hơn so với các lò phản ứng thông thường.
Thế hệ lò phản ứng hạt nhân mới có thực sự là nguồn năng lượng xanh
Mô hình lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ (SMR). Ảnh: Tư liệu.

Các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR), được thiết kế để đơn giản hơn và an toàn hơn các nhà máy thông thường trong trường hợp xảy ra sự cố. Chúng cũng dự kiến ​​sẽ được xây dựng trong các nhà máy thay vì các lò phản ứng nước nhẹ khổng lồ ngày nay được xây dựng tại chỗ và cần ngân sách hàng tỷ đô la. Những người ủng hộ SMR cho biết đây là một cách an toàn để thúc đẩy sản xuất điện hầu như không có khí thải và sẽ giúp hạn chế biến đổi khí hậu.

Nhưng các lò phản ứng sẽ tạo ra nhiều chất thải phóng xạ hơn, tính trên một đơn vị điện năng mà chúng tạo ra, so với các lò phản ứng thông thường với hệ số lên tới 30 theo một nghiên cứu được công bố của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ.

Một số lò phản ứng, với thiết kế làm mát bằng muối nóng chảy và làm mát bằng natri, dự kiến ​​sẽ tạo ra chất thải cần phải trải qua quá trình điều hòa bổ sung để có thể lưu trữ trong kho lưu trữ an toàn. Nghiên cứu cho thấy, những phương pháp xử lý này rất dễ bị biến đổi để làm vật liệu phân hạch cho một quả bom hạt nhân thô.

Theo công bố của Cơ quan năng lượng quốc tế IEA về điện hạt nhân và môi trường thì lò phản ứng điện hạt nhân không tạo ra khí thải carbon dioxide trực tiếp. Với mục tiêu chuyển đổi sang năng lượng sạch và xanh, các quốc gia hàng đầu gồm Mỹ và Trung Quốc đang đầu tư nhiều tỷ đô-la vào điện hạt nhân.

Năm 2020, Bộ Năng lượng Mỹ đã dành 3,2 tỷ USD trong 7 năm để phát triển các lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cho biết các lò hạt nhân mô-đun nhỏ (SMR) tiên tiến mang lại nhiều lợi thế, như tác động vật lý tương đối nhỏ, vốn đầu tư giảm, vị trí lắp đặt dễ dàng hơn. SMR cũng có lợi thế về các biện pháp bảo vệ, bảo mật và không phổ biến riêng biệt, có thể bổ sung cho điện gió và năng lượng mặt trời.

Trung Quốc trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới đưa lò phản ứng hạt nhân SMR vào vận hành thương mại. Theo báo cáo của Hiệp hội Năng lượng hạt nhân Trung Quốc, lò phản ứng số 1 có công suất 200MW của nhà máy điện hạt nhân ở vịnh Thạch Đảo, tỉnh Sơn Đông, đã hoàn thành các giai đoạn thử nghiệm và kết nối với lưới điện vào cuối tháng 12-2021.

Tuy nhiên, nghiên cứu của IEA cũng chỉ ra rằng năng lượng hạt nhân tạo ra chất thải phóng xạ.

Một mối quan tâm lớn về môi trường liên quan đến năng lượng hạt nhân là việc tạo ra các chất thải phóng xạ như chất thải của nhà máy uranium, nhiên liệu lò phản ứng đã qua sử dụng (đã qua sử dụng) và các chất thải phóng xạ khác. Những vật liệu này có thể vẫn còn phóng xạ và nguy hiểm cho sức khỏe con người trong hàng nghìn năm. Chất thải phóng xạ cần tuân theo các quy định đặc biệt quản lý việc xử lý, vận chuyển, lưu giữ và tiêu hủy chúng để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

Chất thải phóng xạ được phân loại là chất thải cấp thấp hoặc chất thải cấp cao. Hoạt độ phóng xạ của những chất thải này có thể từ cao hơn một chút so với mức nền tự nhiên, chẳng hạn như đối với chất thải của nhà máy uranium, đến độ phóng xạ cao hơn nhiều của nhiên liệu lò phản ứng đã qua sử dụng (đã qua sử dụng) và các bộ phận của lò phản ứng hạt nhân. Tính phóng xạ của chất thải hạt nhân giảm dần theo thời gian thông qua một quá trình được gọi là phân rã phóng xạ. Khoảng thời gian để độ phóng xạ của chất phóng xạ giảm xuống còn một nửa so với ban đầu được gọi là chu kỳ bán rã phóng xạ. Chất thải phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn thường được lưu trữ tạm thời trước khi thải bỏ để giảm liều lượng bức xạ tiềm năng cho công nhân xử lý và vận chuyển chất thải. Hệ thống lưu trữ này cũng làm giảm mức độ bức xạ tại các bãi thải.

Các công trình nghiên cứu cho thấy giải quyết một số chất thải từ SMR có rất nhiều thách thức.

Các lò phản ứng có thể sử dụng nước nhẹ làm chất làm mát, cũng như các nhà máy hạt nhân thông thường, sẽ tạo ra lượng chất thải trên mỗi năng lượng tương đương khoảng 1,7 lần so với các lò phản ứng truyền thống.

Các tổ hợp nhiên liệu lò phản ứng đã sử dụng có tính phóng xạ cao và ban đầu phải được lưu trữ trong các bể nước được thiết kế đặc biệt. Nước làm nguội nhiên liệu và hoạt động như một lá chắn bức xạ. Các cụm nhiên liệu lò phản ứng đã sử dụng cũng có thể được lưu trữ trong các thùng chứa khô được thiết kế đặc biệt. Ngày càng có nhiều người vận hành lò phản ứng lưu trữ nhiên liệu cũ đã qua sử dụng trong các kho chứa khô bằng cách sử dụng các thùng chứa bằng thép hoặc bê tông ngoài trời đặc biệt có làm mát bằng không khí. Hoa Kỳ hiện không có cơ sở xử lý vĩnh viễn đối với chất thải hạt nhân ở mức độ cao.

Khi một lò phản ứng hạt nhân ngừng hoạt động, việc ngừng hoạt động bao gồm việc loại bỏ một cách an toàn khỏi hoạt động của lò phản ứng và tất cả các thiết bị đã bị nhiễm phóng xạ và giảm hoạt độ phóng xạ đến mức cho phép sử dụng tài sản khác. Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ có các quy tắc nghiêm ngặt quản lý việc ngừng hoạt động của nhà máy điện hạt nhân liên quan đến việc thu dọn các hệ thống và cấu trúc của nhà máy điện bị nhiễm phóng xạ và loại bỏ nhiên liệu phóng xạ.

Elena