Các nhà khoa học bổ sung nhiên liệu mới vào lò phản ứng thử nghiệm ở sa mạc Gobi, phía tây Trung Quốc, đánh dấu lần đầu tiên công nghệ này hoạt động ổn định và lâu dài. Nhà khoa học trưởng của dự án, Xu Hongjie, công bố thông tin trên trong cuộc họp tại Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) hôm 8/4.
Tổ hợp mỏ thorium Bayan Obo ở Nội Mông, Trung Quốc. Ảnh: Reuters
Trung Quốc đang là "điểm nóng" về năng lượng hạt nhân. Theo Hiệp hội Hạt nhân Thế giới (WNA), Mỹ có nhiều lò phản ứng đang hoạt động nhất thế giới (94 lò) và Trung Quốc đứng thứ hai với 58 lò. Tuy nhiên, quốc gia tỷ dân có thể sớm bắt kịp. Nước này phát triển với tốc độ chóng mặt và có 28 lò đang xây dựng, nhiều nhất thế giới. Chỉ trong tuần trước, Trung Quốc đã phê duyệt 10 lò phản ứng mới, đầu tư hơn 27 tỷ USD.
Trung Quốc cũng đi đầu về một số công nghệ khác biệt so với thiết kế thông thường hiện nay - kiểu lò phản ứng cỡ lớn với nhiên liệu là uranium làm giàu và nước áp suất cao để giữ mát. Ví dụ, các lò phản ứng nhiệt độ cao làm mát bằng khí là một trọng tâm của Trung Quốc. Một lò phản ứng dạng này ở tỉnh Sơn Đông đi vào hoạt động thương mại cuối năm 2023 và nhiều lò khác đang trong giai đoạn lập kế hoạch hoặc xây dựng.
Việc lò phản ứng ở sa mạc Gobi thử nghiệm thành công đưa Trung Quốc lên vị trí hàng đầu trong cuộc đua khai thác thorium, được coi là giải pháp thay thế an toàn và dồi dào hơn uranium trong sản xuất điện hạt nhân. Kim loại này tạo ra nhiều năng lượng gấp 200 lần uranium. Thêm vào đó, Trung Quốc có trữ lượng thorium lớn bậc nhất thế giới, chỉ riêng mỏ Bayan Obo cũng có thể cung cấp khoảng một triệu tấn thorium, đủ đáp ứng nhu cầu năng lượng của nước này 60.000 năm, theo SCMP.
Phần lớn nghiên cứu ban đầu về thorium bắt nguồn từ Mỹ, quốc gia đầu tư nguồn lực vào đủ loại công nghệ lò phản ứng khác nhau trong những năm 1950 và 1960. Một lò phản ứng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, bang Tennessee, hoạt động vào những năm 1960 đã sử dụng nhiên liệu Uranium-233, được tạo ra khi xử lý thorium với phóng xạ. Tuy nhiên, lò phản ứng không tiến tới thương mại hóa do nhiều yếu tố, bao gồm ngân sách hạn chế và thay đổi ưu tiên.
Thí nghiệm lò phản ứng muối nóng chảy của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge là tiền đề cho lò phản ứng Trung Quốc. Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge/Bộ Năng lượng Mỹ
Xu Hongjie cùng cộng sự tại Viện Vật lý ứng dụng Thượng Hải thuộc CAS dành nhiều năm nghiên cứu các tài liệu Mỹ được giải mật, tái tạo thí nghiệm và cải tiến thêm. "Chúng tôi đã thành thạo mọi kỹ thuật trong tài liệu, sau đó tiến xa hơn nữa", ông nói.
Họ bắt đầu xây dựng lò phản ứng ở sa mạc Gobi từ năm 2018. Nó đạt trạng thái tới hạn vào tháng 10/2023, bắt đầu hoạt động hết công suất vào tháng 6/2024. Đặc biệt, lò nạp thành công thorium trong lúc đang chạy chỉ sau đó 4 tháng (các lò phản ứng truyền thống thường cần dừng hoạt động để bổ sung nhiên liệu).
Lò phản ứng rất nhỏ, chỉ tạo ra 2 MW nhiệt lượng. Tuy nhiên, đây vẫn là bước tiến đáng chú ý vì thế giới gần như chỉ tập trung vào nhiên liệu uranium trong khoảng 50 năm trở lại đây.
Xu cho rằng việc Mỹ ngừng dự án lò phản ứng thorium là sai lầm có thể hiểu được, một phần vì công nghệ khi đó chưa sẵn sàng, nhưng "trong trò chơi hạt nhân, không có chiến thắng nào nhanh chóng". "Cần có sự bền bỉ chiến lược, chỉ tập trung vào một việc trong 20, 30 năm", ông nói.
Thành công của lò phản ứng thorium thử nghiệm cũng phản ánh một xu hướng trong công nghệ năng lượng hạt nhân hiện nay: tìm hiểu những công nghệ quá khứ để tái phát triển.
Ví dụ, công ty Mỹ Kairos Power đang xây lò phản ứng làm mát bằng muối nóng chảy, một công nghệ cũng được phát triển vào những năm 1950 và 1960, sau đó hủy bỏ. Một công nghệ khác là dùng khí nhiệt độ cao để làm mát lò phản ứng, dự kiến được X-energy sử dụng cho trạm điện của mình tại một nhà máy hóa chất ở Texas. Lò phản ứng này cũng có thể tiếp nhiên liệu ngay trong lúc hoạt động, giống như lò phản ứng thorium mới.
Trung Quốc đang xây dựng một lò phản ứng thorium muối nóng chảy lớn hơn, dự kiến đạt trạng thái tới hạn vào năm 2030 và có khả năng sản xuất 10 MW điện.
Lò phản ứng muối nóng chảy thorium không xảy ra sự cố lõi nóng chảy, tránh được các thảm họa như tại Chernobyl năm 1986 và Fukushima năm 2011. Kiểu lò này cũng nhỏ gọn, tạo ra ít chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài và không cần làm mát bằng nước. Điều này mang lại sự linh hoạt về vị trí, cho phép Trung Quốc xây nhà máy điện hạt nhân ở những khu vực xa biển, từ đó giảm bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Thu Thảo (Theo MIT Technology Review, SCMP)
