Bức tranh toàn cảnh điện hạt nhân thế giới hiện nay ra sao?

Trong bối cảnh các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, bên cạnh những nguồn năng lượng bền vững đang dần thịnh hành, điện hạt nhân vẫn đóng vai trò rất quan trọng trên thế giới. Với hơn 70 năm lịch sử, điện hạt nhân đã góp phần to lớn cho sự phát triển kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia, đặc biệt chiếm tỷ trọng rất cao trong cơ cấu nguồn phát điện tại một số nước phát triển như Pháp, Mỹ, Nga, Nhật Bản, Thụy Điển...

Điện hạt nhân là nguồn điện sạch

Những thăng trầm của điện hạt nhân

Lần đầu tiên điện được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân là ngày 20-12-1951 tại lò thử nghiệm EBR-1 của Mỹ. Tuy nhiên, nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới đi vào hoạt động lại ở Liên Xô (cũ) với việc tổ máy điện hạt nhân số 1 có công suất 5MW đi vào vận hành tại Obninsk ngày 26-6-1954. Một năm sau, nhà máy điện nguyên tử Calder Hall của Vương quốc Anh có quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới bắt đầu đi vào hoạt động.

Giai đoạn 1970-1980 là thời kỳ “hoàng kim” của công nghệ điện hạt nhân. Cuộc khủng hoảng dầu mỏ trên thế giới xảy ra vào thời gian này đã làm cho nhiều quốc gia đẩy nhanh tốc độ phát triển điện hạt nhân, nâng tỷ trọng điện hạt nhân trong sản lượng điện toàn cầu tăng gần hai lần, từ 9% lên 17%.

Sau sự cố Chernobyl (1986), tốc độ xây dựng điện hạt nhân giảm mạnh trong giai đoạn 1980-1990 do sự phản đối của công chúng, các yếu tố chính trị và sự đòi hỏi tăng cường các yêu cầu về an toàn.

Từ đầu thế kỷ 21, xu hướng phát triển điện hạt nhân ghi nhận những thay đổi tích cực khi an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định và công nghệ điện hạt nhân ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên, sự cố tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi sau thảm họa kép động đất, sóng thần năm 2011 một lần nữa lại nhấn mạnh tới yếu tố an toàn vẫn là thách thức hàng đầu của nhà máy điện hạt nhân.

Ngày nay có khoảng 440 lò phản ứng điện hạt nhân đang hoạt động trên khắp thế giới với tổng công suất lắp đặt 394.000MW, và hàng chục lò đang được xây dựng. Trải qua hơn 7 thập kỷ phát triển nhiều thăng trầm, điện hạt nhân đã trở thành bộ phận cấu thành quan trọng của ngành công nghiệp điện lực ở nhiều nước. Tính theo khu vực, Bắc Mỹ, Tây Âu, viễn Đông của châu Á, Trung và Đông Âu lần lượt là những khu vực phát triển mạnh điện hạt nhân.

Bài toán năng lượng sạch

Tiếng chuông báo động về thay đổi và tác động tiêu cực từ biến đổi khí hậu vang lên càng dồn dập khiến cho con người càng hiểu năng lượng hạt nhân là một trong những giải pháp quan trọng không chỉ giúp đảm bảo an ninh năng lượng mà còn ứng phó với biến đổi khí hậu.

Không thể phủ nhận rằng sự ra đời của điện hạt nhân là bước ngoặt của loài người trong việc khai thác một nguồn năng lượng điện sạch. Năng lượng hạt nhân bảo đảm sự phát triển bền vững trong việc thoả mãn nhu cầu điện năng tăng mạnh trên toàn cầu. Lò phản ứng hạt nhân thực sự không phát thảt khí hiệu ứng nhà kính, kiềm chế được mối nguy hiểm nóng lên toàn cầu; trong khi đó lượng chất thải hạt nhân nhỏ hơn nhiều so với lượng thải khổng lồ của năng lượng hóa thạch vào khí quyển…

Trên thực tế, hiện có 1/3 dân số thế giới chưa được dùng điện, còn một số lượng như vậy cũng chỉ được dùng điện một cách hạn chế. Trong cuộc vật lộn đáp ứng nhu cầu điện năng của mình, một số nước đang phát triển đông dân có thể làm tăng phát thêm CO2 ở toàn cầu. Vì vậy, nhiều nước có chính sách năng lượng gắn chặt với năng lượng hạt nhân, trong số đó có Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ, Nga, Nhật Bản, Hàn Quốc với tổng số dân chiếm nửa dân số toàn cầu. Trong khi đó, nguồn năng lượng tái tạo ngày một hạn chế và chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện năng của các hộ gia đình trong xã hội hiện đại ngày nay. Do đó, chỉ có điện hạt nhân mới “lấp đầy chỗ trống” này.

Tình trạng thiếu điện, điện không ổn định và người dân chưa được sử dụng điện diễn ra nhiều nơi trên thế giới

Theo tính toán, các nhà máy điện hạt nhân hằng năm giúp tránh thải 2,5 tỷ tấn CO2 một lượng tương đương một nửa số khí thải của ngành vận tải thế giới. Bên cạnh đó, năng lượng hạt nhân còn giúp giảm bớt ô nhiễm không khí và bề mặt trái đất vì không thải ra khói và chất khí tạo nên mưa axit.

Thêm vào đó, so với lượng thải khổng lồ của năng lượng hóa thạch vào khí quyển, lượng chất thải hạt nhân nhỏ được quản lý tốt có thể cất giữ mà không gây hại cho con người mà môi trường. Chất thải phóng xạ được kiểm soát theo cách ngăn không để chúng bị đánh cắp hay làm ô nhiễm môi trường xung quanh. Ở những nước sử dụng kỹ thuật hạt nhân, lượng chất thải phóng xạ không quá 1% chất thải công nghiệp độc hại khác. Có điều khác biệt là tính phóng xạ của chất thải hạt nhân giảm dần theo thời gian do phân rã tự nhiên còn tính độc của các chất thải công nghiệp khác hầu như vĩnh viễn. Phần lớn nhiên liệu được sử dụng giữ tại nhà máy. Chất thải mức cao được xếp trong thùng thép dày chống ăn mòn và đặt său trong lòng đất nơi có kiến tạo ổn định và được theo dõi cận thận. Các nhà khoa học đánh giá rằng những khu chôn đó giữ được hàng thiên niên kỷ.

Ngoài ra, điện hạt nhân có thành tích vận hành an toàn, xuất sắc hơn hẳn so với các công nghiệp năng lượng khác trong quãng kinh nghiệm vận hành trên 11.000 lò/năm. Hồ sơ cho thấy rằng điên hạt nhân thương mại an toàn hơn rất nhiều so với các hệ thống dùng nhiên liệu hóa thạch cả về mặt rủi ro cho con người trong khi sản xuất nhiên liệu, cả về mặt ảnh hưởng sức khoẻ và môi trường khi tiêu thụ. Những tai nhạn chết người xảy ra thường xuyên trong các vụ vỡ đập thủy điện, nổ mỏ than hay cháy ống dẫn dầu. Tai nạn Chernobyl năm 1986 tại Ukraine và Fukushima Daiichi năm 2011 tại Nhật Bản là hai sự cố duy nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân. Ngày nay, các lò phản ứng hạt nhân áp dụng triết lý “phòng thủ theo chiều sâu” nghĩa là gồm nhiều lớp bảo vệ vững chắc và các hệ thống an toàn dự phòng để ngăn chặn rò rỉ phóng xạ thậm chí trong điều kiện tai nạn xấu nhất.

Công tác an toàn trong nhà máy điện hạt nhân luôn được đặt lên hàng đầu

Vai trò quan trọng trong chuyển đổi cơ cấu điện năng

Theo dự báo của các chuyên gia, đến năm 2050, tiêu thụ năng lượng hạt nhân sẽ là gấp đôi và nhu cầu điện năng sẽ là gấp ba. Mức tiêu thụ khổng lồ này, mà phần lớn ở các nước đang phát triển, không thể thoả mãn được nhờ “năng lượng mới” như gió, mặt trời, cho dù các nguồn này có thể đóng vai trò quan trọng ở một số vùng nhất định nào đó.

Hệ số sử dụng công suất đặt của điện hạt nhân hiện nay trên thế giới vào khoảng 90%, cao hơn so với nhiệt điện khí, nhiệt điện than (khoảng 70-80%), và điện tái tạo (15-20%). Điện hạt nhân khi đã vào vận hành, sẽ vận hành liên tục với công suất danh định. Chu kỳ nhiên liệu của ĐHN hiện nay thường là 12 tháng, hoặc có thể 18 tháng, có nghĩa là từ khi nạp nhiên liệu và khởi động, lò sẽ vận hành liên tục 1 năm (hoặc 1,5 năm), đảm bảo cung cấp điện năng công suất lớn và ổn định. Không loại trừ có thể có những vấn đề trục trặc, nhưng nói chung, các nhà máy do thiết bị tốt và hiện đại, quá trình duy tu bảo dưỡng định kỳ cũng được thực hiện, giám sát chặt chẽ, chất lượng cao nêm việc vận hành đảm bảo liên tục và ổn định.

Trong thời gian gần đây, vấn đề năng lượng và điện năng trở nên vô cùng nóng bỏng trên thế giới giữa lúc tình trạng biến đổi khí hậu và nóng ấm toàn cầu đang đặt ra những yêu cầu cấp bách. Tại Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu (COP26) diễn ra ở Anh vào tháng 11-2021, đa số các nước đã cam kết cân bằng phát thải CO2 vào giai đoạn 2050-2060, bằng việc chuyển đổi cơ cấu điện năng, cụ thể là dần loại bỏ nhiệt điện than, giảm dần nhiệt điện khí và khí hóa lỏng (LNG), đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo, và xem điện hạt nhân là nguồn điện sạch không phát thải CO2 có thể đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu nguồn điện. Thêm vào đó, cuộc xung đột ở Ukraine đã đẩy giá dầu và khí lên cao, đặc biệt là khí, đồng thời cho thấy an ninh năng lượng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Mỹ và các nước đồng minh phương Tây đang loại bỏ hoặc giảm dần sự phụ thuộc vào dầu và khí của Nga. Để thực hiện được mục tiêu này, năng lượng hạt nhân đóng một vai trò rất quan trọng.

Có thể khẳng định, điện hạt nhân vẫn giữ vai trò quan trọng trong cơ cấu nguồn điện của nhiều nước (32 nước có điện hạt nhân) và xu thế đang tiếp tục phát triển. Theo Tổng giám đốc Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) Rafael Grossi, trong 10 năm tới sẽ có thêm khoảng một chục nước mới phát triển điện hạt nhân. Trong những năm qua, điện hạt nhân là nguồn “tải đáy” quan trọng của thế giới. Mỹ là nước có số lò hạt nhân nhiều nhất thế giới, 93 lò đang vận hành với tổng công suất khoảng 96.000MW, đóng góp khoảng 20% điện năng. Tiếp theo là Pháp (có 56 lò đang vận hành với tổng công suất 62.000MW, chiếm khoảng 70% lượng điện năng sản xuất quốc gia) và Trung Quốc (với 54 lò đang vận hành, tổng công suất hơn 51.000MW, đóng góp khoảng 5% tổng điện năng). Riêng với Nhật Bản, từ sau thảm họa Fukushima Daiichi, chính quyền Tokyo đã tái khởi động và hiện nay đang vận hành 10 lò hạt nhân, và lên kế hoạch tiếp tục tái khởi động các lò khác. Về khu vực, điện hạt nhân ở Liên minh châu Âu (EU) chiếm khoảng 26% tổng sản lượng điện.

Dự kiến điện hạt nhân toàn cầu đến giữa thế kỷ XXI đạt công suất 1 triệu MW, giữ vững tỷ trọng 19% tổng sản lượng điện chung của toàn thế giới. Trong đó, tỷ trọng điện hạt nhân của nhiều nước được dự báo đạt ở mức rất cao như: Mỹ: 50%; Pháp: 85%; Nhật Bản: 60%; Hàn Quốc: 70%; Trung Quốc: 30%; Indonesia: 40% và Thái Lan, Philippines, Malaysia: khoảng 20%.

Các kỹ sư vận hành nhà trong máy điện hạt nhân

Việc phát triển điện hạt nhân ở một số nước hiện nay

Sau sự cố Fukushima Daiichi cũng như kết quả của Hội nghị COP26, đã có nhiều lo ngại về tương lai phát triển điện hạt nhân tại nhiều nước trên thế giới. Thế nhưng, một vài số liệu gần đây cho thấy, rất nhiều quốc gia phát triển đã và đang xây thêm nhà máy điện hạt nhân trong bối cảnh phải chống biến đổi khí hậu, thực hiện cam kết khí hậu, những vẫn phải cung cấp điện năng ổn định và bảo đảm an ninh năng lượng.

Đơn cử, Mỹ có chủ trương duy trì hoạt động các nhà máy điện hạt nhân hiện có và đẩy mạnh phát triển các lò phản ứng tiên tiến (bao gồm lò nước nhẹ LWR tiên tiến và lò module công suất nhỏ SMR) để chuyển đổi năng lượng sạch, với mục tiêu giảm phát thải 52% vào cuối năm 2030, 100% năng lượng sạch năm 2035 và nền kinh tế không phát thải vào năm 2050. Nga có chiến lược giảm nhiên liệu hóa thạch, tăng tỷ lệ năng lượng hạt nhân từ 20% lên 37% trong tương lai gần, nhằm đảm bảo phát thải carbon thấp hơn EU vào năm 2050. Tháng 3 vừa qua, Anh thông báo kế hoạch giảm phụ thuộc vào dầu và khí đốt bằng cách xây thêm 8 lò phản ứng hạt nhân mới với mục tiêu đến năm 2050 phải có khoảng 24GW điện hạt nhân, tương đương 25% nhu cầu điện dự báo. Anh hiện có 6 nhà máy điện hạt nhân cung cấp khoảng 20% nhu cầu trong nước. Đức đang xem xét lại kế hoạch loại bỏ điện hạt nhân vào năm 2022-2023 (cần phải kéo dài thời gian hoạt động để giảm phụ thuộc vào dầu mỏ và khí đốt).

Trung Quốc cũng tăng cường phát triển điện hạt nhân để đối phó với khủng hoảng năng lượng toàn cầu. Chính quyền Bắc Kinh đặt mục tiêu tăng công suất lắp đặt hạt nhân từ 51.000 MW từ cuối năm 2020 lên 70.000 MW vào năm 2025. Hiện nước này đã tự phát triển được công nghệ lò nước nhẹ tiên tiến thế hệ III+ (Hua Long One), đang được Cơ quan Pháp quy hạt nhân Anh (ONR) đánh giá để cấp phép an toàn và đặt mục tiêu trở thành nước đứng đầu thế giới về điện hạt nhân, phấn đấu năm 2035 có khoảng 180.000MW (khoảng 170-180 lò, nhiều hơn Mỹ và Pháp cộng lại), và năm 2050 sẽ có hơn 270 lò.

Ấn Độ đã chú trọng phát triển ngành hạt nhân nhiều thập niên trước và đang thúc đẩy phát triển vấn đề này. Bắt đầu từ việc nhập khẩu công nghệ lò nước nặng (CANDU) từ Canada, hiện New Delhi đã tự thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận hành nhà máy điện hạt nhân với công suất 700MW. Với kế hoạch được triển khai tốt, Ấn Độ đã hoàn toàn tự chủ công nghệ điện hạt nhân, từ nhà máy đến nhiên liệu, vật liệu thép hợp kim v.v. Cùng với đó, Ấn Độ cũng đã nhập công nghệ lò điện hạt nhân từ Nga, đang có kế hoạch xây dựng lò hợp tác với Mỹ và sẽ hợp tác với Pháp trong thời gian tới. Theo kế hoạch mới nhất, Ấn Độ sẽ bắt đầu xây 10 lò nước nặng công nghệ tiên tiến của họ.

Hàn Quốc có chương trình ĐHN thành công nhất thế giới. Hiện nay điện hạt nhân đóng góp khoảng 35-40% điện năng. Điện hạt nhân ở Hàn Quốc có giá thành thấp hơn điện than (nhập khẩu) và điện khí. Hàn Quốc đã có công nghệ tiên tiến thế hệ III+ (APR1400), xuất khẩu sang Tiểu Vương quốc Ả Rập (UAE) 4 lò (hiện nay đã bắt đầu vận hành những lò đầu tiên). Tổng thống Hàn Quốc vừa đắc cử đã tuyên bố đẩy mạnh phát triển ĐHN, để đáp ứng các cam kết về khí hậu. Nhật Bản có Chiến lược Năng lượng mới, trong đó điện hạt nhân vẫn tiếp tục phát triển, với tỷ lệ khoảng 20-22% (tiếp tục tái khởi động các lò cũ và xây dựng lò mới thế hệ III+, cũng như có thể phát triển công nghệ SMR).

Tháng 4-2022, Bộ trưởng Công nghiệp và Thương mại Singapore Alvin Tan đã có bài trình bày trước quốc hội nước này về điện hạt nhân, trong đó đề cập đến nhiều vấn đề từ độ an toàn, chi phí đến các yếu tố môi trường. Điều này được coi là bước đột phá trong chiến lược phát triển năng lượng của quốc đảo này. Lý do, cách đây 10 năm, một nghiên cứu về điện hạt nhân tại Singapore đã đưa ra kết luận rằng, các lò phản ứng truyền thống, kích thước lớn không phù hợp để triển khai tại quốc đảo có diện tích khiêm tốn như Singapore. Tuy nhiên, công nghệ trên thế giới đã thay đổi, các lò phản ứng ngày nay cũng nhỏ, hiện đại hơn. Đó cũng là lý do để Bộ trưởng Alvin Tan mạnh dạn quay trở lại đề tài phát triển điện hạt nhân trong tương lai của quốc gia.

Trước đó, vào đầu tháng 3, Tổng thống Philippines đã ký sắc lệnh đưa điện hạt nhân vào cơ cấu năng lượng của nước này nhằm giảm dần các nhà máy nhiệt điện dùng than và đạt mục tiêu giảm phát thải khí carbon. Như vậy, trong tương lai, quốc gia này có thể cho hồi sinh nhà máy điện hạt nhân Bataan cách thủ đô Manila khoảng 100km, từng bị biến thành điểm du lịch sau sự cố tại nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản năm 2011. Dự án nhà máy điện hạt nhân Bataan được khởi công năm 1976, hoàn thành năm 1984 và lẽ ra đã trở thành nhà máy điện hạt nhân đầu tiên hoạt động tại Đông Nam Á.

Tại Nhật Bản, điện hạt nhân giờ chỉ đóng góp khoảng 4% tổng sản lượng điện quốc gia của cả nước, giảm gần 1/3 so thời điểm trước khi xảy ra sự cố Fukushima Daiichi. Trong 60 lò phản ứng xây tại Nhật Bản, nay có 24 lò ngưng hoạt động, 5 lò đang hoạt động, 5 lò được phê duyệt để khởi động lại nhưng bị tạm dừng để kiểm tra định kỳ và 3 lò đang được xây dựng. Số còn lại chưa được chấp thuận tái khởi động. Sau thảm họa năm 2011, người dân Nhật Bản đến nay vẫn còn phản đối loại năng lượng này. Hiện 70% điện của Nhật dùng từ nhiên liệu hóa thạch và khoảng 18% từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Về hợp tác quốc tế, Nga là nước đang có kế hoạch xuất khẩu lò hạt nhân nhiều nhất thế giới. Moscow đang xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại Thổ Nhĩ Kỳ và Bangladesh, đã ký Thỏa thuận với nhiều nước xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới như Hungary, Phần Lan, Cộng hòa Séc, Slovakia, Ai Cập, cùng một vài nước châu Mỹ và châu Phi. Tuy nhiên do cuộc xung đột với Ukraine và cấm vận của Mỹ và phương Tây, các dự án điện hạt nhân của Nga với các nước có thể gặp nhiều khó khăn, hoặc có thể phải hủy bỏ (tùy thuộc diễn biến tại Ukraine và các điều kiện dỡ bỏ cấm vận nếu Moscow và Kiev đạt được thỏa thuận hòa bình sớm). Dẫu vậy, việc Nga gặp khó khăn với các dự án này sẽ là điều kiện thuận lợi để nhiều quốc gia như Mỹ, Pháp, Trung Quốc hay Nhật Bản có thể có cơ hội xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại các nước khác. Trong khi đó, Trung Quốc đang thúc đẩy xuất khẩu công nghệ điện hạt nhân, dự kiến xuất khẩu 30 lò trong 10 năm tiếp theo, ra nước ngoài như tại Anh, Romania, Argentina, Kenya, Saudi Arabia và các quốc gia nằm trong chiến lược “vành đai con đường”.

Tại Việt Nam, điện hạt nhân đã được xem xét lần đầu tiên tại Hội nghị Trung ương 2 (Khóa VIII) ngày 24 tháng 12 năm 1996.

Ngày 25/11/2009, Quốc hội đã thông qua chủ trương đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận tại Nghị quyết số 41/2009/QH12. Theo đó, Việt Nam dự định xây dựng 2 nhà máy có tổng công suất trên 4.000 MW sử dụng công nghệ lò nước nhẹ cải tiến, thế hệ lò hiện đại nhất đã được kiểm chứng, dự định sẽ đưa tổ máy thứ nhất vận hành vào năm 2020. Công nghệ dự định xây dựng và sử dụng cho hai nhà máy điện hạt nhân được chuyển giao từ Nga và Nhật Bản, hai quốc gia hàng đầu về công nghệ điện hạt nhân.

Ngay sau khi Quốc hội đồng ý chủ trương, Chính phủ, các bộ, ban, ngành, Tập đoàn Điện lực Việt Nam, tỉnh Ninh Thuận và các đơn vị, đối tác liên quan đã triển khai nhiều hạng mục công việc. Tuy nhiên do một số yếu tố, ngày 22/11/2015, Quốc hội đã có Nghị quyết số 31/2016/QH14 về "Dừng thực hiện chủ trương đầu tư Dự án điện hạt nhân Ninh Thuận".

Tại kỳ họp thứ 3, Quốc hội khoá XV, Bộ trưởng Bộ Công Thương đã có đề xuất giữ lại Quy hoạch nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận để chờ cấp có thẩm quyền quyết định.

Trong báo cáo giám sát về việc thực hiện Nghị quyết 31 năm 2016 của Quốc hội, Ủy ban Kinh tế của Quốc hội cũng đánh giá điện hạt nhân được các quốc gia công nhận là điện sạch, phát thải khí nhà kính rất thấp sau Hội nghị COP 26. Việt Nam xem xét phát triển điện hạt nhân trong giai đoạn tiếp theo sẽ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, phát triển kinh tế độc lập, tự chủ và bảo đảm an ninh hệ thống điện với nhu cầu đa dạng nguồn phát. Đồng thời đề xuất, cần có tiếp tục nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng từ đó có chủ trương về phát triển điện hạt nhân tại Việt Nam.