Phát triển điện hạt nhân: Bài học kinh nghiệm từ Canada

Năng lượng hạt nhân được Chính phủ Canada coi là một cấu phần quan trọng trong chiến lược đa dạng hoá năng lượng; là nguồn năng lượng sạch và bền vững và có khả năng đảm bảo cho nhu cầu năng lượng hiện nay và tương lai của Canada.

Chương trình hạt nhân đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Canada, không chỉ từ góc độ năng lượng, mà cả ở góc độ kinh tế vì đây là một sản phẩm xuất khẩu quan trọng của Canada. Từ nhiều năm nay, Canada đã xuất khẩu thành công công nghệ lò phản ứng Candu, uranium cũng là một nguồn xuất khẩu quan trọng của Canada (là nước có trữ lượng lớn thứ 3 thế giới và là nước sản xuất và xuất khẩu uranium lớn thứ hai). Công nghệ lò phản ứng Candu của Canada là lò phản ứng nước nặng điều áp sử dụng uranium tự nhiên để tạo ra điện. Từ khi ra đời đến nay, Candu đã qua nhiều giai đoạn phát triển về công nghệ với thiêt kế và công suất khác nhau.

Hiện nay ở Canada sử dụng hai loại lò phản ứng chính, Candu 6 có công suất 600 MW và Candu 9 có công suất lớn hơn, có thể đạt 880MW (sau Candu 9 còn có lò phản ứng ACR nhưng đến nay do không hiệu quả đã tạm dừng). Lò phản ứng thế hệ thứ 3 Candu Monark (Gen III+, Candu Monark) là thiết kế mới nhất có công suất 1000 MW với chi phí thấp hơn, thiết kế thân thiện với môi trường, dễ xây dựng, vận hành và bảo trì; và có tuổi thọ hoạt động lên đến 70 năm. Hiện nay, Canada đang lấy ý kiến để mở rộng địa điểm nhà máy điện năng lượng nguyên tử ở Bruce/Ontario và dự kiến đưa vào triển khai thêm tại địa điểm lò phản ứng sắp hết hạn 4 lò phàn ứng Candu Monark đưa tổng công suất ở Bruce lên đến 4800 MW và kéo dài vòng đời của nhà máy ở Bruce lên thêm từ 60-80 năm.

Ở Canada, tỉnh bang ứng dụng thành công năng lượng hạt nhân là Ontario. Từng là một tỉnh bang ô nhiễm bậc nhất thế giới do sử dụng điện than, Ontario đã đưa vào vận hành nhà máy điện hạt nhân đầu tiên vào năm 1962. Đến năm 2014, Ontario đã từ bỏ hoàn toàn điện than, giúp giảm phát thải tới 45 triệu tấn CO2 mỗi năm. Chỉ ở riêng Ontario hiện có 18 lò phản ứng chiếm 13% tổng sản lượng điện năng của nước này, đưa Ontario trở thành một thành phố sạch và đi đầu về công nghệ sạch ở Canada. Công nghiệp hạt nhân đóng góp nhiều việc làm có đãi ngộ cao cho Ontario, đóng góp khoảng 17 tỷ CAD/năm vào GDP và tiếp tục là một trong những lĩnh vực công nghệ xuất khẩu trọng điểm của tỉnh bang.

Để đáp ứng sự phát triển kinh tế, Ontario cần tăng gấp đôi lượng cung điện năng từ 42,000 MW hiện nay lên 88,000 MW vào năm 2050. Nhằm mục tiêu giảm phát thải, Ontario dự kiến triển khai thêm 17,500 MW từ nguồn năng lượng hạt nhân (hiện nay, 50% sản lượng điện ở Ontario là từ nguồn năng lượng hạt nhân). Chính vì vậy, ở Canada, Ontario cũng là tỉnh bang đi đầu trong việc triển khai công nghệ lò phản ứng hạt nhân nhỏ (SMR).

Phát triển điện hạt nhân. (Ảnh: MH)

Chính quyền bang Ontario vừa cấp phép xây dựng 4 lò phản ứng hạt nhân nhỏ SMR, với tổng công suất lên đến 1200 MW. Đây sẽ là những lò phản ứng hạt nhân nhỏ đầu tiên được vận hành ở Canada, dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2030. Mỗi lò phản ứng SMR sẽ mang lại 3.8 tỷ CAD/năm cho GDP và tạo thêm 500 việc làm mỗi năm trong 65 năm vòng đời của dự án. Việc triển khai SMR ở Ontario là cơ hội để tỉnh bang tiếp tục giữ vai trò tiên phong trong chuỗi cung ứng công nghệ năng lượng sạch cho Canada và thế giới.

Theo sau Ontario, một số tỉnh bang khác của Canada như Saskatchewan, New Brunswick và Alberta cũng đang trong quá trình cấp phép triển khai SMR. Tỉnh bang British Colombia cũng vừa công bố thay đổi cách tiếp cận về chiến lược năng lượng, đưa năng lượng hạt nhân và quy hoạch để đối phó với nhu cầu năng lượng gia tăng để đảm bảo tăng trưởng kinh tế và đáp ứng các yêu cầu về giảm phát thải.

Về tính tiên tiến của công nghệ SMR: Trước hết là do tính nhỏ gọn và linh hoạt hơn so với lò phản ứng hạt nhân thông thường. SMR đủ nhỏ để được chế tạo trong nhà máy và vận chuyển bằng xe tải, đường sắt hoặc tàu thủy. Thiết kế mô-đun của chúng cho phép triển khai trong các lưới điện độc lập, lưới điện nhỏ, các khu vực ở xa ngoài lưới điện cũng như cho phép các nhà máy có thể mở rộng công suất bằng cách bổ sung các mô-đun khi nhu cầu tăng lên.

Ngoài ra, SMR rẻ hơn khi sản xuất hàng loạt và dễ triển khai hơn, đồng thời giúp tiết kiệm đất vì để tạo ra cùng lượng điện năng, năng lượng mặt trời cần nhiều đất hơn 100 lần và nâng lượng gió cần nhiều đất hơn tới 500 lần. Chi phí để phát điện trong các lưới điện nhỏ và phi tập trung của SMR cũng hiệu quả hơn chi phí điện gió, điện mặt trời hoặc điện sinh khối, đặc biệt với các nước có địa lý rộng và phân tán như Canada. Nhiều nước lựa chọn SMRs vì không chỉ đảm bảo vấn đề tự chủ an ninh năng lượng mà còn giảm chi phí đầu tư hạ tầng truyền tải nếu phải đi nhập điện từ nước khác (Singapore). SMR cũng dễ dàng tích hợp với các hệ thống năng lượng tái tạo khác trong hệ thống năng lượng địa phương.

Về năng lực công nghệ hạt nhân của Canada nói chung và năng lực của Canada trong SMR nói riêng: Hiện nay, Chính phủ Canada đang nỗ lực thúc đẩy phát triển công nghệ/mô hình SMR nhằm tạo ra một ngành công nghiệp và chuỗi cung ứng mới, trong đó Canada ở trung tâm thị trường xuất khẩu toàn cầu, từ lĩnh vực khai thác uranium cho đến công nghệ hạt nhân và sản xuất các bộ phận của lò phản ứng (ví dụ: một thỏa thuận trị giá 1 tỷ USD với Ba Lan đã được đưa ra để phát triển các bộ phận SMR sản xuất tại Ontario cho các SMR tiềm năng ở Ba Lan).

Canada coi đây là cơ hội để thúc đẩy các lĩnh vực nghiên cứu hạt nhân tiên tiến ở Canada cũng như đảm bảo dẫn đầu toàn cầu về chuyên môn chính sách SMR. Theo các chuyên gia, thị trường SMR ở Canada có giá trị 5,3 tỷ USD/năm từ năm 2025 đến năm 2040. Trên toàn cầu, thị trường SMR lớn hơn nhiều, với giá trị ước tính thận trọng là 150 tỷ USD từ năm 2025 đến năm 2040. Đây là một thị trường xuất khẩu tiềm năng lớn của Canada.

Hiện nay, Canada đang nghiên cứu đưa vào triển khai lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ Candu SMR, sử dụng công nghệ lò phản ứng thế hệ thứ ba có công suất lên đến 300 MW, có thời gian xây dựng ước tính là 35 tháng đối với tổ máy đầu tiên (30 tháng đối với tổ máy thứ n) và hệ số công suất trọn đời là 94%.

Các tính năng an toàn tiên tiến của Candu SMR được công bố bao gồm: Cải thiện độ bền địa chấn, áp suất cao hơn, nguy cơ rò rỉ thấp, hệ thống điều khiển kỹ thuật số tiên tiến, khả năng phân tách để bảo vệ khỏi các rủi ro động đất hoặc biến cố khí hậu, mô-đun được tối ưu hóa… Việc Canada sẽ đưa vào vận hành nhà máy điện hạt nhân sử dụng công nghệ SMR vào năm 2029 sẽ đưa Canada trở thành nước G7 đầu tiên có nhà máy điện SMR có công suất lớn. Điều này là nhờ quá trình xây dựng hồ sơ kỹ thuật chi tiết và cấp phép xây dựng đã được triển khai rất nhanh trong 3 năm qua cũng như nhờ sự sẵn có của các công nghệ/máy móc thiết bị phụ trợ cho ngành điện hạt nhân ở Canada.

Về khả năng dẫn dắt công nghệ cũng như thương mại hoá SMR: Canada đã có sẵn những lợi thế về nguồn khoáng sản uranium. Từ lâu, Canada là nhà sản xuất và xuất khẩu ổn định và đáng tin cậy trên thị trường toàn cầu, đảm bảo khoảng 15% nhu cầu của thị trường toàn cầu. Công nghệ lò phản ứng hạt nhân của Canada là khác biệt, có uy tín và có lịch sử khá lâu đời (từ những năm 1960s). Xu thế ngày càng cho thấy rằng năng lượng hạt nhân là năng lượng sạch, bền vững và không phát thải, có giá cạnh tranh để đảm bảo các mục tiêu về biến đổi khí hậu.

Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế cũng cho rằng năng lượng nguyên tử là chìa khoá và giải pháp quan trọng để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và đóng góp vào lộ trình khử carbon. Các nước sẽ đều tăng tốc đầu tư triển khai năng lượng hạt nhân, nhất là ở các thị trường mới nổi và các nền kinh tế đang phát triển.

Canada không những có công nghệ, nguồn nguyên liệu mà còn có khả năng tiếp cận hỗ trợ tài chính, kinh nghiệm quản lý an toàn, hiệu quả. Chính phủ Canada tiếp tục đầu tư rất mạnh vào việc phát triển năng lực R&D, với việc thành lập Trung tâm nghiên cứu nguyên tử CNL vào năm 2014 với những khoản đầu tư lên đến hàng tỷ đô la để phát triển hạ tầng nghiên cứu các vật liệu nguyên tử tiên tiến, các công nghệ nguyên tử và ứng dụng nguyên tử mới cũng như các giải pháp xử lý và quản lý rác thải nguyên tử…

Canada cũng là nước đầu tiên công bố lộ trình SMR (SMR Roadmap) đưa ra chiến lược dài dạn cho năng lượng nguyên tử ở Canada, có báo cáo nghiên cứu khả thi và có Chương trình hành động SMR. Canada cũng nằm trong số ít nước đã cấp phép và khởi công xây dựng thực tế các nhà máy điện sử dụng công nghệ SMR, dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào 2028-2029. Nhờ hệ sinh thái năng lượng nguyên tử phát triển và đồng bộ như vậy, Canada có khả năng dẫn dắt về công nghệ và thương mại hoá để đảm bảo hiệu quả kinh tế.

Chiến lược Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương của Canada và khả năng hỗ trợ phát triển năng lượng hạt nhân cho các nước: Bộ Thương mại quốc tế Canada và các cơ quan Hiệp hội của Canada rất quan tâm thúc đẩy việc xuất khẩu công nghệ năng lượng hạt nhân, đặc biệt là công nghệ lò phản ứng nhỏ SMR. Trong các phái đoàn doanh nghiệp đi các nước những năm gần đây, nội dung hợp tác năng lượng, đặc biệt là năng lượng hạt nhân đều được đưa ra trao đổi.

Ở Đông Nam Á, ngoài Singapore bày tỏ sự quan tâm, gần đây, cả Indonesia, Philippines và Thái Lan gần đây cũng đã xác định năng lượng nguyên tử là hướng phát triển ưu tiên trong chiến lược năng lượng và đều đã có các đoàn sang tiếp cận Canada. Hiện nay, ngoài 19 lò phản ứng Candu ở Canada, đã có 12 lò phản ứng sử dụngcông nghệ của Canada ở sáu quốc gia khác, trong đó ở Hàn Quốc có (4), Romania (2), Ấn Độ (2), Pakistan (1), Argentina (1) và Trung Quốc (2), không kể 17 lò phản ứng 'phái sinh Candu' ở Ấn Độ.

Gần đây nhất, Romania đã nhận được khoản tín dụng lên đến 3 tỷ CAD của Canada để phát triển nhà máy điện hạt nhân. Nhiều nước Đông Âu như Ba Lan, Séc cũng bày tỏ sự quan tâm hợp tác với Canada để phát triển nhà máy điện hạt nhân.