Năng lượng hạt nhân ngày nay
Bối cảnh phát triển
Các chính sách quốc gia và quốc tế, thị trường và sự phát triển của công nghệ tạo nên giai đoạn mà điện hạt nhân cạnh tranh liên tục chuyển dịch. Phần này nêu bật sự thay đổi quan trọng.
Sáng kiến quốc tế
Vào ngày 4 tháng 11 năm 2016, một hiệp ước mới về khí hậu toàn cầu được các Bên tham gia thông qua Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về Thay đổi Khí hậu tháng 12 năm 2015 tại Paris bắt đầu có hiệu lực. Hiệp định Paris nhằm mục đích làm giảm đáng kể khí thải nhà kính do con người gây ra (GHG) để hạn chế sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu từ các giai đoạn tiền công nghiệp đến dưới 2 ° C hoặc thậm chí là 1,5 ° C tùy thuộc vào khoa học thông tin. Cứ năm năm một lần, cho đến khi nhiệt độ toàn cầu ổn định, các nước phải đánh giá lại những tiến bộ đã đạt được và đưa ra một kế hoạch hành động đầy tham vọng về khí hậu. Lượng phát thải liên quan đến năng lượng chiếm 3/4 lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu và trong khu vực này, ngành điện cho thấy sự tăng trưởng lớn nhất. Năng lượng hạt nhân, như một công nghệ carbon thấp, có tiềm năng đáng kể để góp phần vào các nỗ lực để giải quyết thách thức về khí hậu.
Vào ngày 1 tháng 1 năm 2016, 17 Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs) của Chương trình Nghị sự 2030 về Phát triển Bền vững, được thông qua tại hội nghị thượng đỉnh Liên Hợp Quốc tháng 9 năm 2015, có hiệu lực. SDG kêu gọi tất cả các nước, người nghèo và giàu có, vận động các nỗ lực trong 15 năm tới để chấm dứt mọi hình thức đói nghèo, chống bất bình đẳng và giải quyết vấn đề thay đổi khí hậu. Điều này đi cùng với các chiến lược xây dựng tăng trưởng kinh tế và giải quyết các nhu cầu xã hội, bao gồm giáo dục, y tế, bảo vệ xã hội và các cơ hội việc làm trong khi ứng phó với biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường. Mặc dù năng lượng không được bao gồm trong các Mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ, bây giờ nó được công nhận là một trụ cột cơ bản theo chính nó, như đã nêu trong SDG 7: “Đảm bảo tiếp cận với năng lượng giá cả phải chăng, đáng tin cậy, bền vững và hiện đại cho tất cả mọi người”.
Kịch bản 2 ° C của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) nhằm tránh những hậu quả nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu. Báo cáo Theo dõi Tiến độ Năng lượng Sạch cho IEA năm 2017 đề xuất tăng đáng kể việc sử dụng năng lượng hạt nhân. Báo cáo ghi nhận rằng vào năm 2016, số lượng phát điện hạt nhân mới tăng thêm 10 GW (e) – mức tăng cao nhất kể từ năm 1990. Tuy nhiên, báo cáo nhấn mạnh rằng cần bổ sung năng lực hàng năm là 20 GW (e) mỗi năm vào năm 2025 để đáp ứng yêu cầu ° C mục tiêu. Một sự chuyển đổi lớn về đầu tư năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang công nghệ carbon thấp đã được quan sát thấy vào năm 2015 và 2016. Tuy nhiên, mặc dù các khoản đầu tư vào việc sản xuất điện hạt nhân đã đạt 21 tỷ đô la vào năm 2015, 221 tỷ đô la đã được đầu tư vào các sáng kiến hiệu suất năng lượng và 313 tỷ đô la cho năng lượng tái tạo.
Tầm nhìn của Hiệp hội Hạt nhân thế giới (WNA) cho tương lai phát điện, gọi là ‘Harmony’, dự kiến sẽ có sự đa dạng về công nghệ sản xuất các bon thấp được triển khai theo cách thức mà lợi ích của mỗi loại được tối đa hóa trong khi các tác động tiêu cực được giảm thiểu . WNA đã đặt mục tiêu 25% điện toàn cầu vào năm 2050 sẽ được cung cấp bởi năng lượng hạt nhân, đòi hỏi phải xây dựng khoảng 1000 GW (e) công suất hạt nhân mới, tùy thuộc vào các yếu tố khác như sự hồi phục lò phản ứng và nhu cầu điện tăng . Để đáp ứng mục tiêu này, ngành hạt nhân toàn cầu sẽ cần một sân chơi bình đẳng, quy trình điều tiết hài hoà và mô hình an toàn hiệu quả.
Năm 2015, Cơ quan Năng lượng Hạt nhân (NEA) của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) đã khởi xướng Sáng kiến Cải tiến Hạt nhân 2050 (NI2050). Mục tiêu của nó là đưa ra lộ trình về các chương trình nghiên cứu ưu tiên và các cơ sở hạ tầng cần thiết để hỗ trợ vai trò mà năng lượng hạt nhân có thể đóng vai trò trong lĩnh vực năng lượng carbon thấp trong tương lai. Công việc được thực hiện trong sáng kiến NI2050 bao gồm giai đoạn khảo sát, giai đoạn lập kế hoạch và giai đoạn thực hiện, và sẽ hoàn thành vào năm 2017.
Vào năm 2015, một thỏa thuận ký kết giữa IAEA và Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) đã thiết lập khuôn khổ hợp tác trong lĩnh vực quy hoạch năng lượng nhằm tăng cường tính hiệu quả và tác động của các nỗ lực xây dựng năng lực liên quan. Thỏa thuận xác định một số lĩnh vực hợp tác, bao gồm trao đổi thông tin, chia sẻ dữ liệu và phương pháp, tham gia các sự kiện đào tạo và hợp tác trong các nghiên cứu điển hình.
Xu hướng trong công nghệ
Hiện tại, đã có hơn 17 thiết kế và công nghệ lò phản ứng làm mát bằng nước đã được phát triển ở 7 quốc gia thành viên. Những thiết kế lò phản ứng tiên tiến này đang có mặt trên thị trường để triển khai ngay và gần một thời gian, với hơn 30 lò phản ứng đang được xây dựng. Các thiết kế lò phản ứng này chia sẻ mục tiêu tăng cường tính an toàn, khả năng hoạt động và độ tin cậy trong khi hứa hẹn khả năng cạnh tranh về kinh tế tốt hơn thông qua cải tiến kỹ thuật. Khả năng cấp phép của các thiết kế mới, sự chuẩn bị của khuôn khổ pháp lý, công nghệ xây dựng và quản lý, sự sẵn có của chuỗi cung ứng và tài chính dự án có thể tồn tại là một trong những yếu tố khác ảnh hưởng đến việc triển khai thành công các lò phản ứng tiên tiến như vậy.
Những tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong việc thiết kế và phát triển công nghệ cho các lò phản ứng SMRs nhỏ và vừa. Máy phát điện kiểu mô-đun mới này được thiết kế để tạo ra 300 MW (e). Được trang bị các hệ thống và linh kiện được chế tạo từ nhà máy, và có thể di chuyển được như các mô-đun đến các địa điểm khi nhu cầu phát sinh, SMRs nhằm vào nền kinh tế sản xuất hàng loạt với lịch trình xây dựng ngắn. Họ cung cấp điện năng linh hoạt cho một phạm vi rộng lớn hơn của người sử dụng và các ứng dụng, bao gồm thay thế các nhà máy điện hóa thạch lão hóa. Với khả năng giảm quy mô khu vực quy hoạch khẩn cấp và yêu cầu ít nước làm mát, SMRs có thể được triển khai tại các địa điểm mà không khả thi cho các NPP lớn. Có khoảng 50 thiết kế và khái niệm SMR trên toàn thế giới, một số được cho là có khả năng triển khai trong thời gian ngắn, và một số quốc gia có các chương trình điện hạt nhân hiện tại cũng như các nước mới tiến hành nghiên cứu và phát triển SMR. Ba loại SMR đang trong giai đoạn xây dựng tiên tiến tại Argentina (CAREM), Trung Quốc (HTR-PM) 3 và Liên bang Nga (KLT40) dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động thương mại từ năm 2018 đến năm 2020. Đội tàu thương mại đầu tiên của SMRs dự kiến để hoạt động trong khung thời gian 2025-2030.
Đối với một số nước lò phản ứng nhanh cung cấp một lựa chọn quan trọng trong tương lai để đạt được tính bền vững lâu dài của điện hạt nhân. Tại Liên bang Nga, lò phản ứng hạt giống BN-800 đã làm lạnh bằng natri đã được kết nối với lưới điện đầy năng lượng vào năm 2016, trong khi lò phản ứng nhanh giống gia đình mẫu thử nghiệm của Ấn Độ dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2017. Một số nước khác tiếp tục lò phản ứng nhanh và chu trình nhiên liệu các chương trình, dù ở những giai đoạn phát triển khác nhau.
Các lò phản ứng nhiệt độ cao làm mát bằng khí (HTGRs) cung cấp nhiều ứng dụng nhiệt độ cao không dùng điện (ví dụ như các nhà máy lọc dầu, sản xuất hydro nhiệt và các ứng dụng công nghiệp khác) có thể có tác động đáng kể đến việc giảm carbon dioxide (CO2 ) phát thải. Trung Quốc, có kế hoạch triển khai HTGR đầu tiên của mình sớm, gần đây đã ký một thỏa thuận hợp tác cho một nghiên cứu chung về tính khả thi của việc xây dựng HTGR ở Saudi Arabia.
Ghi chú: HTR-PM – High Tempeature Reactor–Pebble-Bed Module.
Ba Lan đang xem xét demo việc đồng phát điện trên một khu công nghiệp có HTGR, trong một dự án được hỗ trợ bởi EU, Nhật Bản, Hàn Quốc và Hoa Kỳ, thông qua một sáng kiến chung có tên là PRIME.
Phạm Thị Thu Trang, Phòng Giáo vụ & Đào tạo
Nguồn biên dịch: https://www.iaea.org/About/Policy/GC/GC61/GC61InfDocuments/English/gc61inf-8_en.pdf