"Quái vật công nghệ chỉ 4 nước có" của Nga như "hổ mọc thêm cánh" với đột phá mới: 1 thế kỷ không hỏng!

"Gã khổng lồ hạt nhân" Nga đang ấp ủ điều gì?

Theo thông tin mới từ World Nuclear News, "gã khổng lồ hạt nhân" Rosatom (Tập đoàn Năng lượng hạt nhân Quốc gia Nga) hướng tới mục tiêu hiếm cường quốc hạt nhân thế giới nào làm được: Tăng tuổi thọ của lò phản ứng hạt nhân lên 1 thế kỷ.

Rosatom đang nhắm đến việc kéo dài tuổi của lò phản ứng hiện đại nhất của mình, lò VVER-1200 thế hệ III+ [hiểu cụ thể đây là lò phản ứng làm mát bằng nước, điều tiết bằng nước; công suất đạt 1200 Megawatt điện. VVER-1200 thuộc họ Lò phản ứng nước áp suất (PWR) - loại lò phổ biến nhất của phương Tây hiện nay].

Kể từ khi đi vào hoạt động năm 2016, lò phản ứng VVER-1200 đã chứng minh được là lò hạt nhân hiện đại nhất, mạnh nhất, an toàn nhất và thân thiện môi trường nhất thế giới. Việc tăng tuổi thọ lên 100 năm có thể ví như "hổ mọc thêm cánh" cho "quái vật công nghệ" VVER-1200 nặng 334 tấn này của Nga.

Vậy thứ gì khiến cho lò VVER-1200 thế hệ thứ III+ (Gen III+ VVER-1200) có thể được sử dụng trong 100 năm liên tục mà không cần phải gia hạn hay thay thế?

Câu trả lời chính là vật liệu và công nghệ hàn mới.

Viktor V. Orlov, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật người Nga kiêm Tổng giám đốc Viện nghiên cứu công nghệ kỹ thuật cơ khí trung ương (TsNIITMASH), cho biết: "Lò phản ứng là thành phần chính của bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào, độ tin cậy của nó quyết định tuổi thọ của chính nhà máy. 

Do đó, dựa trên kinh nghiệm lâu năm của các trường trong nước hàng đầu và nghiên cứu của các nhà khoa học hiện đại, chúng tôi liên tục cải tiến các công nghệ luyện kim và hàn bề mặt (welding-surfacing) được sử dụng trong sản xuất các bộ phận lò phản ứng. 

Kết quả là, tuổi thọ của lò phản ứng đã được tăng từ 30-40 năm (đối với lò phản ứng thế hệ đầu tiên) lên 60-80 năm (đối với lò phản ứng thế hệ III+). Nhưng con số 60-80 năm đang là những giới hạn cũ kỹ. Các vật liệu mới sẽ đảm bảo tuổi thọ liên tục của lò phản ứng nói riêng và nhà máy điện hạt nhân lên tới 100 năm trong tương lai gần".

Hiện tại, Rosatom đang sản xuất lò phản ứng VVER-1200 cho Tổ máy thứ hai của Nhà máy điện hạt nhân El Dabaa (Ai Cập). 

Quá trình hàn nửa trên của lò được thực hiện tại cơ sở sản xuất Atommash ở Nga suốt 20 ngày. Khoảng 3,5 tấn dây và 4,5 tấn thuốc hàn được sử dụng cho hai mối hàn vòng và bề mặt chống ăn mòn nhằm tăng thêm độ bền của lò phản ứng. Trung bình, người Nga sẽ mất khoảng 3 năm, trải qua 5 giai đoạn để sản xuất xong lò VVER-1200.

Theo "gã khổng lồ hạt nhân Nga" Rosatom, "các vật liệu kết cấu, vật liệu nói chung và công nghệ hàn tiên tiến có khả năng chống bức xạ cao hơn và giảm số lượng mối hàn - vốn là điểm 'yếu' của bất kỳ thiết kế nào - sẽ giúp tăng tuổi thọ của lò lên 100 năm".

Đây là điểm đột phá được thực hiện như một phần của chương trình quốc gia nhằm phát triển "thiết bị, công nghệ và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực sử dụng năng lượng hạt nhân Nga".

Giải quyết bài toán khiến phương Tây đau đầu?

Đột phá này của Nga có thể giải quyết bài toán từng khiến Hiệp hội Hạt nhân Thế giới (WNA) đau đầu trong nhiều năm qua: Sự già hóa của các lò hạt nhân tính đến thời điểm hiện tại. Nghĩa là gì, có hơn 440 lò hạt nhân với tổng công suất đạt 390 Gigawatt đang hoạt động ở hơn 30 quốc gia/vùng lãnh thổ trên toàn thế giới, và rất nhiều lò trong số đó đang sắp "hết hạn sử dụng".

Riêng tại Anh và châu Âu, 90% tổng số lò hạt nhân đều được xây dựng vào những năm 1970, 1980, và đã vận hành được 30 năm. Chúng sắp hết tuổi thọ ban đầu.

Mỹ cũng đối mặt bài toán tương tự. Tuổi thọ trung bình của các lò hạt nhân thương mại là 42 năm. Và hầu hết công suất phát điện hạt nhân của Mỹ đều đến từ các lò phản ứng được xây dựng từ năm 1967 đến năm 1990.

Sự già hóa của lò hạt nhân làm dấy lên nỗi lo về sự an toàn cũng như nhu cầu ngày càng cần thiết của điện hạt nhân (vốn sạch và ít phát thải carbon) trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu năng lượng sạch ngày một tăng của thế giới.

Bởi,cChỉ một viên uranium làm giàu (dài 1,5 cm) đã tạo ra năng lượng tương đương một tấn than; hoặc 149 gallon dầu; hay 481 mét khối khí đốt tự nhiên. Nhờ đó, chỉ riêng năm 2023, các lò phản ứng hạt nhân đã giúp giảm 2,1 tỷ tấn khí thải CO2.

Tại Hội nghị về biến đổi khí hậu COP28 ở Dubai, UAE, vào tháng 12/2023, 25 quốc gia đã ký một tuyên bố với mục tiêu tăng gấp 3 công suất hạt nhân toàn cầu vào năm 2050. Theo đó, Statista (Đức) dự báo, điện hạt nhân toàn cầu sẽ đạt công suất 461 Gigawatt điện vào 2030; tiếp đó sẽ tăng khoảng 200 Gigawatt sau mỗi 10 năm cho đến ít nhất là năm 2050.

Dự án nhà máy điện hạt nhân El Dabaa - cách Cairo khoảng 320 km về phía tây bắc - được xây dựng dựa trên các hợp đồng có hiệu lực từ ngày 11/12/2017 giữa Nga và Ai Cập. Nhà máy dự kiến bao gồm bốn tổ máy VVER-1200 (tổng công suất 4800 MW, dự kiến sẽ chiếm tới 50% công suất phát điện của Ai Cập)

Tổ máy VVER-1200 thế hệ III+ mà Nga đang sản xuất cho Ai Cập giống như những tổ máy đang hoạt động tại các nhà máy điện hạt nhân Leningrad và Novovoronezh ở Nga, hay nhà máy Ostrovets ở Belarus.

Các hợp đồng quy định rằng Rosatom không chỉ xây dựng nhà máy mà còn cung cấp nhiên liệu hạt nhân của Nga trong toàn bộ vòng đời của nhà máy điện hạt nhân tại Ai Cập.

Phía Nga cũng sẽ hỗ trợ các đối tác Ai Cập trong việc đào tạo nhân sự và bảo trì nhà máy trong 10 năm đầu tiên hoạt động. Rosatom cũng được ký hợp đồng xây dựng một cơ sở lưu trữ đặc biệt và cung cấp các thùng chứa để lưu trữ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng.

Nhà máy El-Dabaa là dự án hợp tác lớn nhất giữa Nga và Ai Cập sau đập cao Aswan. Vốn đầu tư cho nhà máy này là 30 tỷ USD.

Hiện nay trên thế giới, số quốc gia sở hữu lò hạt nhân VVER-1200 chỉ đếm trên đầu ngón tay. Cụ thể, có tổng 10 lò VVER-1200 đang có mặt tại 4 quốc gia, đó là Nga (4 lò), Belarus (2 lò), Trung Quốc (2 lò), Bangladesh (2 lò).

Ngoài Ai Cập, Nga dự kiến hợp tác xây dựng lò thế hệ III+ này tại Thổ Nhĩ Kỳ, Trung Quốc (nhập thêm) từ nay đến 2030.