Điện hạt nhân là gì? Các vấn đề ảnh hưởng đến điện hạt nhân

Điện hạt nhân là gì?

Điện hạt nhân là điện năng được tạo ra từ các nhà máy điện lấy nhiệt từ phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân. Ngoại trừ lò phản ứng — đóng vai trò như nồi hơi trong các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch — một nhà máy điện hạt nhân về cơ bản giống với một nhà máy điện than quy mô lớn, bao gồm các máy bơm, van, bộ tạo hơi nước, tuabin, máy phát điện, bình ngưng và các thiết bị liên quan khác.

Điện hạt nhân trên thế giới

Điện hạt nhân cung cấp gần 15% tổng lượng điện năng trên toàn cầu. Những nhà máy điện hạt nhân đầu tiên, là các cơ sở trình diễn quy mô nhỏ, được xây dựng vào những năm 1960. Các nguyên mẫu này đã cung cấp bằng chứng về tính khả thi của công nghệ và đặt nền tảng cho sự phát triển của các lò phản ứng có công suất lớn hơn sau này.

Ngành điện hạt nhân đã trải qua giai đoạn tăng trưởng mạnh mẽ cho đến khoảng năm 1990, khi tỷ lệ điện năng được tạo ra từ hạt nhân đạt đỉnh 17%. Tỷ lệ này duy trì ổn định trong suốt thập niên 1990, nhưng bắt đầu giảm dần vào đầu thế kỷ 21, chủ yếu do tổng sản lượng điện toàn cầu tăng nhanh hơn tốc độ tăng của điện hạt nhân, trong khi các nguồn năng lượng khác (đặc biệt là than đá và khí tự nhiên) tăng trưởng nhanh hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao.

Xu hướng này được dự đoán sẽ tiếp tục kéo dài trong thế kỷ 21. Theo dự báo của Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA) – cơ quan thống kê thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, sản lượng điện toàn cầu từ năm 2005 đến năm 2035 sẽ tăng gần gấp đôi (từ hơn 15.000 terawatt-giờ lên khoảng 35.000 terawatt-giờ), và sản lượng từ tất cả các nguồn năng lượng – ngoại trừ dầu mỏ – sẽ tiếp tục tăng trưởng.

Vào năm 2012, có hơn 400 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động tại 30 quốc gia trên thế giới, và hơn 60 lò phản ứng khác đang được xây dựng. Hoa Kỳ có ngành công nghiệp điện hạt nhân lớn nhất, với hơn 100 lò phản ứng, theo sau là Pháp với hơn 50 lò phản ứng. Trong 15 quốc gia sản xuất điện hàng đầu thế giới, chỉ có hai nước – Ý và Úc – không sử dụng điện hạt nhân để tạo ra một phần điện năng của mình.

Phần lớn công suất phát điện hạt nhân tập trung ở Bắc Mỹ, châu Âu và châu Á. Giai đoạn đầu của ngành điện hạt nhân do Bắc Mỹ (Hoa Kỳ và Canada) chiếm ưu thế, nhưng đến thập niên 1980, châu Âu đã vượt lên dẫn đầu. Theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA), châu Á được dự đoán sẽ có công suất điện hạt nhân lớn nhất vào năm 2035, chủ yếu nhờ chương trình xây dựng lò phản ứng đầy tham vọng của Trung Quốc.

Một nhà máy điện hạt nhân điển hình có công suất phát điện khoảng 1 gigawatt (GW) — tương đương một tỷ watt điện. Với công suất này, một nhà máy hoạt động khoảng 90% thời gian trong năm (theo mức trung bình của Hoa Kỳ) có thể tạo ra khoảng 8 terawatt-giờ điện mỗi năm.

Hai loại lò phản ứng điện hạt nhân phổ biến nhất là lò phản ứng nước áp lực (PWR) và lò phản ứng nước sôi (BWR). Cả hai đều được xếp vào loại lò phản ứng nước nhẹ (LWR) vì chúng sử dụng nước thường (nước nhẹ) làm chất làm chậm neutron và chất làm mát. Các lò phản ứng nước nhẹ (LWR) chiếm hơn 80% tổng số lò phản ứng hạt nhân trên thế giới, và trong đó, hơn ba phần tư là lò phản ứng nước áp lực (PWR).

Các vấn đề ảnh hưởng đến điện hạt nhân

Các quốc gia có thể có nhiều lý do khác nhau để phát triển các nhà máy điện hạt nhân, bao gồm: thiếu hụt nguồn năng lượng trong nước, mong muốn đạt được sự độc lập về năng lượng, và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính bằng cách sử dụng nguồn điện không phát thải carbon.

Việc ứng dụng điện hạt nhân mang lại nhiều lợi ích đáng kể để đáp ứng những nhu cầu này, nhưng đồng thời cũng đặt ra một số vấn đề cần xem xét cẩn trọng, bao gồm:

• An toàn của các lò phản ứng hạt nhân,

• Chi phí đầu tư và vận hành,

• Xử lý chất thải phóng xạ,

• Và nguy cơ chu trình nhiên liệu hạt nhân bị lợi dụng để phát triển vũ khí hạt nhân.

An toàn

An toàn của các lò phản ứng hạt nhân đã trở thành vấn đề hàng đầu kể từ sau sự cố Fukushima năm 2011.
Những bài học rút ra từ thảm họa này bao gồm nhu cầu phải:

• Áp dụng các quy định dựa trên đánh giá rủi ro (risk-informed regulation);
• Tăng cường hệ thống quản lý để đảm bảo rằng các quyết định trong trường hợp xảy ra tai nạn nghiêm trọng được đưa ra dựa trên yếu tố an toàn, chứ không phải vì chi phí hoặc áp lực chính trị;
• Đánh giá định kỳ các thông tin mới về rủi ro từ thiên tai, chẳng hạn như động đất và sóng thần;
• Thực hiện các biện pháp giảm thiểu hậu quả có thể xảy ra trong trường hợp mất điện toàn nhà máy (station blackout).

Tổng kết lại, năng lượng điện hạt nhân là một nguồn năng lượng đầy tiềm năng, có khả năng cung cấp điện ổn định, sạch và gần như không phát thải khí nhà kính. Điều này giúp nó trở thành một giải pháp quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

Tuy nhiên, việc phát triển năng lượng hạt nhân đòi hỏi phải có hệ thống quản lý chặt chẽ nhằm đảm bảo an toàn, xử lý hiệu quả chất thải phóng xạ và kiểm soát rủi ro. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, năng lượng hạt nhân hứa hẹn sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong chiến lược phát triển năng lượng bền vững, phục vụ con người đồng thời bảo vệ môi trường cho các thế hệ mai sau.

Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết của chúng tôi! Hy vọng những thông tin được chia sẻ đã mang đến cho bạn kiến thức hữu ích và góc nhìn mới mẻ. Hãy nhấn vào đây để khám phá thêm nhiều bài viết hấp dẫn khác!