Trung Quốc xây nhà máy điện hạt nhân muối nóng chảy đầu tiên trên thế giới

Theo SCMP , Trung Quốc có kế hoạch bắt đầu xây dựng nhà máy điện lò phản ứng muối nóng chảy thorium đầu tiên trên thế giới vào năm tới tại sa mạc Gobi, tây bắc nước này. Lò phản ứng muối nóng chảy không cần nước để làm mát vì nó sử dụng muối lỏng và carbon dioxide để truyền nhiệt và tạo ra điện.

Việc sử dụng thorium làm nhiên liệu chính không tạo ra mối lo ngại về nguy cơ thiếu hụt uranium – loại nhiên liệu thường được sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân, vì thorium dồi dào hơn uranium.

Theo ước tính của một số nhà khoa học, Trung Quốc có đủ trữ lượng thorium để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong 20.000 năm.

Lò phản ứng này dự kiến sẽ hoàn thành và đi vào hoạt động vào năm 2029, tạo ra nhiệt với công suất tối đa 60 megawatt.

Một phần năng lượng nhiệt sẽ được sử dụng để vận hành một đơn vị phát điện 10MW, và phần còn lại sẽ sản xuất hydro bằng cách phân tách các phân tử nước ở nhiệt độ cao.

Nhà máy điện lò phản ứng muối nóng chảy dạng mô-đun nhỏ sử dụng thorium này sẽ được Viện Vật lý ứng dụng Thượng Hải, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc xây dựng và vận hành.

Viện Nghiên cứu và Thiết kế Kỹ thuật Hạt nhân Thượng Hải nhận định, dự án này sẽ “thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghệ liên quan đến sản xuất vật liệu và thiết bị cao cấp” , đặc biệt sẽ giúp Trung Quốc đạt được “sự độc lập về năng lượng”.

Hiện nay, lò phản ứng thorium duy nhất đang hoạt động trên Trái đất cũng nằm ở sa mạc Gobi, cách thành phố Vũ Uy, tỉnh Cam Túc khoảng 120 km về phía tây bắc.

Lò phản ứng thử nghiệm này chỉ có thể sản xuất 2MW điện năng và không tạo ra điện. Tuy nhiên, nó kết hợp một số công nghệ mang tính cách mạng, bao gồm siêu hợp kim có thể chịu được nhiệt độ cao, bức xạ và ăn mòn hóa học.

Nguyên lý hoạt động

Địa điểm xây dựng lò phản ứng phát điện mới sẽ nằm ở phía tây của lò phản ứng nhỏ thử nghiệm, chiếm diện tích nhỏ hơn một sân bóng đá.

Muối nóng chảy mang nhiên liệu thorium đi vào lõi lò phản ứng qua các đường ống để trải qua phản ứng dây chuyền. Sau khi nhiệt độ tăng lên, nó chảy ra phía bên kia và truyền nhiệt cho muối nóng chảy không có thorium đang lưu thông trong một vòng riêng biệt.

Muối nóng chảy nhưng không phóng xạ, sau đó chảy vào nhà máy điện bên cạnh lò phản ứng để dẫn động tua-bin khí chạy bằng carbon dioxide nhằm phát điện.

Dự án mới này cũng bao gồm nhiều cơ sở khác, chẳng hạn như một trung tâm nghiên cứu và nhà máy xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng.

Theo báo cáo, hơn 80% vật liệu, nhiên liệu đã qua sử dụng sẽ được tái chế. Chất thải phóng xạ còn lại sẽ được đông đặc thành thủy tinh và vận chuyển đến bãi xử lý chất thải hạt nhân quốc gia sâu dưới lòng đất ở sa mạc Gobi.

Hiện nay, hầu hết các lò phản ứng nhiên liệu uranium sử dụng nước để làm mát đều có nguy cơ nổ nếu máy bơm bị trục trặc. Nhưng trong lò phản ứng thorium, muối nóng chảy có thể rơi vào thùng chứa bên dưới lò phản ứng, không gây nguy hiểm cho môi trường xung quanh.

Theo báo cáo, lò phản ứng mới của Trung Quốc sẽ được sử dụng cho mục đích nghiên cứu, chủ yếu phục vụ các nhà khoa học. Tuy nhiên, nước này cũng có kế hoạch xây dựng một cơ sở điện gió, một nhà máy điện mặt trời, một nhà máy điện lưu trữ năng lượng từ muối nóng chảy, một nhà máy điện nhiệt và một cơ sở sản xuất hóa chất, cùng lúc với nhà máy điện thorium.

Các loại năng lượng khác nhau sẽ được tích hợp vào lưới điện thông minh để cung cấp điện giá rẻ, ít carbon, ổn định và đủ dùng cho sản xuất công nghiệp.

Sau đó, bắt đầu từ năm 2030, Trung Quốc sẽ bắt đầu xây dựng các lò phản ứng mô-đun thương mại sử dụng thorium với công suất phát điện từ 100MW trở lên.

Các nhà đóng tàu Trung Quốc gần đây cũng đã công bố thiết kế đầu tiên trên thế giới về một tàu container khổng lồ chạy bằng lò phản ứng muối nóng chảy này. Một số chuyên gia vận tải tin rằng nó có thể bắt đầu một cuộc cách mạng mới trong hậu cần con người.

Lò phản ứng muối nóng chảy đầu tiên trên thế giới sử dụng thorium được xây dựng và vận hành tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Mỹ vào những năm 1960 trong bốn năm.

Do những hạn chế về mặt kỹ thuật vào thời điểm đó, lò phản ứng gặp phải nhiều vấn đề, khiến một nửa thời gian hoạt động phải dành cho việc bảo trì.

Lò phản ứng đã đóng cửa vĩnh viễn vào tháng 12/1969.