Xây Dựng: Năng lượng hạt nhân

Dẫn nhập - Năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình

Năm 1897, trong thí nghiệm về các tia cathode, Thomson đã tình cờ phát hiện ra các hạt electron. Phát hiện của Thomson đã mở cánh cửa vào thế giới các hạt cơ bản, khởi nguồn cho ngành vật lý hạt nhân và ứng dụng quan trọng nhất là mở ra một nguồn năng lượng mới - năng lượng nguyên tử. Nhưng chỉ từ khi Đại chiến thế giới thứ hai kết thúc, sau vụ Mỹ thả hai quả bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagashaki, cuộc chạy đua vũ khí hạt nhân của Mỹ và Liên Xô trong thời kỳ chiến tranh lạnh, và đặc biệt sau tai nạn hạt nhân ở nhà máy điện hạt nhân Chenobyl (26/04/1986), thế giới mới biết nhiều hơn về các ứng dụng của vật lý nguyên tử. Hai thảm họa trên đã gây nên mối sợ hãi cho loài người trước việc sử dụng năng lượng nguyên tử vào mục đích hòa bình.

4.1.1. Vai trò của năng lượng hạt nhân trong thế giới hiện đại

Trong lịch sử phát triển của loài người, năng lượng đóng một vai trò quan trọng. Năng lượng là một trong những nguyên nhân của các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong lịch sử. Năng lượng quyết định tiềm năng, mức độ và nhịp độ phát triển của một nền kinh tế.

Trong một trăm năm cuối cùng của thiên niên kỷ thứ hai, loài người đã khai thác và sử dụng năng lượng nhiều hơn 19 thế kỷ trước cộng lại. 95% trong số đó là năng lượng hóa thạch. Việc sử dụng quá nhiều năng lượng hóa thạch nẩy sinh hai vấn đề làm đau đầu các nhà hoạch định chính sách năng lượng: đó là sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hóa thạch và các vấn đề liên quan đến môi trường.

Các nhà khoa học dự báo, trong thế kỷ 21 con người chưa cần lo lắng về việc cạn kiệt các nguồn năng lượng hóa thạch. Trữ lượng dầu mỏ của thế giới còn khoảng 140 tỷ tấn, trữ lượng than đá khoảng 15 000 tỷ tấn và trữ lượng khí đốt khoảng 600 000 tỷ m³. Nhưng các tác hại đến môi trường do việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch đang là một vấn đề toàn cầu. Sản phẩm của quá trình đốt cháy các nhiên liệu có nguồn gốc hữu cơ được thải trực tiếp vào bầu khí quyển. Trong số đó có nhiều chất thải tồn tại dưới dạng khí, quan trọng nhất là CO2. Mỗi năm các chất thải từ nhiên liệu hóa thạch đã đưa thêm 25 tỉ tấn CO2 vào khí quyển. Các nhà khoa học thừa nhận, việc gia tăng khí CO2 là nguyên nhân trực tiếp gây nên hiện tượng nóng lên của trái đất và các hiện tượng biến đổi khí hậu khác. Các chuyên gia khí hậu cũng cảnh báo, các thay đổi lớn về khí hậu sẽ dẫn đến sự xáo trộn bầu sinh quyển của trái đất (chênh lệnh nhiệt độ quá lớn giữa các khu vực của trái đất, bão lớn, nước biển dâng cao, lũ lụt, hạn hán…) sẽ là nguyên nhân phá hoại sản xuất nông nghiệp và điều kiện sinh sống của con người nhiều nơi trên trái đất.

Cùng với hai vấn đề lớn về sử dụng năng lượng hóa thạch trên còn có một vấn đề về nhu cầu sử dụng năng lượng của con người. Các nước kém phát triển với gánh nặng dân số và phát triển kinh tế, nên có nhu cầu sử dụng năng lượng rất lớn. Hơn nữa, một yếu tố quan trọng là các nguồn năng lượng này phải rẻ tiền và không phụ thuộc quá nhiều vào các nước giàu tài nguyên năng lượng.

Với những lý do trên, đòi hỏi tìm ra một nguồn năng lượng mới, thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch là một yêu cầu cấp thiết. Con người cần đưa vào sử dụng gấp những công nghệ năng lượng mới, tạo ra ít khí thải như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt… Nhưng thực tế nghiên cứu cho thấy, khả năng thay thế của các nguồn năng lượng này trong thời gian tới còn rất nhiều hạn chế.

Giống như các nguồn năng lượng thay thế đang hướng tới, năng lượng hạt nhân cũng không tạo ra các khí thải gây tác động đến khí hậu trái đất, và hiện tại là giải pháp duy nhất đáp ứng một cách ổn định nhu cầu năng lượng khổng lồ của con người. Năng lượng hạt nhân và các nguồn điện sạch khác như mặt trời, gió, sinh nhiệt và địa nhiệt không hề cạnh tranh với nhau, trái lại chúng cần trở thành những nguồn năng lượng hỗ trợ lẫn nhau để đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới.

Việc phát triển năng lượng nguyên tử đã là giải pháp tối ưu hay chưa là một câu hỏi lớn cho các nhà khoa học và các nhà bảo vệ môi trường đang tranh cãi. Điều quan trọng là các nhà bảo vệ môi trường cần phải thực tế hơn nữa đối với các giải pháp cho tình trạng môi trường hiện nay.

Tính đến thời điểm năm 2000, trên thế giới có 439 nhà máy điện hạt nhân, tổng công suất một năm 352121 MW, chiếm 16% sản lượng điện toàn thế giới.

Trong lịch sử 50 năm phát triển điện nguyên tử, nhịp độ xây dựng các nhà máy điện phản ánh nhu cầu năng lượng của thế giới. Những năm 70 của thế kỷ 20, các nhà máy điện nguyên tử được xây dựng và mở rộng ở nhiều nước trên thế giới. Nhưng sang thập niên 80, suy thoái kinh tế thế giới, lạm phát gia tăng, năng lượng trên thị trường đồng loạt tăng giá. Các nhà nước công nghiệp thực thi chính sách tiết kiệm để giảm chi phí cho nền kinh tế. Đặc biệt là sau tai nạn ở nhà máy điện nguyên tử "Three mile Island" (Mỹ, PWR) – 1979 và Checnobyl (Liên Xô, RBMK) – 1986, thế giới phải tập trung vào kiểm tra và nghiên cứu biện pháp tăng cường an toàn. Các nguyên nhân đó làm giá thành điện nguyên tử tăng cao và giảm sức cạnh tranh trên thị trường năng lượng. Bên cạnh đó là các biến động chính trị, xã hội của thế giới, các mối lo ngại về an ninh trong việc sử dụng năng lượng hạt nhân, các vấn đề về an toàn phóng xạ, chất thải hạt nhân… Tất cả các lý do đó, đã khiến cho các nước công nghiệp phát triển, đặc biệt là các nước có đủ nguồn dự trữ năng lượng hóa thạch, ngừng việc xây mới và phát triển công nghệ điện nguyên tử.

Bảng 4.1. Số lượng và phân bố các nhà máy điện nguyên tử trên thế giới 1995 – 2000.

(Nguồn: С. А. Тевлин, Атомные электрические станции с реакторами ВВЭР
(Nhà máy điện hạt nhân nước – nước), МЭЙ -2002)

Quốc gia	Số lượng và công suất các nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động
	1995		1999		2000
	SL	Công suất thiết kế (MW)	SL	Công suất thiết kế (MW)	SL	Công suất thiết kế (MW)
Achentina	2	935	2	935	2	935
Acmenia	1	376	1	376	1	376
Bỉ	7	5 712	7	5 712	7	5 712
Bungary	6	3 538	6	3 538	6	3 538
Anh	35	12 968	35	12 968	35	12 968
Áo	4	1 729	4	1 729	4	1 729
Đức	19	21 122	19	21 122	19	21 122
Ấn Độ	10	1 695	11	1 897	14	2 503
Tây Ban Nha	9	7 470	9	7 470	9	7 470
Canada	21	12 602	14	9 998	14	9 998
Trung Quốc	3	2 167	3	2 167	3	2 167
Lithunia	2	2 370	2	2 370	2	2 370
Mexico	2	1 360	2	1 360	2	1 360
Hà Lan	2	504	1	449	1	449
Pakistan	1	125	1	125	2	425
Bắc Triều Tiên	11	9 120	16	12 990	16	12 990
Nga	29	19 843	29	19 843	29	19 843
Rumania	-	-	1	650	1	650
Slovakia	4	1 632	6	2 408	6	2 408
Slovenia	1	632	1	632	-	-
Mỹ	109	100 246	104	97 156	104	97 156
Đài Loan	6	4 884	6	4 884	6	4 884
Ucraine	15	12 840	14	12 115	14	12 115
Phần Lan	4	2 656	4	2 656	4	2 656
Pháp	56	58 493	59	63 103	59	63 103
CH Czech	4	1 648	4	1 648	5	2560
Thụy Sỹ	5	3 182	5	3 182	5	3 182
Thụy Điển	12	10 032	11	9 432	11	9 432
CH Nam Phi	2	1 842	2	1 842	2	1 842
Nhật	51	40 093	53	43 691	53	43 691
Tổng	435	344 275	433	349 074	439	352 121

Bảng 4.2. So sánh điện nguyên tử và các nguồn năng lượng khác

	Pháp	Thụy Điển	Nhật	Đức	Anh	Mỹ	Nga
Cơ cấu nguồn điện nguyên tử trong nghành điện	77.7%	42%	32%	30%	26.3%	22%	12.2%
Công suất (MW)	59 033	10 062	38 029	22 637	11 909	98 748	19 843
Số lượng khí thải nhiệt điện có công suất tương đương (Tấn/người.năm)
СО₂	5,6	6,74	1,5	1,8	1,28	2,56	0,7
SO₂	0,13	0,16	0,04	0,04	0,02	0,06	0,01
NO_x	0,08	0,01	0,02	0,02	0,02	0,03	0,005
Tro bụi, không qua lưới lọc	0,004	0,004	0,001	0,001	0,001	0,001	0,0006
Sỉ than	0,08	0,08	0,02	0,02	0,02	0,03	0,01
Phóng xạ, (Кu)	13,7	15.1	3,4	3,9	2,8	5,8	1,75
Năng lượng hoá thạch tương đương
Than (triệu tấn/năm)	104,6	20,3	56,5	44,3	21,6	195,3	65,3
Dầu mỏ (triệu tấn/năm)	83,2	16,1	44,9	34,2	17,2	155,3	65,3
Khí thiên nhiên (tỷ m³/năm)	64,8	11,04	44,2	24,3	15,0	117,0	36,8
Ôxy, (triệu tấn/năm)	108	18	72	40	25,2	191,0	36,0
Diện tích đất xây dựng (ha)	16 443	3 184	8 872	6 772	3 394	30 684	11 098

Tuy nhiên, các nhà khoa học dự báo điện hạt nhân sẽ hồi sinh trở lại trong thế kỷ 21. Dự báo đó dựa trên hai nguyên nhân chủ yếu:

• An toàn năng lượng đang được đề cao ở từng quốc gia, yêu cầu có một nguồn năng lượng ổn định, không phụ thuộc vào các nguồn cung cấp từ bên ngoài, cũng như trữ lượng các nguồn nguyên liệu hóa thạch bên trong mỗi quốc gia.

• Việc khai thác và sử dụng quá mức các nguồn nguyên liệu hóa thạch đang làm ảnh hưởng và thay đổi khí hậu toàn cầu.

Nhưng ngành năng lượng nguyên tử cũng sẽ có những khó khăn trong tương lai:

• Vấn đề an toàn các nhà máy điện hạt nhân, mức độ ảnh hưởng các tai nạn đến môi trường xung quanh.

• Chất thải hạt nhân.

• Việc phát triển năng lượng nguyên tử và mối lo ngai các cuộc chạy đua vũ khí hạt nhân trong khu vực.

4.1.2. Năng lượng hạt nhân ở các nước Châu Á – Thái Bình Dương

Các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước ở khu vực châu Á – Thái Bình Dương đang ở giai đoạn tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ. Tốc độ tăng trưởng kinh tế thế giới năm 2004 là 5%, trong khi đó khu vực Châu Á – Thái Bình Dương tốc độ tăng trưởng đều đặn khoảng 7-8% năm. Trong thập niên 90 của thế kỷ 20, sản lượng xuất khẩu ở các nước Châu Á – Thái Bình Dương tăng 13,6%, tổng vốn đầu tư tăng gấp 10 lần so với thập niên 80. Bên cạnh tốc độ tăng trưởng kinh tế cao là gánh nặng về dân số, năm 1990 khu vực này có 3,17 tỷ người, và tăng lên 3,7 tỷ người năm 2000, và dự báo sẽ đến năm 2025 dân số khu vực Châu Á – Thái Bình Dương là 4,86 tỷ người. Như vậy có khoảng trên 60% dân số thế giới sống ở các nước đang phát triển. Với hai lý do đó, các nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương đang rất quan tâm đến vấn đề năng lượng hạt nhân.

Ở thời điểm năm 2000, theo số liệu của tổ chức WANO (Hiệp hội các nhà máy điện hạt nhân), khu vực châu Á – Thái Bình Dương có tổng cộng 33 nhà máy điện hạt nhân, với 82 lò phản ứng, tổng công suất 61 826 MW. Chiếm khoảng 17% sản lượng điện nguyên tử thế giới.

Bảng 4.3. Thống kê số lượng các nhà máy điện hạt nhân khu vực Châu Á – Thái Bình Dương (2000).
(Nguồn: С. А. Тевлин, Атомные электрические станции с реакторами ВВЭР
(Nhà máy điện hạt nhân nước – nước), МЭЙ -2002)

Quốc gia

Loại lò phản ứng

Số lượng lò phản ứng

Công suất (MW)

Nhật

Tổng

BWR

PWR

GCR

ABWR

24 195

17 974

166

1 356

43 691

CHND Triều Tiên

Tổng

PWR

PHWR

12 312

678

12 990

Đài Loan

Tổng

BWR

PWR

2 982

1 902

4 884

Ấn Độ

Tổng

BWR

PHWR

313

2 190

2 503

Trung Quốc

PWR

2167

Pakistan

Tổng

PHWR

PWR

125

300

425

Việt Nam nằm trong khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, với tốc độ tăng trưởng bình quân hằng năm khoảng 7,5%, tốc độ tăng trưởng ngành điện 14%. Để đạt mục tiêu đề ra đến năm 2020 Việt Nam thành một nước công nghiệp hóa, năng lượng phải là ngành mũi nhọn, đầu tàu của nền kinh tế. Theo các nhà hoạch định chính sách năng lượng Việt Nam thì với tốc độ tăng trưởng kinh tế và điện năng đó, đến năm 2020, nền kinh tế Việt Nam cần 200 tỷ KWh. Cũng theo tính toán của các nhà hoạch định chính sách, huy động tất cả các nguồn lực nội địa, thì cũng chỉ đạt được khoảng 165 tỷ KWh. Trong đó, thủy điện - 58 tỷ KWh, nhiệt điện, khí đốt – 78 tỷ KWh, nhiệt điện than – 37 tỷ KWh, các nguồn năng lượng mới – 2 tỷ KWh. Như vậy còn thiếu khoảng 35 tỷ KWh phải nhập khẩu. Đứng về mặt an ninh năng lượng điều này không phải là giải pháp tối ưu.

Hiện tại Việt Nam đang bắt đầu khởi động dự án điện nguyên tử, với hy vọng đến năm 2017 – 2020 một hoặc hai lò phản ứng đầu tiên đưa vào sản xuất, tổng công suất 2000 MW. Tổng vốn đầu tư giai đoạn này vào khoảng 3 tỷ USD. Vị trí được lựa chọn để đặt nhà máy điện nguyên tử đầu tiên của Việt Nam là tỉnh Ninh Thuận.

Các nhà khoa học, môi trường và dư luận đang rất quan tâm đến dự án này. Giống như tất cả các nước khác trên thế giới, luôn có hai luồng ý kiến trái ngược nhau về điện nguyên tử. Dưới đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu hơn về nguồn năng lượng gây nhiều tranh cãi này.

4.2. Uran – nguyên liệu của công nghệ hạt nhân

Uranium - nguyên tố kim loại nằm trong họ Actinoid, bao gồm các kim loại Ac, Th, Pa, U và các kim loại siêu Uran (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). Nhưng Uran là kim loại nổi tiếng nhất trong họ Actinoid vì nó có các ứng dụng quan trọng trong vũ khí hạt nhân và ngành điện nguyên tử. Oxit Uran còn được ứng dụng trong ngành gốm và thủy tinh.

4.2.1. Uran trong tự nhiên

Nguyên tố Uran chiếm 0,003% khối lượng vỏ trái đất. Trong tự nhiên có 4 loại mỏ Uran:

- Thứ nhất là các mỏ quặng Oxit Uran (UO₂), hàm lượng Uran cao nhưng hiếm gặp trong tự nhiên. Phân bố chủ yếu ở Canada, CH Czech và Pháp.
- Thứ hai là các vỉa quặng các kim loại nặng (vàng, bạc…) có chứa Uran và Thorium. Các mỏ chứa Uran dạng này thường gặp ở Nga, Canada, Nam Phi, và Australia.
- Thứ ba là các mỏ dạng trầm tích và sa thạch. Loại mỏ này thường gặp ở các tiểu bang miền Tây nước Mỹ.
- Thứ tư là các mỏ diệp thạch Sắt – Uran, Photpho – Uran. Các diệp thạch giàu Uran thường gặp ở Thụy Điển, Mỹ, Angola, CH Trung Phi…Ngoài ra phần lớn than nâu, và một số ít loại than đá ở Mỹ, Czech và Tây Ban Nha cũng chứa hàm lượng Uran đáng kể.

Việc tìm kiếm Uran ở Việt Nam bắt đầu năm 1955 ở một số điểm chọn lọc. Từ 1978, một chương trình thăm dò có hệ thống đã được tiến hành. Trong suốt giai đoạn từ 1997-1999, việc khai thác tập trung chủ yếu ở khu vực thung lũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam.

4.2.2. Uran và vị trí trong bảng tuần hoàn

Ngày mà tên Uran được đặt cho nguyên tố số 92 là ngày 24/09/1789; tuy nhiên đây vẫn chưa phải là ngày thật sự khai sinh ra nó. Nhà hóa học người Đức - Martin Klaproth, người sáng lập ra ngành hóa phân tích, khi xem xét một quặng được cho là của sắt và kẽm đã nghi ngờ rằng trọng quặng phải có một nguyên tố mới. Sau quá trình phân tích ông đã thu được sản phẩm là thứ bột đen, có ánh kim. Ông gọi nguyên tố này là Uran, lấy tên của Uranus, Thiên vương tinh, hành tinh vừa được tìm ra trước đó. Không ai nghi ngờ và dám thắc mắc về công việc của Klaproth, nhà hóa học phân tích số một của châu Âu lúc bấy giờ. Nhưng đến năm 1813, nhà hoá học Pháp Eugène Peligot đã chứng minh được rằng cái mà Klaproth thu được chỉ là Oxit Uran (UO₂) chứ chưa phải là nguyên tố Uran. Cũng phải mất một thời gian dài nữa, các nhà khoa học mới tách được Uran dưới dạng đơn chất khá tinh khiết.

Hành trình đi tìm vị trí của Uran trong bảng tuần hoàn cũng đầy trắc trở. Khi sắp xếp các nguyên tố hoá học thành bảng, Uran được đặt vào nhóm III, giữa Cadmi và Thiếc. Sự sắp xếp này theo khối lượng nguyên tử nhưng có vẻ không phù hợp vì nó chẳng có tính chất nào giống với các nguyên tố nhóm này. Mendelev kết luận khối lượng nguyên tử của Uran chưa đúng; giá trị khối lượng nguyên tử của nó phải lớn gấp rưỡi mới phải và ông đã đặt Uran vào phân nhóm VI, vị trí cuối cùng trong bảng tuần hoàn. Sau đó, một nhà khoa học đã tổng hợp và chiết tách Uran cẩn thận hơn đã chứng minh Mendelev đã đúng với sản phẩm có độ tinh khiết tới 99% của mình.

Tưởng như vậy đã là xong, bao nhiêu năm trời Uran an phận với vị trí này trong bảng hệ thống tuần hoàn. Nhưng với sự ra đời của hàng loạt các nguyên tố siêu Uran, người ta thấy cần phải xem xét lại vị trí của nguyên tố Uran này. Bởi Uran và các nguyên tố này có tính chất giống nhau. Đây không phải là lần thứ nhất. Kinh nghiệm của 14 nguyên tố giống hệt nhau đã làm các nhà khoa học nhiều phen đau đầu để cuối cùng là sự ra đời của họ Latanoid. Sau khi nhóm Latanoid ra đời, các nhà vật lý đã dự đoán hiện tượng tương tự sẽ xảy ra ở chu kỳ tiếp sau. Sau nhiều lần tranh luận, một số lớn các nhà khoa học đi tới kết luận phải đặt Uran cùng các nguyên tố siêu Uran vào một nhóm và vào một ô giống như họ các nguyên tố Lantanoid vậy. Thế là họ Actinoid ra đời đánh dấu sự trở về nhóm 3 của Uran với những quyền đầy đủ hơn. Tất nhiên không phải tất cả các nhà hoá học đều nhất trí với ý kiến này vì về phương diện tính chất, Uran là kẻ xa lạ với nhóm III như đã nói ở trên.

4.2.3. Tính chất vật lý của Uran

Uran là một trong những kim loại nặng nhất tìm thấy trong tự nhiên. Uran nguyên chất có trọng lượng riêng lớn và dẻo, có độ dẫn điện kém.

Trong tự nhiên thường tìm thấy 3 đồng vị của Uran: U²³⁸, U²³⁵,U²³⁸, với tỷ lệ tương ứng là 97,3%, 0,07% và 0,0058%. Uran có 3 loại thù hình chính:

- Lưới tinh thể kim loại dạng thẳng đứng - tồn tại ở nhiệt độ thường đến khoảng 668^oC
- Lưới tinh thể phức tạp dạng tứ giác – tồn tại ở nhiệt độ khoảng 668 – 774^oC.
- Lưới tinh thể lập phương – tồn tại trong khoảng nhiệt độ từ 774 – 1132^oC (Nhiệt độ nóng chảy của Uran).

Bảng 4.4. Tính chất vật lý của Uranium

Số nguyên tử (Z)	92
Khối lượng nguyên tử	238.02
Đồng vị thường gặp trong tự nhiên	235, 235, 236, 238
Nhiệt độ nóng chảy	1132^oC
Nhiệt độ sôi	3118^oC
Trọng lượng riêng	18,7 g/cm³
Độ cứng (theo thang độ cứng Moss)	4
Số ôxi hóa	+3, +4, +5, +6

4.2.4. Uran – nguyên liệu của công nghệ hạt nhân

Trong tự nhiên tồn tại chủ yếu hai loại đồng vị U238 và U235, nhưng do cấu tạo nguyên tử khác nhau dẫn đến các tính chất vật lý khác nhau. Chỉ có U235 trong những điều kiện nhất định, là có khả năng tự phân chia thành hai nguyên tố hóa học mới và tỏa ra nhiệt lượng lớn. Chính tính chất quan trọng này, U235 được coi là nguyên liệu quan trọng nhất trong công nghệ hạt nhân.

Điều kiện của phản ứng phân hạch: Khi ta truyền cho hạt nhân một năng lượng đủ lớn, hạt nhân có thể vỡ thành hai hay nhiều mảnh nhỏ hơn nó. Năng lượng cần thiết, nhỏ nhất để làm hạt nhân phân chia được gọi là năng lượng kích hoạt. Năng lượng kích hoạt được sử dụng cho hai phần: một phần truyền cho các nơtron riêng biệt bên trong hạt nhân tạo ra các dạng chuyển động nội tại, một phần dùng để kích thích chuyển động tập thể của toàn bộ hạt nhân, do đó gây ra biến dạng và làm hạt nhân vỡ thành các mảnh nhỏ.

Năng lượng kích hoạt với từng hạt nhân phụ thuộc vào tỷ số (Z²/A) theo hệ thức:

W ≈ 0,18 . A^2/3[5,2 – 0,117 (Z²/A)] MeV (4.1)

Trong đó Z là điện tích, A là số khối của hạt nhân bị phân hạch. Khi (Z²/A) khá lớn (vẫn thỏa mãn 5,2 > 0,117(Z²/A)) thì năng lượng kích họat rất nhỏ. Do đó các hạt nhân nặng có thể phân hạch không những do hấp thụ năng lượng của nơtron mà còn có thể phân rã một cách tự phát.

Thực nghiệm cho thấy, các hạt nhân U²³⁵, Pu²³⁹ có thể vỡ khi hấp thụ nơtron có năng lượng nhỏ (0,001 đến 0,1 eV). Còn các hạt nhân U²³⁸ và Th²³² bị vỡ khi khi hấp thụ nơtron có năng lượng lớn hơn 1,0 MeV.

Giải thích hiện tượng: Khi hấp thụ nơtron, hạt nhân biến thành hạt nhân mới ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn mức năng lượng cơ bản. Năng lượng kích thích bằng tổng động năng và năng lượng liên kết của nơtron trong hạt nhân mới. Nếu năng lượng kích thích lớn hơn năng lượng kích hoạt thì phản ứng phân hạch diễn ra, còn nếu năng lượng kích thích nhỏ hơn năng lượng kích hoạt thì hạt nhân trở lại trạng thái ban đầu và phát ra các tia γ.

Với U²³⁸ năng lượng kích hoạt W = 7 MeV, nhưng năng lượng kích thích sau khi hấp thụ nơtron được tính bằng:

E = Δm. c² = (M₂₃₈ + n – M₂₃₈) c² ≈ 6 MeV (4.2)

Nghĩa là năng lượng kích thích nhỏ hơn năng lượng kích hoạt. Vì vậy hạt nhân chỉ bị vỡ khi hạt nơtron có động năng lớn hơn 1MeV.

Đối với U²³⁵, năng lượng kích hoạt W = 6,6 MeV, nhưng năng lượng kích thích sau khi hấp thụ nơtron:

E = Δm. c² = (M₂₃₅ + n – M₂₃₆) c² ≈ 6,8 MeV (4.3)

Như vậy năng lượng kích thích lớn hơn năng lượng kích hoạt, vì vậy nơtron có năng lượng nhỏ 0,001 – 0,1 eV cũng đủ khả năng làm phá vỡ hạt nhân U²³⁵.

Năng lượng khi vỡ hạt nhân: Khi hạt nhân vỡ thì khối lượng tổng cộng các mảnh vỡ ra bao giờ cũng nhỏ hơn khối lượng hạt nhân nặng. Năng lượng tỏa ra tương ứng với độ hụt khối và được gọi là năng lượng vỡ hạt nhân hay năng lượng phân hạch.

U₉₂²³⁵ + n₀¹ à X_Z1^A1 + Y_Z2^A2 + k n₀¹ + E k= 2 – 3 (4.4)

Hai mảnh X, Y là những hạt nhân khác nhau tùy theo điều kiện của phản ứng, xác xuất xuất hiện hai hạt nhân X, Y phụ thuộc vào số khối A của chúng, thường là các hạt nhân có số khối trung bình trong bảng tuần hoàn Mendelev.

Trong mọi trường hợp phản ứng phân hạch hạt nhân U²³⁵ bao giờ cũng tỏa ra năng lượng:

E = c² [(m_n + m_Uran) – (m_X + m_Y + km_n)] (4.5)

E ≈ 200 MeV được gọi là năng lượng phân hạch hạt nhân Uran. Điều này có nghĩa là 1 kg Uran 235 khi xảy ra phản ứng phân hạch, tỏa ra một năng lượng tương đương với 2000 tấn xăng, hoặc 26000 tấn than đá.

Muốn phản ứng dây chuyền xảy ra thì điều kiện cần thiết là mọi hạt nhân khi vỡ, phải phát ra một số nơtron. Những nơtron này lại có thể bắn phá các nhân Uran khác ở gần đó và cứ thế phản ứng tiếp diễn thành một dây chuyền.

Thực tế không phải mọi nơtron sinh ra đều bắn phá các hạt nhân xung quanh, mà chúng có thể bị mất đi vì nhiều lý do khác nhau: ví dụ như bị tạp chất trong nguyên liệu hấp thụ, hoặc U²³⁸ mà không xảy ra phản ứng phân hạch… Vì vậy muốn có phản ứng dây chuyền, cần xét đến hệ số K – hệ số nhân nơtron.

Hệ số K được xác định bằng tỷ số nơtron sinh ra và số nơtron mất đi do các nguyên nhân khác nhau. Nếu K < k =" 1,"> 1, số lượng nơtron tăng lên không ngừng theo cấp số nhân, đây là phản ứng dây chuyền không điều khiển được xảy ra trong các vụ nổ bom nguyên tử.

Uran trong tự nhiên chứa hai đồng vị U²³⁵ và U²³⁸. Hạt nhân U²³⁸ chỉ vỡ khi hấp thụ nơtron có năng lượng lớn. Khi hấp thụ nơtron năng lượng nhỏ, thì U²³⁸ biến thành Pu²³⁹. Như vậy, trong môi trường đồng nhất, nồng độ U²³⁸ lớn thì phản ứng dây chuyền là không thể xảy ra. Ngược lại nếu trong môi trường đồng nhất và khối lượng U235 đủ lớn thì phản ứng hạt nhân có thể xảy ra tự phát và tỏa ra một nhiệt lượng lớn. Khối lượng tới hạn - khối lượng tối thiểu để xảy ra phản ứng dây chuyền tự phát – của Uran là 1 kg, của Plutoni là 1,235kg.

Nguyên tắc của lò phản ứng hạt nhân: Khi phá vỡ hạt nhân trung bình có từ 2-3 nơtron bắn phá ra. 99% nơtron này được bắn phá ngay khi hạt nhân bị phá vỡ và có năng lượng khoảng 2 MeV, chỉ có 1% nơtron được tạo ra sau khi đã tạo thành hai mảnh vỡ, có năng lượng khoảng 0,5MeV. Để phản ứng dây chuyền có điều khiển xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân, cần làm chậm các hạt nơtron bằng các chất làm chậm.

Trong một lò phản ứng hạt nhân, các thanh Uran thiên nhiên hay plutoni rất mỏng xếp xen kẽ các lớp khá dày của chất làm chậm tạo thành vùng hoạt động trong đó xảy ra phản ứng dây chuyền. Như vậy, nơtron nhanh sinh ra do phản ứng phân hạch, sẽ bị giảm tốc đến vận tốc nhiệt trong chất làm chậm. Muốn điều chỉnh hoạt động của lò mạnh lên hay yếu đi thì dùng các thanh Cadmi có đặc tính hấp thụ mạnh nơtron nhiệt: muốn lò chạy yếu đi thì cho dồn những thanh Cadmi vào lò, muốn lò chạy mạnh lên thì rút dần ra, để bảo đảm hệ số nhân nơtron luôn luôn bằng đơn vị (k = 1).

Người ta cho chất làm lạnh chảy theo những đường ống vào trong lò để bảo đảm giữ nhiệt độ lò không cao quá mức nguy hiểm. Nếu lò dùng để cung cấp năng lượng thì chất làm lạnh đồng thời là chất tải nhiệt, chất này phải ít hấp thụ nơtron.

Một dòng nước thường sẽ nhận nhiệt nóng trong buồng trao đổi nhiệt và biến thành hơi. Hơi nước làm quay động cơ của máy phát điện rồi về buồng ngưng hơi và trở về buồng trao đổi nhiệt. Chất tải nhiệt chạy theo chu trình từ lò đến buồng trao đổi nhiệt về lò, nhờ hệ thống bơm đặc biệt. Ngoài ra lò phản ứng còn có hệ thống điều khiển và bảo vệ. Hệ điều khiển dùng để khởi động, làm dừng hoặc thay đổi công suất lò phản ứng. Hệ bảo vệ bảo đảm sự an toàn phóng xạ.

Hiện nay, người ta làm nhiều loại lò phản ứng khác nhau với nhiên liệu, chất tải nhiệt, chất làm chậm khác nhau tùy theo mục đích sử dụng: nghiên cứu khoa học, cung cấp năng lượng nguyên tử hay sản xuất nhiên liệu hạt nhân.

Nguyên tắc của bom hạt nhân: Người ta dùng hai mảnh U235 có khối lượng nhỏ hơn 1 kg đặt cách xa nhau. Dùng thuốc nổ phụ đẩy hai mảnh đó dính liền nhau, khối lượng bây giờ lớn hơn khối lượng tới hạn. Kết quả xẩy ra vụ nổ nguyên tử. Trên thực tế khó có thể đạt được U235 nguyên chất nên khối lượng tới hạn lớn hơn 1 kg nhiều.

4.3. Lò phản ứng hạt nhân – Trái tim của nhà máy điện nguyên tử

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh nguyên liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt… mà có các loại lò phản ứng hạt nhân khác nhau. Ở phần trước, chúng ta đã biết cấu tạo chung của một lò phản ứng hạt nhân. Phần này chúng ta sẽ tìm hiểu cụ thể hơn về cấu tạo của một lò phản ứng hạt nhân.

4.3.1. Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân

Một lò phản ứng hạt nhân có nhiều bộ phận khác nhau, nhưng quan trọng nhất là vùng phản ứng (hoạt động), nơi diễn ra các phản ứng dây chuyền. Năng lượng tỏa ra từ phản ứng dây chuyền được các chất dẫn nhiệt truyền ra ngoài. Để điều khiển các phản ứng dây chuyền, người ta sử dụng hệ thống điều khiển và bảo vệ, hệ thống này được làm từ các vật liệu có khả năng hấp thụ cao các hạt nơtron. Bao quanh vùng phản ứng là lớp vỏ bê tông dày, được gọi là lớp vỏ bảo vệ sinh học, có nhiệm vụ làm giảm cường độ các tia phóng xạ đến mức độ cho phép. Giữa lớp vỏ bảo vệ sinh học và lớp vỏ của lò phản ứng hạt nhân, thường có thêm một lớp vỏ bảo vệ “nóng”, có nhiệm vụ giảm bớt cường độ các tia phóng xạ phát ra từ lò phản ứng hạt nhân.

a) Thanh nhiên liệu: Nguyên liệu thường được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân là U²³⁵, U²³³, hoặc Pu²³⁹. Phản ứng dây truyền được xẩy ra dưới tác động ban đầu của các nơtron có năng lượng thấp hoặc trung bình. Lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu U²³⁵ nghèo, nơtron kích hoạt là các nơtron năng lượng thấp (nơtron chậm). Lò phản ứng hạt nhân sử dụng Pu²³⁹ hoặc U²³⁵ giàu, thường sử dụng nơtron kích hoạt có năng lượng lớn (nơtron nhanh). Các lò phản ứng hạt nhân thông thường hiện nay, sử dụng nguyên liệu UO₂ chứa 5% U²³⁵. Ôxit UO₂ có tính trơ mặt hóa học và phóng xạ, nhiệt độ nóng chảy cao (2800^oC).

b) Chất làm chậm: Có nhiệm vụ làm giảm năng lượng của các hạt nơtron hình thành trong phản ứng dây truyền. Chất làm chậm thường sử dụng là nước H₂O, nước nặng D₂O hoặc graphite (than chì). Nước nặng có giá thành cao, nên chỉ sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu là Uran tự nhiên chưa qua làm giàu. Thông thường sử dụng nước làm chất làm chậm.

c) Chất phản xạ: Có nhiệm vụ làm tăng số lượng các hạt nơtron trong vùng phản ứng, không cho các hạt nơtron bắn ra ngoài, và làm các hạt nơtron phân bố đều trong vùng phản ứng. Có thể kết hợp chất làm chậm làm chất phản xạ (nước, graphite) hoặc có thể dùng Uran tự nhiên.

d) Chất truyền nhiệt: Truyền nhiệt năng từ vùng phản ứng ra ngoài. Chất truyền nhiệt có thể chạy trong các ống áp lực, hoặc trực tiếp chạy qua vùng phản ứng. Chất truyền nhiệt thông thường được sử dụng là nước, khí gas, hoặc kim loại nóng chảy (Natri).

4.3.2. Phân loại lò phản ứng hạt nhân

Có nhiều cách phân loại lò phản ứng hạt nhân, dưới đây là cách phân loại phổ biến nhất, dựa vào các chất làm chậm và chất truyền nhiệt sử dụng trong lò phản ứng.

a) Lò phản ứng nước – nước: Các thanh nhiên liệu được xếp trong hộp đặt trong vùng phản ứng. Nước vừa làm chất truyền nhiệt, vừa làm chất làm chậm. Nước làm chất truyền nhiệt được đưa vào bên trong lò phản ứng, chạy dọc theo vùng phản ứng từ dưới lên trên. Áp suất trong lò phản ứng nước – nước khoảng 1-2 MPa.

Lò nước áp lực tạo hơi gián tiếp: Chất tải nhiệt vòng sơ cấp, được giữ ở trạng thái lỏng dưới áp suất cao, mang nhiệt từ lò hạt nhân tới thiết bị sinh hơi, tại đây diễn ra trao đổi nhiệt với vòng thứ cấp và hơi được tạo ra rồi dẫn tới tua-bin.

Lò nước sôi sinh hơi trực tiếp bằng cách làm sôi chất tải nhiệt trong lò. Hơi được tách ra khỏi chất lỏng trong một thiết bị phân tách đặt phía trên vùng hoạt động, sau đó được đưa tới turbin.

b) Lò phản ứng graphite: Graphite được sử dụng làm chất làm chậm, chất truyền nhiệt trong lò phản ứng graphite có thể là nước nhẹ, nước nặng, gas, hoặc kim loại nóng chảy. Các thanh nhiên liệu được xếp trong các ống dẫn cùng các chất truyền nhiệt. Bao quanh các ống dẫn là graphite. Ở nhiệt độ cao, graphite xảy ra phản ứng với không khí, do đó chất làm chậm graphite được xếp vào trong các hộp kín làm bằng kim loại. Lớp bảo vệ sinh học được làm bằng bê tông dày, khí trơ Heli hoặc CO₂ bơm vào bên trong lò phản ứng. Loại lò này gắn liền với tai nạn Checnobyl năm 1986.

c) Lò phản ứng sử dụng nơtron kích hoạt năng lượng lớn (nơtron nhanh): Nguyên liệu sử dụng trong lò là hỗn hợp U²³⁵ và Pu²³⁹ được làm giàu (15%). Phản ứng dây chuyền xảy ra dưới tác động kích hoạt của các nơtron nhanh. Bao quanh vùng phản ứng là các tấm U²³⁸ hoặc Th²³² có nhiệm vụ hấp thu toàn bộ các hạt nơtron nhanh, còn gọi là vùng tái sinh nguyên liệu. Các tấm U²³⁸ và Th²³² khi hấp thụ nơtron sẽ trở thành Pu²³⁹, U²³³, và sẽ tách ra trong quá trình tái chế.

Trong lò phản ứng sử dụng nơtron nhanh kích hoạt, không cần dùng chất làm chậm nơtron. kim loại lỏng (Na, K, hoặc hỗn hợp Na – K) được sử dụng làm chất truyền nhiệt.

Lò phản ứng sử dụng nơtron nhanh kích hoạt không cần chất làm chậm, sử dụng các thanh nguyên liệu được làm giàu, và sắp xếp gần nhau, nên nhiệt lượng tỏa ra rất lớn (1000 kW/l), do đó công suất của loại lò phản ứng lớn. Chất truyền nhiệt phải có khả năng trao đổi nhiệt nhanh, thường được sử dụng là kim loại lỏng (Na, K, hoặc hỗn hợp Na – K) được sử dụng làm chất truyền nhiệt. Cũng do sử dụng nguyên liệu là các thanh Uran được làm giàu nên mức độ nguy hiểm cũng cao hơn các loại lò khác.

d) Lò nhiệt độ cao tải nhiệt bằng bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm. Loại lò này vẫn chưa được vận hành thương mại, là một phương án thay thế cho thiết kế thông thường. Nó dùng graphite là chất làm chậm và khí helium là chất tải nhiệt. Đặc điểm nổi bật của HTGR là có độ an toàn cao. Nhiên liệu của chúng được bọc trong lớp vỏ gốm chịu được nhiệt độ trên 1.600oC trong khi nhiệt độ làm việc hiệu quả của lò là 95 độ C. Helium được dẫn trực tiếp tới turbin.

Ngoài ra, còn có một số lò cải tiến khác với tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ được nâng lên đang trong quá trình xin cấp phép ở một số nước và có thể được xây dựng vào năm 2010.

Bảng 4.5. Thống kê số lượng và chủng loại các loại lò xây dựng trên thế giới

(số liệu tính đến 31/12/2002).

Kí hiệu	Kiểu lò	Hoạt động	Đang xây dựng	Ngừng hoạt động	Hoãn hoạt động	Tháo dỡ
ABWR	Lò nước sôi cải tiến	2	4
AGR	Lò cải tiến, dùng graphite làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt.	14		1
BWR	Lò nước sôi	90	1	18	3	18
FBR	Lò phản ứng sử dụng nơtron kích họat năng lượng lớn (nơtron nhanh)	3		6	2	1
GCR	Lò phản ứng dùng graphite làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt.	16		21
HTGR	Lò nhiệt độ cao, tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm.			4
HWGCR	Lò phản ứng dùng nước nặng làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt.			3
HWLWR	Lò phản ứng dùng nước nhẹ làm chất truyền nhiệt, nước nặng làm chất làm chậm.	1		1	1
РБМК	Lò phản ứng dùng graphite làm chất làm chậm, nước nhẹ làm chất dẫn nhiệt.	17	1	6		5
PHWR	Lò phản ứng áp lực, dùng nước nặng làm chất dẫn nhiệt và làm chậm	35	8	13	3
PWR	Lò phản ứng áp lực, dùng nước nhẹ làm chất truyền nhiệt.	213	8	15	5	27
SGHWR	Lò phản dùng nước nặng làm chất truyền nhiệt			1
ВВЭР	Lò phản ứng nước-nước (kiểu Nga, tương đương lò PWR)	50	10	10	7	17
Tổng		441	32	99	21	68

4.4. Chu trình nhiên liệu hạt nhân

Công nghệ hạt nhân là một ngành công nghiệp vô cùng nhạy cảm, nó liên quan đến các vấn đề trong lịch sử - nỗi sợ hãi của con người trước sức công phá khủng khiếp của hai quả bom Mỹ ném xuống Hiroshima và Narashagi, cộng với thảm họa hạt nhân của nhà máy điện Checnobyl, và các vấn đề của thế giới hiện tại - nguy cơ khủng bố hạt nhân, các tai nạn có thể xẩy ra ở nhà máy điện hạt nhân, một cuộc chạy đua vũ trang mới... Chính vì thế nguyên liệu và chất thải từ các lò phản ứng hạt ứng hạt nhân được cả thế giới quan tâm.

So với lượng chất thải của các ngành công nghiệp khác, lượng chất thải hạt nhân trong chu trình sản xuất năng lượng, chiếm lượng rất nhỏ. Công nghệ thu hồi, tái chế và chôn giữ chất thải hạt nhân rất được quan tâm, đảm bảo an toàn cho con người và môi trường. Chất thải hạt nhân bao gồm các chất rắn, lỏng, khí tạo ra trong suốt quá trình khai thác, hoạt động của lò phản ứng hạt nhân, không có giá trị sử dụng tiếp tục (chất thải hạt nhân sẽ được tái chế, hoặc được cất giữ bằng các phương pháp khác nhau, phụ thuộc vào mức độ hoạt động và thời gian bán rã của chúng).

4.4.1. Chu trình khai thác – sử dụng nhiên liệu hạt nhân

Hình 4.7. Sơ đồ chu trình khai thác – sử dụng nhiên liệu hạt nhân

a) Quá trình khai thác quặng Uran:

Uran là một nguyên tố kim loại tương đối phổ biến trong tự nhiên. Cũng như phần lớn các kim loại khác, Uran không được khai thác trực tiếp dưới dạng tinh khiết mà nằm trong đá kết hợp với các nguyên tố hóa học khác. Hàm lượng Uran trong quặng thường rất thấp (0,1-0,5%) vì vậy cần phải làm tăng hàm lượng Uran trong quặng (gọi là tuyển quặng), việc này thường tiến hành ngay tại chỗ.

Đầu tiên cần đập nhỏ và nghiền nát quặng, sau đó Urani được chiết xuất ra bằng các thao tác hóa học. Tinh quặng chứa khoảng 75% Oxit Uran (). Tinh quặng cần phải loại bỏ các tạp chất qua nhiều giai đoạn làm tinh khiết. Sau khi đã đạt đến độ tinh khiết cao, Oxit Uran được chuyển thành UF4. Phế thải trong quá trình khai thác quặng chủ yếu được chôn lấp ngay tại công trường sau khi chấm dứt quá trình khai thác. Một phần nhỏ phế thải được tận dụng để làm giàu Uran. Công trường khai thác Uran còn được tận dụng làm bãi chôn chất thải hạt nhân.

b) Quá trình làm giàu Uran:

Làm giàu Uran là việc rất khó khăn vì U235 và U238 là các đồng vị có tính chất hóa học giống nhau. Tuy nhiên có thể phân biệt chúng bằng sự khác nhau về khối lượng. Phương pháp làm giàu Uran hiện nay căn cứ vào sự khác nhau trong tính di động do sự khác nhau rất ít về khối lượng. Trong tất cả các phương pháp làm giàu được nghiên cứu từ trước đến nay, có hai phương pháp sử dụng trong quy mô công nghiệp là khuếch tán chất khí và siêu ly tâm.

Khuếch tán chất khí: Trước khi làm giàu bằng phương pháp này, UF4 thu được từ việc tinh chế quặng được biến thành UF6 có đặc tính là hóa khí ở nhiệt độ thấp 56o¬¬C. Phương pháp khuếch tán khí là làm cho UF6 ở thể khí đi qua một loạt các hàng rào là các ¬tấm lưới đục lỗ rất nhỏ. Các phân tử UF6 của U235 nhẹ hơn các phân tử UF6 của U238 nên đi qua hàng rào nhanh hơn, nhờ vậy dần dần có thể làm giàu Uran. Tuy nhiên do khối lượng đồng vị U235 và U238 khác nhau rất ít, do đó thao tác làm giàu Uran phải lặp đi lặp lại đến khoảng 1400 lần mới có thể tạo ra được Uran có độ giàu cần thiết để dùng trong các nhà máy điện hạt nhân.

Siêu ly tâm: Máy ly tâm quay với tốc độ lớn, làm bật ra ngoài các phân tử UF6 ra ngoài biên. Sự khác biệt nhau rất nhỏ về khối lượng, cho phép tăng dần hàm lượng U235. Muốn đạt đến hàm lượng Uran cần thiết, cũng cần phải qua nhiều giai đoạn nối tiếp nhau.

Quá trình này tạo ra một số lượng nhỏ các chất thải dạng rắn và lỏng chứa Uran. Uran nghèo này có thể được sử dụng làm nghèo bớt lượng Uran trước đây dùng để sản xuất vũ khí hạt nhân, hoặc tiếp tục đem làm giàu. Phần còn lại sẽ được đem chôn giữ ở bãi thải hạt nhân

c) Chế tạo thanh nhiên liệu:

Sau khi làm giàu, UF6 được chuyển thành Oxit Uran dưới dạng chất bột mầu đen. Chất bột này được ép rồi nung thành những viên dạng khối trụ tròn nhỏ có chiều dài chừng 1 cm. Các viên Oxit Uran này nặng khoảng 7 gram có thể cung cấp năng lượng tương đương 1 tấn than đá. Các viên này được xếp vào những ống kim loại dài chừng 4 m bằng hợp kim Ziriconi, các ống này dùng làm vỏ bọc, hai đầu bịt kín, tạo thành các thanh nhiên liệu. Để cung cấp cho một nhà máy điện hạt nhân, cần khoảng 40 000 thanh nhiên liệu kết lại thành từng bó tiết diện hình vuông, gọi là bó thanh nhiên liệu. Mỗi bó chứa chừng 264 thanh nhiên liệu. Để nạp nhiên liệu cho một nhà máy điện hạt nhân, công suất 900 MW cần dùng 157 bó thanh nhiên liệu, chứa 11 triệu viên.

d) Quá trình phản ứng phân hạch diễn ra trong lò phản ứng hạt nhân

Các bó thanh nhiên liệu được xắp xếp theo một hình dạng hình học chính xác làm thành tâm lò phản ứng hạt nhân. Mỗi thanh nhiên liệu có thời gian làm việc từ 3-4 năm. Trong thời gian đó, sự phân hạch của U235 sẽ cung cấp nhiệt năng cần thiết cho việc sản xuất điện.

Thanh nhiên liệu sau khi sử dụng sẽ chứa một lượng lớn các đồng vị phóng xạ, có độ phóng xạ cao. Loại chất thải này có thể đưa vào thu hồi Uran và Plutoni để tái sản xuất các thanh nhiên liệu, hoặc chôn cất tại kho chứa chất thải hạt nhân tùy theo điều kiện công nghệ của từng quốc gia.

Một lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ tiêu chuẩn, một năm thải ra khoảng 20 m3 (30 tấn) chất thải loại này, tương đương khoảng 75 m3 chất thải cần xử lý chôn cất. Còn nếu lượng chất thải này được đưa vào tái chế thì sẽ chỉ còn khoảng 28 m3 chất thải cần được xử lý chôn cất.

Chất thải hạt nhân có mức độ phóng xạ thấp và trung bình: là các chất thải hạt nhân thu được từ quá trình làm sạch hệ thống thông gió, lọc bụi, chất dẫn nhiệt của vòng truyền nhiệt thứ nhất, các thiết bị máy móc làm việc liên quan đến vòng truyền nhiệt thứ nhất.

e) Quá trình tái chế chất thải hạt nhân

Chất thải hạt nhân chứa các đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã lâu dài. Uran có thể thu hồi trong quá trình tái xử lý còn giàu hơn Uran thiên nhiên (hàm lượng U235 khoảng 1%). Nó sẽ được làm giàu lần nữa cho đến 3% và được sử dụng như nhiên liệu hạt nhân thông thường. Sau khi tách Uran và Plutoni để dùng vào việc tái chế nguyên liệu, các đồng vị phóng xạ còn lại được hóa rắn và chôn cất tại bãi thải hạt nhân.

f) Quá trình tháo dỡ lò phản ứng hạt nhân

Tuổi thọ một lò phản ứng hạt nhân khoảng 25-30 năm. Tuy nhiên vào giai đoạn cuối của cuộc đời nó, chúng ta không thể chỉ đơn giản từ bỏ hay phá hủy do nhiều phần của nó đã bị nhiễm phóng xạ. Lượng chất thải từ vật liệu và kết cấu xây dựng lò phản ứng hạt nhân chiếm gần 80% khối lượng chất thải hạt nhân trong toàn bộ chu trình hoạt động của lò phản ứng hạt nhân. Chúng cần được tháo dỡ và khử phóng xạ. Giải pháp được nhiều chuyên gia chọn là chôn toàn bộ nhà máy bọc trong khối bêtông, có thể lưu giữ hàng ngàn năm. Tuy nhiên, sự rò rỉ ngẫu nhiên có khả năng xảy ra suốt thời gian đó...

Một lựa chọn khác là hủy bỏ chúng, tháo dỡ nhà máy lập tức ngay sau khi chúng đóng cửa. Các công nhân tháo dỡ phải mặc quần áo và đeo mặt nạ bảo hộ. Người ta có thể dùng robot để tháo dỡ nhưng cũng nên lưu ý rằng một số phần của nhà máy rất nóng. Khi nhà máy đã tháo dỡ xong, các phần nhỏ của chúng được chở đến bãi chôn cất vĩnh viễn . Giải pháp này tồn tại những nguy hiểm trong quá trình tháo dỡ, vận chuyển v.v...

4.4.2. Xử lý chất thải hạt nhân

Chất thải phóng xạ mức cao sinh ra từ quá trình phân hạch hạt nhân bao gồm các kim loại phản ứng (thanh nhiên liệu), chất lỏng làm lạnh, và khí trong lò phản ứng. Chất thải phóng xạ mức cao từ các nhà máy điện nguyên tử và các thiết bị vũ khí hạt nhân là chất thải phóng xạ nguy hiểm nhất mà con người tạo ra.

Các thanh nhiên liệu chỉ dùng được khoảng 3 năm, sau đó chúng trở thành chất thải phóng xạ mức cao nhất. Khi đồng vị phóng xạ phân hủy, chúng sinh ra lượng nhiệt đáng kể, khá độc hại cho sinh vật và sự phóng xạ còn duy trì đến hàng ngàn năm. Mức độ độc hại nguy hiểm đòi hỏi chúng phải được quản lý bằng những phương thức đặc biệt. Những nơi lưu trữ an toàn các chất này phải bảo đảm cho hàng ngàn năm, đến khi chúng có thể phân hủy đủ để trở nên an toàn. Rõ ràng là, việc đổ bỏ an toàn các chất phóng xạ hạt nhân là một trong những vấn đề gay go nhất. Các chất phóng xạ mức cao phải được cô lập ở những nơi mà khả năng nó nhiễm ra môi trường là thấp nhất. Vị trí bãi đổ cũng phải ổn định về địa chất và không có những dòng chảy có thể lan truyền chúng.

Các phương pháp xử lý chất thải hạt nhân bao gồm các quy trình kỹ thuật làm giảm khối lượng chất thải hạt nhân, biến đổi các chất thải có thời gian phân rã dài ngày thành các chất thải có thời gian phân rã ngắn ngày, hoặc hóa rắn, cô lập các chất thải lỏng.

a) Hóa rắn chất thải hạt nhân: Phương pháp này cô đặc dung dịch chứa chất thải hạt nhân, chuyển chúng về dạng rắn tiện cho việc chôn giữ.

b) Thủy tinh hóa chất thải hạt nhân: Chất thải hạt nhân có độ phóng xạ cao, cần được chuyển thành dạng rắn, không hòa tan để có thể cất giữ lâu dài hàng ngàn năm. Chất thải hạt nhân dưới dạng lỏng hoặc bột được trộn với hỗn hợp Silicat-Bo, nung nóng ở nhiệt độ 1000oC. Dung dịch nóng chẩy được rót vào các thùng thép không rỉ (hình 4.8.), làm nguội và đưa đi chôn giữ ở bãi thải hạt nhân.

c) Bitum hóa: Bitum nóng chẩy được rót vào dung dịch chất thải hạt nhân cô đặc, hỗn hợp thu được sẽ làm khô, và đưa đi chôn cất.

d) Ximăng hóa: Chất thải hạt nhân dạng lỏng và rắn được trộn cùng ximăng, sau khi ximăng hóa rắn, khối ximăng sẽ được đưa đi chôn cất.

e) Đốt: Phương pháp cổ điển dùng để xử lý chất thải hạt nhân có độ phóng xạ thấp (giấy, quần áo…). Sau khi đốt người ta sẽ thu được tro và khí thải, chúng cần được thu hồi bằng cách dùng các lưới lọc. Phương pháp đốt cần được kiểm soát chặt chẽ, không cho phép thải khí thải vào không khí.

f) Chôn cất chất thải hạt nhân: Nhiều nước trên thế giới, chất thải hạt nhân được lưu giữ trong kho chứa hạt nhân cho đến khi các đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã ngắn phân rã hết, chỉ còn lại các đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã lâu dài sẽ được chôn giữ tại các bãi thải hạt nhân. Chôn giữ chất thải hạt nhân không phải là phương pháp xử lý triệt để, sau thời gian chôn giữ, chất thải hạt nhân vẫn cần phải quay lại tái xử lý.

4.5. Ảnh hưởng của bức xạ hạt nhân

Con người và các sinh vật khác thường xuyên phải tiếp xúc với bức xạ nền mức độ thấp từ một số nguồn tự nhiên như bức xạ của các tia vũ trụ và các nguyên tố phóng xạ trong lớp vỏ trái đất . Mục này muốn đề cập tóm tắt ảnh hưởng do bức xạ ở mức độ cao đến sức khỏe con người (xem chi tiết ở phần Phụ Lục).

Một trong những tác động nguy hiểm nhất của bức xạ ion hóa là sự thiệt hại mà nó gây ra cho ADN trong nhân tế bào. Thay đổi trong ADN nếu xảy ra trong các tế bào sinh sản thì sự đột biến đó có thể truyền qua thế hệ kế tiếp, gây ra khuyết tật hay các bệnh di truyền. Nếu đột biến xảy ra trong tế bào bình thường, chúng có thể làm thay đổi chức năng của những tế bào này, gây hại cho sức khỏe và tăng cao nguy cơ bệnh ung thư.

Tiếp xúc với dộ phóng xạ cao có thể gây những nguy hiểm nghiêm trọng cho cơ thể, liên qua đến nhiều bệnh lý như đau khớp xương, suy nhược thần kinh, giảm tuổi thọ, thậm chí tử vong.

Có lẽ, việc lựa chọn hay không nguồn năng lượng phân hạch nguồn hạt nhân cho tương lai là một vấn đề khá đau đầu. Năng lượng phân hạch hạt nhân, một mặt dường như khá ưu việt vì có thể tạo nên một nguồn năng lượng lớn, ít ô nhiễm, không phát thải CO₂ gây hiệu ứng nhà kính; nhưng mặt khác, nó tồn tại những vấn đề môi trường, xã hội mà cho đến nay chúng ta vẫn chưa thể giải quyết triệt để được. Đó là chưa kể đến việc người ta đã lợi dụng nó để chế tạo vũ khí hạt nhân, mà tác động của chúng có thể hủy diệt cuộc sống tươi đẹp của hành tinh này.

PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 - CON NGƯỜi VÀ BỨC XẠ

Tài liệu tham khảo

1. Энсиклопедия Кругосвет (Từ điển bách khoa ROL – http://www.rol.ru) - РОЛ

2. GS Dương Hiệu Đấu - Vật lý hạt nhân - http://www.ctu.edu.vn/coursewares/khoahoc/vatlyluongtu/chuong5A.htm

3. Дубровский В.Б, 1987, Строительство АЭС, Москва энергоатомиздат.

4. В.Н Абрамова, А.И Абрамов, 1992: А нужна ли нам ядерная энергетика (Chúng ta cần năng lượng hạt nhân hay không). Москва.

5. С. А. Тевлин, Атомные электрические станции с реакторами ВВЭР (Nhà máy điện hạt nhân nước – nước), МЭЙ -2002

6. Ủy hội năng lượng nguyên tử Pháp, 2004: Con người và bức xạ.

Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tất cả các lò phản ứng với nhiều kích thước và mục đích sử dụng khác nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo ra hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy. Năm 2007, 14% lượng điện trên thế giới được sản xuất từ năng lượng hạt nhân. Có hơn 150 tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân và một vài tên lửa đồng vị phóng xạ đã được sản xuất.

Sử dụng

Đến năm 2005, năng lượng hạt nhân cung cấp 2,1% nhu cầu năng lượng của thế giới và chiếm khoảng 15% sản lượng điện thế giới, trong khi đó chỉ tính riêng Hoa Kỳ, Pháp, và Nhật Bản sản lượng điện từ hạt nhân chiếm 56,5% tổng nhu cầu điện của ba nước này. Đến năm 2007, theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động trên thế giới, thuộc 31 quốc gia.

Năm 2007, sản lượng điện hạt nhân trên thế giới giảm xuống còn 14%. Theo IAEA, nguyên nhân chính của sự sụt giảm này là do một trận động đất xảy ra vào ngày 16 tháng 7 năm 2007 ở phía tây Nhật Bản, làm cho nước này ngưng tất cả 7 lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân Kashiwazaki-Kariwa. Một vài nguyên nhân khác như "ngưng hoạt động bất thường" do thiếu nhiên liệu đã xảy ra ở Hàn Quốc và Đức. Thêm vào đó là sự gia tăng hệ số tải của các lò phản ứng để đáp ứng nhu cầu sử dụng chỉ diễn ra trong một thời gian ngắn (cao điểm).

Hoa Kỳ sản xuất nhiều năng lượng hạt nhân nhất cung cấp 19% lượng điện tiêu thụ, trong khi đó tỷ lệ điện hạt nhân của Pháp là cao nhất trong sản lượng điện của nước này đạt 78% vào năm 2006. Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lượng hạt nhân cung cấp 30% nhu cầu điện. Chính sách năng lượng hạt nhân có sự khác biệt giữa các quốc gia thuộc Liên minh châu Âu, và một vài quốc gia khác như Úc, Estonia, và Ireland, không có các trạm năng lượng hạt nhân hoạt động. Khi so sánh với các quốc gia khác thì Pháp có nhiều nhà máy điện hạt nhân, tổng cộng là 16 tổ hợp đang sử dụng.

Ở Hoa Kỳ, khi công nghiệp phát điện từ than và khí được quy hoạch đạt khoảng 85 tỷ đô la Mỹ vào năm 2013, thì các nhà máy phát điện hạt nhên được dự đoán đạt khoảng 18 triệu đô la Mỹ.

Bên cạnh đó, một số tàu quân sự và dân dụng (như tàu phá băng) sử dụng động cơ đẩy hạt nhân biển, một dạng của động cơ đẩy hạt nhân^[10]. Một vài động cơ đẩy không gian được phóng lên sử dụng các lò phản ứng hạt nhân có đầy đủ chức năng: loạt tên lửa của Liên Xô RORSAT và SNAP-10A của Hoa Kỳ.

Trên phạm vi toàn cầu, việc hợp tác nghiên cứu quốc tế đang tiếp tục triển khai để nâng cao độ an toàn của việc sản xuất và sử dụng năng lượng hạt nhân như các nhà máy an toàn bị động^[11], sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân, và sử dụng nhiệt của quá trình như trong sản xuất hydro để lọc nước biển, và trong hệ thống sưởi khu vực.

Lịch sử

Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi thực hiện hành công vào năm 1934 khi nhóm của ông dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium. Năm 1938, các nhà hóa học người Đức là Otto Hahn và Fritz Strassmann, cùng với các nhà vật lý người Úc Lise Meitner và Otto Robert Frisch cháu của Meitner, đã thực hiện các thí nghiệm tạo ra các sản phẩm của urani sau khi bị nơtron bắn phá. Họ xác định rằng các nơtron tương đối nhỏ có thể cắt các hạt nhân của các nguyên tử urani lớn thành hai phần khá bằng nhau, và đây là một kết quả đáng ngạc nhiên. Rất nhiều nhà khoa học, trong đó có Leo Szilard là một trong những người đầu tiên nhận thấy rằng nếu các phản ứng phân hạch sinh ra thêm nơtron, thì một phản ứng hạt nhân dây chuyền kéo dài là có thể tạo ra được. Các nhà khoa học tâm đắc điều này ở một số quốc gia (như Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Pháp, Đức và Liên Xô) đã đề nghị với chính phủ của họ ủng hộ việc nghiên cứu phản ứng phân hạch hạt nhân.

Tại Hoa Kỳ, nơi mà Fermi và Szilard di cư đến đây, những kiến nghị trên đã dẫn đến sự ra đời của lò phản ứng đầu tiên mang tên Chicago Pile-1, đạt được khối lượng tới hạn vào ngày 2 tháng 12 năm 1942. Công trình này trở thành một phần của dự án Manhattan, là một dự án xây dựng các lò phản ứng lớn ở Hanford Site (thành phố trước đây của Hanford, Washington) để làm giàu plutoni sử dụng trong các vũ khí hạt nhân đầu tiên được thả xuống các thành phố Hiroshima và Nagasaki ở Nhật Bản. Việc cố gắng làm giàu urani song song cũng được tiến hành trong thời gian đó.

Sau thế chiến thứ 2, mối đe dọa về việc nghiên cứu lò phản ứng hạt nhân có thể là nguyên nhân thúc đẩy việc phổ biến công nghệ và vũ khí hạt nhân nhanh chóng^{[cần dẫn nguồn]}, kết hợp với những đều mà các nhà khoa học nghĩ, có thể là một đoạn đường phát triển dài để tạo ra bối cảnh mà theo đó việc nghiên cứu lò phản ứng phải được đặt dưới sự kiểm soát và phân loại chặt chẽ của chính phủ. Thêm vào đó, hầu hết việc nghiên cứu lò phản ứng tập trung chủ yếu vào các mục đích quân sự. Trên thực tế, không có gì là bí mật đối với công nghệ, và sau đó sinh ra một số nhánh nghiên cứu khi quân đội Hoa Kỳ từ chối tuân theo đề nghị của cộng đồng khoa học tại đất nước này trong việc mở rộng hợp tác quốc tế nhằm chia sẽ thông tin và kiểm soát các vật liệu hạt nhân. Năm 2006, các vấn đề này đã trở nên khép kín với Hội Năng lượng Hạt nhân Toàn cầu.

Điện được sản xuất đầu tiên từ lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm EBR-I vào ngày 20 tháng 12 năm 1951 tại Arco, Idaho, với công suất ban đầu đạt khoảng 100 kW (lò phản ứng Arco cũng là lò đầu tiên thí nghiệm về làm lạnh từng phần năm 1955). Năm 1952, một bản báo cáo của Hội đồng Paley (Hội đồng Chính sách Nguyên liệu của Tổng thống) cho Tổng thống Harry Truman đưa ra một đánh giá "tương đối bi quan" về năng lượng hạt nhân, và kêu gọi chuyển hướng nghiên cứu sang lĩnh vực năng lượng Mặt Trời". Bài phát biểu tháng 12 năm 1953 của Tổng thống Dwight Eisenhower, nói về "nguyên tử vì hòa bình," nhấn mạnh việc khai thác nguyên tử để sản xuất điện và tạo một tiền lệ hỗ trợ mạnh mẽ từ chính phủ Hoa Kỳ cho việc sử dụng năng lượng hạt nhân trên toàn cầu.

Ngày 27 tháng 6 năm 1954, nhà máy điện hạt nhân Obninsk của Liên Xô trở thành nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới sản xuất điện hòa vào mạng lưới với công suất không tải khoảng 5 MW điện.

Sau đó vào năm 1954, Lewis Strauss chủ tịch Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Hoa Kỳ (U.S. AEC là tên gọi trước đây của Ủy ban Điều phối Hạt nhân Hoa Kỳ (Nuclear Regulatory Commission) và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ) nói về điện trong tương lai sẽ "too cheap to meter" (quá rẻ để sử dụng). U.S. AEC đã đưa ra một vài bằng chứng dè dặt đề cập đấn vấn đề phân hạch hạt nhân lên Quốc Hội Hoa Kỳ chỉ trong vòng vài tháng trước đó, quy hoạch rằng "các chi phí có thể bị cắt giảm ... [xuống] ... khoảng bằng với chi phí phát điện từ các nguồn truyền thống...". Strauss lúc đó có thể đang mập mờ đề cập đến sự hợp hạch hydro vốn là một bí mật vào thời điểm đó hơn là sự phân hạch urani, nhưng dù gì chăng nữa ý định của Strauss đã được làm sáng tỏ bởi cộng đồng với lời hứa giá năng lượng rất rẽ từ phân hạch hạt nhân. Sự thất vọng đã gia tăng sau đó khi các nhà máy điện hạt nhân không cung cấp năng lượng đủ để đạt được mục tiêu "too cheap to meter." ^[21]

Năm 1955 "Hội nghị Geneva đầu tiên" của Liên Hiệp Quốc tập hợp phần lớn các nhà khoa học và kỹ sư bàn về khám phá công nghệ. Năm 1957 EURATOM thành lập Cộng đồng Kinh tế châu Âu (bây giờ là Liên minh châu Âu). Cũng cùng năm này cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế cũng được thành lập.

Nhà máy năng lượng nguyên tử thương mại đầu tiên trên thế giới, Calder Hall tại Sellafield, England được khai trương vào năm 1956 với công suất ban đầu là 50 MW (sau này nâng lên 200 MW). Còn nhà máy phát điện thương mại đầu tiên vận hành ở Hoa Kỳ là lò phản ứng Shippingport (Pennsylvania, tháng 12 năm 1957).

Một trong những tổ chức đầu tiên phát triển năng lượng hạt nhân là Hải quân Hoa Kỳ, họ sử dụng năng lượng này trong các bộ phận đẩy của tàu ngầm và hàng không mẫu hạm. Nó được ghi nhận là an toàn hạt nhân, có lẽ vì các yêu cầu nghiêm ngặt của đô đốc Hyman G. Rickover. Hải quân Hoa Kỳ vận hành nhiều lò phản ứng hạt nhân hơn các đội quân khác bao gồm cả quân đội Liên Xô,mà không có các tình tiết chính được công khai. Tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân đầu tiên USS Nautilus (SSN-571) được hạ thủy tháng 12 năm 1954. Hai tàu ngầm của Hoa Kỳ khác là USS Scorpion và USS Thresher đã bị mất trên biển. Hai tàu này bị mất do hỏng các chức năng hệ thống liên quan đến các lò phản ứng. Những vị trí này được giám sát và không ai biết sự rò rỉ xảy ra từ các lò phản ứng trên boong.

Quân đội Hoa Kỳ cũng có chương trình năng lượng hạt nhân bắt đầu từ năm 1954. Nhà máy điện hạt nhân SM-1, ở Ft. Belvoir, Va., là lò phản ứng đầu tiên ở Hoa Kỳ sản xuất điện hòa vào mạng lưới thương mại (VEPCO) tháng 4 năm 1957, trước Shippingport.

Enrico Fermi và Leó Szilárd vào năm 1955 cùng nhận Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 2.708.656 về lò phản ứng hạt nhân, được cấp rất muộn cho công trình của họ đã thực hiện trong suốt dự án Manhattan.

Công suất lắp đặt hạt nhân tăng tương đối nhanh chóng từ dưới 1 gigawatt (GW) năm 1960 đến 100 GW vào cuối thập niên 1970, và 300 GW vào cuối thập niên 1980. Kể từ cuối thập niên 1980 công suất toàn cầu tăng một cách chậm chạp và đạt 366 GW năm 2005. Giữa khoảng thời gian 1970 và 1990, có hơn 50 GW công suất đang trong quá trình xây dựng (đạt đỉnh trên 150 GW vào cuối thập niên 1970 đầu 1980) — năm 2005 có khoảng 25 GW công suất được quy hoạch. Hơn 2/3 các nhà máy hạt nhân được đặt hàng sau tháng 1 năm 1970 cuối cùng đã bị hủy bỏ.

Hệ thống cung cấp năng lượng công cộng Washington Các nhà máy điện hạt nhân số 3 và 5 không bao giờ được hoàn thành.

Trong suốt thập niên 1970 và 1980 việc tăng chi phí (liên quan đến các giai đoạn xây dựng mở rộng do các thay đổi về mặc cơ chế và sự kiện tụng của các nhóm phản đối) và giảm giá nhiên liệu hóa thạch làm cho các nhà máy năng lượng hạt nhân trong giai đoạn xây dựng không còn sức hấp dẫn. Vào thập niên 1980 (Hoa Kỳ) và 1990 (châu Âu), sự tăng trưởng tải lượng điện đạt ngưỡng và tự do hóa điện năng cũng bổ sung thêm một lượng lớn công suất tối thiểu mới vốn đã trở nên không còn hấp dẫn nữa.

Cuộc khủng hoảng dầu hỏa năm 1973 tác động đến nhiều quốc gia nặng nhất là Pháp và Nhật Bản vốn là những nước phụ thuộc phần lớn vào lượng dầu hỏa để phát điện (tương ứng 39% ở Pháp và 73% ở Nhật) và đây cũng là động lực để các nước này đầu tư vào năng lượng hạt nhân. Ngày nay, lượng điện từ năng lượng hạt nhân ở Pháp chiếm 80% và ở Nhật Bản là 30% trong sản lượng điện của các nước này.

Sự chuyển dịch của việc gia tăng sử dụng năng lượng hạt nhân trong cuối thế kỷ 20 xuất phát từ những lo sợ về các tai nạn hạt nhân tiềm ẩn như mức độ nghiêm trọng của các vụ tai nạn, bức xạ như mức độ ảnh hưởng của bức xạ ra cộng đồng, phát triển hạt nhân, và ngược lại, đối với chất thải hạt nhân vẫn còn thiếu các dự án chứa chất thải sau cùng. Những rủi ro trước mắt đối với sức khỏe và an toàn của dân chúng như tai nạn năm 1979 tại Three Mile Island và thảm họa Chernobyl năm 1986 là vấn đề quan trọng thúc đẩy việc ngừng xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới ở một số quốc gia, mặc dù các tổ chức chính sách công cộng Brookings Institution đề nghị rằng các lò phản ứng hạt nhân mới không được đặt hàng ở Hoa Kỳ bởi vì việc nghiên cứu của Viện này bao gồm phần chi phí chiếm 15–30% tuổi thọ của nó so với các nhà máy điện chạy bằng than và khí thiên nhiên.

Không giống như tai nạn Three Mile Island, thảm hoạ Chernobyl nghiêm trọng hơn nhiều đã không làm tăng thêm các điều lệ ảnh hưởng đến các lò phản ứng phương Tây kể từ khi các lò phản ứng Chernobyl, là lò phản ứng theo thiết kế RBMK, vẫn còn bàn cãi chỉ sử dụng ở Liên Xô, ví dụ như thiếu các tòa nhà chống phóng xạ "vững vàng". Một số lò phản ứng kiểu này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Tuy nhiên, các thay đổi cũng đã được thực hiện ở các khâu phản ứng (sử dụng urani được làm giàu thấp) và hệ thống điều khiển (ngăn chặn sự vô hiệu hóa hệ thống an toàn) để giảm khả năng xuất hiện các tai nạn tương tự.

Sau đó, tổ chức quốc tế về nâng cao độ nhận thức an toàn và sự phát triển chuyên nghiệp trong vận hành các chức năng liên quan đến hạt nhân được thành lập với tên gọi WANO; World Association of Nuclear Operators.

Ngược lại, các nước như Ireland, New Zealand và Ba Lan đã cấm các chương trình hạt nhân trong khi Úc (1978), Thụy Điển (1980) and Ý (1987) (bị ảnh hưởng bởi Chernobyl) đã thực hiện trưng cầu dân ý bỏ phiếu chống lại năng lượng hạt nhân.

Kinh tế

Đặc điểm kinh tế của các nhà máy hạt nhân mới thường bị ảnh hưởng bởi chi phí đầu tư ban đầu. Tuy vậy, sẽ mang lại nhiều lợi nhuận hơn khi vận hàng chúng càc lâu dài càng có thể cho đến khi chúng có khuynh hướng giảm công suất . Việc so sánh giá trị kinh tế của nhà máy hạt nhân so với các nguồn khác được đề cập ở bài chi tết về tranh cãi về năng lượng hạt nhân.Năm 2007, Watts Bar 1, đã hòa vào mạng lưới ngày 7 tháng 2 năm 1996, là lò phản ứng hạt nhân thương mại cuối cùng của Hoa Kỳ hòa vào lưới điện. Đây là một "dấu hiệu" của một chiến dịch thành công trên toàn cầu nhằm từng bước loại bỏ năng lượng hạt nhân. Tuy nhiên, thậm chí ở Hoa Kỳ và ở châu Âu, việc đầu tư nghiên cứu và chu trình nguyên liệu hạt nhân vẫn tiếp tục, và theo dự đoán của một số chuyên gia về công nghiệp hạt nhân cho rằnh khủng hoảng điện năng sẽ làm giá nhiên liệu hóa thạch sẽ tăng, sự ấm lên toàn cầu và phát thải kim loại nặng từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các công nghệ mới như các nhà máy an toàn thụ động, và an ninh năng lượng quốc gia sẽ làm sống lại nhu cầu sử dụng các nhà máy điện hạt nhân.

Theo Tổ chức Hạt nhân Thế giới, nhìn trên góc độ toàn cầu trong suốt thập niên 1980 cứ trung bình 17 ngày là có một lò phản ứng hạt nhân mới đưa vào hoạt động, và tỷ lệ đó có thể sẽ tăng lên 5 ngày vào năm 2015.

Figure 3: Use of Nuclear Energy Around the World

Một số quốc gia vẫn duy trì hoạt động phát triển năng lượng hạt nhân như Pakistan, Nhật Bản, Trung Quốc, và Ấn Độ, tất cả đều đang phát triển công nghệ nhiệt và nơtron nhanh, Hàn Quốc (Nam Hàn) và Hoa Kỳ chỉ phát triển công nghệ nhiệt, Nam Phi và Trung Quốc đang phát triển các phiên bản Lò phản ứng modun đáy cuội (PBMR). Một số thành viên của Liên minh châu Âu thuyết phục thúc đẩy các chương trình hạt nhân, trong khi các thành viên khác vẫn tiếp tục cấm sử dụng năng lượng hạt nhân. Nhật Bản có một chương trình xây dựng nhạt nhân còn hoạt động với một lò phản ứng mới được hòa vào mạng lưới năm 2005. Ở Hoa Kỳ, 3 côngxoocxiom hưởng ứng vào năm 2004 về những thúc giục của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ trong chương trình năng lượng hạt nhân 2010 và được trao chi phí cho hoạt động này — Hành động chính sách năng lượng 2005 được ủy quyền bảo lãnh các khoản vay để xây dựng khoảng 6 lò phản ứng mới và cho phép Bộ Năng lượng xây dựng một lò phản ứng theo công nghệ Thế hệ IV lò phản ứng nhiệt độ rất cao để sản xuất cả điện năng và thủy điện. Vào đầu thế kỷ 21, năng lượng hạt nhân có một sức hấp dẫn đặc biệt đối với Trung Quốc và Ấn Độ theo công nghệ lò phản ứng breeder nhanh vì nguồn năng lượng này giúp họ phát triển kinh tế một cách nhanh chóng (xem thêm phát triển năng lượng). Trong chính sách năng lượng của Liên liệp Vương quốc Anh cũng nêu rằng có sự sụt giảm cung cấp năng lượng trong tương lai, để bù đắp vào sự thiếu hụt đó hoặc là xây dựng các nhà máy năng lượng hạt nhân mới hoặc là kéo dài tuổi thọ của các nhà máy hiện tại.

Một trở ngại trong việc sản xuất các nhà máy điện hạt nhân là chỉ có 4 công ty toàn cầu (Japan Steel Works, China First Industries, OMX Izhora và Doosan Heavy Industries) có khả năng sản xuất các bộ vỏ bọc, bộ phân này có chức năng làm giảm rủi ro rò rỉ hạt nhân. Japan Steel Works chỉ có thể sản xuất 4 vỏ bọc lò phản ứng 1 năm, tuy nhiên sản lượng có thể tăng lên gấp đôi trong 2 năm tới. Các nhà sản xuất khác đang xem xét những lựa chọn khác nhau bao gồm cả việc tự làm các bộ phận của lò phản ứng cho riêng họ hoặc tìm kiếm cách khác để làm những bộ phận tương tự bằng cách sử dụng các phương pháp thay thế. Các giải pháp khác bao gồm việc sử dụng các mẫu thiết kế không đòi hỏi các lớp vỏ bọc chịu áp suất riêng biệt như ở lò phản ứng CANDU cải tiến, Canada hoặc lò phản ứng nhanh làm lạnh bằng natri.

Table 1: Nuclear Energy Vs Other Sources

Các công ty khác có thể làm những xưởng luyện kim lớn đòi hỏi các vỏ bọc chịu áp suất như OMZ của Nga, là loại đang được nâng cấp có thể sản xuất từ 3 đến 4 vỏ bọc một năm; Doosan Heavy Industries Hàn Quốc; và Mitsubishi Heavy Industries đang tăng công suất sản xuất các vỏ bọc chịu áp lực và các bộ phận lò hạt nhân lớn khác lên gấp đôi. Sheffield Forgemasters của Anh đang đánh giá lợi nhuận của việc chế tạo các công cụ này đối với xưởng đúc vật liệu hạt nhân.

http://www.vfej.vn/public/Images/content_img/0hat.jpg

Theo báo cáo năm 2007 của tổ chức, European Greens, chống hạt nhân tuyên bố rằng "thậm chí nếu Phần Lan và Pháp xây dựng một lò phản ứng nước áp lực kiểu châu Âu (EPR), thì Trung Quốc đã khởi động xây dựng thêm 20 nhà máy và Nhật Bản, Hàn Quốc hoặc đông Âu sẽ thêm 1 hoặc hơn. Xu hướng chung trên toàn cầu về công suất năng lượng hạt nhân sẽ giảm trong vòng 2 đến 3 thập kỷ tới vì với khoảng thời gian dài từ hàng chục năm để xây dựng xong một nhà máy hạt nhân, nên về mặt thực tế thì khó có thể tăng sản lượng thậm chí duy trì vận hành các nhà máy hiện tại cho tới 20 năm tới, trừ khi tuổi thọ của các nhà máy có thể được tăng lên trên mức trung bình là 40 năm."Thực tế, Trung Quốc lên kế hoạch xây dựng hơn 100 nhà máy, trong khi ở Hoa Kỳ giấy phép của gần phân nửa các lò phản ứng đã được gia hạn đến 60 năm, và các dự án xây mới 30 lò phản ứng đang được xem xét.Hơn thế, U.S. NRC và Bộ Năng lượng Hòa Kỳ đã bước đầu đặt vấn đề cho phép gia hạn giấy phép lò phản ứng hạt nhân lên 60 năm, cấp lại cứ sau mỗi 20 năm nhưng phải chứng minh được độ an toàn, giảm tải phát thải chất không phải CO₂ từ các lò phản ứng hết tuổi thọ. Các lò này có thể góp phần vào cung cầu điện đang mất cân bằng nhằm phục vụ cho yêu cầu an toàn năng lượng Hoa Kỳ, nhưng có khả năng gia tăng phát thải khí nhà kính. Năm 2008, IAEA dự đoán rằng công suất điện hạt nhân có thể tăng gấp đôi vào năm 2030, mặc dù nó không đủ để tăng tỷ lệ điện hạt nhân trong ngành điện.

http://itp.hut.edu.vn/home/xmedia/images/200810/02.dien.hat.nhan.jpg

Công nghệ lò phản ứng hạt nhân

Cũng giống như một số trạm năng lượng nhiệt phát điện bằng nhiệt năng từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, các nhà máy năng lượng hạt nhân biến đổi năng lượng giải phóng từ hạt nhân nguyên tử thông qua phản ứng phân hạch.

Khi một hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch tương đối lớn (thường là urani 235 hoặc plutoni-239) hấp thụ nơtron sẽ tạo ra sự phân hạch nguyên tử. Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành 2 hay nhiều hạt nhân nhỏ hơn kèm theo động năng (hay còn gọi là sản phẩm phân hạch) và cũng giải phóng tia phóng xạ gamma và nơtron tự do. Một phần nơtron tự do này sau đó được hấp thụ bởi các nguyên tử phân hạch khác và tiếp tục tạo ra nhiều nơtron hơn. Đây là phản ứng tạo ra nơtron theo cấp số nhân.

Phản ứng dây chuyền hạt nhân này có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng chất hấp thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron để thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch tiếp theo. Các lò phản ứng hạt nhân hầu hết có các hệ thống vận hành bằng tay và tự động để tắt phản ứng phân hạch khi phát hiện các điều kiện không an toàn.

Hệ thống làm lạnh giải phóng nhiệt từ lõi lò phân ứng và vận chuyển nhiệt đến bộ phận phát điện từ nhiệt năng này hoặc sử dụng vào những mục đích khác. Đặc biệt chất làm lạnh nóng là nguồn nhiệt sẽ được dùng cho các lò nung, và hơi nước nén từ lò nung sẽ làm quay các tuốc bin hơi nước vận hành các máy phát điện.

Có nhiều kiểu lò phản ứng khác nhau sử dụng các nguyên liệu, chất làm lạnh và các cơ chế vận hành khác nhau. Một vài trong các mẫu này được thiết đạt yêu cầu kỹ thuật. Lò phản ứng dùng trong các tàu ngầm hạt nhân và các các tàu hải quân lớn, ví dụ, thường sử dụng nhiên liệu urani được làm giàu rất cao. Việc sử dụng nguyên liệu urani làm giàu rất cao sẽ làm tăng mật độ năng lượng của lò phản ứng và gia tăng hệ số sử dụng của tải lượng nhiên liệu hạt nhân, nhưng giá của nó đắt và có nhiều rủi ro hơn so với các nguyên liệu hạt nhân khác.

Chu trình nguyên liệu hạt nhân bắt đầu khi urani được khai thác, làm giàu, và chế tạo thành nguyên liệu hạt nhân, (1) đưa đến nhà máy năng lượng hạt nhân. Sau khi sử dụng ở nhà máy, nguyên liệu đã qua sử dụng được đưa tới nhà máy tái xử lý (2) hoặc kho chứa cuối cùng (3). Trong quá trình tái xử lý 95% nguyên liệu đã sử dụng có thể d9u7o75c thu hồi để đưa trở lại nhà máy năng lượng (4).
Một số kiểu lò phản ứng mới dùng cho các nhà máy máy điện hạt nhân, như các lò phản ứng hạt nhân thế hệ IV, là đối tượng nghiên cứu và có thể được sử dụng để thí nghiệm phát điện trong tương lai. Một vài trong số các kiểu mới này đang được thiết kế để đạt được các phản ứng phân hạch sạch hơn, an toàn hơn và ít rủi ro hơn đối với sự gia tăng nhanh chóng các vũ khí hạt nhân. Các nhà máy an toàn thụ động (như lò phản ứng ESBWR) đang được xây dựng và các kiểu khác đang được thuyết phục.^[51] Các lò phản ứng hợp hạch có thể có triển vọng trong tương lai nhằm giảm bớt hoặc loại bỏ những rủi ro liên quan đến phân hạch hạnh nhân.Lò phản ứng hạt nhân là một phần trong chu trình năng lượng hạt nhân. Quá trình bắt đầu từ khai thác mỏ (xem khai thác mỏ urani). Các mỏ urani nằm dưới lòng đất, được khai thác theo phương thức lộ thiên, hoặc các mỏ đãi tại chỗ. Trong bất kỳ trường hợp nào, khi quặng urani được chiết tách, nó thường được chuyển thành dạng ổn định và nén chặt như bánh vàng (yellowcake), và sau đó vận chuyển đến nhà máy xử lý. Ở đây, bánh vàng được chuyển thành urani hexaflorua, loại này sau đó lại được đem đi làm giàu để sử dụng cho các ngành công nghệ khác nhau. Urani sau khi được làm giàu chứa hơn 0,7% U-235 tự nhiên, được sử dụng để làm cần nguyên liệu trong lò phản ứng đặc biệt. Các cần nguyên liệu sẽ trải qua khoảng 3 chu trình vận hành (tổng cộng khoảng 6 năm) trong lò phản ứng, về mặt tổng quát chỉ có khoảng 3% lượng urani của nó tham gia vào phản ứng phân hạch, sau đó chúng sẽ được chuyển tới một hố nguyên liệu đã sử dụng, ở đây các đồng vị có tuổi thọ thấp được tạo ra từ phản ứng phân hạch sẽ phân rã. Sau khoảng 5 năm trong hố làm lạnh, nguyên liệu tiêu thụ nguội đi và giảm tính phóng xạ đến mức có thể xách được, và nó được chuyển đến các thùng chứa khô hoặc đem tái xử lý.

http://aivfweb.free.fr/Nang%20luong%20hat%20nhan%20DDC/image1.JPG

Urani là một nguyên tố khá phổ biến trong vỏ Trái Đất cũng giống như kẽm hoặc germani, và phổ biến gấp khoảng 35 lần so với bạc. Urani là thành phần trong hầu hết các đá và bụi. Thực tế rằng urani quá phân tán là một trở ngại bởi vì khai thác mỏ urani chỉ đạt hiệu quả kinh tế khi nó tập trung hàm lượng cao. Cho đến ngày nay, giá urani có thể thu lợi nhuận đạt khoảng 130 USD/kg, và lượn urani đủ để cung cấp cho các nhà máy hoạt động "ít nhất một thế kỷ" với tốc độ tiêu thụ như hiện nay. Điều này tương ứng với một mức tài nguyên chắc chắn cao hơn mức bình thường cho hầu hết các khoáng vật. Điểm giống nhau cơ bản với các khoáng vật kim loại khác đó là giá tăng gấp đôi từ mức được kỳ vọng trong hiện tại có thể tạo ra mức tăng gấp 10 lần đối với tài nguyên đã cân nhắc. Tuy nhiên, giá năng lượng hạt nhân chiếm phần lớn trong công trình nhà máy năng lượng. Vì vậy, đóng góp của nguyên liệu vào giá điện toàn cầu chỉ là một phần tương đối nhỏ, thậm chí giá nhiên liệu leo thang có ảnh hưởng tương đối nhỏ đến giá thành phẩm. Ví dụ, giá urani tăng gấp đôi trên thị trường có thể tăng chi phí nguyên liệu đối với các lò phản ứng nước nhẹ lên 26% và giá điện khoảng 7%, trong khi đó việc tăng gấp đôi giá khí thiên nhiên có thể góp phần làm tăng thêm 70% vào giá điện. Ở mức giá nguyên liệu cao, việc khai thác các nguồn khí trong đá granit và dưới biển sẽ mang lại lợi nhuận.

Các lò phản ứng nước nhẹ hiện tại ít bị ảnh hưởng lớn từ nguyên liệu hạt nhân, vì quá trình phân hạch chỉ sử dụng rất ít đồng vị hiếm urani-235. Tái xử lý hạt nhân có thể sử dụng lại từ nguồn chất thải của lò này và đạt hiệu quả cao hơn đối với những lò được thiết kế sử dụng những nguồn nguyên liệu phổ biến.

Ngược lại với lò phản ứng nước nhẹ hiện nay sử dụng urani-235 (chiếm 0,7% tổng lượng urani tự nhiên), các lò phản ứng fast breeder sử dụng urani-238 (chiếm 99,3% urani tự nhiên). Người ta tính toán rằng lượng urani-238 đủ để sử dụng cho các nhà máy hạt nhân đến 5 tỷ năm.

Công nghệ breeder đã được sử dụng cho một số lò phản ứng, nhưng chi phí xử lý nguyên liệu cao đòi hỏi giá urani vượt hơn 200 USD/kg. Tháng 12 năm 2005, chỉ có một lò phản ứng loại này hoạt động là lò BN-600 ở Beloyarsk, Nga. Công suất điện đầu ra của nó là 600 MW — Nga cũng đã có kế hoạch xây thêm một lò khác tên BN-800, ở Beloyarsk. Tương tự, lò phản ứng Monju của Nhật Bản đã được lên kế hoạch để khởi công nhưng đã bị ngừng từ năm 1995, trong khi đó cả Trung Quốc và Ấn Độ cũng dự định xây các lò phản ứng kiểu này.

Một loại lò thay thế khác có thể sử dụng urani-233 sinh ra từ thori làm nguyên liệu phân hạch trong chu trình nguyên liệu thori. Thori phổ biến hơn urani khoảng 3,5 lần trong vỏ Trái Đất, và có đặc điểm phân bố khác nhau. Nguồn nguyên liệu này sẽ làm tăng lượng nguyên liệu phân hạch lên đến 450%.^[60] Không giống quá trình biến đổi U-238 thành plutoni, các lò phản ứng fast breeder không cần quy trình này — nó có thể thể hiện một cách đầy đủ hơn so với các nhà máy truyền thống. Ấn Độ đã thấy công nghệ này, khi mà họ có nguồn thori dồi giàu hơn urani.

Tổng hợp

Những người ủng hộ năng lượng hợp hạch đề nghị nên sử dụng deuterium hoặc triti là các đồng vị của hidro, làm nguyên liệu và trong một vài kiểu lò phản ứng hiện nay cũng dùng lithi và boron. Năng lượng đầu ra của chúng bằng với năng lượng đầu ra hiện tại trên toàn cầu và nó sẽ không tăng thêm trong tương lai, và các nguồn tài nguyên lithi đã được phát hiện hiện tại có thể cung cấp cho ít nhất 3000 năm nữa, lithi từ nước biển khoảng 60 triệu năm, và quá trình tổng hợp phức tạp hơn chỉ sử dụng deuteri khai thác từ nước biển có thể cung cấp nguyên liệu cho 150 tỉ năm. Mặc dù quá trình này chưa trở thành thực tế nhưng các chuyên gia tin rằng tổng hợp hạt nhân là một nguồn năng lượng đầy hứa hẹn trong tương lai vì nó tạo ra các chất thải phóng xạ có thời gian sống ngắn, phát thải cacbon ít.

Nước

Cũng giống như tất cả các dạng nhà máy phát điện sử dụng tuốc bin hơi nước, các nhà máy điện hạt nhân sử dụng rất nhiều nước để làm lạnh. Sellafield, nhà máy này không còn sản xuất điện, sử dụng lượng nước tối đa là 18.184,4 m³ một ngày và 6.637,306 m³ nước được xử lý từ nước thải một năm để tạo hơi nước (số liệu từ Environment Agency).^{[cần dẫn nguồn]} Đối với hầu hết các nhà máy điện, 2/3 năng lượng tạo ra từ nhà máy điện hạt nhân trở thành nhiệt không có ích (xem chu trình Carnot), và lượng nhiệt đó được mang ra khỏi nhà máy ở dạng nước nóng (chúng vẫn không bị nhiễm phóng xạ). Nước giải phóng nhiệt bằng cách đưa vào các tháp làm lạnh ở đó hơi nước bốc lên và đọng sương rồi rơi xuống (mây) hoặc thải trực tiếp vào nguồn nước như ao làm lạnh, hồ, sông hay đại dương.Trong trường hợp có hạn hán sẽ là một khó khăn đối với các nhà máy do nguồn cung cấp nước làm lạnh bị cạn kiệt.

Nhà máy điện hạt nhân Palo Verde gần Phoenix, AZ là nhà máy phát điện hạt nhân duy nhất không nằm gần nguồn nước lớn. Thay vào đó, nó sử dụng nước thải đã qua xử lý từ các đô thị lân cận để làm nước làm lạnh, với lượng nước thải khoảng 76.000.000 m³ mỗi năm.

Giống như các nhà máy năng lượng truyền thống, các nhà máy năng lượng hạt nhân tạo ra một lượng lớn nhiệt thừa, nó bị thải ra khỏi bộ phận ngưng tụ sau khi qua tuốc bin hơi nước. Bộ phận phát điện kép của các nhà máy có thể tận dụng nguồn nhiệt này theo như đề xuất của Oak Ridge National Laboratory (ORNL) trong quá trình cộng năng lượng để tăng hệ số sử dụng nhiệt. Ví dụ như sử dụng hơi nước từ các nhà máy năng lượng để sản xuất hidro.

Chất thải phóng xạ

Việc lưu giữ và thải chất thải hạt nhân an toàn vẫn còn là một thách thức và chưa có một giải pháp thích hợp. Vấn đề quan trọng nhất là dòng chất thải từ các nhà máy năng lượng hạt nhân là nguyên liệu đã qua sử dụng. Một lò phản ứng công suất lớn tạo ra 3 mét khối (25–30 tấn) nguyên liệu đã qua sử dụng mỗi năm.^[67] Nó bao gồm urani không chuyển hóa được cũng như một lượng khá lớn các nguyên tử thuộc nhóm Actini (hầu hết là plutoni và curi). Thêm vào đó, có khoảng 3% là các sản phẩm phân hạch. Nhóm actini (urani, plutoni, và curi) có tính phóng xạ lâu dài, trong khi đó các sản phẩn phân hạch có tính phóng xạ ngắn hơn.

Chất thải phóng xạ cao

Nguyên liệu đã qua sử dụng có tính phóng xạ rất cao và phải rất thận trong trong khâu vận chuyển hay tiếp xúc với nó.Tuy nhiên, nguyên liệu hạt nhân đã sử dụng sẽ giảm khả năng phóng xạ sau hàng ngàn năm. Có khoảng 5% cần nguyên liệu đã phản ứng không thể sử dụng lại được nữa, vì vậy ngày nay các nhà khoa học đang thí nghiệm để tái sử dụng các cần này để giảm lượng chất thải. Trung bình, cứ sau 40 năm, dòng phóng xạ giảm 99,9% so với thời điểm loại bỏ nguyên liệu đã sử dụng, mặc dù nó vẫn còn phóng xạ nguy hiểm.

Cần nguyên liệu hạt nhân đã sử dụng được chứa trong các bồn nước chống phóng xạ. Nước có chức năng làm lạnh đối với các sản phẩm phân hạch vẫn còn phân rã và che chắn tia phóng xạ ra môi trường. Sau vài chục năm các bồn chứa trở nên lạnh hơn, nguyên liệu ít phóng xạ hơn sẽ được chuyển đến nơi chứa khô, ở đây nguyên liệu được chứa các thùng bằng thép và bê tông cho đến khi độ phóng xạ của nó giảm một cách tự nhiên ("phân rã") đến mức an toàn đủ để tiếp tục thực hiện các quá trình xử lý khác. Việc chứa tạm thời này kéo dài vài năm, vài chục năm thậm chí cả ngàn năm tùy thuộc vào loại nguyên liệu. Hầu hết các chất thải phóng xạ của Hoa Kỳ hiện tại được chứa ở các vị trí tạm thời có giám sát, trong khi các phương pháp thích hợp cho việc thải vĩnh cửu vẫn đang được bàn luận.

Cho đến năm 2007, Hoa Kỳ thải ra tổng cộng hơn 50,000 tấn nguyên liệu đã qua sử dụng từ các lò phản ứng hạt nhân. Phương pháp chứa dưới lòng đất ở núi Yucca ở Hoa Kỳ đã được đề xuất là cách chôn chất thải vĩnh viễn. Sau 10.000 năm phân rã phóng xạ, theo tiêu chuẩn Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, nguyên liệu hạt nhân đã qua sử dụng sẽ không còn là mối đe dọa đối với sức khỏe và an toàn của cộng đồng.

Lượng chất thải có thể được giảm thiểu bằng nhiều cách, đặc biệt là tái xử lý. Lượng chất thải còn lại sẽ có độ phóng xạ ổn định sau ít nhất 300 năm ngay cả khi loại bỏ các nguyên tố trong nhóm actini, và lên đến hàng ngàn năm nếu chưa loại bỏ các nguyên tố trên.{{Fact} Trong trường hợp tách tất cả các nguyên tố trong nhóm actini và sử dụng các lò phản ứng fast breeder để phá hủy bằng sự biến tố một vài nguyên tố không thuộc nhóm actini có tuổi thọ dài hơn, chất thải phải được cách ly với môi trường vài trăm năm, cho nên chất thải này được xếp vào nhóm có tác động lâu dài. Các lò phản ứng hợp hạch có thể làm giảm số lượng chất thải này. Người ta cũng tranh luận rằng giải pháp tốt nhất đối với chất thải hạt nhân là chứa tạm thời trên mặt đất cho đến khi công nghệ phát triển thì các nguồn chất thải này sẽ trở nên có giá trị trong tương lai.

Theo một tin tức trên chương trình năm 2007 phát trên 60 Minutes, năng lượng hạt nhân làm cho nước Pháp có không khí sạch nhất trong các quốc gia công nghiệp, và có giá điện rẽ nhất trong toàn châu Âu. Pháp tái xử lý chất thải hạt nhân của họ để giảm lượng chất thải và tạo ra nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, các bài báo vẫn tiếp tục chỉ trích như "Ngày nay chúng ta tích trữ các thùng chứa chất thải bởi vì các nhà khoa học hiện tại không biết cách nào để giảm thiểu hoặc loại bỏ chất độc hại, nhưng có lẽ 100 năm nữa có lẽ các nhà khoa học sẽ... Chất thải hạt nhân là một vấn đề của nhà nước rất khó giải quyết và cũng là vấn đề chung không quốc gia nào có thể giải quyết được. Viễn cảnh hiện tại, đang đi theo gót chân Asin của ngành công nghiệp hạt nhân ... Nếu Pháp không thể giải quyết được vấn đề này, hãy cầu Mandil, sau đó nói rằng 'Tôi khống thấy chúng ta có thể tiếp tục chương trình hạt nhân của mình như thế nào.'" Xa hơn nữa, việc tái xử lý sẽ lại có những chỉ trích khác như theo Hiệp hội Các vấn đề nhà Khoa học quan tâm (Union of Concerned Scientists).

Chất thải phóng xạ thấp

Ngành công nghiệp hạt nhân cũng tạo ra một lượng lớn các chất thải phóng xạ cấp thấp ở dạng các công cụ bị nhiễm như quần áo, dụng cụ cầm tay, nước làm sạch, máy lọc nước, và các vật liệu xây lò phản ứng. Ở Hoa Kỳ, Ủy ban điều phối hạt nhân (Nuclear Regulatory Commission) đã cố gắng xét lại để cho phép giảm các vật liệu phóng xạ thấp đến mức giống với chất thải thông thường như thải vào bãi thải, tái sử dụng... . Hầu hết chất thải phóng xạ thấp có độ phóng xạ rất thấp và người ta chỉ quan tâm đến chất thải phóng xạ liên quan đến mức độ ảnh hưởng lớn của nó.

Chất thải phóng xạ và chất thải công nghiệp độc hại

Ở các quốc gia có năng lượng hạt nhân, chất thải phóng xạ chiếm ít hơn 1% trong tổng lượng chất thải công nghiệp độc hại, là các chất độc hại trừ khi chúng phân hủy hoặc được xử lý khi đó thì trở nên ít độc hơn hoặc hoàn toàn không độc. Nhìn chung, năng lượng hạt nhân tạo ra ít chất thải hơn so với các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Các nhà máy đốt thanl đặc biệt tạo ra nhiều chất độc hại và một lượng tro phóng xạ mức trung bình do sự tập trung các kim loại xuất hiện trong tự nhiên và các vật liệu phóng xạ có trong than. Ngược lại với những điều mà người ta cho là đúng từ trước đến, năng lượng than thực tế tạo ra nhiều chất thải phóng xạ thải vào môi trường hơn năng lượng hạt nhân. Tính bình quân lượng ảnh hưởng đến dân số từ các nhà máy sử dụng cao gấp 100 lần so với các nhà máy hạt nhân.

Tái xử lý

Việc tái xử lý có khả năng thu hồi đến 95% từ urani và plutoni còn lại trong nguyên liệu hạt nhân đã sử dụng, để trộn vào hỗn hợp nguyên liệu oxit mới. Công đoạn này làm giảm lượng phóng xạ có thời gian phân rã lâu tồn tại trong chất thải, khi tạo ra các sản phẩm phân hạch có thời gian sống ngắn, thể tích của nó giảm đến hơn 90%. Tái xử lý nguyên liệu hạt nhân dân dụng từ các lò phản ứung năng lượng đã được thực hiện trên phạm vi rộng ở Anh, Pháp và (trước đây) Nga, sắp tới là Trung Quốc và có thể là Ấn Độ, và Nhật Bản đang thực hiện việc mở rộng quy mô trên toàn nước Nhật. Việc xử lý hoàn toàn là không thể thực hiện được bởi vì nó đòi hỏi các lò phản ứng breeder, là loại lò chưa có giá trị thương mại. Pháp được xem là quốc gia khá thành công trong việc tái xử lý chất thải này, nhưng hiện tại chỉ thu hồi được khoảng 28% (về khối lượng) từ nguyên liệu sử dụng hàng năm, 7% trên toàn nước Pháp và 21% ở Nga.

Không giống các quốc gia khá, Hoa Kỳ đã dừng tái xử lý dân dụng từ năm 1976 đến năm 1981 cũng là một phần trong luật chống phát triển hạt nhân của quốc gia này, kể từ đó vật liệu được tái xử lý như plutoni có thể được dùng trong các vũ khí hạt nhân: tuy nhiên, tái xử lý hiện nay lại được cho phép tiến hành. Thậm chí, hiện tại nguyên liệu hạt nhân đã sử dụng tất cả được xử lý như chất thải.

Tháng 2 năm 2006, một sáng kiến mới ở Hoa Kỳ do Global Nuclear Energy Partnership thông báo. Đó là sự cố gắng của quốc tế để tái xử lý nguyên liệu theo cách làm cho sự phát triển hạt nhân không thể thực hiện được, trong khi sản xuất năng lượng hạt nhân đang có ích đối với các quốc gia đang phát triển

Tách Urani

Việc làm giàu urani tạo ra hàng tấn urani đã tách ra (DU), bao gồm U-238 đã tách hầu hết đồng vị U-235 dễ phân hạch. U-238 là kim loại thô có giá trị kinh tế — ví dụ như sản xuất máy bay, khiên chống phóng xạ, và vỏ bọc vì nó có tỷ trọng lớn hơn chì. Urani đã tách cũng được sử dụng trong đạn dược như đầu đạn DU, vì khuynh hướng của urani là vỡ dọc theo các dải băng cắt đoạn nhiệt.

Một vài ý kiến cho rằng U-238 có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe trong nhóm người tiếp xúc một cách quá mức với vật liệu này, như các đội xe chuyên chở và người dân sống trong các khu vực xung quanh nơi có lượng lớn đạn dược bằng DU được sử dụng như khiên, bom, đạn, đầu đạn hạt nhân. Vào tháng 1 năm 2003 Tổ chức Y tế Thế giới công bố một báo cáo rằng sự ô nhiễm từ đạn dược DU ở mức độ địa phương đến vài chục mét từ các vị trí gây ảnh hưởng và phóng xạ nhiễm vào thực vật và nguồn nước địa phương là cực kỳ thấp. Báo cáo cũng nêu rằng lượng DU sau khi đi vào theo đường tiêu hóa sẽ thải ra ngoài khoảng 70% sau 24 giờ và 90% sau vài ngày.

Tranh luận về sử dụng năng lượng hạt nhân

Các đề xuất sử dụng năng lượng hạt nhân thì cho rằng năng nượng hạt nhân là một nguồn năng lượng bền vững làm giảm phát thải cacbon và gia tăng an ninh năng lượng do giảm sự phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ nước ngoài. Các đề xuất cũng nhấn mạnh rằng các rủi ro về lưu giữ chất thải phóng xạ là rất nhỏ và có thể giảm trong tương lai gần khi sử dụng công nghệ mới nhất trong các lò phản ứng mới hơn, và những ghi nhận về vận hành an toàn ở phương Tây là một ví dụ khi so sánh với các loại nhà máy năng lượng chủ yếu khác.

Các ý kiến chỉ trích thì cho rằng năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng chứa đựng nhiều tiềm năng nguy hiểm và phải giảm tỷ lệ sản xuất năng lượng hạt nhân, đồng thời cũng tranh luận rằng liệu các rủi ro có thể được giảm thiểu bằng công nghệ mới không. Những ý kiến ủng hộ đưa ra quan điểm rằng năng lượng hạt nhân không gây ô nhiễm môi trường không khí, đối ngược hoàn toàn với việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và cũng là nguồn năng lượng có triển vọng thay thế nhiên liệu hóa thạch. Các ý kiến ủng hộ cũng chỉ ra rằng năng lượng hạt nhân chỉ là theo đuổi của các nước phương Tây để đạt được sự độc lập về năng lượng. Còn các ý kiến chỉ trích thì cho rằng vấn đề là ở chỗ lưu giữ chất thải phóng xạ như ô nhiễm phóng xạ do các tai họa, và những bất lợi của việc phát triển hạt nhân và sản xuất điện tập trung.

Các tranh cãi về kinh tế và an toàn được xem là hai mặt của vấn đề tranh luận.

Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân là một nhà máy tạo ra điện năng ở quy mô công nghiệp, sử dụng năng lượng thu được từ phản ứng hạt nhân.

Các loại máy điện nguyên tử phổ biến hiện nay thực tế là nhà máy nhiệt điện, chuyển tải nhiệt năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện năng. Đa số thực hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt nhân với nguyên liệu ban đầu là đồng vị Uran 235 và sản phẩm thu được sau phản ứng thường là Pluton, các neutron và năng lượng nhiệt rất lớn. Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh tia phóng xạ rò rỉ ra ngoài) qua các máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước, và do đó quay máy phát điện, sinh ra điện năng.

Khi quá trình sản xuất vả xử lý chất thải được bảo đảm an toàn cao, nhà máy điện nguyên tử sẽ có thể sản xuất năng lượng điện tương đối rẻ và sạch so với các nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt nó có thể ít gây ô nhiễm môi trường hơn các nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên.(theo wikipedia)

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (hoặc Cơ quan Nguyên tử Năng Quốc tế, viết tắt là IAEA từ tiếng Anh International Atomic Energy Agency) là tổ chức quốc tế thành lập ngày 29 tháng 7 năm 1957 với mục đích đẩy mạnh việc sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình và ngăn chặn việc sử dụng năng lượng nguyên tử trong mục đích quân sự. Trong bài diễn văn "Nguyên tử cho Hoà bình" đọc trước Đại Hội đồng Liên Hiệp Quốc năm 1953, Tổng thống Hoa Kỳ, Dwight D. Eisenhower, đã đưa ra ý tưởng thiết lập tổ chức quốc tế này với mục tiêu kiểm soát và phát triển việc sử dụng năng lượng nguyên tử đúng hướng. Cơ quan này và giám đốc điều hành Mohammed ElBaradei được trao giải Nobel Hòa bình năm 2005.

IAEA đặt trụ sở ở Wien, nước Áo (tại Trung tâm Quốc tế Wien). 139 quốc gia thành viên của IAEA gởi đại biểu đến dự họp Đại Hội đồng (General Conference) thường niên để cử ra 35 thành viên vào Ban Thống đốc (Board of Governors). Là một cơ quan hoạt động theo nguyên tắc đồng thuận, Ban Thống đốc họp năm lần trong năm để chuẩn bị những nghị quyết cho Đại hội đồng. Các kỳ họp của Đại Hội đồng được tổ chức tại Trung tâm Áo Wien, cách trụ sở IAEA một khu phố.

Thêm vào đó, IAEA còn hỗ trợ một trung tâm nghiên cứu đặt tại Trieste, Ý. Trung tâm này đặt dưới quyền quản lý của Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc (UNESCO).

Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam và điện hạt nhân tại Việt Nam
Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (Tiếng Anh: Vietnam Atomic Energy Commission, viết tắt VAEC, tiền thân là Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt) là tổ chức sự nghiệp khoa học trực thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam, thành lập theo quyết định số 09/2004/QĐ-BKHCN
Chức năng

Nghiên cứu xây dựng chính sách, phương hướng, chiến lược, quy hoạch và kế hoạch phát triển ngành năng lượng nguyên tử Việt Nam, tham gia nghiên cứu xây dựng các dự án, văn bản pháp quy về năng lượng nguyên tử trình Bộ trưởng hoặc để Bộ trưởng trình Chính phủ phê duyệt. Tham gia thực hiện các chính sách hạt nhân đã được Chính phủ phê duyệt.
Thực hiện nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật hạt nhân, công nghệ lò phản ứng và nhiên liệu, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu phát triển về an toàn bức xạ và an toàn hạt nhân, nghiên cứu công nghệ xử lý và công nghệ quản lý chất thải phóng xạ phục vụ phát triển kinh tế quốc dân.
Thực hiện các hoạt động phát triển công nghệ, sản xuất và dịch vụ kỹ thuật trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử và các ngành có liên quan phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.
Phối hợp thực hiện công tác hợp tác quốc tế trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử của Việt Nam với các nước và các tổ chức quốc tế theo phân cấp của Bộ Khoa học và Công nghệ và quy định của Nhà nước. Tham gia thực hiện các công ước, hiệp ước quốc tế liên quan đến năng lượng nguyên tử mà Chính phủ Việt Nam đã ký kết hoặc tham gia.
Hỗ trợ kỹ thuật cho Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn bức xạ và hạt nhân trong việc thẩm định, đánh giá an toàn bức xạ và hạt nhân, thực hiện quan trắc phóng xạ môi trường, kiểm chuẩn các thiết bị hạt nhân và thiết bị đo liều bức xạ, thực hiện dịch vụ đo liều bức xạ, phát triển hạ tầng kỹ thuật phục vụ cho xử lý các sự cố và tai nạn bức xạ và hạt nhân.
Tham gia thực hiện việc quy hoạch, đào tạo và huấn luyện cán bộ khoa học kỹ thuật ngành năng lượng nguyên tử theo quy định của Nhà nước.
Quản lý tổ chức và cán bộ, kinh phí và tài sản của Viện theo phân cấp của Bộ và theo quy định của nhà nước.

Lịch sử phát triển

Lò phản ứng TRIGA MARK – II công suất 250 kW do Mỹ viện trợ năm 1962-1963
26 tháng 4 năm 1976, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt trực thuộc Uỷ ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước
23 tháng 2 năm 1979, Viện Nghiên cứu hạt nhân trực thuộc Thủ tướng Chính phủ
20 tháng 3 năm 1984, khôi phục và mở rộng lò phản ứng nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt
11 tháng 6 năm 1984, đổi tên thành Viện Năng lượng nguyên tử Quốc gia
21 tháng 1 năm 1991, thành lập Viện Công nghệ xạ hiếm và Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân trực thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Quốc gia
22 tháng 7 năm 1991, đưa thiết bị chiếu xạ RPP-150 với nguồn Co 60 hoạt độ ban đầu 110 kCi tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội vào hoạt động
13 tháng 9 năm 1993, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam trực thuộc Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường
26 tháng 2 năm 1999, khánh thành Trung tâm Chiếu xạ thành phố Hồ Chí Minh

và đưa thiết bị chiếu xạ SVST-Co 60/B với nguồn Co 60 hoạt độ ban đầu 400 kCi vào hoạt động

14 tháng 2 năm 2000, thành lập Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ bức xạ trực thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam
22 tháng 3 năm 2002, thành lập Công ty Ứng dụng và Phát triển Công nghệ trực thuộc Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam

Tổ chức bộ máy

Các đơn vị chức năng

Văn phòng: quản lý công tác tổ chức cán bộ, công tác hành chính và quản trị, xây dựng cơ bản và sửa chữa lớn, xây dựng nhỏ

Xây dựng và trình Viện trưởng ban hành và tổ chức thực hiện các quy chế, quy định liên quan đến chức năng, nhiệm vụ của Văn phòng.
Giúp Viện trưởng quản lý công tác tổ chức, cán bộ và quy hoạch đào tạo, bồi dưỡng cán bộ công chức, viên chức của Viện.
Quản lý và thực hiện công tác văn thư, lưu trữ của Viện.
Giúp Viện trưởng quản lý công tác xây dựng cơ bản, sửa chữa lớn, xây dựng nhỏ trong toàn Viện.
Quản lý đất đai, nhà cửa của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam.
Làm đầu mối giúp Viện trưởng thực hiện chức năng và nhiệm vụ về công tác pháp chế của Viện.
Giúp Viện trưởng thực hiện công tác thanh tra nội bộ, giải quyết các khiếu nại, tố cáo.
Quản lý kinh phí hoạt động của đơn vị tài chính cấp III Văn phòng Viện, thực hiện các chế độ tài chính, chính sách xã hội đối với cán bộ viên chức của khối cơ quan chức năng của Viện.
Giúp Viện trưởng quản lý, tổ chức thực hiện và theo dõi kiểm tra công tác khen thưởng, kỷ luật, công tác tự vệ, phòng chống bão lụt, phòng cháy, chữa cháy, an toàn lao động của Viện.
Tổ chức và thực hiện công tác bảo vệ sức khoẻ cho cán bộ, công chức của khối cơ quan Viện.
Thực hiện nhiệm vụ quản trị, lễ tân và bảo vệ phục vụ cho hoạt động của Khối cơ quan chức năng của Viện

Ban Kế hoạch và Quản lý khoa học: xây dựng, chỉ đạo và quản lý công tác kế hoạch, quản lý khoa học, tài chính, đầu tư tăng cường trang thiết bị, thông tin đại chúng, thông tin khoa học và công tác đào tạo chuyên môn, đào tạo sau đại học

Giúp Viện trưởng nghiên cứu xây dựng chính sách, phương hướng chiến lược phát triển năng lượng nguyên tử, các chương trình, đề tài dự án đầu tư lớn để phát triển ngành năng lượng nguyên tử. Tổ chức tư vấn, kiểm định, đánh giá các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ của Viện theo phân cấp...
Tham gia nghiên cứu xây dựng các dự án, văn bản pháp quy về năng lượng nguyên tử trình cấp trên phê duyệt.
Giúp Viện trưởng xây dựng kế hoạch khoa học công nghệ ngắn hạn và dài hạn, kế hoạch tài chính của Viện.
Giúp Viện trưởng quản lý các nhiệm vụ khoa học công nghệ các cấp, các hợp đồng nghiên cứu, dịch vụ khoa học kỹ thuật.
Giúp Viện trưởng quản lý tài chính trong Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam và thực hiện nhiệm vụ tài chính cấp II.
Thực hiện hoặc phối hợp với các đơn vị triển khai kế hoạch đầu tư tăng cường trang thiết bị và quản lý vật tư, trang thiết bị của Viện.
Thống kê và đánh giá các hoạt động khoa học công nghệ trong toàn Viện.
Thực hiện nhiệm vụ thông tin đại chúng, thông tin khoa học công nghệ trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử. Thực hiện xuất bản các ấn phẩm, bản tin, tài liệu khoa học của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam.
Giúp Viện trưởng xây dựng và quản lý Website của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam.
Tổ chức và quản lý công tác đào tạo chuyên môn và đào tạo sau đại học.
Giúp Viện trưởng tổ chức và quản lý hoạt động tài chính của các đơn vị sự nghiệp có thu trong toàn Viện.

Ban Hợp tác quốc tế: xây dựng kế hoạch hợp tác quốc tế; hướng dẫn, theo dõi và quản lý các hoạt động hợp tác quốc tế trong phạm vi toàn Viện theo phân cấp của Bộ Khoa học và Công nghệ

Giúp Viện trưởng xây dựng kế hoạch, biện pháp tổ chức và cơ chế quản lý các hoạt động hợp tác quốc tế về năng lượng nguyên tử của Viện theo phân cấp của Bộ Khoa học và Công nghệ.
Tổ chức triển khai kế hoạch hợp tác quốc tế về năng lượng nguyên tử. Hướng dẫn xây dựng, quản lý, thống kê và đánh giá các dự án và các hoạt động hợp tác quốc tế về năng lượng nguyên tử.
Tổ chức quản lý công tác an toàn bức xạ và an toàn hạt nhân của Viện. Tổ chức xây dựng kế hoạch, triển khai thực hiện và lập báo cáo hàng năm về công tác quan trắc phóng xạ môi trường của Viện. Quản lý dịch vụ đo liều bức xạ trong toàn Viện và lập báo cáo hàng năm về công tác này. Tổ chức quản lý công tác kiểm chuẩn các thiết bị hạt nhân và thiết bị đo liều bức xạ của Viện, phát triển hạ tầng kỹ thuật phục vụ cho xử lý các sự cố và tai nạn bức xạ và hạt nhân.
Phối hợp nghiên cứu để xây dựng cơ chế, chính sách thực hiện các điều ước quốc tế về hạt nhân.
Giúp Viện trưởng phối hợp quản lý các đoàn vào, đoàn ra, các hội nghị, hội thảo, lớp tập huấn quốc tế do các cơ quan Việt Nam đăng cai tổ chức trong khuôn khổ các hoạt động hợp tác quốc tế do Viện quản lý

Các đơn vị nghiên cứu, triển khai

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân: Institute for Nuclear Science and Technique (INST)
Viện Nghiên cứu hạt nhân: Nuclear Research Institute (NRI), nghiên cứu và triển khai ứng dụng khoa học và kỹ thuật hạt nhân

Quản lý, vận hành an toàn và khai thác có hiệu quả Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt.
Tiến hành các hoạt động nghiên cứu khoa học, phát triển ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và năng lượng nguyên tử vào các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân.
Xây dựng tiềm lực về cơ sở vật chất kỹ thuật và đào tạo nhân lực cho sự phát triển của Viện và Ngành.
Đảm bảo an toàn trong các hoạt động của Viện. Hỗ trợ kỹ cho hoạt động quản lý nhà nước về an toàn bức xạ, an toàn hạt nhân. Nghiên cứu phát triển kỹ thuật xử lý chất thải phóng xạ và ứng phó khẩn cấp trong xử lý sự cố bức xạ và hạt nhân. Thực hiện quan trắc phóng xạ môi trường trong mạng lưới quốc gia, kiểm chuẩn các thiết bị bức xạ và thiết bị đo liều bức xạ theo phân cấp của cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền
Thực hiện việc chuyển giao công nghệ và dịch vụ kỹ thuật trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử và các lĩnh vực có liên quan theo qui định của pháp luật.
Thực hiện hợp tác liên doanh, liên kết với các cơ quan trong và ngoài nước về các lĩnh vực có liên quan đến chức năng nhiệm vụ của Viện theo qui định của pháp luật.
Quản lý tổ chức, nhân sự của Viện NCHN

Viện Công nghệ xạ hiếm: Institute for Technology of Radioactive and Rare Elements (ITRRE)
Trung tâm Hạt nhân thành phố Hồ Chí Minh: Centre for Nuclear Techniques in HoChiMinh City (CNT)
Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai công nghệ bức xạ: Research and Development Center for Radiation Technology (VINAGAMMA)

Doanh nghiệp trực thuộc

Công ty Ứng dụng và Phát triển công nghệ.

Định hướng phát triển

Chương trình quốc gia phát triển điện hạt nhân với nhà máy điện nguyên tử tại huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận: Nhà máy điện hạt nhân này sẽ được đưa vào vận hành năm 2017 - 2020 gồm 2 tổ máy công suất mỗi tổ 1000 MW, tiến tới tương lai 2000 đến 4000 MW, tương đương với sản lượng điện từ 14 đến 28 tỷ KWh
Yêu cầu lực lượng sản xuất đối với nhà máy điện nguyên tử: Theo hướng dẫn của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), để đưa một nhà máy điện hạt nhân vào hoạt động thì cần khoảng 3.500- 4.500 người, trong đó có khoảng 500-700 người có trình độ đại học và trên đại học, 700-1.000 kỹ thuật viên và 2.200-3.000 công nhân lành nghề các loạiĐến đầu năm 2006, Viện NLNTVN có 681 cán bộ với tuổi trung bình là 42, trong đó đại học 361 người, thạc sỹ 78 người, tiến sỹ và giáo sư, PGS 62 người. Do đó, Viện vẫn tiếp tục tuyển sinh các khoá huấn luyện 9 tháng về năng lượng nguyên tử.

http://www.tienphong.vn/Tianyon/ImageView.aspx?ThumbnailID=178453

Ngày 20-23/8, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hạt nhân toàn quốc lần thứ 8 được tổ chức tại thành phố Nha Trang (Khánh Hòa) với sự góp mặt của 240 đại biểu ở 40 cơ quan, tổ chức trong nước và 28 đại biểu nước ngoài.

Trong số đại biểu nước ngoài đến từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp, Bungary, Mỹ, Angola, Thái Lan, có cả các chuyên gia của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), Văn phòng hợp tác vùng (RCA)...

Hai năm một lần, các nhà khoa học lại có cơ hội gặp gỡ, trao đổi kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học và công nghệ hạt nhân trong nước, xác định mục tiêu, phương hướng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử cho thời gian tới.

Hội nghị lần này sẽ có một hội thảo mở về điện hạt nhân với sự tham gia của các chuyên gia về điện hạt nhân trong và ngoài nước cũng như một số người Việt Nam định cư ở nước ngoài có nhiều năm làm việc trong lĩnh vực điện hạt nhân để thảo luận về tình hình triển khai thực hiện dự án điện hạt nhân và khả năng hợp tác giúp đỡ, chia sẻ thông tin, kinh nghiệm trong lĩnh vực điện hạt nhân.

Theo Viện trưởng Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam Vương Hữu Tấn, 2 năm qua, việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng năng lượng nguyên tử ở nước ta có nhiều tiến triển đáng ghi nhận. Luật Năng lượng nguyên tử được Quốc hội thông qua tháng 6/2008, dự án điện hạt nhân Ninh Thuận được phê duyệt trong tháng 7/2009 và dự kiến được Quốc hội thông qua tháng 10 tới...

Thứ trưởng Khoa học và Công nghệ Lê Đình Tiến mong muốn, ngoài việc công bố và thảo luận các kết quả KH&CN, công trình nghiên cứu mới trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử, các nhà khoa học cần dành thời gian thảo luận, đề xuất mục tiêu phương hướng hoạt động KH&CN, góp phần xây dựng và hoàn thiện chương trình nghiên cứu KH&CN trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử từ nay đến năm 2020.

"Các nhà khoa học có mặt tại Hội nghị này sẽ dành thời gian thỏa đáng để thảo luận, trao đổi về mối quan hệ hợp tác giữa các cơ quan trong nước, hợp tác với các tổ chức, viện nghiên cứu ở nước ngoài, nhằm tranh thủ sự giúp đỡ của các tổ chức quốc tế, các nhà khoa học trong đó có cả các nhà khoa học Việt Nam đang định cư ở nước ngoài và sự giúp đỡ của các nước, đặc biệt là các nước có nền công nghiệp hạt nhân tiên tiến", Thứ trưởng Tiến nhấn mạnh.

Dự án Trung tâm Quốc gia về Y học hạt nhân và xạ trị quân đội sẽ được khai trương vào đầu tháng 9/2009. Hai cơ sở gia tốc cyclotron tại Viện Khoa học Kỹ thuật Hà Nội và Bệnh viện Chợ Rẫy đã hoạt động. Các trung tâm cyclotron tại Đà Nẵng và Kiên Giang đang tích cực được triển khai để sớm đi vào hoạt động. Các thiết bị xạ trị cũng được đầu tư mới ở Bệnh viện Ung bướu Hà Nội, Bệnh viện Cần Thơ...

Các giống cây trồng đột biến phóng xạ đã được nông dân sử dụng và mở rộng diện tích gieo trồng. Các ngành công nghiệp quan trọng như dầu khí, đóng tàu, xi măng, giao thông, xây dựng đã sử dụng các kỹ thuật hạt nhân phục vụ sản xuất và nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và hiệu quả hoạt động. Các nghiên cứu cơ bản vẫn tiếp tục được duy trì và phát triển tạo điều kiện xây dựng đội ngũ và là cơ sở cho phát triển bền vững ngành năng lương nguyên tử. "Để đảm bảo an toàn của nhà máy có 4 yếu tố quyết định cần xem xét, trong đó quan trọng hàng đầu là công nghệ và nhân lực vận hành", Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học Công nghệ và Môi trường Đặng Vũ Minh trao đổi về dự án điện hạt nhân Ninh Thuận sắp trình Quốc hội.

- Xin ông cho biết những nét cơ bản của dự án điện hạt nhân trình Quốc hội tại kỳ họp này?

- Theo dự kiến, hai nhà máy điện hạt nhân đầu tiên công suất 2.000 MW (công suất nhà máy thủy điện Hòa Bình là 1.920 MW) sẽ được xây dựng tại xã Phước Dinh (huyện Ninh Phước) và xã Vĩnh Hải (huyện Ninh Hải) của tỉnh Ninh Thuận vào năm 2015. Dự kiến năm 2020 nhà máy sẽ đi vào hoạt động, giúp giải quyết vấn đề thiếu năng lượng trong tương lai.

Tại kỳ họp này, sau khi Quốc hội thông qua chủ trương thì việc triển khai dự án sẽ do Chính phủ tiến hành.

- Nhiều nước có có trình độ khoa học công nghệ hơn Việt Nam nhưng lại chọn phương án năng lượng sạch từ gió, sóng biển... Tại sao chúng ta lại chọn phương án điện hạt nhân?

- Nhiều quốc gia phát triển các năng lượng khác từ gió, mặt trời, thậm chí là sóng biển, gọi chung là năng lượng tái tạo. Nhưng tính toán cho thấy năng lượng tái tạo phát triển cũng chỉ thoả mãn được khoảng 10% nhu cầu, giá thành cũng cao và có những điểm yếu so với các loại hình năng lượng khác.

Với điều kiện của Việt Nam hiện nay, theo nhận xét của tôi, điện hạt nhân là phương án phù hợp nhất để giải quyết việc thiếu năng lượng trong những năm tới.

- Với trình độ khoa học công nghệ của Việt Nam hiện nay, nhiều người băn khoăn về an toàn khi vận hành nhà máy. Là cơ quan thẩm tra đề án, vấn đề trên được Ủy ban Khoa học công nghệ xem xét thế nào?

- Để đảm bảo an toàn của nhà máy có 4 yếu tố quyết định cần xem xét. Thứ nhất là công tác chuẩn bị. Kinh nghiệm các nước cho thấy cần ít nhất 15 năm chuẩn bị, đó là thời gian cần thiết để thông qua các văn bản pháp luật về sử dụng năng lượng nguyên tử, tìm hiểu kinh nghiệm các nước, đào tạo cán bộ và lựa chọn địa điểm.

Thứ hai là nguồn cán bộ. Một nhà máy điện hạt nhân công suất 2.000 MW cần khoảng 1.000 cán bộ, công nhân kỹ thuật, trong đó có 10% trực tiếp liên quan đến việc vận hành và phục vụ vận hành lò phản ứng. Số cán bộ này, với những người đã có trình độ đại học về kỹ thuật thì phải đào tạo ít nhất là 5 năm nữa, thực tập tại những nước có công nghệ hạt nhân phát triển và sau đó phải trải qua kỳ sát hạch chặt chẽ để được cấp chứng chỉ vận hành lò phản ứng.

Thứ ba là công nghệ, phải chọn công nghệ để đến khi nhà máy bắt đầu hoạt động vào năm 2020 thì nó vẫn là công nghệ tiên tiến, hiện đại. Thứ tư là công tác quản lý, tổ chức vận hành. Việc này đòi hỏi phải có kỹ luật lao động hết sức chặt chẽ, nghiêm khắc tuân thủ các quy trình quy phạm kỹ thuật

Trong những năm vừa qua, cán bộ chúng ta đã vận hành những công trình lớn như nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, nhà máy nhiệt điện Phả Lại, nhà máy khí- điện- đạm Cà Mau. Tôi cho rằng những kinh nghiệm thu được trong quá trình vận hành những công trình đó hết sức cần thiết để sau này có thể vận hành một công trình phức tạp hơn là nhà máy điện hạt nhân.

Qua thẩm tra, chúng tôi ủng hộ chủ trương xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại Ninh Thuận.

Mô hình nhà máy điện hạt nhân theo công nghệ AP 1000 của Westinghouse. Ảnh: WHN.

- Ông vừa đề cập đến trình độ nhân lực vận hành sẽ quyết định đến an toàn của nhà máy, nhưng Việt Nam đang thiếu nhân lực ngành hạt nhân, trong khi 10 năm nữa nhà máy đã vận hành?

- Từ cuối những năm 1959, nhà nước đã cử người đi tạo tạo tại Liên Xô và Đông Âu về vật lý hạt nhân, hoá phóng xạ, vật lý lò phản ứng...là những chuyên ngành liên quan hết sức chặt chẽ đến việc ứng dụng năng lượng hạt nhân. Năm 1975 chính số cán bộ này đã tham gia đã tham gia vào việc khôi phục lò phản ứng Đà Lạt. Từ năm 1984 tới nay, lò phản ứng này đã chạy an toàn và hiệu quả. Đúng là hiện nay có khó khăn về nhân lực vì phần lớn số cán bộ này đã lớn tuổi, một số đã nghỉ hưu.

Hiện, chúng ta có thể dựa vào 3 nguồn nhân lực. Thứ nhất là những cán bộ có ngoại ngữ, trình độ chuyên môn giỏi được cử đi đào tạo tại nước ngoài. Thứ hai, tạo điều kiện mời các chuyên gia người Việt Nam đang làm việc ở nước ngoài có chuyên môn phù hợp tham gia tư vấn. Thứ ba là thuê chuyên gia của các tổ chức tư vấn quốc tế như đã làm đối với một số công trình quan trọng quốc gia.

Theo tôi, cần đặc biệt chú ý đến việc đào tạo nguồn cán bộ từ trong nước. Năm 2015 khi bắt đầu xây dựng thì số cán bộ này sẽ tham gia ngay từ khâu lắp đặt, điều chỉnh, vận hành thử các thiết bị chỉ yếu và đến khi nhà máy xây xong vào năm 2020 thì có thể trực tiếp tham gia vận hành.

- Thời gian qua, Ủy ban Khoa học Công nghệ và nhiều cơ quan khác đã có những chuyến khảo sát tại những nước có công nghệ điện hạt nhân tiên tiến. Theo ông, công nghệ nào là phù hợp với Việt Nam?

- Hiện nay, có 31 nước với 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động. Bản thân tôi đã đi tìm hiểu ở Pháp, Đức, Nhật Bản và Nga, một số thành viên của Uỷ ban đã đi một số nước khác. Mỗi nước đều có kinh nghiệm riêng, mỗi công nghệ đều có thế mạnh nhất định. Đối với lò phản ứng hạt nhân công suất 1.000 MW, có nơi cần gần 1.000 cán bộ, công nhân nhưng có nơi chỉ có hơn 500 người, điều đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại công nghệ, trình độ tự động hoá cũng như phuơng thức quản lý

Tất nhiên, chúng ta phải cần mời các chuyên gia giỏi để tư vấn trong việc đánh giá thế mạnh và yếu của từng loại công nghệ.

Dự kiến ngày 6/11, Bộ trưởng Công thương Vũ Huy Hoàng sẽ trình bày trước Quốc hội về chủ trương đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận. Một tuần sau đó, các đại biểu sẽ thảo luận ở hội trường về vấn đề này.Ngày 25/11, Quốc hội sẽ biểu quyết thông qua chủ trương Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận.

Trong khi nhiều nước tiên tiến trên thế giới dè dặt từng bước khi xây dựng cơ sở điện hạt nhân đầu tiên trên đất nước mình thì Việt Nam đang dự định triển khai gần như cùng lúc bốn lò với công suất cực lớn.

Dự thảo kế hoạch này đang được Bộ Công Thương xây dựng để trình Quốc hội, gồm hai nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) cạnh nhau với bốn lò phản ứng, mỗi lò 1.000 MW, để đưa vào vận hành từ năm 2020 đến 2024.

Lần đầu tiên, một nhóm các nhà khoa học hàng đầu trong nhiều lĩnh vực đã lên tiếng phản đối chủ trương này và khuyến nghị chỉ nên bắt đầu bằng một lò để có thể hoàn thiện.

Tiềm lực non kém

Là một trong những người phản đối mạnh mẽ nhất chủ trương xây cùng lúc bốn lò phản ứng hạt nhân tại Việt Nam, GS Phạm Duy Hiển – một trong những nhà khoa học hàng đầu Việt Nam về vật lý hạt nhân, nhận định, so với những nước hiện đang có ĐHN, tiềm lực hạt nhân của Việt Nam hiện chưa có gì đáng nói.

Số người am hiểu lĩnh vực này chỉ đếm trên đầu ngón tay, năng lực nghiên cứu chuyên ngành về ĐHN chưa hề có. Điều đáng sợ hơn là tính kỷ luật, tôn trọng quy chế, luật pháp của người dân và hệ thống quản lý còn yếu kém mà các vụ thất thoát nguồn phóng xạ ở một số cơ quan, nhà máy thời gian qua cũng là minh họa tiêu biểu.

“Mặc dù khoa vật lý hạt nhân đã được mở ở một số trường đại học, nhưng đào tạo của ta hiện nay chỉ là “thoát nạn mù chữ” về ĐHN, chứ làm sao gọi là đào tạo chuyên gia được - GS Hiển nói - Toàn bộ nội lực của nền công nghiệp chúng ta chỉ có hạn.

Chính vì chậm tiến độ và trục trặc kỹ thuật ở nhiều nhà máy nhiệt điện và thủy điện mà hiện nay Tổng Cty Điện lực Việt Nam (EVN) không cung cấp đủ điện, dân thường xuyên chịu cảnh cúp điện. Cho nên, xây một lúc bốn lò phản ứng công suất 4.000 MW là quá sức và không khả thi. Thậm chí, không khéo sẽ tác hại đến toàn bộ quá trình đưa ĐHN vào Việt Nam”.

GS Hiển cho rằng cần phải có thời gian để học cách tổ chức quản lý, cách thực thi luật pháp thích ứng với một công nghệ có nhiều tiềm năng mất an toàn như ĐHN. “Theo tôi, trước tiên chỉ nên khởi động một lò và cố tận dụng trường học thực tiễn này để xây dựng đội ngũ, nhất là đội ngũ chuyên gia, cơ sở hạ tầng, học cách thực thi pháp luật hạt nhân, rồi trong quá trình đó sẽ tính tiếp. Thành công của dự án không chỉ là đưa một lò phản ứng vào hoạt động, mà chính là có được nền tảng bước đầu đủ sức nhân lên cho các bước tiếp theo” – GS Hiển nói.

GS Trần Đình Long, người từng có nhiều đóng góp quan trọng cho ngành điện Việt Nam, thì cho rằng quá trình đấu thầu hiện nay đang có vấn đề. Theo ông, quá trình lựa chọn thiết bị, công nghệ cho điện hạt nhân phải khác hẳn quá trình đấu thầu điện hiện nay. Ngoài ra, phải có thời gian đào tạo nguồn nhân lực ít 15 năm mới có thể chọn mặt gửi vàng để trao cho đội ngũ này đảm trách vấn đề an ninh quốc gia.

Việc xây một lò để “nghe ngóng”, tính toán và thay đổi phù hợp với biến đổi khí hậu cũng là khía cạnh cần được tính đến. “Kiến thức về biến đổi khí hậu ở Việt Nam hiện vẫn còn rất ít. Phải cẩn thận! Làm một lò để tăng kiến thức và có cơ hội sửa sai. Hi vọng Chính phủ sẽ nghe theo ý kiến các nhà khoa học. Từ không thành có mới khó, chứ từ ít đến nhiều thì dễ” - GS Phạm Sỹ Liêm, Phó Chủ tịch Tổng Hội Xây dựng Việt Nam, bày tỏ.

Chủ quan với an ninh quốc gia?

Theo giới khoa học Việt Nam, dường như các nhà quản lý bắt đầu chủ quan với vấn đề an toàn, an ninh của một lĩnh vực được coi là đặc biệt nguy hiểm: Hạt nhân. Việc chủ quan thể hiện ở chỗ, đang có nhiều luồng thông tin cho rằng ĐHN hiện nay là an toàn.

“Đành rằng với các lò tiên tiến thế hệ thứ ba hiện nay, rất khó xảy ra những thảm họa gieo rắc chất phóng xạ ra phạm vi hàng nghìn cây số do sai sót trong vận hành như sự cố Chernobyl, nhưng xác suất xảy ra sự cố sẽ càng cao khi chưa có kinh nghiệm quản lý đã xây cùng lúc bốn lò phản ứng, như phương án hiện nay của chúng ta” – GS Hiển cảnh báo.

Đồng tình với quan điểm này, giới khoa học cho rằng ĐHN an toàn đến mức nào không chỉ đơn thuần là vấn đề công nghệ, mà phụ thuộc rất nhiều vào khả năng quản lý tổ chức và trình độ nhân lực. ĐHN có thể khá an toàn ở Pháp, Đức, Phần Lan, nhưng lại rất không an toàn ở một nước có trình độ phát triển thấp như Việt Nam.

Một trong bốn lò phản ứng mà Việt Nam sẽ vận hành sau năm 2020 có công suất nhiệt gấp 6.000 lần lò phản ứng Đà Lạt, lượng chất phóng xạ chứa trong lò cũng nhiều hơn hàng nghìn lần. Nghĩa là nội lực của ta phải nhân lên gấp bội mới đáp ứng được yêu cầu bảo đảm an toàn cho các nhà máy ĐHN trong tương lai.

Theo GS Chu Hảo, trước sau gì Việt Nam cũng phải dùng ĐHN, nhưng cần nghiên cứu xem nếu không quá cấp bách về mặt năng lượng thì đẩy thời gian vận hành nhà máy ĐHN càng xa càng tốt để hoàn thiện hơn về nhân lực, tiềm lực công nghệ, quản lý, v.v… “Công nghệ vận hành như bây giờ vẫn có nguy cơ tiềm ẩn. Có thể sau này sẽ có công nghệ tiên tiến hơn. Việc xử lý chất thải hạt nhân hiện nay cũng chưa thực sự an toàn” – GS Hảo lo ngại.

Các nhà khoa học cũng đưa ra dẫn chứng về phát triển ĐHN ở các nước tiên tiến. Theo đó, trong lịch sử phát triển ĐHN trên thế giới, chưa có nước nào vào cuộc một lúc với 4.000 MW và 15% tổng sản lượng điện như kịch bản của ta! “Hùng hậu nhất, lại rất khát điện như Trung Quốc cũng không dám” – GS Hiển cho biết - Trung Quốc bắt đầu có nhà máy ĐHN đầu tiên năm 1991 với công suất khiêm tốn 300 MW. Sau ba năm nhà máy này mới đi vào vận hành thương mại và một năm sau mới được cấp chứng chỉ. Sau 17 năm, tại cụm ĐHN này chỉ có thêm 2.800 MW”.

Điện hạt nhân: Đắt hay rẻ?
Theo Nghị quyết 66/2006/QH11, nhà máy điện hạt nhân là dự án công trình trọng điểm quốc gia phải trình Quốc hội phê duyệt. Đến nay, tính hiệu quả kinh tế và bài toán an ninh, bao gồm cả an toàn sản xuất vẫn còn nhiều vấn đề cần xem kĩ.
Kinh nghiệm quốc tế cho thấy, về phương diện kinh tế, điện hạt nhân không rẻ so với các nhà máy nhiệt điện (chạy bằng than, khí, dầu). Đối với những nước có ngành điện hạt nhân phát triển, số lò hạt nhân lớn và đã được khai thác nhiều năm nên đã được khấu hao một phần, hệ thống hạ tầng kỹ thuật và nhân lực đã được chuẩn bị tốt, giá điện hạt nhân có rẻ hơn các nước khác, nhưng cũng cao hơn giá điện chạy bằng than hay khí.
Ở châu Âu, giá thành 1 kWh điện hạt nhân hiện nay khoảng 5 cents USD (tương đương 850 VNĐ); ở Hoa Kỳ - khoảng 7 cents USD (1200 VNĐ) ; ở Nhật – khoảng 6 yên Nhật (1200 VNĐ). Đây là giá bán tại nhà máy, chưa phải là giá kinh doanh bán tới người tiêu dùng điện.

Nhà máy điện hạt nhân ở Hàn Quốc. Ảnh: evn.gov.vn.

Có lẽ vì lý do hiệu quả kinh tế và lý do an toàn mà các nước có nền công nghiệp điện hạt nhân lớn nhất đang có xu hướng dừng lại hoặc thoát ra, như Hoa Kỳ suốt từ năm 1978 đến nay không xây mới một lò nào; nhiều nước Tây Âu đang chuẩn bị rút lui có trật tự (Thụy Điển, Bỉ, Đức …) hoặc không hưởng ứng điện hạt nhân nữa (Anh, Ý, Thụy Sĩ, Tây Ban Nha…).
Chỉ có 12 nước, phần lớn của châu Á, đang xây mới 32 lò hạt nhân. Vì sao có xu hướng này là điều chúng ta cần suy nghĩ, tìm hiểu để đi đến quyết định về điện hạt nhân ở Việt Nam.
Đối với các nước mới bắt đầu xây dựng điện hạt nhân như Việt Nam, giá thành sẽ cao hơn nhiều lần do phải tính đến các chi phí cho xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật ban đầu, cho đào tạo nguồn nhân lực và cho việc thuê chuyên gia, tư vấn nước ngoài.
Bắt đầu từ con số không ở mọi hạ tầng cơ sở kỹ thuật và nhân lực cho điện hạt nhân, chủ đầu tư nhà máy điện hạt nhân của Việt Nam cần phải làm rõ, với nguồn vốn đó, dự án đầu tư sẽ đạt được đến mức nào? Cụ thể, đó là mức đầu tư để xây dựng, đưa nhà máy thuộc thế hệ II vào vận hành và bảo đảm nguồn nhiên liệu cho nhà máy hoạt động trong bao lâu?
Mức đầu tư đó có tính đến chi phí cho việc xử lý và lưu giữ chất thải hạt nhân, giải quyết môi trường, xây dựng và duy trì sự sẵn sàng hoạt động của hệ thống ứng phó sự cố, bảo hiểm an toàn, tháo dỡ nhà máy sau khi hết hạn sử dụng hay không v.v.?

Riêng chi phí tháo dỡ nhà máy điện hạt nhân là rất lớn. Thí dụ, 1 lò hạt nhân đầu tư hết 3 tỷ USD thì phải chuẩn bị khoảng 400-450 triệu USD cho việc tháo dỡ sau khi lò hết hạn sử dụng.
Việc tháo dỡ lại hết sức phức tạp và nguy hiểm vì chất phóng xạ, sau khi nhà máy thôi vận hành, phải đợi từ 25 đến 50 năm (tức là làm một nhà máy điện hạt nhân tức là đất nước bị kẹt gần một thế kỷ).
Chi phí tháo dỡ chiếm khoảng 15% kinh phí đầu tư và thường ít được các chủ đầu tư đưa vào dự toán khi xây dựng, vì phải 40-50 năm sau mới phải làm. Tuy vậy, để tính hiệu quả kinh tế của điện hạt nhân thì cả những chi phí loại này cũng phải được tính đến để hạch toán.
Với tất cả các chi phí đã được tính đủ, nguồn vốn đầu tư cụ thể sẽ được thu xếp như thế nào? Phương án kinh doanh, giá bán điện được tính cụ thể thế nào, có được xã hội chấp nhận hay không? Khả năng thu hồi vốn ra sao? Có thể khẳng định rằng, nếu tính đủ các chi phí liên quan thì giá thành điện hạt nhân ở Việt Nam sẽ không rẻ.
Ngoài ra, khi quyết định xây dựng điện hạt nhân, nếu để xảy ra sự cố hạt nhân gây ra nhiễm phóng xạ cho môi trường thì hậu quả nặng nề còn tác động đến nhiều ngành kinh tế khác của đất nước như du lịch, xuất khẩu nông sản, thủy hải sản.

Nhà máy điện hạt nhân, với những đặc thù và tính chất đặc biệt sẽ giữ vị trí nào trong quy hoạch phát triển điện của Việt Nam? Ảnh: Dalat.gov.vn

Bài toán về an ninh và an toàn hạt nhân
An ninh và an toàn hạt nhân vẫn là vấn đề lớn cần xem xét cẩn thận. Do đặc thù riêng biệt của điện hạt nhân, ràng buộc quốc tế đối với những nước tham gia cộng đồng sản xuất điện hạt nhân rất lớn.
Do tính chất nhạy cảm của chương trình điện hạt nhân, quyết định xây dựng nhà máy điện hạt nhân tức là chấp nhận sự giám sát và kiểm soát quốc tế trong suốt quá trình xây dựng, vận hành, xử lý nhiên liệu, lưu giữ chất thải và tháo gỡ; trong việc bảo vệ môi trường, bảo đảm an toàn, sẵn sàng ứng phó sự cố, bảo hiểm v.v.
Nếu làm điện hạt nhân, chúng ta sẽ phải phụ thuộc vào nước ngoài về thiết bị, phụ tùng, nhiên liệu, xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng và có thể cả đội ngũ chuyên gia, nhân viên kỹ thuật.
Riêng về nguyên liệu hạt nhân uranium, bản thân Việt Nam không có sẵn, buộc phải nhập từ bên ngoài. Trong khi đó, theo một nghiên cứu được công bố trữ lượng Uranium trên thế giới hiện nay vào khoảng 15 triệu tấn, chỉ đủ để cung cấp cho khoảng 440 lò đang vận hành trong khoảng 60 năm. Thực tế trữ lượng có thể khai thác còn có thể ít hơn. Vì vậy, nếu nhiều nước cùng muốn phát triển điện hạt nhân và số lò tăng lên, thì có thể nhu cầu Uranium sẽ tăng vọt, giá thành sẽ cao lên nhiều lần và cuộc khủng hoảng Uranium nếu xảy ra sẽ trầm trọng hơn cuộc khủng hoảng dầu mỏ hiện nay.
Nếu không có sự chuẩn bị kĩ lưỡng, làm cẩn thận, vấn đề bảo vệ chủ quyền và an ninh quốc gia khi thực thi các cam kết quốc tế, bảo đảm an toàn cho người dân, tránh cho đất nước khỏi rơi vào tình huống khó xử, bị cô lập quốc tế liên quan đến vấn đề hạt nhân sẽ là một câu hỏi lớn.
Mô hình sở hữu?
Khi đã cân nhắc cẩn thận, chuẩn bị kĩ lưỡng, chúng ta cũng cần giải đáp nhiều vấn đề khác.
Trước hết, nhà máy điện hạt nhân, với những đặc thù và tính chất đặc biệt sẽ giữ vị trí nào trong quy hoạch phát triển điện của Việt Nam? Sẽ là doanh nghiệp 100% của Nhà nước, hay sẽ là doanh nghiệp cổ phần (trong đó nhà nước nắm một tỷ lệ nhất định), hay sẽ là doanh nghiệp cổ phần hoàn toàn của các thành phần kinh tế ngoài nhà nước, hay sẽ là doanh nghiệp đầu tư nước ngoài? Câu hỏi này cần được giải đáp, vì chỉ khi rõ chủ sở hữu mới có thể quyết định chính sách đúng đắn cho việc đầu tư xây dựng và quản lý nhà máy điện hạt nhân.
Theo phương án dự án nhà máy điện hạt nhân đang chuẩn bị trình Quốc hội xem xét phê duyệt, chủ đầu tư dự án là Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN). Như vậy, tại thời điểm hiện tại, chủ đầu tư là một tập đoàn kinh tế của Nhà nước, nhưng trong một vài năm tới tập đoàn này sẽ phải được cổ phần hóa theo lộ trình. Khi xây dựng dự án, chủ đầu tư cần trả lời câu hỏi: nhà máy điện hạt nhân sắp xây dựng sẽ thuộc mô hình sở hữu nào?
Nếu là doanh nghiệp nhà nước thì phải tổ chức quản lý thế nào để phù hợp với chính sách năng lượng đang triển khai và khả năng bố trí ngân sách của Nhà nước cho quy mô dự kiến của nhà máy điện hạt nhân có khả thi hay không?
Còn nếu là doanh nghiệp cổ phần thì là doanh nghiệp cổ phần với tỷ lệ góp vốn của Nhà nước là bao nhiêu, tỷ lệ góp vốn của các thành phần kinh tế ngoài nhà nước là bao nhiêu?
Nếu là doanh nghiệp đầu tư nước ngoài thì chính sách cụ thể sẽ như thế nào? Khả năng huy động vốn cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đối với từng phương án cụ thể như thế nào? Câu hỏi này chưa được đặt ra và giải đáp trong Báo cáo đầu tư.

http://nhansuvietnam.vn/news_pictures/17/ggipg1228988142.jpg

Bài toán vốn
Theo kinh nghiệm quốc tế, tùy theo mức độ đầu tư, công nghệ lựa chọn, yêu cầu về an toàn, an ninh và khả năng nội tại của quốc gia (về nguồn nhân lực và mức độ sẵn sàng cơ sở kỹ thuật nội địa cho điện hạt nhân) v.v. mà suất đầu tư cho 1 kW điện hạt nhân tại thời điểm hiện tại dao động trong khoảng từ 3000 đến 4000 USD (và có thể còn cao hơn). Như vậy, để đầu tư 1 tổ máy công suất 1000 MW cần từ 3 tỷ đến 4 tỷ USD.
Theo phương án và quy mô mà chủ đầu tư đề xuất xây dựng hai nhà máy Ninh Thuận 1 và Ninh Thuận 2 với 4 tổ máy loại 1000 MW vào năm 2020, sơ bộ chúng ta cần khoảng 15,387 tỷ USD, tương đương 253.727 tỷ đồng (theo tỷ giá 1 USD= 16.490 VNĐ).
Theo tỷ giá tháng 3/2009 (1 USD=17.500 VNĐ) thì tổng vốn đầu tư đã là khoảng 269.272 tỷ đồng. Nói một cách khác, nếu Quốc hội đồng ý phê duyệt dự án do chủ đầu tư đề xuất vào năm 2009 và bắt đầu triển khai từ năm 2010, thì từ năm 2010 đến năm 2020, riêng cho dự án nhà máy điện hạt nhân mỗi năm phải chuẩn bị nguồn vốn bình quân khoảng 25.000 tỷ đồng (chưa tính đến trượt giá về đơn giá suất đầu tư và tỷ giá giữa đồng Việt Nam và đô la Mỹ do thời gian triển khai dự án kéo dài).
Theo đề xuất của chủ đầu tư, 25% nguồn vốn đó là vốn tự có của chủ đầu tư, 75% số còn lại là vốn vay thương mại. Khả năng vốn tự có của EVN có đáp ứng được không? khả năng vay thương mại có hiện thực không đều cần được thẩm định kỹ vì chưa thấy nói rõ trong Báo cáo đầu tư.

Mô hình nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận. Ảnh: evn.gov.vn.

Đó là chưa tính đến nguồn vốn cần cho các dự án điện khác đã được phê duyệt mà hiện nay EVN cũng đang gặp rất nhiều khó khăn trong thu xếp vốn.
Trong điều kiện suy thoái kinh tế toàn cầu đang diễn ra và sự suy giảm phát triển kinh tế ở nước ta trong một vài năm tới ngày càng rõ nét thì khả năng huy động vốn như vậy liệu có khả thi?
Nhà nước hoặc các nhà đầu tư thuộc các thành phần kinh kế ngoài nhà nước, nhà đầu tư nước ngoài có thể góp vốn cho nhà máy điện hạt nhân theo quy mô và lộ trình dự kiến xây dựng?
Nếu không thể thu xếp đủ vốn theo tiến độ thì việc quyết định phê duyệt dự án cần phải cân nhắc kỹ từ thời điểm thực hiện, quy mô của dự án để tránh tình trạng “quy hoạch treo” và sẽ làm phát sinh tăng vốn đầu tư lên nhiều lần so với dự toán ban đầu.
Chúng ta cũng đã có bài học về việc không thu xếp được vốn, để dự án kéo dài làm tăng vốn đầu tư lên nhiều lần mà điển hình là dự án Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Mâu thuẫn với đề án tái cơ cấu?
Ngoài ra, mới đây Bộ Công thương đã xây dựng đề án thiết kế tổng thể thị trường điện cạnh tranh và tái cơ cấu ngành điện trình Thủ tướng Chính phủ xem xét phê duyệt. Đề án này đưa ra lộ trình hình thành thị trường điện, giai đoạn 2009 - 2014 là thời gian thị trường phát điện cạnh tranh hoàn chỉnh.
Để thực hiện được bước đi này, giới chuyên gia cho rằng, các nhà máy điện thuộc EVN phải tách ra thành các đơn vị phát điện độc lập, không có chung lợi ích kinh tế với người mua duy nhất (hiện vẫn là EVN), đồng thời là đơn vị truyền tải và đơn vị điều hành giao dịch thị trường điện.
Ngoài ra, công suất lắp đặt của từng đơn vị phát điện này cũng không được vượt quá 25% công suất lắp đặt của toàn hệ thống.
Hiện tại, công suất lắp đặt của toàn hệ thống vào khoảng 15.000 MW và phần các nhà máy do EVN nắm giữ 100% vốn hay có cổ phần chi phối, hiện chiếm tỷ trọng hơn 60%.
Việc giao thêm 2 nhà máy điện hạt nhân với tổng công suất 4.000 MW cho EVN sẽ càng làm tăng tỷ trọng công suất phát điện do EVN nắm giữ trong toàn hệ thống liệu có phù hợp với đề án.

Ts. Nguyễn Quốc Anh

http://www.inkcinct.com.au/Web/CARTOONS/2006/2006-319-nuclear-power.jpg

Xem thêm: http://aivfweb.free.fr/Nang%20luong%20hat%20nhan%20DDC/nang%20luong%20hat%20nhan2.htm

Xây Dựng

Thursday, October 29, 2009

Năng lượng hạt nhân

Tổng hợp

Nước

Chất thải phóng xạ cao

Chất thải phóng xạ thấp

Chất thải phóng xạ và chất thải công nghiệp độc hại

Tách Urani

Lịch sử phát triển

Tổ chức bộ máy

Các đơn vị chức năng

No comments:

Post a Comment

Followers

Blog Archive

About Me