Chuyển đổi từ điện than sang điện hạt nhân - Câu chuyện của Hoa Kỳ, có gợi ý cho Việt Nam?

 Với mục tiêu đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tiến hành nghiên cứu, khảo sát, đánh giá việc chuyển đổi các nhà máy nhiệt điện than thành các nhà máy điện hạt nhân. Kết quả cho thấy: Hàng trăm địa điểm nhà máy nhiệt điện than của nước này có thể được chuyển đổi sang nhà máy điện hạt nhân, giúp tạo thêm việc làm mới, tăng lợi ích kinh tế và cải thiện đáng kể điều kiện môi trường.

Thấy gì qua Báo cáo Điện lực 2024 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế?

Xu hướng dừng hoạt động các nhà máy nhiệt điện than cũ do chính sách chuyển dịch sang năng lượng sạch nhằm bảo vệ môi trường đang lan tỏa ở rất nhiều quốc gia. Tỷ lệ đóng góp của nhiệt điện than vào sản xuất điện ngày càng giảm, năm 2023 điện than đóng góp 675 tỷ kWh, và chúng đang dần được thay thế bằng các công nghệ sản xuất điện khác (sử dụng khí tự nhiên, hoặc năng lượng tái tạo).

Năng lượng hạt nhân đang được xem là công nghệ sạch rất phù hợp cho vai trò thay thế các nhà máy nhiệt điện than. Ứng dụng các công nghệ lò phản ứng hạt nhân tiên tiến, đặc biệt là các lò phản ứng hạt nhân dạng mô-đun cỡ nhỏ (SMR) thay thế cho các nhà máy nhiệt điện than đã cũ, hoặc dừng hoạt động đang là một trong những ứng dụng tiềm năng giúp mục tiêu không phát thải cacbon của ngành điện trở nên khả thi.

Báo cáo “Điều tra về lợi ích và thách thức của việc chuyển đổi các nhà máy than ngừng hoạt động sang nhà máy điện hạt nhân” được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) thực hiện vào năm 2022. Các nhóm nghiên cứu của DOE đã sử dụng công cụ OR-SAGE kết hợp công nghệ GIS để đánh giá và sàng lọc các địa điểm tiềm năng dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau bao gồm: Mật độ dân số, hoạt động địa chấn, khả năng ngập lụt và khoảng cách gần với nguồn nước làm mát, các mối nguy hiểm trong bán kính 0,8km đến 1,6km để đánh giá tính phù hợp của chúng đối với các lò phản ứng tiên tiến. Công cụ này mang lại tính linh hoạt trong việc đánh giá địa điểm không chỉ cho các nhà máy điện hạt nhân mà còn cho các loại hình sản xuất điện khác.

Kết quả đánh giá xác định được 157 địa điểm nhà máy than đã ngừng hoạt động và 237 địa điểm nhà máy than đang hoạt động là những ứng cử viên tiềm năng cho quá trình chuyển đổi. 80% trong số những địa điểm này phù hợp để đặt các nhà máy điện hạt nhân tiên tiến (bao gồm cả việc trang bị thêm tổ máy hạt nhân tại các nhà máy than hiện đang vận hành, hoặc phù hợp cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân công suất lớn).

Bảng dưới đây là các đặc điểm nhà máy nhiệt điện than cần được xem xét khi chuyển đổi sang nhà máy điện hạt nhân:

Đặc điểm	Phạm vi/tùy chọn	Giải thích
Khả năng tương thích với địa điểm và các thành phần điện
Công suất địa điểm	10 MW - 3737 MW	Tác động đến quy mô tổng sản lượng điện hạt nhân mà không cần nâng cấp đường dây truyền tải và tác động đến lượng nhiệt thải thải ra môi trường
Tuổi đời nhà máy nhiệt điện than và các điều kiện môi trường	Từ mới đến cũ hoặc đã ngừng hoạt động	Tác động đến mức độ dọn dẹp cần thiết
Khả năng tương thích với các thành phần của chu trình hơi
Công nghệ chu trình	Dưới tới hạn Siêu tới hạn Trên siêu tới hạn	Tác động tới khả năng tái sử dụng các thiết bị của chu trình hơi
Công suất tổ máy	< 1,4 GW	Tác động đến kích thước của máy phát điện hạt nhân nếu muốn tái sử dụng các bộ phận của tuabin và máy phát điện
Khả năng tương thích với các bộ phận giải nhiệt
Vòng làm mát	Hệ thống làm mát cơ học Làm mát khô Tháp giải nhiệt tự nhiên	Tác động đến việc dễ dàng tái sử dụng các bộ phận giải nhiệt hoặc cần xây mới hệ thống làm mát, hoặc sử dụng làm mát bằng không khí

Bên cạnh các yếu tố về mặt địa điểm, DOE đã nghiên cứu các tác động kinh tế và môi trường dựa trên việc đánh giá một địa điểm nghiên cứu điển hình giả định ở khu vực Trung Tây Hoa Kỳ với các kịch bản sử dụng lò phản ứng tiên tiến của NuScale và TerraPower. Các công ty này đang nỗ lực thương mại hóa và triển khai các lò phản ứng SMR với các ưu điểm (có mức vốn đầu tư ban đầu thấp hơn, khả năng mở rộng và tính linh hoạt về địa điểm cao hơn so với các lò phản ứng công suất lớn truyền thống).

TerraPower đang có kế hoạch xây dựng lò phản ứng hạt nhân trình diễn sử dụng muối Natri gần một nhà máy nhiệt điện than sắp ngừng hoạt động ở Kemmerer, bang Wyoming. Đây sẽ là dự án chuyển đổi thử nghiệm đầu tiên của Hoa Kỳ.

Tùy thuộc vào công nghệ được sử dụng, chi phí đầu tư xây dựng của các dự án chuyển đổi này có thể giảm từ 15% đến 35% khi so sánh với một dự án xây dựng mới nhờ việc tái sử dụng cơ sở hạ tầng của nhà máy nhiệt điện than. Những tài sản này bao gồm địa điểm hiện có, các thiết bị điện của nhà máy nhiệt điện than (đấu nối lưới điện, trạm phân phối v.v...), hệ thống cung cấp nước làm mát, hệ thống khử khoáng, nước dịch vụ, hệ thống phòng cháy chữa cháy và cơ sở hạ tầng dân dụng (như đường sá và các tòa nhà).

Sơ đồ sử dụng các hệ thống khi chuyển đổi từ nhà máy điện than sang nhà máy điện hạt nhân (Nguồn: Internet).

Kết quả tính toán cho trường hợp thay thế một nhà máy điện than công suất 1.200 MWe bằng lò phản ứng hạt nhân 924 MWe của NuScale cho thấy: Dự án có thể tạo thêm 650 việc làm mới lâu dài cho địa phương và đem lại 275 triệu USD nhờ các hoạt động kinh tế mới. Những nghề nghiệp sẽ thu được lợi ích lớn nhất từ quá trình chuyển đổi từ than sang hạt nhân (bao gồm kỹ sư hạt nhân, nhân viên vận hành lò phản ứng, kỹ thuật viên hạt nhân, đội ngũ an ninh, giám sát v.v...). Các dự án này cũng có thể được hưởng lợi từ lực lượng lao động có kinh nghiệm trong các cộng đồng xung quanh các nhà máy nhiệt điện than ngừng hoạt động.

Phân tích chuyển đổi lực lượng lao động của báo cáo đã nêu bật những thách thức, cùng như cơ hội đối với lực lượng lao động ngành than trong quá trình chuyển đổi sang các vị trí liên quan đến hạt nhân và nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đầu tư vào đào tạo, hỗ trợ người lao động trong giai đoạn chuyển tiếp.

Sử dụng phương pháp BLS và dữ liệu nghề nghiệp IMPLAN cho thấy sự giảm 150 việc làm trong ngành than và gia tăng 350 việc làm trong ngành hạt nhân. [2]

Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ: Hiện đã có tới 11 bang công khai bày tỏ sự quan tâm đến việc tái sử dụng các địa điểm nhà máy nhiệt điện than của họ cho năng lượng hạt nhân. Những tiểu bang này bao gồm: Arizona, Colorado, Kentucky, Maryland, Montana, North Carolina, Pennsylvania, Utah, West Virginia, Wyoming và Wisconsin. Quá trình chuyển đổi từ than sang hạt nhân có thể tăng tổng công suất điện hạt nhân ở Hoa Kỳ lên hơn 350 GW so với công suất hiện tại là 95 GW và chiếm một nửa công suất điện sạch của quốc gia này.

Gợi ý hay cho Việt Nam trong tương lai gần:

Việt Nam cũng đang trong quá trình chuyển đổi năng lượng mạnh mẽ nhằm giảm ô nhiễm không khí, giảm phát thải và phát triển bền vững theo các cam kết với cộng đồng quốc tế.

Việc ứng dụng năng lượng hạt nhân đã từng được Việt Nam nghiên cứu nhiều năm trước. Các nghiên cứu cũng đã cho thấy nhiều đặc điểm ưu việt của điện hạt nhân. Trong đó bao gồm sự không gây ô nhiễm không khí, cũng như không phát thải khí nhà kính khi vận hành các nhà máy điện hạt nhân. Tuy nhiên, điện hạt nhân đang có những rào cản như việc phải vay vốn đầu tư rất lớn, sự phụ thuộc vào công nghệ nước ngoài, phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, lo ngại về an toàn bức xạ hạt nhân khi sự cố v.v… đã dẫn đến việc Quốc hội dừng chủ trương phát triển các nhà máy điện hạt nhân vào cuối năm 2016. Sau đó là việc hủy bỏ địa điểm lựa chọn xây dựng nhà máy điện hạt nhân.

Quy trình đánh giá tác động để chọn địa điểm cho nhà máy điện hạt nhân hiện rất chặt chẽ và chưa phân biệt lò to, hay nhỏ. Nhưng chúng ta thấy, gần đây những tiến bộ về công nghệ, an toàn và nhất là loại nhà máy điện hạt nhân mô đun nhỏ (SMR) đang là những cơ hội tiềm năng để chúng ta xem xét việc thay thế các nhà máy điện than cũ bằng điện hạt nhân công nghệ mới, góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng hiệu quả.

Do đó, chuyển đổi từ nhà máy nhiệt điện than sang nhà máy điện hạt nhân - câu chuyện của Hoa Kỳ có thể là những gợi ý hay cho Việt Nam trong tương lai gần./.

PHẠM ĐỨC TRUNG (TỔNG HỢP, LƯỢC DỊCH)