Nội Dung Chính
Điện hạt nhân là gì? Đây là nguồn năng lượng được đánh giá cao về hiệu quả và sạch hơn nhiều nguồn truyền thống. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về vai trò và cách thức hoạt động của điện hạt nhân trong thời đại hiện nay.
1. Điện hạt nhân là gì?
Điện hạt nhân là gì? Diện hạt nhân hay còn gọi là năng lượng nguyên tử, là loại năng lượng sinh ra từ các phản ứng hạt nhân, chủ yếu là quá trình phân hạch các nguyên tử nặng như uranium hoặc plutonium. Khi các nguyên tử này bị phân tách, một lượng lớn năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt.
Nhiệt lượng sinh ra được dùng để đun sôi nước, tạo ra hơi nước quay tuabin và từ đó phát điện. Nhà máy điện hạt nhân có khả năng cung cấp lượng điện lớn với lượng nhiên liệu nhỏ, đồng thời không thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính trong quá trình vận hành.
Tuy nhiên, điện hạt nhân cũng tồn tại một số hạn chế như chi phí đầu tư và vận hành cao, rủi ro về an toàn trong quá trình khai thác và vấn đề xử lý chất thải phóng xạ cần được kiểm soát nghiêm ngặt nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.
2. Năng lượng hạt nhân: Từ nguyên tử đến nguồn điện sạch
Về cơ bản, năng lượng hạt nhân được sinh ra từ quá trình phân tách hạt nhân nguyên tử trong các lò phản ứng hạt nhân dưới sự kiểm soát nghiêm ngặt. Hiện nay, có ba phương pháp chính để khai thác năng lượng hạt nhân gồm: phân hạch hạt nhân, tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tuy nhiên, phương pháp phân hạch hạt nhân là cách phổ biến và được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới.
Phân hạch hạt nhân, hay còn gọi là phản ứng phân rã nguyên tử, xảy ra khi hạt nhân nguyên tử bị chia thành hai hoặc nhiều mảnh nhỏ hơn cùng với các phần dư như neutron và photon. Quá trình này giải phóng một lượng lớn năng lượng – chính là nguồn năng lượng hạt nhân mà chúng ta tìm hiểu. Hiện nay, phản ứng phổ biến nhất là phân hạch đồng vị Uranium-235, chuyển hóa thành Uranium-236 rồi tách thành Krypton-92 và Barium-141, tạo ra năng lượng rất lớn.
Nhiều người khi nhắc đến năng lượng hạt nhân thường liên tưởng ngay đến vũ khí hạt nhân hoặc bom nguyên tử. Điều này hoàn toàn hợp lý vì cả hai đều dựa trên nguyên lý phản ứng hạt nhân giống nhau.
Về hoạt động của lò phản ứng hạt nhân, về cơ bản không phức tạp như nhiều người tưởng tượng. Năng lượng được sinh ra từ phản ứng hạt nhân được sử dụng để đun sôi nước, tạo thành hơi nước quay tuabin và phát điện, tương tự như nguyên lý của các nhà máy nhiệt điện than nhưng hiệu suất và năng lượng sinh ra lớn hơn nhiều.
Hiện nay, có ba công nghệ chính để xây dựng và vận hành lò phản ứng hạt nhân trên thế giới. Phần lớn các nhà máy sử dụng lò thế hệ 3, còn lại rất ít nhà máy vận hành lò thế hệ 2, vốn đã dừng xây dựng sau thảm họa Chernobyl năm 1986. Mỗi loại lò phản ứng sử dụng nguyên liệu, thiết bị và chất làm mát khác nhau nhưng đều dựa trên cùng một cơ chế hoạt động.
Khi một hạt nhân nặng như Uranium-235 hoặc Plutonium-239 hấp thụ neutron, nó sẽ phân hạch thành các mảnh nhỏ hơn, giải phóng năng lượng kèm theo tia gamma và neutron tự do. Các neutron này tiếp tục gây phân hạch cho các nguyên tử khác theo phản ứng dây chuyền, tạo ra năng lượng lớn. Quá trình này được kiểm soát bằng cách sử dụng các vật liệu hấp thụ neutron và hệ thống điều hòa neutron để điều chỉnh tốc độ phản ứng. Một thành phần quan trọng khác là hệ thống làm mát, chịu trách nhiệm tản nhiệt từ phản ứng phân hạch nhằm đảm bảo an toàn và sử dụng hiệu quả năng lượng sinh ra.
Tùy vào mục đích sử dụng, nguyên liệu và hệ thống lò phản ứng có thể khác nhau. Ví dụ, trong tàu hải quân hay tàu ngầm, Uranium được làm giàu ở mức cao hơn để tăng mật độ năng lượng và hiệu quả sử dụng, tuy nhiên chi phí và mức độ nguy hiểm cũng cao hơn so với lò phản ứng thông thường.
3. Tại sao điện hạt nhân trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều quốc gia?
Mặc dù trải qua hơn 70 năm phát triển với không ít thăng trầm, trong đó có các sự cố nghiêm trọng chủ yếu do lỗi con người trong vận hành và tác động của thiên nhiên, nhiều quốc gia vẫn duy trì và phát triển điện hạt nhân song song với các nguồn năng lượng khác. Mục tiêu chính là đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững trong dài hạn.
Lý do đơn giản nằm ở những lợi ích kinh tế và môi trường mà điện hạt nhân mang lại. Theo báo cáo của chuyên gia Lã Hồng Kỳ và Đỗ Minh Ngọc từ Hội đồng phản biện Tạp chí Năng lượng Việt Nam, tính đến cuối năm 2018, đã có 35 quốc gia và vùng lãnh thổ xây dựng nhà máy điện hạt nhân với tổng cộng 450 lò phản ứng đang vận hành, đạt tổng công suất lắp đặt gần 397.000 MW. Trong đó, Mỹ dẫn đầu với 98 lò phản ứng, công suất hơn 99.000 MW, theo sau là các quốc gia như Pháp, Trung Quốc, Nhật Bản, Nga, Hàn Quốc, Ấn Độ, Canada… Đồng thời, có 55 lò phản ứng mới đang trong quá trình xây dựng với tổng công suất trên 56.000 MW.
Khủng hoảng năng lượng toàn cầu đã khiến nhiều quốc gia quan tâm hơn đến điện hạt nhân như một giải pháp ổn định và bền vững. Mặc dù suất đầu tư ban đầu cho nhà máy điện hạt nhân thường rất cao do các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn và công nghệ, nhưng lợi thế của điện hạt nhân nằm ở công suất lớn, ổn định, chi phí nhiên liệu thấp và hệ số phụ tải gần 90%. Thời gian vận hành dài từ 50 đến 60 năm, thậm chí có thể gia hạn thêm, cùng diện tích chiếm dụng nhỏ giúp điện hạt nhân có giá thành cạnh tranh so với các nguồn nhiệt điện than và khí hóa lỏng.
Riêng với Việt Nam, bên cạnh kinh nghiệm quản lý vận hành lò phản ứng nghiên cứu tại Đà Lạt và nhiều năm triển khai dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 1, quốc gia còn sở hữu trữ lượng uranium đáng kể khoảng 200.000 tấn U3O8, trong đó cấp C1 là 113 tấn và cấp C2 đạt khoảng 16.000 tấn. Đây là tiền đề thuận lợi cho việc phát triển nguồn năng lượng này trong tương lai.
Một lợi ích nổi bật khác của điện hạt nhân là lượng khí nhà kính thải ra rất thấp, giúp giảm nhẹ biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu chỉ ra rằng năng lượng giải phóng từ 1 gam Uranium tương đương với năng lượng đốt cháy 1 tấn dầu, trong khi lượng CO2 phát thải chỉ khoảng 6 gam trên mỗi kWh điện sản xuất trong toàn bộ chu trình. Con số này thấp hơn nhiều so với điện gió (10 gam/kWh), điện mặt trời (50 gam/kWh), và đặc biệt thấp so với nhiệt điện khí (400 gam/kWh) và nhiệt điện than (từ 800 đến 1.000 gam/kWh tùy nhà máy).
Tại châu Âu, điện hạt nhân chiếm khoảng 50% sản lượng điện từ các nguồn sạch. Nhiều quốc gia cam kết giảm phát thải carbon về mức bằng 0 vào năm 2050 hoặc 2060, trong đó điện hạt nhân giữ vai trò chủ đạo trong cơ cấu nguồn điện, như Mỹ, Nhật Bản và nhiều nước châu Âu, cùng với Trung Quốc.
Trước thực tế đó, bên cạnh việc phát triển các nguồn điện hiện có, đề xuất thúc đẩy điện hạt nhân của Bộ Công Thương Việt Nam cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng, bởi đây có thể là giải pháp khả thi để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai và giải quyết các thách thức về môi trường.
Điện hạt nhân không chỉ là nguồn năng lượng sạch và hiệu quả mà còn là trụ cột vững chắc trong chiến lược phát triển năng lượng bền vững toàn cầu. Với khả năng cung cấp công suất lớn và ổn định trong thời gian dài, điện hạt nhân giúp giảm áp lực lên các nguồn năng lượng truyền thống và hạn chế sự biến động của thị trường nhiên liệu. Đặc biệt, lượng khí thải carbon thấp từ các nhà máy điện hạt nhân góp phần quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, thúc đẩy mục tiêu phát triển xanh của nhiều quốc gia.
Hy vọng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về Điện hạt nhân là gì? Năng lượng thay đổi tương lai thế giới của trang web phanrangland.com. Để tìm hiểu thêm hoặc còn thắc mặc khác hãy liên hệ đến hotline 0978 339 328 để được chuyên viên giải đáp.
