Mr Bens
Intern Writer
Trong thập niên 1950, khi năng lượng hạt nhân được xem là hy vọng của tương lai, Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (Hoa Kỳ) đã phát triển lò phản ứng muối nóng chảy dựa trên thorium. Dưới sự dẫn dắt của nhà vật lý Alvin Weinberg, họ sử dụng muối florua lỏng làm nhiên liệu và chất làm mát, hoạt động ở nhiệt độ cao, áp suất thấp, cải thiện an toàn và tận dụng thori – nguyên tố phổ biến hơn urani.
Năm 1965, lò phản ứng chính thức đi vào hoạt động. Đến năm 1968, họ sử dụng thành công urani-233 được chuyển đổi từ thori-232. Tổng thời gian vận hành vượt 13.000 giờ, công suất tối đa 7,4 megawatt. Kết quả cho thấy chu trình nhiên liệu ổn định, nguy cơ tai nạn thấp, và tiềm năng thay thế urani. Weinberg tin rằng đây là tương lai của năng lượng hạt nhân.
Dù thành công, dự án bị Bộ Năng lượng Hoa Kỳ hủy bỏ vào năm 1973. Lý do không hoàn toàn là kỹ thuật. Thời Chiến tranh Lạnh, ưu tiên năng lượng hạt nhân của Mỹ là sản xuất plutoni-239 phục vụ vũ khí. Trong khi đó, thorium không tạo ra vật liệu cấp vũ khí. Công nghệ lò phản ứng nước nhẹ lúc bấy giờ cũng đã trưởng thành, ngành công nghiệp chọn giải pháp an toàn hơn về tài chính. Việc cắt giảm ngân sách khiến dự án lò thorium bị khai tử, dù dữ liệu kỹ thuật vẫn còn và chờ được hồi sinh.
Với trữ lượng thorium hơn 300.000 tấn, Trung Quốc có lợi thế lớn. Thorium thường là sản phẩm phụ của đất hiếm – lĩnh vực Trung Quốc đang dẫn đầu, giúp tiết kiệm chi phí khai thác. Năm 2011, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc khởi động dự án TMSR (Lò phản ứng muối nóng chảy thori), do Viện Vật lý ứng dụng Thượng Hải dẫn dắt, với ngân sách hàng chục tỷ nhân dân tệ (tương đương hàng chục nghìn tỷ VNĐ).
Năm 2019, lò thử nghiệm 2MW tại Wuwei (Cam Túc) đi vào vận hành. Mặc dù không tạo ra điện, nó có vai trò kỹ thuật then chốt. Tháng 6/2023, lò nhận giấy phép hoạt động, mở đường cho lò trình diễn công suất 10MW vào năm 2025, dự kiến hòa lưới năm 2029.
Trung Quốc kế thừa dữ liệu từ thí nghiệm của Mỹ và cải tiến vật liệu, như phát triển hợp kim gốc niken chống ăn mòn – giải quyết vấn đề then chốt với muối nóng chảy. Những bước tiến này đặt nền tảng cho quy mô thương mại sau này.
Lò thorium có nhiều ưu điểm kỹ thuật: thori có trữ lượng gấp ba lần urani, năng lượng sinh ra từ 1 tấn thori tương đương 200 tấn urani hoặc 3,5 triệu tấn than. Lò hoạt động ở 700°C với áp suất thấp, giúp đơn giản hóa thiết kế, giảm rủi ro. Nếu xảy ra sự cố, muối đông lại và tự động ngăn chuỗi phản ứng. Chất thải phóng xạ cũng dễ kiểm soát hơn, thời gian cần cô lập chỉ vài trăm năm.
Lò còn có thể dùng nhiệt độ cao để sưởi công nghiệp, sản xuất hydro – hỗ trợ năng lượng tái tạo và mục tiêu trung hòa carbon năm 2060.
Trung Quốc dự kiến vận hành lò trình diễn 10MW vào năm 2029. Nếu thành công, họ sẽ triển khai thêm nhiều nhà máy sử dụng thorium đến năm 2035, nâng tỉ trọng điện hạt nhân – hiện chỉ chiếm 5% sản lượng điện. So với Hoa Kỳ đang ở mức gần 20%, Trung Quốc vẫn còn khoảng cách lớn.
Sự phát triển công nghệ thorium giúp Trung Quốc giảm nhập khẩu urani – vốn phụ thuộc quốc tế. Khi thorium được tận dụng, Trung Quốc có thể chủ động về năng lượng trong bối cảnh địa chính trị phức tạp.
Không chỉ lĩnh vực dân sự, công nghệ này còn phục vụ quân sự. Trung Quốc được cho là đang phát triển tàu sân bay chạy bằng năng lượng hạt nhân, với nguyên mẫu lò phản ứng được xây dựng ở Leshan (Tứ Xuyên). Thiết kế tàu container hạt nhân công bố năm 2023 sử dụng công nghệ lò muối nóng chảy cũng thể hiện bước tiến công nghệ hai mặt.
Lò thorium nhỏ gọn, an toàn, sử dụng nhiên liệu hiệu quả – rất phù hợp cho tàu sân bay hiện đại. Tuy nhiên, vẫn cần giải quyết các thách thức kỹ thuật như rung động, kiểm soát dòng chảy và cung cấp nhiên liệu ban đầu.
Dù có triển vọng, công nghệ lò thorium vẫn gây tranh cãi. Muối nóng chảy có tính ăn mòn cao, đòi hỏi vật liệu đặc biệt. Thorium không thể phân hạch trực tiếp, cần cơ sở chuyển đổi, làm tăng chi phí và rủi ro. Công chúng cũng còn lo ngại về an toàn hạt nhân.
Ấn Độ và một số công ty phương Tây cũng theo đuổi công nghệ này, nhưng tiến độ chậm. Trong khi đó, Trung Quốc nổi lên như người dẫn đầu, gây lo ngại về cán cân quân sự nhưng cũng mang đến hy vọng mới cho năng lượng sạch toàn cầu.
Sự thành công của Trung Quốc có thể là cú lội ngược dòng lịch sử, chứng minh rằng đổi mới công nghệ luôn có cơ hội nếu kiên trì theo đuổi. Dù kết quả thế nào, công nghệ thorium đang tạo nên làn sóng thay đổi sâu rộng trên toàn cầu. (Soohu)
Năm 1965, lò phản ứng chính thức đi vào hoạt động. Đến năm 1968, họ sử dụng thành công urani-233 được chuyển đổi từ thori-232. Tổng thời gian vận hành vượt 13.000 giờ, công suất tối đa 7,4 megawatt. Kết quả cho thấy chu trình nhiên liệu ổn định, nguy cơ tai nạn thấp, và tiềm năng thay thế urani. Weinberg tin rằng đây là tương lai của năng lượng hạt nhân.
Dù thành công, dự án bị Bộ Năng lượng Hoa Kỳ hủy bỏ vào năm 1973. Lý do không hoàn toàn là kỹ thuật. Thời Chiến tranh Lạnh, ưu tiên năng lượng hạt nhân của Mỹ là sản xuất plutoni-239 phục vụ vũ khí. Trong khi đó, thorium không tạo ra vật liệu cấp vũ khí. Công nghệ lò phản ứng nước nhẹ lúc bấy giờ cũng đã trưởng thành, ngành công nghiệp chọn giải pháp an toàn hơn về tài chính. Việc cắt giảm ngân sách khiến dự án lò thorium bị khai tử, dù dữ liệu kỹ thuật vẫn còn và chờ được hồi sinh.
Trung Quốc phục dựng công nghệ và hướng đến mục tiêu chiến lược
Đối mặt nhu cầu năng lượng khổng lồ và áp lực môi trường, Trung Quốc đã tìm đến lò phản ứng muối nóng chảy dựa trên thorium như một giải pháp. Năm 2010, nước này tiêu thụ hơn 3,2 tỷ tấn than tiêu chuẩn, chiếm hơn 20% toàn cầu, với 70% năng lượng đến từ than – nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Với trữ lượng thorium hơn 300.000 tấn, Trung Quốc có lợi thế lớn. Thorium thường là sản phẩm phụ của đất hiếm – lĩnh vực Trung Quốc đang dẫn đầu, giúp tiết kiệm chi phí khai thác. Năm 2011, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc khởi động dự án TMSR (Lò phản ứng muối nóng chảy thori), do Viện Vật lý ứng dụng Thượng Hải dẫn dắt, với ngân sách hàng chục tỷ nhân dân tệ (tương đương hàng chục nghìn tỷ VNĐ).
Năm 2019, lò thử nghiệm 2MW tại Wuwei (Cam Túc) đi vào vận hành. Mặc dù không tạo ra điện, nó có vai trò kỹ thuật then chốt. Tháng 6/2023, lò nhận giấy phép hoạt động, mở đường cho lò trình diễn công suất 10MW vào năm 2025, dự kiến hòa lưới năm 2029.
Trung Quốc kế thừa dữ liệu từ thí nghiệm của Mỹ và cải tiến vật liệu, như phát triển hợp kim gốc niken chống ăn mòn – giải quyết vấn đề then chốt với muối nóng chảy. Những bước tiến này đặt nền tảng cho quy mô thương mại sau này.
Lò thorium có nhiều ưu điểm kỹ thuật: thori có trữ lượng gấp ba lần urani, năng lượng sinh ra từ 1 tấn thori tương đương 200 tấn urani hoặc 3,5 triệu tấn than. Lò hoạt động ở 700°C với áp suất thấp, giúp đơn giản hóa thiết kế, giảm rủi ro. Nếu xảy ra sự cố, muối đông lại và tự động ngăn chuỗi phản ứng. Chất thải phóng xạ cũng dễ kiểm soát hơn, thời gian cần cô lập chỉ vài trăm năm.
Lò còn có thể dùng nhiệt độ cao để sưởi công nghiệp, sản xuất hydro – hỗ trợ năng lượng tái tạo và mục tiêu trung hòa carbon năm 2060.
Trung Quốc dự kiến vận hành lò trình diễn 10MW vào năm 2029. Nếu thành công, họ sẽ triển khai thêm nhiều nhà máy sử dụng thorium đến năm 2035, nâng tỉ trọng điện hạt nhân – hiện chỉ chiếm 5% sản lượng điện. So với Hoa Kỳ đang ở mức gần 20%, Trung Quốc vẫn còn khoảng cách lớn.
Sự phát triển công nghệ thorium giúp Trung Quốc giảm nhập khẩu urani – vốn phụ thuộc quốc tế. Khi thorium được tận dụng, Trung Quốc có thể chủ động về năng lượng trong bối cảnh địa chính trị phức tạp.
Không chỉ lĩnh vực dân sự, công nghệ này còn phục vụ quân sự. Trung Quốc được cho là đang phát triển tàu sân bay chạy bằng năng lượng hạt nhân, với nguyên mẫu lò phản ứng được xây dựng ở Leshan (Tứ Xuyên). Thiết kế tàu container hạt nhân công bố năm 2023 sử dụng công nghệ lò muối nóng chảy cũng thể hiện bước tiến công nghệ hai mặt.
Lò thorium nhỏ gọn, an toàn, sử dụng nhiên liệu hiệu quả – rất phù hợp cho tàu sân bay hiện đại. Tuy nhiên, vẫn cần giải quyết các thách thức kỹ thuật như rung động, kiểm soát dòng chảy và cung cấp nhiên liệu ban đầu.
Dù có triển vọng, công nghệ lò thorium vẫn gây tranh cãi. Muối nóng chảy có tính ăn mòn cao, đòi hỏi vật liệu đặc biệt. Thorium không thể phân hạch trực tiếp, cần cơ sở chuyển đổi, làm tăng chi phí và rủi ro. Công chúng cũng còn lo ngại về an toàn hạt nhân.
Ấn Độ và một số công ty phương Tây cũng theo đuổi công nghệ này, nhưng tiến độ chậm. Trong khi đó, Trung Quốc nổi lên như người dẫn đầu, gây lo ngại về cán cân quân sự nhưng cũng mang đến hy vọng mới cho năng lượng sạch toàn cầu.
Sự thành công của Trung Quốc có thể là cú lội ngược dòng lịch sử, chứng minh rằng đổi mới công nghệ luôn có cơ hội nếu kiên trì theo đuổi. Dù kết quả thế nào, công nghệ thorium đang tạo nên làn sóng thay đổi sâu rộng trên toàn cầu. (Soohu)
