Điện hạt nhân an toàn hơn bạn nghĩ, thân thiện môi trường và không gây biến đổi khí hậu

Mình biết chắc rằng ngay khi đọc tiêu đề bài viết này thì nhiều bạn sẽ không mấy hảo cảm và chỉ nghĩ đến những thứ như thảm họa Chernobyl, sự cố Fukushima I và mớ vũ khí hạt nhân đang đe dọa sự tồn vong của loài người mà thôi. Tuy nhiên đó thực sự là một cái nhìn không công bằng. Điện hạt nhân giống như một con dao 2 lưỡi vậy, tuy vẫn có rủi ro nhưng nó lại chính là giải pháp quan trọng để giúp con người hạn chế sự biến đổi khí hậu, trong khi đó vẫn duy trì được nguồn năng lượng cho nền văn minh trong quá trình chuyển dịch hoàn toàn sang năng lượng tái tạo.

Sau đây, mình xin được chia sẻ một số thông tin mà mình sưu tầm được về năng lượng hạt nhân. Mong rằng có thể giúp các bạn nhìn nhận một cách khách quan hơn về nguồn năng lượng thú vị và hữu ích này.

Quá trình sản xuất điện hạt nhân không phát thải khí nhà kính

Khí nhà kính là một trong những vấn đề cấp bách trên toàn cầu, nó gây biến đổi khí hậu và dẫn đến nhiều vấn đề nan giải như các hiện tượng thời tiết cực đoan, tan băng 2 cực, nước biển dâng lên, hủy hoại sinh quyển… Chịu trách nhiệm cho việc này chắc chắn phải kể đến phần “công sức” không nhỏ của các nhà máy nhiệt điện như điện than, điện khí đốt… Ngược lại, các nhà máy điện hạt nhân thì thân thiện với môi trường hơn nhiều.

Một gram Uranium trong thanh nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân có thể giải phóng nguồn năng lượng rất lớn, tương đương với việc đốt 1 tấn dầu thô mà không thải chút khí nhà kính nào ra môi trường cả. Muốn biết lý do vì sao thì chúng ta phải xem qua cách thức mà một nhà máy điện hạt nhân điển hình hoạt động.

Về cơ bản thì nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện hạt nhân là dùng nhiệt lượng sinh ra từ phản ứng hạt nhân của thanh nhiên liệu để làm nước sôi lên rồi dùng hơi nước để làm xoay turbine. Chi tiết thêm một chút thì quá trình này gồm 2 vòng tuần hoàn như sau:

Vòng tuần hoàn thứ nhất (vòng tuần hoàn của chất tản nhiệt): Nhiệt được sinh ra từ thanh nhiên liệu sẽ truyền vào chất tản nhiệt. Chất tản nhiệt sẽ truyền nhiệt cho bể nước và làm nước ở đó sôi lên (nước ở vòng tuần hoàn thứ 2), sau khi truyền nhiệt cho nước trong bể nước thì chất tản nhiệt nguội bớt, chất tản nhiệt sau đó sẽ được bơm vào lại khu vực thanh nhiên liệu để lấy nhiệt, đồng thời làm mát nó.

Vòng tuần hoàn thứ hai (vòng tuần hoàn của nước): Nước sau khi nhận đủ nhiệt từ chất tản nhiệt sẽ sôi lên và hóa thành hơi nước. Hơi nước này được dùng để quay tua-bin phát điện, sau khi quay tua-bin phát điện thì nó sẽ được làm nguội đi để trở về thể lỏng, sau đó lại quay về bể nước ban đầu để nhận nhiệt từ chất tản nhiệt. Ngoài 2 vòng tuần hoàn này ra, nước từ nguồn nước bên ngoài sẽ được bơm vào liên tục để làm nguội nước trong vòng tuần hoàn thứ 2.

Như các bạn đã thấy, nhà máy điện hạt nhân không cần đốt cháy thứ gì để vận hành cả nên nó không sinh ra khí CO2 như nhà máy nhiệt điện. Ngoài ra nó còn có tính ổn định cao hơn nhiều so với thủy điện, phong điện và điện mặt trời do không phải phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Chính vì thế nên nhiều nước phát triển hiện nay đã xem điện hạt nhân như một phần không thể thiếu trong công nghiệp năng lượng. Ví dụ điển hình là Pháp, tính đến đầu năm 2020 thì họ có 58 nhà máy điện hạt nhân, đóng góp 71% trong tổng sản lượng điện toàn quốc, đứng đầu thế giới về tỷ trọng điện hạt nhân.

Năng lượng hạt nhân chỉ tạo ra khí thải khi khai thác Uranium và xây dựng nhà máy. Mấy cái ống khói to đùng mà bạn thấy ở các nhà máy điện hạt nhân thực chất chỉ xả ra hơi nước khi nước nóng lên trong quá trình làm mát mà thôi. Thay vào đó, nhà máy điện hạt nhân sẽ thải ra các thanh nhiên liệu đã sử dụng – thứ sẽ được cách ly vĩnh viễn với môi trường. Với những ưu điểm của mình, năng lượng hạt nhân hiện đang là một trong những thành tựu đã góp phần lớn nhất vào công cuộc cắt giảm khí thải nhà kính của nhân loại.

Thanh nhiên liệu của nhà máy điện không thể nổ như bom hạt nhân

Không phải cái gì được làm từ Uranium cũng có thể nổ. Uranium có 2 đồng vị cơ bản là Urani 238 và Urani 235. Trong đó thì chỉ có Urani 238, chiếm 0.72% trong Uranium tự nhiên là có tính phóng phóng xạ và có thể sản sinh năng lượng còn Urani 238 về cơ bản cũng chỉ là kim loại bình thường. Chính vì thế nên người ta phải làm giàu Uranium thì mới có thể lấy năng lượng từ nó được.

Làm giàu Uranium là một quá trình nâng cao hàm lượng Urani 235 lên đến đến một mức độ nào đó, tùy vào mục đích sử dụng khác nhau. Để có thể “nổ” được thì Uranium cần được làm giàu đến ít nhất là 20%, tuy nhiên nếu chỉ có bao nhiêu đó thì Uranium sẽ cho hiệu quả rất kém. Vì thế nên các đầu đạn vũ khí hạt nhân thường có Uranium được làm giàu đến ít nhất 85%.

Quay lại các nhà máy điện hạt nhân. Thanh nhiên liệu của chúng thường chỉ được làm giàu từ 3-5% nên về căn bản là chúng không thể gây ra những vụ nổ hạt nhân như bom hạt nhân được. Vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Chernobyl thực chất không phải là nổ thanh nhiên liệu mà là nổ cái lò phản ứng chứa thanh nhiên liệu đó. Còn vụ rò rỉ phóng xạ ở nhà máy điện hạt nhân Fukushima I cũng không phải là do nổ lò phản ứng hay nổ thanh nhiên liệu mà là do hậu quả của thảm họa kép động đất – sóng thần hồi năm 2011.

Các nhà máy điện hạt nhân gần như không thể rò rỉ phóng xạ, trừ khi gặp thiên tai lớn hoặc bị quân đội tấn công

Kể từ trước khi có nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới thì các kỹ sư năng lượng hạt nhân đã nghĩ đến hậu quả của việc rò rỉ phóng xạ. Trong 7 thập kỷ tiếp theo, thiết kế của các nhà máy điện hạt nhân không ngừng được cải tiến để ngày một an toàn hơn và hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ phóng xạ, chống lại thiên tai cũng như các sự cố mang yếu tố con người.

Tính đến tháng 8 năm 2020, đã có 88 nước ký kết Công ước IAEA về an toàn năng lượng hạt nhân, bao gồm tất cả các nước có nhà máy điện hạt nhân đang vận hành. Mọi nhà máy điện hạt nhân thuộc các nước này đều tuân theo nhiều quy chuẩn khác nhau, từ khâu thiết kế cho đến vận hành nhà máy điện hạt nhân để đảm bảo rằng nó an toàn và không rò rỉ phóng xạ.

Các thanh nhiên liệu từ khi được đưa vào lò phản ứng đến lúc dùng xong đều ở trong một quy trình khép kín để đảm bảo rằng chất phóng xạ không rò rỉ ra bên ngoài. Mặc dù với công nghệ hiện nay thì vẫn chưa có cách nào giải quyết được chất thải hạt nhân, tuy nhiên chúng sẽ được cách ly vĩnh viễn với môi trường trong các hầm chứa sâu dưới lòng đất hoặc ít nhất là cho đến khi con người tìm ra được cách xử lý chúng.

Thế nên về căn bản thì các nhà máy điện hạt nhân gần như không thể rò rỉ phóng xạ, trừ khi gặp thiên tai lớn hoặc bị tấn công. Đương nhiên thiên tai ở đây là những trận thiên tai khủng khiếp như thảm họa kép ở Fukushima chứ không phải là những trận bão theo mùa năm nào cũng có. Các nhà máy điện hạt nhân cũng được thiết kế để bom đạn thông thường không thể làm tổn hại đến lò phản ứng, chỉ có vũ khí xuyên phá boong ke mới làm được – và chuyện đó nằm ngoài khả năng của các tổ chức khủng bố.

Điện hạt nhân không phải là giải pháp bền vững, nhưng ngay lúc này thì nó vẫn cần thiết

Chất thải và rủi ro của năng lượng hạt nhân

Nãy giờ chúng ta nói về mặt tích cực của năng lượng hạt nhân rồi, bây giờ đến mặt xấu nhé. Năng lượng hạt nhân không hề hoàn hảo. Mặc dù nhà máy điện hạt nhân đến nay đã rất an toàn nhưng nguy cơ thì không thể loại bỏ được. Chôn cất chất thải phóng xạ cũng giống như việc bạn quét bụi xuống dưới thảm, tuy ít có khả năng gây hại nhưng nó vẫn còn đó và nhiều lên theo thời gian. Hiện nay chúng ta đã có các lò phản ứng kiểu mới, rẻ hơn và có thể tận dụng lại các thanh nhiên liệu Uranium đã qua sử dụng, tuy nhiên năng lượng mà chúng sản xuất ra được cũng không đáng kể so với cơ cấu tổng thể.

Từ trước đến nay có 2 sự cố nghiêm trọng từ nhà máy điện hạt nhân là vụ Chernobyl và Fukushima I. Riêng vụ Chernobyl phát tán lượng phóng xạ rất lớn. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đưa ra cho rằng có 56 người chết ngay lập tức; 47 công nhân và 9 trẻ em vì ung thư tuyến giáp, và ước tính rằng có khoảng 9.000 người, trong số gần 6.6 triệu, cuối cùng sẽ chết vì một loại bệnh ung thư nào đó bởi phóng xạ từ thảm họa. Chính vì sự cố liên quan đến năng lượng hạt nhân đều nguy hiểm nên mới có Công ước IAEA để các nước cùng chung tay vì an toàn hạt nhân.

Mặc dù các nhà máy điện hạt nhân ngày nay đã rất an toàn, Chernobyl chính là sự cố chết người duy nhất trong tổng số 185.000 năm hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân trên toàn thế giới, hơn nữa kiểu lò phản ứng đó cũng đã bị loại bỏ rồi. Tuy nhiên dù sao thì nó cũng tạo ra chất thải độc hại và tiềm ẩn nguy cơ nên không thể được xem là giải pháp lâu dài cho sự phát triển của nhân loại được. Năng lượng tái tạo như thủy điện, điện mặt trời, điện gió, điện thủy triều vẫn mang tính bền vững và an toàn hơn.

Lý do khiến điện hạt nhân vẫn vô cùng cần thiết

Cho bạn nào chưa biết thì nhiên liệu hóa thạch hiện đang cung cấp đến 84% năng được của nền văn minh nhân loại. Cái giá phải trả là chúng tạo ra khí nhà kính, gây ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Chẳng ai muốn đốt nhiên liệu hóa thạch để rồi chính loài người phải trả giá cả. Nhưng câu chuyện là chúng ta bắt buộc phải sử dụng nó để chạy xe, phát điện, sưởi ấm, nấu ăn… tóm lại là giữ cho nền văn minh hoạt động.

Hiện nay con người đang hướng đến các nguồn năng lượng bền vững và ít phát thải hơn, tuy nhiên tốc độ chuyển dịch cơ cấu năng lượng vẫn còn rất chậm. Và trong bối cảnh đó thì điện hạt nhân chính là một vị cứu tinh. Nó mạnh, ổn định và thân thiện với môi trường hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch, góp phần quan trọng vào cơ cấu năng lượng của nhân loại cũng như công cuộc chống biến đổi khí hậu.

Rồi sẽ đến một ngày chúng ta ngừng sử dụng các nhà máy điện hạt nhân vì những rủi ro của chúng và chuyển sang dùng năng lượng tái tạo là chủ yếu. Tuy nhiên cho đến khi năng lượng tái tạo có thể phát triển được đến mức đó thì năng lượng hạt nhân vẫn vô cùng hữu ích.

Theo GVN360, tham khảo Kurzgesagt – In a Nutshell, World Nuclear Association, Wikipedia