Lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) là lò phản ứng hạt nhân tiên tiến có công suất lên tới 300 MW(e) mỗi tổ máy, bằng khoảng 1/3 công suất phát của các lò phản ứng điện hạt nhân truyền thống hiện nay. SMR sản xuất lượng lớn điện phát thải carbon thấp, có kích thước nhỏ về mặt vật lý so với lò phản ứng điện hạt nhân thông thường. Dạng mô-đun giúp các hệ thống và bộ phận của SMR có thể được lắp ráp tại nhà máy và dễ dàng vận chuyển đến địa điểm xây dựng. Lò phản ứng hạt nhân dựa trên phản ứng phân hạch hạt nhân để tạo ra nhiệt, nguồn năng lượng lớn từ đó sản xuất ra điện.
Lợi ích mà SMR mang lại vốn có liên quan đến bản chất thiết kế nhỏ và dạng mô-đun. Với diện tích nhỏ hơn, SMR có thể được bố trí ở những vị trí không phù hợp với các nhà máy điện hạt nhân cỡ lớn. Các đơn vị SMR đúc sẵn có thể được sản xuất tại nhà máy chế tạo, sau đó vận chuyển và lắp đặt tại chỗ, khiến chúng có giá cả phải chăng hơn so với các lò phản ứng công suất lớn, thường được thiết kế tùy chỉnh cho một địa điểm cụ thể, đôi khi dẫn đến sự chậm trễ trong xây dựng. SMR giúp tiết kiệm chi phí và thời gian xây dựng, đồng thời chúng có thể được triển khai dần dần để phù hợp với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.
Lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) có công suất điện lên tới 300 MW(e)trên mỗi tổ máy. SMR có thể được lắp ráp tại nhà máy và vận chuyển đến địa điểm để lắp đặt, được dự kiến dành cho các thị trường ứng dụng công nghiệp hoặc vùng sâu vùng xa có công suất điện lưới hạn chế. (Nguồn ảnh: A. Vargas/IAEA)
Một trong những thách thức trong việc tăng cường tiếp cận đến các nguồn năng lượng là cơ sở hạ tầng, phạm vi phủ sóng lưới điện hạn chế và chi phí kết nối lưới điện cho điện khí hóa nông thôn. Một nhà máy điện không được chiếm quá 10% tổng công suất lắp đặt của lưới điện. Ở những khu vực thiếu đường dây truyền tải và công suất lưới, SMR có thể được lắp đặt vào lưới điện hiện có hoặc lưới điện từ xa do sản lượng điện nhỏ hơn, cung cấp năng lượng carbon thấp cho ngành công nghiệp và dân chúng. Điều này đặc biệt phù hợp với các lò phản ứng vi mô, là một dạng SMR được thiết kế để tạo ra năng lượng điện 10 MW(e). Lò phản ứng vi mô có diện tích nhỏ hơn so với các SMR khác và phù hợp hơn với những khu vực không thể tiếp cận được năng lượng sạch, đáng tin cậy và giá cả phải chăng. Hơn nữa, lò phản ứng vi mô có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp điện dự phòng trong các tình huống khẩn cấp hoặc thay thế các máy phát điện thường chạy bằng dầu diesel, chẳng hạn như ở các khu vực nông thôn hoặc các doanh nghiệp ở vùng sâu vùng xa.
Cấu trúc bên trong một thiết kế SMR
So với các lò phản ứng hiện có, các thiết kế SMR được đề xuất nhìn chung đơn giản hơn và khái niệm an toàn cho SMR thường dựa nhiều hơn vào các hệ thống thụ động và các đặc tính an toàn vốn có của lò phản ứng, chẳng hạn như công suất và áp suất vận hành thấp. Điều này có nghĩa là trong những trường hợp khẩn cấp, không cần có sự can thiệp của con người hoặc nguồn điện từ bên ngoài hay hệ thống phụ trợ bên ngoài để tắt lò phản ứng. Hệ thống thụ động dựa vào các hiện tượng vật lý, chẳng hạn như tuần hoàn tự nhiên, đối lưu, trọng lực và tự điều áp. Trong một số trường hợp, mức độ an toàn tăng lên sẽ loại bỏ hoặc giảm đáng kể khả năng phát tán chất phóng xạ không an toàn ra môi trường và công chúng. Bên cạnh đó, SMR còn làm giảm nhu cầu nhiên liệu. Các nhà máy điện dựa trên SMR yêu cầu tiếp nhiên liệu ít thường xuyên hơn, cứ sau 3 đến 7 năm, so với từ 1 đến 2 năm đối với các nhà máy thông thường. Một số SMR được thiết kế để hoạt động tới 30 năm mà không cần tiếp nhiên liệu.
Cả các tổ chức nhà nước và tư nhân đều đang tích cực tham gia vào nỗ lực đưa công nghệ SMR thành hiện thực trong thập kỷ này. Akademik Lomonosov của Nga, nhà máy điện hạt nhân nổi đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành thương mại vào tháng 5/2020, đang sản xuất điện từ 02 SMR 35 MW(e). Các SMR khác đang được xây dựng hoặc đang trong giai đoạn cấp phép ở Argentina, Canada, Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc và Hoa Kỳ. Hơn 80 thiết kế SMR thương mại đang được phát triển trên khắp thế giới hướng tới các sản phẩm đầu ra đa dạng và các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như điện, hệ thống năng lượng đa dạng, sưởi ấm, khử muối trong nước và hơi nước cho các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù SMR có chi phí vốn trả trước trên mỗi đơn vị thấp hơn nhưng khả năng cạnh tranh kinh tế của chúng vẫn cần được chứng minh trên thực tế sau khi chúng được triển khai.
Dễ dàng vận chuyển đến nhà máy lắp đặt
SMR và nhà máy điện hạt nhân mang lại những đặc tính độc đáo về hiệu quả, kinh tế và tính linh hoạt. Trong khi các lò phản ứng hạt nhân cung cấp các nguồn năng lượng có thể điều chỉnh sản lượng phù hợp với nhu cầu điện, một số năng lượng tái tạo, như gió và mặt trời, là những nguồn năng lượng phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. SMR có thể được kết hợp và tăng hiệu quả các nguồn tái tạo trong hệ thống năng lượng lai tạo. Những đặc điểm này giúp SMR đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, đồng thời giúp các quốc gia giải quyết các Mục tiêu Phát triển Bền vững. Những nỗ lực nhằm đạt được mục tiêu tiếp cận năng lượng toàn cầu đã tiến bộ rõ rệt.
Từ khóa: SMR; công nghệ hạt nhân; điện hạt nhân; lò phản ứng hạt nhân; carbon dioxide;
– CMD&DND –
