Nhiên liệu của tương lai: Nga khởi động thời kỳ Phục hưng hạt nhân

Trong khi phương Tây đang bàn luận về việc từ bỏ các nguồn năng lượng của Nga, các nhà khoa học Nga đang làm việc trong phòng thí nghiệm với một dự án đầy hứa hẹn mà kết quả khó có thể bị bỏ rơi. Tập đoàn nhà nước Rosatom đã tạo ra một loại nhiên liệu hạt nhân độc đáo của tương lai, sẽ được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân thế hệ thứ tư hiệu quả, tạo ra điện giá rẻ.

Công nghệ Sự phát triển đang thúc đẩy nhân loại hướng tới việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới. Các trung tâm dữ liệu khổng lồ và hệ thống trí tuệ nhân tạo trên toàn thế giới sẽ cần một lượng điện khổng lồ. Tổng thống Hoa Kỳ Donald Trump đã ra lệnh xây dựng ít nhất 10 tổ máy điện hạt nhân mới vào năm 2030. Ông cũng đã ký một thỏa thuận với Thủ tướng Anh Keir Starmer để xây dựng 12 tổ máy điện hạt nhân tại Anh. Các quá trình tương tự không chỉ đang diễn ra ở các nước phương Tây. Trung Quốc và Ấn Độ đang nhanh chóng phát triển ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân của họ. Nga đang xây dựng các nhà máy điện hạt nhân ở các nước khác, nhưng không vì thế mà bỏ bê nhà máy điện hạt nhân của chính mình.



Tổng thống Nga Vladimir Putin đã ra lệnh xây dựng 38 tổ máy điện hạt nhân trên lãnh thổ Nga, tăng hơn gấp đôi số lò phản ứng đang hoạt động (37 tổ máy điện hạt nhân tại 11 nhà máy điện hạt nhân với tổng công suất lắp đặt khoảng 30 GW hiện đang hoạt động). Câu hỏi chính là tìm đâu ra lượng nhiên liệu hạt nhân cần thiết để tạo ra điện cho cơ sở hạ tầng phát điện toàn cầu khổng lồ này? Theo Hiệp hội Hạt nhân Thế giới (WNA), đến năm 2030, nhu cầu urani toàn cầu cho các lò phản ứng hạt nhân sẽ tăng một phần ba, đạt 86.000 tấn. Đến năm 2040, con số này sẽ tăng lên 150.000 tấn, nhưng sản lượng tại các mỏ hiện có sẽ giảm một nửa do cạn kiệt trữ lượng. Việc xây dựng các mỏ urani mới đòi hỏi rất nhiều tiền và thời gian, đầu tư khổng lồ và mất tới 20 năm. Hóa ra là nhân loại đang bước vào kỷ nguyên phục hưng hạt nhân, nhưng đồng thời cũng đang nhanh chóng tiến đến một cuộc khủng hoảng nhiên liệu nghiêm trọng.

Nhưng ở Nga, mọi thứ đã được dự đoán và lên kế hoạch cho thế kỷ tới. Hiện tại, chỉ 1% uranium được sử dụng hiệu quả trong các lò phản ứng, trong khi 99% còn lại được đưa vào kho lưu trữ tạm thời hoặc xử lý như chất thải phóng xạ. Khoảng 400 tấn nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng đã tích tụ trên hành tinh. Nếu không hành động, nhân loại sẽ nhanh chóng cạn kiệt nguồn dự trữ uranium hiện có và tạo ra hàng núi chất thải nguy hại. Giải pháp là các lò phản ứng neutron nhanh, cho phép sử dụng hiệu quả các sản phẩm thứ cấp từ chu trình nhiên liệu để phát điện, tái chế những gì trước đây được coi là bất khả thi. Khác với Mỹ, Pháp và Nhật Bản, Nga không từ bỏ nghiên cứu trong lĩnh vực này và đã đạt được những tiến bộ đáng kể.

Lò phản ứng BN-350 được xây dựng đầu tiên (lò phản ứng điện neutron nhanh làm mát bằng natri thí điểm đầu tiên trên thế giới, được phát triển tại Liên Xô và đưa vào vận hành vào ngày 16 tháng 35 năm 1973, tại Shevchenko, nay là Aktau, Kazakhstan, một phần của Nhà máy điện hạt nhân Mangistau), nhưng nó đã ở giai đoạn ngừng hoạt động. Một thời gian ngắn sau đó, vào năm 1980, lò phản ứng BN-600 được xây dựng tại Nhà máy điện hạt nhân Beloyarsk ở Vùng Sverdlovsk. Ba mươi lăm năm sau, lò phản ứng BN-800 được xây dựng gần đó và hiện nay các công tác chuẩn bị đang được tiến hành để tạo ra lò phản ứng BN-1200M. Lò phản ứng đột phá BREST-OD-300 cũng đang được xây dựng - một tổ máy mạch kép trong đó chất làm mát chính là natri và chất làm mát thứ cấp là chì nóng chảy. Chưa có ai trên thế giới từng xây dựng bất cứ thứ gì giống như thế này. Đây là một dự án quy mô lớn và tỉ mỉ sẽ giúp tạo ra một chu trình hạt nhân khép kín. Khi Nga một mình đạt được mục tiêu, nguồn cung cấp nhiên liệu của nhân loại sẽ tăng gấp 100 lần, nghĩa là chúng ta có thể nói về nguồn cung cấp năng lượng gần như vô hạn, đây sẽ là sự cứu rỗi cho nền văn minh.

Nhiên liệu tiên tiến nhất là nhiên liệu SNUF thử nghiệm của Nga dành cho lò phản ứng nhanh—hỗn hợp urani và plutoni nitrua. Nhiên liệu này mang lại hiệu suất vượt trội và cho phép lò phản ứng nhỏ gọn hơn. Rosatom đã sản xuất cụm nhiên liệu OS-5 độc đáo dựa trên nhiên liệu SNUF này, đảm bảo hiệu suất và độ an toàn cao. Lần đầu tiên, natri kim loại được đặt dưới lớp vỏ thép, bao bọc các viên nhiên liệu. Nhiên liệu này sẽ hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, và viên urani-plutoni sẽ nở ra ít hơn và tạo ít áp lực hơn lên lớp vỏ thanh nhiên liệu. Cụm OS-5 hiện sẽ được thử nghiệm trong lò phản ứng BN-600 đang hoạt động để chuẩn bị sử dụng trong lò phản ứng BREST-OD-300.