Từ tài liệu giải mật của Mỹ đến hành trình hồi sinh lò phản ứng muối nóng chảy Thorium của Trung Quốc

[Hoàng Anh]

Trung Quốc vừa công bố một thành tựu quan trọng trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân tiên tiến, đánh dấu sự hồi sinh và phát triển vượt bậc của một công nghệ đầy hứa hẹn từng bị Hoa Kỳ bỏ dở cách đây hơn nửa thế kỷ. Các nhà khoa học nước này đã vận hành thành công và thực hiện việc nạp nhiên liệu mới trực tuyến (online refueling) cho lò phản ứng muối nóng chảy thorium (Th-MSR) thử nghiệm đặt tại sa mạc Gobi. Thông tin được nhà khoa học trưởng của dự án, Giáo sư Từ Hồng Kiệt (Xu Hongjie), công bố tại một cuộc họp của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) vào đầu tháng 4 vừa qua.

Thorium và Muối nóng chảy: Giải pháp hạt nhân an toàn, dồi dào?

Công nghệ Th-MSR từ lâu đã thu hút sự chú ý bởi những ưu điểm tiềm năng so với lò phản ứng hạt nhân dùng nhiên liệu uranium và làm mát bằng nước áp lực cao truyền thống. Thorium là nguyên tố có trữ lượng trong vỏ Trái Đất dồi dào hơn uranium rất nhiều (Trung Quốc sở hữu trữ lượng khổng lồ, riêng mỏ Bayan Obo ước tính đủ dùng 60.000 năm).

Quan trọng hơn, khi sử dụng thorium trong lò phản ứng muối nóng chảy, nó mang lại những lợi thế vượt trội về an toàn: lò hoạt động ở áp suất khí quyển, loại bỏ nguy cơ nổ do áp suất; nhiên liệu muối nóng chảy không thể bị "nóng chảy" (meltdown) như nhiên liệu rắn và sẽ tự đông đặc lại nếu có rò rỉ, ngăn chặn thảm họa kiểu Chernobyl hay Fukushima. Công nghệ này cũng tạo ra ít chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài hơn và không cần nguồn nước dồi dào để làm mát, cho phép xây dựng nhà máy ở các vùng khô hạn, xa biển.

Kế thừa và vượt qua di sản của Mỹ

Điều thú vị là phần lớn nghiên cứu nền tảng về Th-MSR lại bắt nguồn từ Mỹ trong thập niên 1960 tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge. Tuy nhiên, do nhiều yếu tố về ngân sách và thay đổi ưu tiên chiến lược (một phần do thorium khó làm vũ khí hạt nhân hơn uranium), Mỹ đã không tiếp tục theo đuổi thương mại hóa công nghệ này.

Sau khi các tài liệu nghiên cứu của Mỹ được giải mật, Giáo sư Từ Hồng Kiệt và các cộng sự tại Viện Vật lý ứng dụng Thượng Hải (thuộc CAS) đã dành nhiều năm nghiên cứu kỹ lưỡng, tái tạo các thí nghiệm và cải tiến thêm. "Chúng tôi đã thành thạo mọi kỹ thuật trong tài liệu, sau đó tiến xa hơn nữa," ông nói. Họ bắt đầu xây dựng lò phản ứng thử nghiệm 2MW nhiệt tại Gobi từ năm 2018, đạt trạng thái tới hạn tháng 10/2023, vận hành toàn công suất tháng 6/2024 và đỉnh cao là nạp nhiên liệu thorium thành công trong lúc lò đang chạy chỉ vài tháng sau đó – một kỹ thuật phức tạp mà lò phản ứng truyền thống không làm được.

Xu hướng toàn cầu và tương lai

Thành công của Trung Quốc diễn ra trong bối cảnh nước này đang bùng nổ về điện hạt nhân (58 lò hoạt động, 28 đang xây, 10 lò mới phê duyệt) và cũng là một phần của xu hướng toàn cầu quan tâm trở lại các công nghệ hạt nhân tiên tiến từng bị bỏ quên. Ví dụ như công ty Mỹ Kairos Power đang phát triển lò phản ứng làm mát bằng muối nóng chảy, hay X-energy với lò phản ứng khí nhiệt độ cao – những công nghệ cũng có nguồn gốc từ giữa thế kỷ 20.

Giáo sư Từ cho rằng việc Mỹ ngừng dự án thorium trước đây là "sai lầm có thể hiểu được" do công nghệ chưa đủ chín muồi, nhưng nhấn mạnh sự cần thiết của "bền bỉ chiến lược" trong lĩnh vực hạt nhân. Trung Quốc đang thể hiện sự kiên trì đó với kế hoạch xây dựng một lò Th-MSR lớn hơn (10MW điện) vào năm 2030. Thành công này không chỉ củng cố vị thế dẫn đầu của Trung Quốc trong công nghệ hạt nhân thế hệ mới mà còn mở ra hy vọng về một tương lai năng lượng sạch hơn, an toàn hơn và bền vững hơn dựa trên nguồn nhiên liệu thorium dồi dào.