Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Trong nỗ lực mạnh mẽ nhằm giảm phụ thuộc vào Nga, mùa xuân năm ngoái, Mỹ đã chính thức cấm nhập khẩu uranium làm giàu – loại nhiên liệu thiết yếu cho ngành năng lượng hạt nhân. Nhưng chính quyết định này lại đẩy nước Mỹ vào một tình thế khó: nếu không sớm tự chủ nguồn nhiên liệu, kế hoạch xây dựng lưới điện sạch và hiện đại dựa trên các lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ (SMR) sẽ không thể thành hiện thực.
SMR là gì? Đây là thế hệ lò phản ứng mới, nhỏ gọn, có thể lắp đặt linh hoạt tại nhiều địa phương, thậm chí ở những vùng xa xôi, cung cấp đủ điện cho hàng trăm đến hàng ngàn hộ gia đình. Tuy nhiên, để vận hành các lò SMR này, Mỹ cần một loại uranium đặc biệt gọi là HALEU (Uranium làm giàu thấp có độ làm giàu cao), mạnh hơn nhiều so với loại uranium đang dùng trong các lò cũ. Vấn đề là hiện nay, khoảng 44% năng lực làm giàu uranium trên thế giới nằm trong tay Nga.
Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) dự báo, từ năm 2035 trở đi, nước này sẽ cần tới 50 tấn HALEU mỗi năm để đáp ứng nhu cầu cho các lò SMR. Dù các lò này mới chỉ đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng nếu không có nhiên liệu, ngành hạt nhân Mỹ sẽ rơi vào thế "gà và trứng" — không ai dám xây lò nếu không chắc có nhiên liệu, và không ai dám làm nhiên liệu khi lò chưa ra đời.
Trong thời gian ngắn hạn, chính phủ Mỹ đã chọn giải pháp tạm thời: tái chế uranium từ các đầu đạn hạt nhân ngừng hoạt động và phế liệu hạt nhân cũ. Thông qua quá trình pha loãng uranium làm giàu cao (trên 20%) thành HALEU (5-19,75%), Mỹ có thể sản xuất được khoảng 1,5 đến 6 tấn HALEU. Tuy nhiên, lượng uranium này không nhiều và sẽ sớm cạn khi nguồn đầu đạn và phế liệu khan hiếm dần.
Trong lúc chờ năng lực sản xuất quy mô lớn, các công ty như TerraPower, Westinghouse, X-energy... đã xếp hàng chờ lấy những mẻ HALEU đầu tiên để phục vụ cho các dự án SMR thương mại. Amazon và Google cũng tham gia vào cuộc đua SMR với các kế hoạch lắp đặt hàng loạt lò phản ứng vào thập kỷ tới.
Để tránh phụ thuộc hoàn toàn vào Nga, Bộ Năng lượng Mỹ đang triển khai hai hướng chính: (1) tái chế nhiên liệu từ các lò nghiên cứu cũ thông qua xử lý điện hóa và (2) phát triển quy trình tách uranium bằng axit clohydric và công nghệ chiết xuất dung môi. Hai quy trình này dự kiến có thể sản xuất tổng cộng khoảng 10 tấn HALEU trong vài năm tới.
Ngoài ra, DOE cũng đang đầu tư vào nhà máy làm giàu uranium mới tại Piketon, Ohio, do Centrus Energy vận hành. Nhà máy này hiện chỉ mới sản xuất được 100 kg HALEU/năm, nhưng sẽ tăng lên 900 kg trong tương lai gần.
Về lâu dài, Mỹ đặt mục tiêu tăng gấp ba công suất hạt nhân, từ 100 gigawatt lên 300 gigawatt, thông qua kết hợp các lò phản ứng thế hệ 2, SMR thế hệ 3+ và SMR thế hệ 4 tiên tiến. Điều đó đồng nghĩa với việc Mỹ không chỉ cần tăng năng lực sản xuất uranium làm giàu thấp (LEU) mà còn phải cấp tốc phát triển năng lực làm giàu HALEU quy mô thương mại.
Dù chặng đường còn dài và không ít thách thức, nhưng nếu thành công, Mỹ sẽ có một ngành năng lượng hạt nhân tự chủ, vững vàng, không bị chi phối bởi các biến động địa chính trị toàn cầu trong tương lai. (popularmechanics)
SMR là gì? Đây là thế hệ lò phản ứng mới, nhỏ gọn, có thể lắp đặt linh hoạt tại nhiều địa phương, thậm chí ở những vùng xa xôi, cung cấp đủ điện cho hàng trăm đến hàng ngàn hộ gia đình. Tuy nhiên, để vận hành các lò SMR này, Mỹ cần một loại uranium đặc biệt gọi là HALEU (Uranium làm giàu thấp có độ làm giàu cao), mạnh hơn nhiều so với loại uranium đang dùng trong các lò cũ. Vấn đề là hiện nay, khoảng 44% năng lực làm giàu uranium trên thế giới nằm trong tay Nga.
Nhu cầu uranium HALEU đang cấp bách nhưng nguồn cung thì cực hiếm
Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) dự báo, từ năm 2035 trở đi, nước này sẽ cần tới 50 tấn HALEU mỗi năm để đáp ứng nhu cầu cho các lò SMR. Dù các lò này mới chỉ đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng nếu không có nhiên liệu, ngành hạt nhân Mỹ sẽ rơi vào thế "gà và trứng" — không ai dám xây lò nếu không chắc có nhiên liệu, và không ai dám làm nhiên liệu khi lò chưa ra đời.
Trong thời gian ngắn hạn, chính phủ Mỹ đã chọn giải pháp tạm thời: tái chế uranium từ các đầu đạn hạt nhân ngừng hoạt động và phế liệu hạt nhân cũ. Thông qua quá trình pha loãng uranium làm giàu cao (trên 20%) thành HALEU (5-19,75%), Mỹ có thể sản xuất được khoảng 1,5 đến 6 tấn HALEU. Tuy nhiên, lượng uranium này không nhiều và sẽ sớm cạn khi nguồn đầu đạn và phế liệu khan hiếm dần.
Trong lúc chờ năng lực sản xuất quy mô lớn, các công ty như TerraPower, Westinghouse, X-energy... đã xếp hàng chờ lấy những mẻ HALEU đầu tiên để phục vụ cho các dự án SMR thương mại. Amazon và Google cũng tham gia vào cuộc đua SMR với các kế hoạch lắp đặt hàng loạt lò phản ứng vào thập kỷ tới.
Giải pháp lâu dài: Tự chủ công nghệ làm giàu uranium tại Mỹ
Để tránh phụ thuộc hoàn toàn vào Nga, Bộ Năng lượng Mỹ đang triển khai hai hướng chính: (1) tái chế nhiên liệu từ các lò nghiên cứu cũ thông qua xử lý điện hóa và (2) phát triển quy trình tách uranium bằng axit clohydric và công nghệ chiết xuất dung môi. Hai quy trình này dự kiến có thể sản xuất tổng cộng khoảng 10 tấn HALEU trong vài năm tới.
Ngoài ra, DOE cũng đang đầu tư vào nhà máy làm giàu uranium mới tại Piketon, Ohio, do Centrus Energy vận hành. Nhà máy này hiện chỉ mới sản xuất được 100 kg HALEU/năm, nhưng sẽ tăng lên 900 kg trong tương lai gần.
Về lâu dài, Mỹ đặt mục tiêu tăng gấp ba công suất hạt nhân, từ 100 gigawatt lên 300 gigawatt, thông qua kết hợp các lò phản ứng thế hệ 2, SMR thế hệ 3+ và SMR thế hệ 4 tiên tiến. Điều đó đồng nghĩa với việc Mỹ không chỉ cần tăng năng lực sản xuất uranium làm giàu thấp (LEU) mà còn phải cấp tốc phát triển năng lực làm giàu HALEU quy mô thương mại.
Dù chặng đường còn dài và không ít thách thức, nhưng nếu thành công, Mỹ sẽ có một ngành năng lượng hạt nhân tự chủ, vững vàng, không bị chi phối bởi các biến động địa chính trị toàn cầu trong tương lai. (popularmechanics)
