Vì sao chi phí xây lò phản ứng hạt nhân ngày càng tăng cao?

Vì sao xây dựng các nhà máy hạt nhân lại tốn nhiều tiền? Nhiều người có thể nghĩ ngay đến những quy định an toàn nghiêm ngặt, nhưng không hoàn toàn như vậy.

Theo trang Arstechnica, một nghiên cứu khoa học đã đưa ra những bằng chứng thực nghiệm cho thấy những thay đổi trong quy định an toàn đối với lò phản ứng hạt nhân chiếm một phần lớn chi phí xây dựng lò phản ứng hạt nhân mới. Nhưng, nghiên cứu cũng chỉ rõ những quy định an toàn này chỉ là một trong số các yếu tố khiến chi phí xây lò phản ứng hạt nhân tăng cao. Cụ thể, tính an toàn chỉ chiếm 1/3 chi phí. Nghiên cứu cũng thấy rằng, trái ngược với những gì các chuyên gia mong đợi, nỗ lực đưa ra các thiết kế tiêu chuẩn không thực sự giúp ích gì trong việc giảm chi phí xây dựng lò phản ứng hạt nhân, bởi vì chi phí vẫn tiếp tục tăng khi nhiều thiết kế lò phản ứng nhất định được xây dựng.

Phân tích chi phí xây dựng lò phản ứng hạt nhân

Nghiên cứu nói trên do nhóm các nhà nghiên cứu tại MIT thực hiện. Các nhà nghiên cứu đã phân tích nhiều nhà máy hạt nhân, họ có hồ sơ xây dựng chi tiết, phân tích nguyên liệu xây dựng và các chi phí nhân công, tính toán mỗi nhà máy có chi phí bao nhiêu. Ngoài ra, nhóm các nhà nghiên cứu còn phân tích hồ sơ chi tiết về các quy định an toàn và thời điểm chúng được thiết lập xây dựng. Cuối cùng, các công ty thiết kế ra lò phản ứng hạt nhân đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế. Tài liệu mô tả động cơ thay đổi thiết kế và những vấn đề được giải quyết nhờ thay đổi thiết kế.

Tất nhiên, các phân tích chi tiết vẫn có những hạn chế. Chẳng hạn, chúng ta không thể xác định chi phí nhân công cụ thể có nên tính cùng với việc thực hiện các quy tắc an toàn khi họ xây dựng một tòa nhà nhất định không. Và trong nhiều trường hợp, thiết kế được thay đổi vì nhiều lý do, vì không chỉ đơn giản liên quan đến sự cố an toàn / không an toàn. Tuy nhiên, việc phân tích và thu thập các nguồn tài liệu cũng cho phép các nhà nghiên cứu đi đến một số kết luận trực tiếp về mức chi phí, mức độ thay đổi chi phí cũng như nguyên nhân của những chi phí đó.

Các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng một phân tích lịch sử về việc xây dựng nhà máy ở Mỹ. Nhà máy được xây dựng sau năm 1970 có chi phí vượt quá 241% dự toán ban đầu - và đó là chưa tính đến chi phí tài chính do tiến độ xây dựng chậm trễ.

Nhiều người trong ngành công nghiệp hạt nhân coi điều này, ít nhất một phần, là sự thất bại trong việc tiêu chuẩn hóa các thiết kế. Nhiều tài liệu kỳ vọng rằng việc xây dựng các nhà máy dựa trên một thiết kế duy nhất sẽ giúp giảm chi phí hơn do các bộ phận đã được tiêu chuẩn hóa, cũng như đã có kinh nghiệm quản lý và công nhân trong quá trình xây dựng. Loại tiêu chuẩn hóa đó cũng là một phần lớn động lực của các thiết kế hạt nhân mô-đun nhỏ, trong đó một dây chuyền lắp ráp lò phản ứng sẽ vận chuyển thành phẩm đến các cơ sở lắp đặt.

Nhưng trên thực tế, nhiều nhà máy hạt nhân của Mỹ được xây dựng theo cùng một thiết kế, chỉ khác nhau về địa điểm xây dựng cụ thể và nhu cầu về nền móng khác nhau. Các nhà nghiên cứu theo dõi từng thiết kế được sử dụng riêng biệt và họ tính toán "tốc độ học hỏi" - mức chi phí được giảm thấp sau mỗi lần hoàn thành một nhà máy có thiết kế tương tự. Nếu mọi thứ diễn ra như mong đợi, tỷ lệ học tập sẽ ngày càng tốt hơn và nhà máy xây sau sẽ tốn ít chi phí hơn. Nhưng không phải vậy!

Điều gì khiến chi phí xây dựng lò phản ứng hạt nhân tăng cao?

Tìm hiểu nguyên nhân chi phí thay đổi đã khiến các nhà nghiên cứu đào sâu những hồ sơ kế toán chi tiết về công trình xây dựng các nhà máy hạt nhân này; dữ liệu chỉ có sẵn với các nhà máy được xây dựng sau năm 1976. Các nhà nghiên cứu đã phân tích 60 khoản chi phí trong quá trình xây dựng, phát hiện ra rằng gần như tất cả chúng đều tăng. Điều này cho thấy không phải chỉ có một nguyên nhân duy nhất nào đó khiến chi phí bị đẩy lên. Nhưng chi phí tăng cao nhất ở cái gọi là chi phí gián tiếp: kỹ thuật, mua hàng, lập kế hoạch, lập lịch trình, giám sát và các yếu tố khác không liên quan trực tiếp đến quá trình xây dựng nhà máy.

Chi phí gián tiếp gia tăng ảnh hưởng đến hầu hết các hạng mục xây dựng nhà máy. Về chi phí trực tiếp, những yếu tố đẩy chi phí lên cao chỉ đơn giản là các cấu trúc lớn nhất trong nhà máy, chẳng hạn như hệ thống cung cấp hơi nước, máy phát tua-bin.

Một số chi phí bị đẩy lên khá phức tạp. Chẳng hạn, nhiều lò phản ứng đã chuyển sang thiết kế cho phép làm mát thụ động lớn hơn, điều này sẽ giúp nhà máy an toàn hơn trong trường hợp hỏng hóc phần cứng. Tất cả những điều này đã thay đổi quá trình xây dựng, mặc dù rất khó để xác định chính xác điều này đã thay đổi lượng lao động cần thiết như thế nào.

Ngoài ra, để cố gắng đi sâu vào chi tiết, các nhà nghiên cứu cũng theo dõi tiến độ triển khai vật liệu — tốc độ vật liệu được đưa đến địa điểm cuối cùng và đưa vào một cấu trúc hoàn thiện. Trong khi tỷ lệ này giảm nhẹ với các công trình xây dựng nói chung thì chúng lại giảm mạnh với các dự án hạt nhân.;

Các quy định an toàn với lò phản ứng hạt nhân

Do nhiều nhà nghiên cứu làm việc cho Viện Khoa Kỹ thuật Hạt nhân của MIT, họ có thể xem xét những biến động chi phí và xem liệu chúng có liên quan đến các động cơ cụ thể nào không, hoặc kiểm tra những mối liên hệ này bằng cách xem xét các bằng sáng chế và các bài báo mô tả những ý tưởng thúc đẩy sự thay đổi này.

Quy định an toàn chắc chắn là yếu tố có liên quan trong quá trình xây dựng lò phản ứng hạt nhân. Ví dụ, sau vụ tai nạn đảo Three Mile, các cơ quan quản lý "yêu cầu tăng cường tài liệu về các quy trình xây dựng tuân thủ an toàn, thúc đẩy các công ty phát triển các chương trình đảm bảo chất lượng để quản lý việc sử dụng và thử nghiệm chính xác thiết bị liên quan đến an toàn và vật liệu xây dựng hạt nhân." Việc đưa các chương trình đó vào đúng vị trí và đảm bảo rằng tài liệu đều làm tăng thêm chi phí cho các dự án.

Nói thêm một chút về vụ tai nạn Three Mile Island. Ngày 28/3 tới sẽ đánh dấu 40 năm kể từ vụ tai nạn lò phản ứng hạt nhân tại tổ máy số 2 nhà máy điện hạt nhân Three Mile  Island (TMI). Tai nạn này là do sự kết hợp của sự cố thiết bị và sự bất lực của các nhà vận hành nhà máy trong việc xác định đúng điều kiện của lò phản ứng tại một số thời điểm nhất định trong sự kiện này. 

Vụ tai nạn TMI là một "thử thách" về văn hóa an toàn cho nước Mỹ và là một bước ngoặt cho ngành công nghiệp. Và dù không có báo cáo nào về thương tích hoặc những ảnh hưởng có hại đối với sức khỏe con người, ngành công nghiệp hạt nhân của nước Mỹ đã rút ra những bài học quan trọng kể từ đó và đã không ngừng nâng cao sự an toàn của các nhà máy qua từng năm vận hành.

Nhưng các quy định an toàn không phải là chi phí duy nhất. Các nhà nghiên cứu đã trích dẫn một cuộc khảo sát với các công nhân, chỉ ra rằng có khoảng ¼ thời gian lao động không hiệu quả là do công nhân phải chờ đợi các công cụ hoặc vật liệu. Rất nhiều trường hợp khác, thủ tục xây dựng bị thay đổi giữa chừng dẫn đến nhầm lẫn và chậm trễ. Cuối cùng, hiệu suất chung bị sụt giảm như được ghi nhận ở trên. Tất cả cho thấy, các vấn đề khiến hiệu quả xây dựng sụt giảm khiến chi phí bị tăng lên tới 70%.

Ngược lại, chi phí liên quan đến R&D, bao gồm cả những thay đổi về quy định và những thứ như xác định vật liệu hoặc thiết kế tốt hơn, chiếm 30% mức tăng còn lại.

Vì vậy, trong khi các quy định về an toàn khiến chi phí tăng lên, thì đây vẫn không phải là nguyên nhân chính. Và việc quyết định xem những chi phí dôi lên đó có đáng giá hay không sẽ đòi hỏi phải phân tích chi tiết về mọi thay đổi quy định liên quan đến các vụ tai nạn như Đảo Three Mile và Fukushima.

Cuối cùng thì, do chi phí xây dựng lò phản ứng hạt nhân tăng cao, chúng ta cần đặt câu hỏi liệu có thể làm tốt hơn nữa hay không. Ở đây, câu trả lời của các nhà nghiên cứu là "có thể". Chẳng hạn, có thể xem xét những khả năng như sử dụng một cơ sở trung tâm để sản xuất các bộ phận bê tông hiệu suất cao cho nhà máy. Nhưng loại bê tông này thường đắt hơn so với vật liệu đổ tại chỗ, có nghĩa là hiệu quả cao hơn song cũng kéo theo chi phí chênh lệch cao hơn. Trong khi, hiệu suất của vật liệu trong môi trường của một nhà máy hạt nhân chưa được thử nghiệm, vì vậy không rõ liệu đó có phải là một giải pháp hay không.

Kết luận là, không hề có câu trả lời dễ dàng nào cho câu hỏi làm thế nào để xây dựng nhà máy hạt nhân hiệu quả hơn. 

Hoàng Lan tham khảo Arstechnica