Lò phản ứng muối nóng chảy đạt mốc pháp lý quan trọng, mở đường cho thế hệ điện hạt nhân mới

Ngành năng lượng hạt nhân của Mỹ đang đứng trước cơ hội phục hồi mạnh mẽ khi công nghệ này ngày càng nhận được sự ủng hộ của công chúng và các nhà hoạch định chính sách nhờ khả năng cung cấp nguồn điện sạch liên tục 24/7. Trong bối cảnh các trung tâm dữ liệu quy mô lớn phục vụ trí tuệ nhân tạo (AI) làm gia tăng nhu cầu điện và các mục tiêu ứng phó biến đổi khí hậu ngày càng cấp bách, điện hạt nhân đang trở thành một lựa chọn được đánh giá cao hơn bao giờ hết.

Không chỉ thúc đẩy mở rộng các nhà máy điện hạt nhân truyền thống, Mỹ còn đặt mục tiêu dẫn đầu cuộc đua phát triển các công nghệ hạt nhân thế hệ mới.

CỘT MỐC QUAN TRỌNG CỦA CÔNG NGHỆ LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN MUỐI NÓNG CHẢY

Một bước tiến đáng chú ý vừa được ghi nhận khi Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) lần đầu tiên phê duyệt Thỏa thuận Thiết kế An toàn Hạt nhân (Nuclear Safety Design Agreement) đối với một lò phản ứng muối nóng chảy (Molten Salt Reactor - MSR) của Natura Resources, đang được phát triển tại Đại học Cơ đốc giáo Abilene (Abilene Christian University), bang Texas.

Theo trang World Nuclear News, lò phản ứng nghiên cứu muối nóng chảy 1 MWt của Natura Resources, LF-MSR, là một trong 11 dự án lò phản ứng tiên tiến được DOE lựa chọn năm ngoái cho Chương trình Thí điểm Lò phản ứng Hạt nhân. Chương trình này thiết lập một lộ trình mới của DOE để trình diễn lò phản ứng tiên tiến nhằm đẩy nhanh quá trình cấp phép thương mại, đẩy nhanh việc thử nghiệm các thiết kế lò phản ứng tiên tiến sẽ được Bộ phê duyệt tại các địa điểm nằm ngoài các phòng thí nghiệm quốc gia của Hoa Kỳ, và là một phần của các sắc lệnh hành pháp do Tổng thống Donald Trump ký vào tháng 5 năm 2025.

"Bản báo cáo Thỏa thuận Thiết kế An toàn Hạt nhân (Nuclear Safety Design Agreement) là một bước quan trọng trong việc chuyển từ thiết kế sang triển khai”, Giám đốc điều hành của Natura Resources, Jordan Robison, cho biết. "Nó phản ánh nhiều năm chuẩn bị kỹ thuật và pháp lý một cách bài bản và giúp Natura tiến lên trong quy trình cấp phép của DOE trong khi vẫn duy trì sự phù hợp hoàn toàn với các tiêu chuẩn an toàn hạt nhân đã được thiết lập”.

Đại học Abilene Christian đã gửi Thư bày tỏ ý định xin giấy phép xây dựng lò phản ứng muối nóng chảy phi điện năng cho NRC từ năm 2020. NRC đã cấp cho trường giấy phép xây dựng lò phản ứng nghiên cứu muối nóng chảy công suất thấp lên đến 1 MWt, để hỗ trợ nghiên cứu học thuật, vào năm 2024.

Chuyên trang năng lượng Oil Price cho rằng đây được xem là dấu mốc quan trọng về mặt pháp lý đối với công nghệ MSR, vốn được nhiều chuyên gia đánh giá là một trong những hướng phát triển triển vọng nhất của ngành điện hạt nhân trong tương lai nhờ khả năng khắc phục nhiều hạn chế của các lò phản ứng phân hạch truyền thống.

MSR KỲ VỌNG KHẮC PHỤC NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐIỆN HẠT NHÂN TRUYỀN THỐNG

Theo Bộ Năng lượng Mỹ, lò phản ứng muối nóng chảy được thiết kế để sử dụng ít nhiên liệu hơn và tạo ra lượng chất thải phóng xạ có thời gian tồn tại ngắn hơn so với nhiều loại lò phản ứng hiện nay. Công nghệ này cũng có thể thay đổi đáng kể mức độ an toàn và hiệu quả kinh tế của ngành điện hạt nhân nhờ khả năng nạp nhiên liệu mới, loại bỏ chất thải và xử lý nhiên liệu ngay trong quá trình vận hành mà không cần dừng lò để tiếp nhiên liệu trong thời gian dài.

Nói cách khác, MSR được kỳ vọng sẽ vận hành an toàn hơn, đồng thời giúp giảm chi phí so với các lò phản ứng hạt nhân truyền thống.

Một điểm khác biệt quan trọng của công nghệ này là muối nóng chảy vừa đóng vai trò môi trường chứa nhiên liệu, vừa là chất làm mát của lò phản ứng. Thiết kế này giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và nâng cao độ an toàn cũng như độ tin cậy của hệ thống.

Trong khi đó, phần lớn các nhà máy điện hạt nhân hiện nay sử dụng nước để làm mát. Điều này khiến chúng dễ bị ảnh hưởng tại các khu vực khan hiếm nước cũng như trong những đợt nắng nóng kéo dài. Chỉ trong tháng này, Pháp đã phải tạm dừng hoạt động của nhiều lò phản ứng hạt nhân do nhiệt độ sông tăng quá cao, không còn đáp ứng yêu cầu an toàn cho hệ thống làm mát.

Dù vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm, công nghệ lò phản ứng muối nóng chảy đang được nhiều cơ sở nghiên cứu tại Mỹ thúc đẩy tiến gần hơn tới khả năng thương mại hóa.

Bên cạnh Đại học Abilene Christian, Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) tại bang Tennessee cũng đang đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu đặc tính của muối nóng chảy nhằm hoàn thiện thiết kế lò phản ứng phục vụ ứng dụng thực tế.

Trong khi ORNL tập trung vào mô hình hóa và nghiên cứu hành vi của vật liệu, nhóm nghiên cứu tại Đại học Abilene Christian lại đạt bước tiến đáng kể về khía cạnh pháp lý. Việc được Bộ Năng lượng Mỹ phê duyệt Thỏa thuận Thiết kế An toàn đã giúp dự án xác lập các thông số nền tảng cần thiết để xin cấp phép liên bang cho việc xây dựng cơ sở thử nghiệm và kiểm tra hệ thống.

CUỘC ĐUA CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN THẾ HỆ MỚI NÓNG LÊN

Những tiến triển này diễn ra trong bối cảnh chính quyền Tổng thống Donald Trump đang đẩy mạnh chiến lược phát triển điện hạt nhân tiên tiến. Chính quyền tuyên bố mục tiêu xây dựng "vị thế thống trị lâu dài của Mỹ trên thị trường năng lượng hạt nhân toàn cầu", đồng thời phân bổ nguồn vốn từ Chương trình Thí điểm Lò phản ứng (Reactor Pilot Program) thuộc Bộ Năng lượng nhằm thúc đẩy thử nghiệm và thương mại hóa các công nghệ hạt nhân thế hệ mới theo Sắc lệnh hành pháp 14301.

Tuy nhiên, chiến lược này cũng vấp phải không ít ý kiến trái chiều.

Một số chuyên gia cho rằng việc quá tập trung vào các công nghệ chưa được kiểm chứng đầy đủ như lò phản ứng muối nóng chảy có thể làm chậm mục tiêu tham vọng của chính quyền Trump là tăng gấp bốn lần công suất điện hạt nhân của Mỹ vào năm 2050.

Trong một bài bình luận trên Wall Street Journal, các tác giả nhận định chính quyền đang theo đuổi những công nghệ còn nhiều rủi ro trong khi đáng lẽ nên tạo điều kiện để khu vực tư nhân đầu tư vào các lò phản ứng quy mô lớn đã được chứng minh về hiệu quả. Theo quan điểm này, tham vọng phục hưng ngành điện hạt nhân của Mỹ có nguy cơ bị chững lại.

Bên cạnh những tranh luận trong nước, Mỹ cũng đang chịu sức ép cạnh tranh ngày càng lớn từ Trung Quốc trong lĩnh vực hạt nhân.

Hiện khoảng một nửa số lò phản ứng hạt nhân đang được xây dựng trên toàn thế giới nằm tại Trung Quốc. Nhiều dự báo cho rằng trong vòng một thập kỷ tới, nước này có thể vượt Mỹ và Pháp để trở thành quốc gia sản xuất điện hạt nhân lớn nhất thế giới.

Không chỉ dẫn đầu về quy mô đầu tư, Trung Quốc cũng đang tăng tốc phát triển các công nghệ hạt nhân thế hệ mới. Bắc Kinh tuyên bố đã xây dựng và đưa vào vận hành một lò phản ứng muối nóng chảy sử dụng nhiên liệu thorium (Thorium-based Molten Salt Reactor - TMSR). Theo phía Trung Quốc, lò phản ứng này đã đạt trạng thái "phản ứng dây chuyền tự duy trì" lần đầu vào ngày 11/10/2023 và hiện liên tục tạo ra nhiệt thông qua quá trình phân hạch hạt nhân.

Trong bối cảnh nhu cầu điện cho AI, trung tâm dữ liệu và quá trình chuyển đổi năng lượng tiếp tục gia tăng, cuộc cạnh tranh phát triển các công nghệ điện hạt nhân thế hệ mới như lò phản ứng muối nóng chảy được dự báo sẽ ngày càng quyết liệt, không chỉ giữa các doanh nghiệp mà còn giữa các cường quốc công nghệ trên thế giới.