Nâng cao tiềm lực quốc gia bằng điện hạt nhân

Một khi có điện hạt nhân, tiềm lực khoa học và công nghệ của nước nhà sẽ tăng trưởng thêm nhiều bậc: An ninh năng lượng, môi trường bền vững, tiết kiệm tài nguyên cho con cháu cũng được bảo đảm… Vậy thì tại sao không?

Từ 2002, Tập đoàn điện lực Việt Nam EVN được giao nhiệm vụ lập báo cáo đầu tư điện hạt nhân. Đến nay, gần chục bản báo cáo đã được trình lên để phê duyệt trước khi trình Quốc hội quyết định chủ trương đầu tư. Để rộng đường dư luận, Tuần Việt Nam giới thiệu bài viết của Tiến sĩ Vật lý Hạt nhân và nguyên tử Trần Văn Luyến.

An ninh năng lượng

Bất cứ một quốc gia nào cũng cần có điện. Điện là một dạng năng lượng dễ chuyển đổi nhất và được sử dụng nhiều nhất. Hầu hết các dạng năng lượng khác đều có thể biến ra điện và ngược lại. Cơ năng của dòng nước (đập thủy điện, sóng biển), của làn gió; nhiệt năng của than, dầu, khí, địa nhiệt, uranium sẽ làm nước biết thành hơi khi đi qua tua bin sẽ làm quay rôto phát ra điện. Ánh sáng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

Ngược lại, điện năng sẽ biến thành ánh sáng, thành cơ năng chạy các môtơ điện, thành nhiệt năng để đun nấu, điều hòa nhiệt độ và không khí… Công dụng của điện năng rất nhiều. Điện năng có thể truyền tải đi rất xa, tới những vùng sâu vùng hẻo lánh với một phí tổn nhỏ hơn rất nhiều so với việc chuyên chở các dạng năng lượng khác. Điện cung cấp cho các khu công nghiệp, cho tất cả các thiết bị điện tử và máy móc. Điện là nguồn sống, là năng lượng của nền kinh tế, là niềm vui trong cuộc sống văn minh hôm nay.

Với tính năng đó, điện năng với nền kinh tế quốc dân giống như tiền đối với mỗi người chúng ta. Người giàu làm việc gì cũng dễ, người nghèo làm việc gì cũng phải cân nhắc và tính toán. Đất nước cần điện như chúng ta cần tiền.

Thiếu tiền chúng ta đi vay nợ, có thể vay suốt đời được không? Thiếu điện chúng ta phải nhập khẩu, có thể nhập khẩu hoài hoài được chăng? Chỉ cần cúp điện vào giờ cao điểm ban trưa thì biết bao lời ca thán vì nóng nực, khi cúp điện vào buổi tối biết bao gia đình kêu ca vì chẳng làm được gì hết ngoài việc đi ngủ, mà nào có ngủ được đâu khi trời nhiệt đới đang nóng nực hoặc đêm xứ lạnh rét mướt.

Còn nữa, mỗi lần cúp điện, biết bao kế hoạch sản suất bị đình trệ, bao công trình đang dang dở phải dừng lại… Điện cần thiết biết bao. Thiếu điện chúng ta bất an, kinh tế bất hưng và xã hội bất ổn. An ninh năng lượng làm cho xã hội yên bình, kinh tế phát triển và mọi người an tâm.

Tính tất cả các nguồn điện (thủy điện, nhiệt điện bao gồm than, dầu và khí) đã vận hành, đang xây dựng và sẽ xây dựng cho thập kỉ tới chúng ta vẫn còn thiếu điện tới khoảng 230 tỷ kWh (phương án thấp), 255 tỷ kWh (phương án vừa) và 300 tỷ kWh (phương án cao), tức là vẫn bị cúp điện và phải tính thêm phương án nhập khẩu.

Nhập khẩu điện, giống như vay tiền, chúng ta sẽ bị phụ thuộc. Chúng ta thiếu điện không những cho sự hoạt động của nền kinh tế mà còn thiếu điện cho sinh hoạt vì áp lực đô thị hóa ngày càng lớn và tỷ lệ dân số dùng điện ngày càng cao. Tập đoàn điện lực bị người dân kêu ca, doanh nghiệp bất mãn, báo chí xăm soi, lãnh đạo phê bình cũng chỉ vì buộc phải cúp điện bất khả kháng.

Xem xét kỹ lưỡng

Chúng ta hãy xét ở khía cạnh cực đoan nhất và so sánh tất cả các ảnh hưởng của của các dạng năng lượng khác nhau tới môi trường. Điều gì sẽ xảy ra?.

Trước hết về khí thải. Điện hạt nhân và thủy điện cùng với các dạng năng lượng tái tạo khác như điện mặt trời, điện gió, địa nhiệt có lượng phát thải CO2 tính theo 1 kWh rất bé (hình 1). Trong khi đó nhiệt điện (than, dầu, khí, khí hỗn hợp, tuốcbin khí) đóng góp vào sự phát thải CO2 lớn nhất và là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiệu ứng nhà kính. Chỉ tính trong năm 2004 tổng lượng phát thải khí CO2 là 8315 triệu tấn (hình 2).

 

So sánh lượng thải CO2 theo các dạng nguồn năng lượng khác nhau.
Nguồn: wikipedia.

Khi đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, ngoài CO2 còn có các chất thải khác là SOx, NOx, CO, kim loại nặng và độc và các nguyên tố phóng xạ là uranium(U) và thorium (Th). Theo các tác giả: W. M. Al-Areqi, A. Ab. Majid, and S. Sarmani, [The Malaysian J. of Analytical Sciences, Vol 12, No 2 (2008): 375 – 379] hàm lượng U, Th và các kim loại nặng và độc tố như As, Ba trong than khoảng vài phần triệu (10-6).

Như vậy khi đốt cháy 100 triệu tấn than các nhà máy điện chạy than thải ra hàng vài trăm tấn chất phóng xạ và các kim loại nặng độc. Chúng có mặt trong bụi tro bay của nhà máy và reo rắc vào khí quyển sau đó lắng đọng theo sự khuyếch tán của bụi than. Ngoài ra chúng còn tồn đọng ở xỉ than, và với thói quen dùng gạch xỉ than để xây dựng vô hình dung con người lại mang phóng xạ và các độc tố vào trong nhà.

Phát thải CO2 và mật độ bụi trên thế giới. Nguồn: wikipedia.

Mật độ bụi trong không là một tiêu chuẩn của không khí sạch, nhiều thành phố trên thế giới có mật độ bụi cao gấp nhiều lần quy chuẩn 30mg/m3 (hình 2), nguyên do là khói bụi của các nhà máy nhiệt điện thải ra cộng thêm bụi khí thải từ động cơ sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Theo báo cáo Report #:DOE/EIA-0484(2008) lượng than giao dịch trên thế giới năm 2006 khoảng 1754 triệu tấn. Nếu cả thế giới đốt hết số than này than này để làm ra điện, lượng CO2 thoát ra theo phản ứng: C + O2 => CO2 + Q (nhiệt) sẽ là hơn 240 tỷ tấn, một con số kinh khủng gấp 30 lần con số trong hình 2. Khí CO2 là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên. Băng hai cực và Tây Tạng sẽ tan, nước biển sẽ dâng lên.

Theo một kịch bản chưa cực đoan nhất, khi nước biển dâng lên 1m thì Việt Nam sẽ mất 15% diện tích ven bờ biển Đông, năm thành phố lớn: Hải Phòng, Đà nẵng, Nha Trang, Tp-Hồ Chí Minh và Cần Thơ sẽ ngập chìm trong nước biển, khoảng ¼ dân số mất nhà cửa và tài sản. Đấy có phải là thảm họa không?.

Thứ hai, về mối nguy hiểm bức xạ. Tác dụng của bức xạ được tính theo liều hiệu dụng trung bình hàng năm. Đây là tổng liều bức xạ mà con người nhận được từ tất cả các nguồn có trong tự nhiên và nhân tạo có tính đến sự tương quan đối với mỗi loại bức xạ và năng lượng của các tia gamma khác nhau (hình 3).

Mối nguy hiểm bức xạ. Nguồn: nuclearfaq.ca.

Trong hình này, Radon là mối nguy hiểm lớn nhất. Radon là con cháu của các họ đồng vị phóng xạ trong tự nhiên, chúng có mặt khắp nơi vì:

i. Chúng là một thành phần trong các chuỗi phóng xạ tự nhiên.

ii. Chúng là khí trơ nên tồn tại độc lập, không gắn kết, liên kết với bất kì chất nào để tạo thành hợp chất (nên rất khó bắt giữ bằng các phản ứng hóa học).

iii. Chúng đi vào cơ thể qua đường hô hấp, và

iv. Phát bức xạ hạt alpha có thể tác động nên tế bào phế nang gây ra ung thư phổi.

Nói thêm, hơn 70% các ca ung thư phổi trên thế giới có nguyên nhân từ Radon. Tổng tất cả các mối nguy hiểm bức xạ khác chưa thể sánh bằng Radon. Trong đó chiếu chụp X quang chiếm 10%, khám bệnh bằng đồng vị hạt nhân chiếm 4%, phóng xạ từ vũ trụ chiếm 8%, đất đá chiếu tia lên cơ thể chiếm 7%, các nguồn ngoài khác như vật liệu xây dựng, không khí chiếm 9%, thức ăn có chứa phóng xạ tự nhiên xâm nhập vào cơ thể gây chiếu xạ trong chiếm 3%. Riêng điện hạt nhân chiếm 0,1%.

Thứ ba, tiết kiệm tài nguyên. Điện hạt nhân chiếm rất ít diện tích xây dựng và hoạt động. Toàn bộ nhà máy có cùng công suất 1000 MWe kể cả vùng cách ly chỉ khoảng 1000 hecta so với hàng trăm km2 hồ đập của thủy điện và hàng trăm ngàn hecta cánh đồng gió của phong điện hay của điện mặt trời. Nếu ta dùng điện hạt nhân vào thời điểm này, nhiên liệu và nguyên liệu hóa thạch sẽ được để dành cho mai sau.

Nên nhớ rằng, Mỹ và Trung Quốc nhập dầu mỏ và than một phần dùng, một phần tích trữ, giảm việc khai thác ở trong nước, để dành tài nguyên. Nếu ta khai thác cạn kiệt vật liệu hóa thạch hiện nay để sản xuất điện thì không những môi trường chúng ta ngày càng ô nhiễm mà con cháu ta lấy gì dùng trong tương lai.?

Thứ tư, chất thải và sự cố. Những người phản bác điện hạt nhân cho rằng nếu bị sự cố hạt nhân thì thảm họa sẽ xảy ra cho môi trường vì chúng ta đã có một vài bài học đắt giá trong quá khứ. Luận điểm này đúng và đã thu được sự đồng thuận từ những người chưa đủ thông tin.

Các dạngchất thải từ các nguồn năng lượng khác nhau. Nguồn: iaea.org.

Trước hết nói về chất thải. Theo hình 4 các loại hình phát điện khác sinh ra rất nhiều dạng chất thải khác nhau, điện hạt nhân chỉ sinh ra các chất phóng xạ. Phải chăng các chất thải khác không làm ảnh hưởng tới môi trường, có dạng năng lượng còn ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, hủy hoại tài nguyên sinh vật (thủy điện), gây ra chất thải kim loại nặng (điện mặt trời) và có sóng hạ âm ảnh hưởng tới sức khỏe (điện gió). Chúng gây mưa axít, phá thủng tầng ôzôn, tạo bệnh bụi phổi, gây ung thư…Nói thêm về thủy điện, môi trường sinh thái bị thay đổi và nếu xảy ra vỡ đập, thảm họa có xảy ra không?. Tất cả những điều đó không đáng để cho chúng ta lo ngại sao?.

Các chất phóng xạ quả là đáng ngại, nhất là chúng ta đã có các bài học về các sự cố hạt nhân trong quá khứ. Chúng phải được kiểm soát chặt chẽ và được lưu giữ an toàn theo các quy phạm, quy trình và quy định nghiêm ngặt, hạn chế tối đa sự tác động do các nguyên nhân chủ quan và khách quan có thể dẫn tới sự cố.

Dĩ nhiên nếu có sự cố thoát thải chất phóng xạ hoạt độ cao ra môi trường sẽ gây hậu quả nghiêm trọng. Đây cũng là lý do mà nhiều quốc gia chần chừ thậm chí cho ngừng các dự án điện hạt nhân vào thời điểm những năm 1990’s của thế kỷ trước. Vấn đề bây giờ đã khác. Ngay cả ông chủ tịch của tổ chức hòa bình xanh trước đây kịch liệt phê phán và phản bác điện hạt nhân, bây giờ cũng đã thay đổi quan điểm. Các nước Bắc Âu và Cộng hòa liên bang Đức, đang xem xét lại việc tiếp tục triển khai các dự án điện hạt nhân (BBC.com, tháng 3 năm 2009).

Nếu là sự cố, các dạng năng lượng khác không tiềm ẩn sự cố?. Động đất làm vỡ đập thủy điện còn gây ra thảm họa lớn hơn nhiều so với tai nạn hạt nhân. Nổ các đường ống dẫn dầu, ống dẫn khí, tràn dầu ra biển và sông, sập các hầm lò khai thác than, đó không phải là sự cố môi trường?.

Với điện hạt nhân, an toàn phải được đưa lên hàng đầu. (Vấn đề này sẽ được đề cập trong một bài viết riêng)

Sự cạnh tranh về giá cả.

So sánh giá điện trung bình tại Mỹ từ năm 1981đến 2005 với các nguồn khác nhau. Nguồn: nrc.gov.

Phân tích biểu đồ trên chúng ta thấy giá điện hạt nhân của Mỹ từ năm 1981 đến năm 2005 bao giờ cũng thấp và giảm dần vì nhá máy đã được khấu hao phần xây dựng (hình 5). Tuy điện hạt nhân có giá xây dựng, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng khá cao, nhưng do giá nhiên liệu thấp và số giờ hoạt động nhiều nên điện hạt nhân vẫn rẻ nhất: 23,7 Eu/1MWh (hình 6).

Như vậy, thời gian hoàn vốn của các dự án điện hạt nhân chắc chắn sẽ nhanh hơn. Người ta tính, nếu giá uranium có tăng thêm từ 2,7 lên đến 10 (hơn 3 lần=300%) thì điện hạt nhân vẫn là rẻ nhất. Với giá điện bán cho EVN hiện nay là 1200 đồng/kW, trong một năm một tổ máy 1000 MWe của nhà máy điện hạt nhân sẽ sinh lợi 9600 tỷ đồng. Sau từ 6-8 năm vận hành liên tục chúng ta đã hoàn vốn. Nếu khấu hao dần dần, thì sau khoảng 1/3 chu kỳ vận hành (15-20 năm), điện hạt nhân đã có lãi ròng.

So sánh tổng thể về tính cạnh tranh giá cả của các loại hình năng lượng khác nhau.
Nguồn: world-nuclear.org.

Điện hạt nhân nâng tầm quốc gia

Một khi ta có điện hạt nhân, tiềm lực khoa học và công nghệ của nước nhà sẽ tăng trưởng thêm nhiều bậc. Chỉ tính riêng lực lượng cán bộ điều khiển, vận hành và phục vụ tại hai nhà máy điện hạt nhân sẽ xây sẽ lên tới con số vài ngàn. Họ là những người được tiếp cận, tiếp nhận và chuyển giao các công nghệ cao, tiên tiến trên các lĩnh vực thiết kế, chế tạo, lắp đặt và quản lý. Họ là những người có kỷ luật lao động cao. Lực lượng lao động dạng tinh hoa này sẽ là những hạt giống cho sự phát triển cả một ngành công nghệ mới: công nghệ hạt nhân.

Ngoài ra, khi xây dựng nhà máy điện hạt nhân, các đơn vị xây dựng của chúng ta sẽ trưởng thành rất nhiều và đó cũng là vốn liếng về con người và thiết bị đặc chủng cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Về mặt công nghệ, chúng ta có hai nhà máy điện hạt nhân vừa là nguồn cung cấp năng lượng, vừa là nơi đào tạo chuyên gia các thế hệ tiếp theo và cũng là một địa chỉ tin cậy có tính cách hướng nghiệp cho nhiều thế hệ mai sau.

Hiện trạng, các cơ quan nghiên cứu hạt nhân ở nước ta hầu như chưa có một động lực mạnh mẽ nào thúc đẩy để phát triển. Số sinh viên theo học ngành này ngày một ít. Các nhà nghiên cứu chủ lực ngày một già mà chưa có đội ngũ kế cận xứng đáng. Khi có nhà máy điện hạt nhân, việc nghiên cứu năng lượng nguyên tử ở nước ta sẽ có một động lực rất lớn và tình hình sẽ khác hẳn.

Ta có điện hạt nhân, tiềm lực khoa học được nâng cao. Điện hạt nhân kéo theo một loạt các ngành khác: khoa học vật liệu, luyện kim, cơ khí, điều khiển học, chế tạo máy, thủy lực, thủy nhiệt…và dĩ nhiên ngành điện và khoa học quản lý công nghệ cao. Các ngành này sẽ chế tạo ra vật liệu mới chịu nhiệt, chịu phóng xạ, chịu ăn mòn, có các đặc tính cơ lý và hóa lý rất đặc biệt. Chúng, sau đó sẽ kéo theo các ngành khác cùng phát triển. Một đội ngũ các nhà khoa học và công nghệ cao sẽ có đất dụng võ và dĩ nhiên tiềm lực của quốc gia được nâng cao. Với thế giới, điện hạt nhân Việt Nam còn làm được, những chuyện khác, biết đâu?.

An ninh năng lượng, môi trường bền vững, tiết kiệm tài nguyên cho con cháu, giá cả lại rẻ nhất và tiềm lực của quốc gia được nâng cao, rõ ràng tương lai của điện hạt nhân tại Việt Nam rất sáng sủa. Tất cả những phân tích trên cho thấy, lúc này hơn lúc nào hết là thời điểm xuất hiện của điện hạt nhân tại nước ta. Chỉ cần quốc hội thông qua chủ trương tức là chúng ta đã quyết tâm và sẵn sàng. Việc còn lại chính phủ và các bộ cùng các cơ quan nghiên cứu, triển khai thực hiện sẽ bắt tay vào cuộc một cách khoa học và bài bản. Với điện hạt nhân, mọi sự chuẩn bị phải khoa học, bài bản và với tiêu chí: An toàn là trên hết.

Nên nhớ rằng, khi Cụ Hồ bắt tay xây dựng cơ đồ cho cách mạng Việt Nam còn khó hơn nhiều thế mà với tinh thần tất cả vì độc lập dân tộc, Cụ đã thành công.

Còn chúng ta với điện hạt nhân. Tại sao không?

TS. Trần Văn Luyến (chuyên ngành Vật lý hạt nhân và Nguyên tử)
Theo: Tuanvietnam.net

Leave a Reply

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *