|
|
Lò phản ứng mô-đun nhỏ là gì?
15:03 22/09/2023: Lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) là lò phản ứng hạt nhân tiên tiến có công suất tới 300 MW(e) mỗi tổ máy, bằng khoảng 1/3 công suất phát của các lò phản ứng điện hạt nhân truyền thống.
Lò SMR, có thể sản xuất một lượng lớn điện có hàm lượng carbon thấp, là:
• Nhỏ – về mặt vật lý chỉ bằng một phần kích thước của một lò phản ứng điện hạt nhân thông thường.
• Mô-đun – các hệ thống và bộ phận có thể được lắp ráp tại nhà máy và vận chuyển đến địa điểm để lắp đặt.
• Lò phản ứng – khai thác phản ứng phân hạch hạt nhân tạo ra nhiệt để sản xuất năng lượng.
Ưu điểm của lò SMR
Nhiều lợi ích của lò SMR liên quan đến bản chất thiết kế – nhỏ và mô-đun. Với diện tích nhỏ hơn, SMR có thể được bố trí ở những vị trí không phù hợp với các nhà máy điện hạt nhân lớn. Các tổ máy SMR chế tạo sẵn có thể được sản xuất, sau đó vận chuyển và lắp đặt tại địa điểm, khiến chúng có giá phải chăng hơn so với các lò phản ứng công suất lớn, thường được thiết kế tùy chỉnh cho một địa điểm cụ thể, đôi khi dẫn đến sự chậm trễ trong xây dựng. SMR giúp tiết kiệm chi phí và thời gian xây dựng, đồng thời có thể được triển khai gia tăng để phù hợp với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.
Một trong những thách thức trong việc tăng cường tiếp cận năng lượng là cơ sở hạ tầng - phạm vi phủ sóng lưới điện ở khu vực nông thôn còn hạn chế - và chi phí kết nối lưới điện cho điện khí hóa nông thôn. Một nhà máy điện không được chiếm quá 10% tổng công suất lắp đặt của lưới điện. Ở những khu vực thiếu đường dây truyền tải và công suất lưới, SMR có thể được lắp đặt vào lưới điện hiện có hoặc ngoài lưới điện từ xa, như một chức năng của sản lượng điện nhỏ hơn, cung cấp năng lượng carbon thấp cho ngành công nghiệp và dân cư. Điều này đặc biệt phù hợp với các lò phản ứng rất nhỏ (microreactor), là một tập hợp con của SMR được thiết kế để tạo ra năng lượng điện thường lên tới 10 MW(e). Lò phản ứng rất nhỏ có diện tích nhỏ hơn so với các SMR khác và sẽ phù hợp hơn với những khu vực không thể tiếp cận được năng lượng sạch, đáng tin cậy và giá cả phải chăng. Hơn nữa, lò phản ứng rất nhỏ có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp điện dự phòng trong các tình huống khẩn cấp hoặc thay thế các máy phát điện thường chạy bằng dầu diesel, chẳng hạn như ở các cộng đồng nông thôn hoặc các doanh nghiệp ở vùng sâu vùng xa.
So với các lò phản ứng hiện có, thiết kế SMR được đề xuất nhìn chung đơn giản hơn và các nguyên tắc an toàn cho SMR thường dựa nhiều hơn vào hệ thống thụ động và các đặc tính an toàn vốn có của lò phản ứng, như công suất và áp suất vận hành thấp. Điều này có nghĩa là trong những trường hợp như vậy, không cần có sự can thiệp của con người hoặc năng lượng hoặc tác động bên ngoài để tắt hệ thống, bởi vì hệ thống thụ động dựa vào các hiện tượng vật lý, ví dụ như tuần hoàn tự nhiên, đối lưu, trọng lực và tự điều áp. Trong một số trường hợp, biên độ an toàn tăng lên này sẽ loại bỏ hoặc giảm đáng kể khả năng phát tán chất phóng xạ không an toàn ra môi trường và công chúng trong trường hợp xảy ra tai nạn.
SMR đã giảm nhu cầu nhiên liệu. Các nhà máy điện dựa trên SMR có thể yêu cầu tiếp nhiên liệu ít thường xuyên hơn, cứ sau 3 đến 7 năm, so với từ 1 đến 2 năm đối với các nhà máy thông thường. Một số SMR được thiết kế để hoạt động tới 30 năm mà không cần tiếp nhiên liệu.
Hiện trạng của SMR
Các tổ chức công và tư nhân đều đang tích cực tham gia vào nỗ lực đưa công nghệ SMR thành hiện thực trong thập kỷ này. Akademik Lomonosov của Nga, nhà máy điện hạt nhân nổi đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành thương mại vào tháng 5 năm 2020, đang sản xuất năng lượng từ hai lò SMR 35 MW(e). Các lò SMR khác đang được xây dựng hoặc đang trong giai đoạn cấp phép ở Argentina, Canada, Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc và Hoa Kỳ.
Hơn 80 thiết kế SMR thương mại đang được phát triển trên khắp thế giới hướng tới các sản phẩm đầu ra đa dạng và các ứng dụng khác nhau, như điện, hệ thống năng lượng lai, sưởi ấm, khử muối trong nước và hơi nước cho các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù SMR có chi phí vốn trả trước trên mỗi đơn vị thấp hơn nhưng khả năng cạnh tranh kinh tế của chúng vẫn được chứng minh trên thực tế sau khi được triển khai.
Lò SMR và phát triển bền vững
Lò SMR và nhà máy điện hạt nhân đều có những đặc tính độc đáo về hiệu quả, kinh tế và tính linh hoạt. Trong khi các lò phản ứng hạt nhân cung cấp các nguồn năng lượng có thể điều chỉnh được –có thể điều chỉnh sản lượng phù hợp với nhu cầu điện – một số năng lượng tái tạo, như gió và mặt trời, là những nguồn năng lượng phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. Lò SMR có thể được kết hợp và tăng hiệu quả của các nguồn tái tạo trong hệ thống năng lượng lai. Những đặc điểm này giúp SMR đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, đồng thời giúp các quốc gia giải quyết các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDG).
Những nỗ lực nhằm đạt được mục tiêu tiếp cận năng lượng toàn cầu, SDG 7, đã đạt được những tiến bộ rõ rệt; tuy nhiên vẫn còn khoảng cách, chủ yếu tập trung ở vùng sâu vùng xa và nông thôn. Khi những nỗ lực toàn cầu tìm cách thực hiện các giải pháp sạch và sáng tạo, việc tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo cùng với việc đưa vào SMR có khả năng lấp các lỗ hổng đó.
• Nhỏ – về mặt vật lý chỉ bằng một phần kích thước của một lò phản ứng điện hạt nhân thông thường.
• Mô-đun – các hệ thống và bộ phận có thể được lắp ráp tại nhà máy và vận chuyển đến địa điểm để lắp đặt.
• Lò phản ứng – khai thác phản ứng phân hạch hạt nhân tạo ra nhiệt để sản xuất năng lượng.
Nhiều lợi ích của lò SMR liên quan đến bản chất thiết kế – nhỏ và mô-đun. Với diện tích nhỏ hơn, SMR có thể được bố trí ở những vị trí không phù hợp với các nhà máy điện hạt nhân lớn. Các tổ máy SMR chế tạo sẵn có thể được sản xuất, sau đó vận chuyển và lắp đặt tại địa điểm, khiến chúng có giá phải chăng hơn so với các lò phản ứng công suất lớn, thường được thiết kế tùy chỉnh cho một địa điểm cụ thể, đôi khi dẫn đến sự chậm trễ trong xây dựng. SMR giúp tiết kiệm chi phí và thời gian xây dựng, đồng thời có thể được triển khai gia tăng để phù hợp với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.
Một trong những thách thức trong việc tăng cường tiếp cận năng lượng là cơ sở hạ tầng - phạm vi phủ sóng lưới điện ở khu vực nông thôn còn hạn chế - và chi phí kết nối lưới điện cho điện khí hóa nông thôn. Một nhà máy điện không được chiếm quá 10% tổng công suất lắp đặt của lưới điện. Ở những khu vực thiếu đường dây truyền tải và công suất lưới, SMR có thể được lắp đặt vào lưới điện hiện có hoặc ngoài lưới điện từ xa, như một chức năng của sản lượng điện nhỏ hơn, cung cấp năng lượng carbon thấp cho ngành công nghiệp và dân cư. Điều này đặc biệt phù hợp với các lò phản ứng rất nhỏ (microreactor), là một tập hợp con của SMR được thiết kế để tạo ra năng lượng điện thường lên tới 10 MW(e). Lò phản ứng rất nhỏ có diện tích nhỏ hơn so với các SMR khác và sẽ phù hợp hơn với những khu vực không thể tiếp cận được năng lượng sạch, đáng tin cậy và giá cả phải chăng. Hơn nữa, lò phản ứng rất nhỏ có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp điện dự phòng trong các tình huống khẩn cấp hoặc thay thế các máy phát điện thường chạy bằng dầu diesel, chẳng hạn như ở các cộng đồng nông thôn hoặc các doanh nghiệp ở vùng sâu vùng xa.
So với các lò phản ứng hiện có, thiết kế SMR được đề xuất nhìn chung đơn giản hơn và các nguyên tắc an toàn cho SMR thường dựa nhiều hơn vào hệ thống thụ động và các đặc tính an toàn vốn có của lò phản ứng, như công suất và áp suất vận hành thấp. Điều này có nghĩa là trong những trường hợp như vậy, không cần có sự can thiệp của con người hoặc năng lượng hoặc tác động bên ngoài để tắt hệ thống, bởi vì hệ thống thụ động dựa vào các hiện tượng vật lý, ví dụ như tuần hoàn tự nhiên, đối lưu, trọng lực và tự điều áp. Trong một số trường hợp, biên độ an toàn tăng lên này sẽ loại bỏ hoặc giảm đáng kể khả năng phát tán chất phóng xạ không an toàn ra môi trường và công chúng trong trường hợp xảy ra tai nạn.
SMR đã giảm nhu cầu nhiên liệu. Các nhà máy điện dựa trên SMR có thể yêu cầu tiếp nhiên liệu ít thường xuyên hơn, cứ sau 3 đến 7 năm, so với từ 1 đến 2 năm đối với các nhà máy thông thường. Một số SMR được thiết kế để hoạt động tới 30 năm mà không cần tiếp nhiên liệu.
Hiện trạng của SMR
Các tổ chức công và tư nhân đều đang tích cực tham gia vào nỗ lực đưa công nghệ SMR thành hiện thực trong thập kỷ này. Akademik Lomonosov của Nga, nhà máy điện hạt nhân nổi đầu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành thương mại vào tháng 5 năm 2020, đang sản xuất năng lượng từ hai lò SMR 35 MW(e). Các lò SMR khác đang được xây dựng hoặc đang trong giai đoạn cấp phép ở Argentina, Canada, Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc và Hoa Kỳ.
Hơn 80 thiết kế SMR thương mại đang được phát triển trên khắp thế giới hướng tới các sản phẩm đầu ra đa dạng và các ứng dụng khác nhau, như điện, hệ thống năng lượng lai, sưởi ấm, khử muối trong nước và hơi nước cho các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù SMR có chi phí vốn trả trước trên mỗi đơn vị thấp hơn nhưng khả năng cạnh tranh kinh tế của chúng vẫn được chứng minh trên thực tế sau khi được triển khai.
Lò SMR và phát triển bền vững
Lò SMR và nhà máy điện hạt nhân đều có những đặc tính độc đáo về hiệu quả, kinh tế và tính linh hoạt. Trong khi các lò phản ứng hạt nhân cung cấp các nguồn năng lượng có thể điều chỉnh được –có thể điều chỉnh sản lượng phù hợp với nhu cầu điện – một số năng lượng tái tạo, như gió và mặt trời, là những nguồn năng lượng phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. Lò SMR có thể được kết hợp và tăng hiệu quả của các nguồn tái tạo trong hệ thống năng lượng lai. Những đặc điểm này giúp SMR đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, đồng thời giúp các quốc gia giải quyết các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDG).
Những nỗ lực nhằm đạt được mục tiêu tiếp cận năng lượng toàn cầu, SDG 7, đã đạt được những tiến bộ rõ rệt; tuy nhiên vẫn còn khoảng cách, chủ yếu tập trung ở vùng sâu vùng xa và nông thôn. Khi những nỗ lực toàn cầu tìm cách thực hiện các giải pháp sạch và sáng tạo, việc tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo cùng với việc đưa vào SMR có khả năng lấp các lỗ hổng đó.
TTĐT, theo IAEA
Tin bài khác
Thống kê truy cập
Online: 11
Số lượt truy cập: 10343547
Lên đầu trang
 |