Chưa từng có trong lịch sử: Láng giềng Việt Nam chuẩn bị vận hành lò phản ứng hạt nhân dùng máy gia tốc đầu tiên trên thế giới, đáp ứng nhu cầu năng lượng của nhân loại tới 1.000 năm

Trung Quốc đang chuẩn bị đưa vào vận hành một lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới có khả năng vừa sản xuất điện vừa “đốt” chất thải phóng xạ, với tham vọng tạo ra nguồn năng lượng ổn định cho nhân loại trong suốt 1.000 năm tới.

Công nghệ này dựa trên hệ thống hạt nhân cận tới hạn điều khiển bằng máy gia tốc (ADS), một dạng lò phản ứng tiên tiến có thể biến các chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài thành những đồng vị ít nguy hiểm hơn.

Dự án do các nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) phối hợp với các doanh nghiệp hạt nhân Nhà nước phát triển.

Khi đi vào hoạt động tại tỉnh Quảng Đông vào năm tới, hệ thống lò phản ứng điều khiển bằng máy gia tốc thuộc Sáng kiến Trung Quốc sẽ trở thành nguyên mẫu ADS cấp megawatt đầu tiên trên thế giới.

Ông He Yuan, phó Giám đốc Viện Vật lý Hiện đại thuộc CAS, cho biết hệ thống này được cộng đồng quốc tế xem là “giải pháp lý tưởng cho việc sản xuất nhiên liệu hạt nhân và xử lý chất thải hạt nhân”.

Theo báo cáo, công nghệ này có thể biến năng lượng hạt nhân thành “nguồn năng lượng xanh, an toàn và ổn định trong 1.000 năm”.

Công nghệ vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm

Dù được đánh giá đầy hứa hẹn, hiện trên thế giới vẫn chưa có hệ thống ADS thương mại nào đi vào hoạt động. Phần lớn các dự án, bao gồm chương trình của Trung Quốc, vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm.

Theo nhóm nghiên cứu, hệ thống máy gia tốc hạt siêu dẫn – bộ phận quan trọng nhất của lò phản ứng – dự kiến hoàn tất lắp đặt trong năm nay.

Trong các lò phản ứng hạt nhân thông thường, phần lớn nhiên liệu đã qua sử dụng sẽ phân rã tương đối nhanh. Tuy nhiên, một tỷ lệ đáng kể nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng là các actinide tồn tại rất lâu, có thể duy trì mức độ nguy hiểm trong hàng chục nghìn, thậm chí hàng trăm nghìn năm.

Điều này thúc đẩy các nghiên cứu nhằm phân tách những hạt nhân phóng xạ tồn tại lâu dài thành các đồng vị có vòng đời ngắn hơn, qua đó giúp việc xử lý chất thải dễ dàng và an toàn, thân thiện hơn với môi trường.

Lò phản ứng “lai” giữa máy gia tốc và hạtnhân

Hệ thống ADS là sự kết hợp giữa lò phản ứng hạt nhân và máy gia tốc hạt. Lò phản ứng không thể duy trì phản ứng dây chuyền nếu không có nguồn hạt neutron do máy gia tốc cung cấp, nhờ đó loại bỏ nguy cơ phản ứng vượt tầm kiểm soát.

Nguồn neutron từ máy gia tốc cũng có thể phá vỡ các hạt nhân nặng, bao gồm cả những chất vốn bị coi là rác thải trong các lò phản ứng thông thường.

Theo ông He Yuan, thiết kế của nhóm sử dụng chùm proton cường độ cao từ máy gia tốc tuyến tính siêu dẫn để bắn phá hợp kim chì-bismuth lỏng với vận tốc bằng 0,8 lần tốc độ ánh sáng.

Quá trình này tạo ra lượng neutron khổng lồ, sau đó chuyển đổi uranium-238 thành nhiên liệu hạt nhân mới plutonium-239. Nói cách khác, công nghệ có thể biến “rác thải” thành tài nguyên.

Dựán quy mô megawatt

CAS bắt đầu nghiên cứu hệ thống ADS từ năm 2011. Đến năm 2021, viện đã phát triển nguyên mẫu đầu tiên trên thế giới đạt cường độ vận hành đủ để hướng tới ứng dụng công nghiệp – một bước tiến lớn kể từ khi khái niệm ADS hiện đại được đề xuất vào thập niên 1980.

Dự án quy mô megawatt hiện đang được xây dựng tại thành phố Huệ Châu thuộc tỉnh Quảng Đông và dự kiến đi vào hoạt động năm 2027.

Ông He cho hay, thiết bị này có thể tăng hiệu suất sử dụng uranium lên gấp 100 lần, đồng thời rút ngắn thời gian tồn tại của chất thải phóng xạ xuống còn chưa tới một phần nghìn so với hiện nay.

Nếu thành công, công nghệ này có thể mở ra khả năng cung cấp nguồn điện ổn định cho nhân loại trong nhiều thế kỷ tới.

Theo SMCP