Tổng quan phát triển điện hạt nhân trên thế giới
Trang 1ĐIỆN HAT NHÂN
Tình hình xây dựng điện hạt
nhân trên toàn thế giới
trong hơn năm thập kỷ vừa
qua có nhiều đóng góp
trong việc đáp ứng nhu cầu
điện nhưng bên cạnh đó
cũng còn nhiều thách thức
Mục tiêu, chiến lược phát
triển năng lượng của mỗi
quốc gia khác nhau nên
chính sách phát triển điện
hạt nhân trong dài hạn của
mỗi quốc gia cũng khác
nhau
TIẾP THEO KỲ TRƯỚC
"Trưởng ban Chuẩn bị đấu tư dự an
Điện hạt nhân và Năng lượng tái tạo
Xu thế phát triển
Theo nhận định gần đây, sự
phục hưng của năng lượng hạt nhân sẽ giúp Mỹ đảm bảo an
ninh năng lượng, phát triển kinh
tế và thực hiện được các mục tiêu
về chất lượng môi trường trong
thế kỷ 21 Sự phục hưng nẵng lượng hạt nhân ở Mỹ có phần
đóng góp quan trọng của những
chính sách ủng hộ từ phía Chính phủ Mỹ Chẳng hạn như năm
2001, Chính phủ Mỹ đã ban hành Chính sách năng lượng quốc gia
———-32 Ì NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM_ Số 37 (4/2008)
(Natonal Energy Policy) nhằm
mở rộng sử dụng năng lượng hạt
nhân với việc kéo dài thời hạn của giấy phép vận hành các nhà máy điện hạt nhân đang vận
hành và cấp phép xây mới các
nhà máy điện hạt nhân Dé ủng
hộ xây dựng mới các nhà máy điện hạt nhân cũng như việc
nghiên cứu triển khai lò hạt nhân cải tiến thế hệ mới (thế hệ 4), năm
2005, Tổng thống George W
Bush đã ký ban hành Đạo luật
Chính sách Năng lượng (Energy
Policy Act)
Với Trung Quốc, quốc gia có
như cầu điện hạt nhân rất lớn và
hiện đang đặt mục tiêu phát triển
công suất điện hạt nhân là 20
Trang 2GWe vào năm 2010 và đến năm
2020 sé la 30-40 GWe Trung
Quốc sẽ là thị trường điện hạt
nhân lớn nhất thế giới trong vòng
20 năm tới
Còn ở Nhật Bản, họ đưa ra
chính sách hạt nhân đài hạn, mục
đích cung cấp năng lượng ổn
định và hạn chế đáng kể hiệu
ứng nóng lên toàn cầu, ngay từ
bây giờ Nhật Bản sẽ duy trì hoặc
tăng mức sản xuất điện hiện tại
của điện hạt nhân ở mức 30% -
40% tổng sản lượng điện quốc
gia
Tại Hàn Quốc, trong giai đoạn
2007-2011, quốc gia này xây dựng
kế hoạch phát triển ngành hạt
nhân đạt mức một trong 5 nước
đứng đầu thế giới trong lĩnh vực
này, với mục tiêu sản xuất điện
hạt nhân chiếm 60% tổng sản
lượng điện quốc gia vào năm
2035
Tổng quan ngành điện
hạt nhân trên thế giới
Dạng năng lượng thay thế cho
nhiên liệu hoá thạch là năng
lượng Mặt trời và năng lượng từ
sức gió Các dạng năng lượng
mới này cẦn phải phát triển, khai
thác để sử dụng Tuy nhiên do
giá thành cao và cần một điện
tích lớn nên các dạng năng lượng
nay chi cung cấp được 10% trong
tổng số năng lượng cần thiết
Chính vì vậy, ,năng lượng mà
nhân loại có thể sử dụng lâu dài
trong thời gian tới phải dựa vào
lượng hạt nhân là năng lượng
phát sinh do sự phân hạch của
uranium, là món quà quý giá mà
thiên nhiên tặng cho con người
Chúng ta phải sử dụng món quà
này vào mục đích hoà bình, an
toàn và cần coi đó như một
nguồn năng lượng quý giá (Bảng
1)
Nhà máy điện hạt nhân (theo
cách gọi cũ là Nhà máy điện
nguyên tử) là nhà máy tạo ra
điện năng ở quy mô công nghiệp,
sử dụng năng lượng thu được từ
phản ứng hạt nhân Các loại máy
Bảng 1 Các lò phân ứng hạt nhân trên thế giới tính đến thời điểm 2006-2007
Phíi điận guyên | Là phẩnứng có khả | SỐ 40 dang xây Số lò thae lá SỈ là ñÌ nhị Lưện
duty 2007 thidt 2007
Tý | tan | 56 | Cngud |) MWe | số | Mie | dB) MWe Th
Balyavia 181 | 440 | Z2 1.808 a 0 Z | 1808 | 0 a 255 Canada 94 | 160 | 18 | 12885 2 | 1540 | 4 | 400M | 2 | zzm 1.898 Tra tk | 52 | 15 | lí 8,587 § | 4346 | 30 | 32000 | 88 | 68.200 1.454
Phim | 220 | 280 | 4 3.588 1 | 1800 | U ũ 1 | 1008 472 Pháp 4#? | 7n | m | 5403 + | 1888 | 0 8 1 | 1.88 10388
Anas 158 | 28 | f? 1778 § | Z676 | 1 | 8580 | # | 4800 4st
NhàBán | 2913| aoc | 6 | 487 3 | Z285 | 1Í | 14M3 | 1 | 1.100 8.72
Bắc Trần
Handsée | tải | 388 | | 1753 2 | 2008 | § | 7801 | 0 0 3.037
ia 1443 | 180 | 3i | 2124 7 | 4888 | 8 | 6801 | Z0 | 1820 37
we m4 | oo | 8 | 742 | oo | o | 0 0 ao] oo 1aa
ThÍNMKỳ | 00 0D ũ 1 a 8 Q ũ 3 | 4800 ũ
Viraint 848 | 460 | 18 | 1418 0 0 Z2 | 1800 | 20 | z700U 2.003
Anh Qube 682 J l80 | 19 11.85 0 ũ Ũ Ũ 1 ữ 2021
Hoa ky 7872 | 191 | 104 | 3908 0 ñ 7 {| 10180 | Z3 | 3209 | #0080
takgin | zee | 14 | 429 | 372082 | 33 | 2884 | W | 104595 | 322 | ÍAM] BESW
Nguén: Reactor data: WNA to 17/10/2007, IAEA- for nuclear electricity produc- tion & percentage of electricity (% e) 5/07
điện hạt nhân phổ biến hiện nay thực tế là nhà máy nhiệt điện,
chuyển tải nhiệt năng thu được
từ phản ứng phân hủy hạt nhân
thành điện năng Đa số thực hiện
phân ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên
tử phân hủy hạt nhân với nguyên
liệu ban đầu là đồng vị Uran 235
và sản phẩm thu được sau phản
ứng thường là pluton, các neu- tron và năng lượng nhiệt rất lớn
Nhiệt lượng này, theo hệ thống
làm mát khép kín (để tránh tia
phóng xạ rò rỉ ra ngoài) qua các máy trao đổi nhiệt, đưn sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước, và do
đó quay máy phát điện, sinh ra
điện năng
Khi quá trình sản xuất và xử
lý chất thải được bảo đảm an
toàn cao, nhà máy điện nguyên
tử sẽ có thể sản xuất năng lượng điện tương đối rẻ và sạch so với các nhà máy sản xuất điện khác,
Số 37 (4/2008): MANG:LUONG VIET NAM | 33
Trang 3GW vào năm 2010 va đến năm
2020 sẽ là 30-40 GWe Trung
Quốc sẽ là thị trường điện hạt
nhân lớn nhất thế giới trong vòng
20 năm tới
Còn ở Nhật Bản, họ đưa ra
chính sách hạt nhân dài hạn, mục
đích cung cấp năng lượng ổn
định và hạn chế đáng kế hiệu
ứng nóng lên toàn cầu, ngay từ
bây giờ Nhật Bản sẽ duy trì hoặc
tăng mức sản xuất điện hiện tại
của điện hạt nhân ở mức 30% -
40% tổng sản lượng điện quốc
gia
Tại Hàn Quốc, trong giai đoạn
2007-2011, quốc gia này xây dựng
kế hoạch phát triển ngành hạt
nhân đạt mức một trong 5 nước
đứng đầu thế giới trong lĩnh vực
này, với mục tiêu sản xuất điện
hạt nhân chiếm 60% tổng sản
lượng điện quốc gia vào năm
2035
Tổng quan ngành điện
hạt nhân trên thế giới
Dạng năng lượng thay thế cho
nhiên liệu hoá thạch là năng
lượng Mặt trời và năng lượng từ
sức gió Các dạng năng lượng
mới này cần phải phát triển, khai
thác để sử dụng Tuy nhiên do
giá thành cao và cần một điện
tích lớn nên các dạng năng lượng
này chỉ cung cấp được 10% trong
tổng số năng lượng cần thiết,
Chính vì vậy, năng lượng mà
nhân loại có thể sử dụng lâu dài
trong thời gian tới phải dựa vào
năng lượng hạt nhân Năng
lượng hạt nhân là năng lượng
phát sinh do sự phân hạch của
uranium, la m6én quà quý giá mà
thiên nhiên tặng cho con người
Chúng ta phải sử dụng món quà
này vào mục đích hoà bình, an
toàn và cần coi đó như một
nguồn năng lượng quý giá (Bảng
1)
Nhà máy điện hạt nhân (theo
cách gọi cũ là Nhà máy điện
nguyên tử) là nhà máy tạo ra
điện năng ở quy mô công nghiệp,
sử dụng năng lượng thu được từ
phản ứng hạt nhân Các loại máy
Bảng 1 Các lò phân ứng hạt nhân trên thế giới tính đến thời điểm 2006-2007
Phả điện mayin | Làgbẩn ứng ró khí | SỈ lò tang xây SỈ lò thao kí DITTT] Lưng
ti 2008 winy hoat tong | day duly 2007 | boach July 2007 duly 2007 | maamrần
daly 2007 Thất 2487
yy | Xsm | SỐ | Ging lsối | MWe | số Mức |súp | MWe Th
Bulgaria 183 | 44H | 2 1.808 a a 2 | 1803 | ñ a 285 tán | 924 | 160 | 18 | 12885 2 | 15 | 4 | 409 | 2 | 220 1.836 Tam tÉ | ñã | 19 | it 8.587 § | 456 | 40 | 32000 | 88 | 68000 1.454
Phẩm | 220 | 280 | 4 2898 1 | 180 | 0 ũ 1 | 108 4 Pháp 437 | T80 | 8 | 63.473 1 | 180 | 0 0 1 | 1800 10388
ngộ 158 | 28 | 17 3778 § | Z876 | ic | 8588 | 9 | 4800 4gi
NhữHin | z9i5 | 300 | 55 | 4777 2 | 2288 | 1l | 1448 | + | 1100 8872
tắc Trần
Wandebe | 142 | 390 | a 17.588 2 | 8000 | B 7.800 ụ 0 3.087
tựa 1443 | 180 | 3i ama | 7 | 49 | 8 | 9800 | a | 1820 3mm
lu 7A | 200 | 8 | T442 " ũ 0 0 0 " 13
TT 4ã | 480 | 15 | 14188 1 0 2 | 1808 | 20 | 2700 2.003
Hoa Ky 772 |_ 190 | 104 | 99.049 0 0 7 | torso | 25 | 32008 20,050
Thấy | z558 | 15 | 4358 | 372062 | 33 | 28HGĐ | 54 | i01595 | 722 | 13H35 | E652
Nguén: Reactor data: WNA to 17/10/2007, IAEA- for nuclear electricity produc- tion & percentage of electricity (% e) 5/07
điện hạt nhân phổ biến hiện nay
thực tế là nhà máy nhiệt điện,
chuyển tải nhiệt năng thu được
từ phản ứng phân hủy hạt nhân
thành điện năng Đa số thực hiện phản ứng đây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên
tử phân hủy hạt nhân với nguyên
liệu ban đầu là đồng vị Uran 235
và sản phẩm thu được sau phản
ứng thường là pluton, các neu- tron và năng lượng nhiệt rất lớn
Nhiệt lượng này, theo hệ thông
làm mát khép kín (để tránh tia
phóng xạ rò rỉ ra ngoài) qua các
máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước,
tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các turbine hơi nước, và do
đó quay máy phát điện, sinh ra điện năng
Khi quá trình sản xuất và xử
lý chất thải được bảo đảm an
toàn cao, nhà máy điện nguyên
tử sẽ có thể sản xuất năng lượng điện tương đối rẻ và sạch so với
các nhà máy sản xuất điện khác,
Số 37 (4/2008) NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM | 33
Trang 4ĐIỆN HẠT NHÂN
đặc biệt nó có thể ít gây ô nhiễm
môi trường hơn các nhà máy
nhiệt điện đốt than hay khí thiên
nhiên Năng lượng nguyên tử
không gây hiệu ứng nhà kính
cũng như mưa a-xít, do không
phát thải các khí độc hại Các
nước cung cấp uranium, nhiên
liệu cho điện nguyên tử chủ yếu
là Canada, Ôxtrâylia đều là
những nước có tình hình chính trị
ổn định và có thể cung cấp ổn
định Hơn nữa, vì uranium có thể
phát điện chỉ với một lượng rất
nhỏ sơ với đầu nên có ưu điểm là
đễ vận chuyển và bảo quản Ví
dụ, để vận hành nhà máy điện
công suất 1.000 MW trong vòng
một năm thì phải cần tới hơn một
triệu tấn dầu, trong khi đó đối
với nhiên liệu uranium thì chỉ cần
vài chục tấn Trong các nhà máy
điện nguyên tử, khi nạp nhiên
liệu vào lò phân ứng là có thể liên
tục phát điện trong vòng 1 năm
mà không cần phải thay thế
nhiên liệu Lượng chất thải
phóng xạ phát sinh trong nhà
máy điện nguyên tử rất ít so với
lượng chất thải công nghiệp
thông thường, do vậy có thể quản
lý được một cách chặt chẽ, cất giữ
và bảo quản an toàn Kinh
nghiệm vận hành trong nửa thế
kỉ qua chứng tỏ rằng điện
nguyên tử rất an toàn nếu vận
hành đúng qui định và chế tạo
theo đúng các thiết kế chuẩn
Công nghệ điện hạt nhân là một
trong những công nghệ cao nhất
hiện nay và mang tính tổng hợp
liên ngành Vì vậy làm chủ được
công nghệ này sẽ tạo thời cơ cho việc nâng cao trình độ công nghệ
của quốc gia
Tính đến năm 2006 trên toàn
thế giới có tổng cộng 442 lò phản ứng hạt nhân hoạt động tại 31
nước, tạo ra 17% sản lượng điện
thế giới Năm 2005 có tổng cộng
435 lò tại 30 nước trên thế giới,
với tổng công suất 370.000 MW,
chiếm 16% sản lượng điện thế
giới Trên thế giới có khoảng 30 lò
phản ứng đang được xây dựng,
tương đương 6% công suất hiện
nay và 60 lò nữa đã được lên kế
hoạch xây dựng Để có thể tăng
nhu cầu năng lượng hạt nhân từ 6% như cầu năng lượng hiện nay
lên hơn 30% (gấp 18 lần hiện nay)
thì thế giới cần có khoảng 6000 lò
phan ứng hạt nhân Vào năm
2050, dân số thế giới là gan 10 ty
người, chủ yếu là các nước đang
phát triển là Trung Quốc và Ấn
Độ và năng lượng hạt nhân vẫn
là lựa chọn hàng đầu của các
nước này
Tổ chức hợp tác kinh tế và
phát triển (OECD) năm 2000 đã đưa ra 3 khả năng khác nhau (3
viriants) về tương lai của điện hạt
nhân (hình 1)
Fig | World Nuclear Electricity Generation (TWh)
MRM
q3 A@K? : wo
He) as spun
— ``DỒỐỘŨỀ
Hinh 1 Tuong lai điện hại nhân
34 | NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM Số 37 (4/2008)
Xu thế chính để phát
triển điện hạt nhân:
An ninh năng lượng trong bối
cảnh khan hiếm hoặc mất cân
đổi nguồn năng lượng
Nhu cau điện năng tang
mạnh và sự cần thiết phải đa dạng hoá nguồn năng lượng
Sự đảm bảo chơ việc phát triển kinh tế vã sức ép phải giảm phát thải khí nhà kính từ việc
sản xuất điện năng
Chỉ phí điện hạt nhân thấp là
yếu tố để duy trì các nhà máy
điện hạt: nhân: hiện tại,
Khả năng 1: Điện hạt nhân
tăng đều đặn và đạt 1120 GW vào
năm 2050
Khả năng 2: Điện hạt nhân
giảm dần và hoàn toàn kết thúc
vào năm 2045
Khả năng 3: Điện hạt nhân tụt giảm tới năm 2015, rồi tiếp tục phục hồi lại từ năm 2020 và đạt như khả năng 1 vào năm 2050
Tiềm năng điện hạt nhân
đang được đánh giá là rất lớn
IAEA và OECD công bố, nguồn urani trên thế giới ước tính khoảng 35 triệu tấn, cao hơn nhiều so với mức 4/7 triệu tấn như dự đoán trước đây Tuy nhiên, chỉ với mức 4,7 triệu tấn urani, thế giới cũng đã đủ để
phát điện trong 85 năm và nếu sử dụng công nghệ lò phản ứng
nhanh, thời gian tiêu thụ lượng
nguyên liệu hạt nhân này có thể kéo dài tới 2.500 năm
Theo dự báo của IAEA va
OECD, sản lượng điện hạt nhân
toàn cầu năm 2025 sẽ tăng khoảng 44% so với hiện nay, do
đó, nhụ cầu nguyên liệu hạt
nhân hàng năm cũng tăng từ 80.000 - 100.000 tấn urani Hiện
nay, giá urani đã tăng gấp năm
lần kế từ năm 2001 và tổng chỉ
phú thăm đò mỏ urani trung bình
trên thế giới năm 2005 đã lên tới
200 triệu USD, tăng 70 triệu USD
So với năm 2004.L1
Kỳ tới: Tổng quan phát triển năng
lượng mới, tái tạo và cơ hội của Việt Nam