Trong nỗ lực dẫn đầu cuộc đua năng lượng sạch và an toàn, Trung Quốc vừa công bố kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới sử dụng lò phản ứng muối nóng chảy thorium tại sa mạc Gobi. Dự án được kỳ vọng sẽ đưa năng lượng hạt nhân bước sang một kỷ nguyên mới – nơi uranium không còn là lựa chọn duy nhất. Thorium - Nhiên liệu thay thế hứa hẹn
Không giống như các lò phản ứng hạt nhân truyền thống cần nước làm mát và sử dụng uranium làm nhiên liệu, lò phản ứng muối nóng chảy thorium tận dụng muối nóng chảy và CO₂ để truyền nhiệt, đồng thời sử dụng thorium - một nguyên tố dồi dào hơn, ít nguy cơ bị vũ khí hóa và tạo ra ít chất thải phóng xạ lâu dài hơn. Theo ước tính, Trung Quốc hiện có đủ thorium để cung cấp năng lượng trong vòng 20.000 năm.
Khác với uranium-235, thorium-232 không thể tự phân hạch, mà phải hấp thụ neutron để chuyển thành uranium-233 - nguyên tố có khả năng phân hạch sinh năng lượng. Cơ chế này khiến lò phản ứng thorium trở nên ổn định hơn: nếu có sự cố, nhiên liệu ở dạng muối lỏng có thể chảy vào khoang chứa bên dưới, làm dừng phản ứng lập tức như một công tắc an toàn.
Thêm vào đó, muối nóng chảy giãn nở khi nhiệt độ tăng, làm giảm mật độ neutron, tự động điều chỉnh tốc độ phản ứng - một tính năng gọi là "hệ số phản hồi âm". Điều này hạn chế nguy cơ tan chảy lõi và tránh phát nổ, tăng độ an toàn chung.
Lò phản ứng mới dự kiến hoàn thành vào năm 2029 với công suất nhiệt tối đa 60 MW. Một phần trong số này sẽ được chuyển hóa thành 10 MW điện năng, phần còn lại dùng để sản xuất hydro bằng công nghệ điện phân nhiệt cao - một hướng đi tiềm năng cho nhiên liệu sạch.
Công nghệ tiên tiến và thiết kế tối ưu
Lò phản ứng dạng module nhỏ gọn do Viện Vật lý ứng dụng Thượng Hải (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc) phát triển. Công nghệ này cho phép vận hành ở áp suất khí quyển, loại bỏ nguy cơ nổ do quá áp như ở các lò uranium truyền thống. Hệ thống sử dụng các vật liệu siêu bền như siêu hợp kim chống ăn mòn, chịu nhiệt và bức xạ - một thành tựu đáng kể trong thiết kế hạt nhân.
Muối nóng chảy sẽ vận chuyển thorium qua lõi lò để tạo phản ứng chuỗi, sau đó truyền nhiệt sang một mạch kín khác để chạy turbine CO₂. Đặc biệt, trong trường hợp khẩn cấp, muối nóng chảy có thể tự động chảy vào buồng an toàn bên dưới, ngăn chặn nguy cơ phát tán phóng xạ.
Không chỉ là một lò phản ứng hạt nhân đơn lẻ, dự án còn tích hợp với các nhà máy điện mặt trời, điện gió, lưu trữ nhiệt muối nóng chảy và nhà máy điện hóa học - tạo thành một tổ hợp năng lượng đa nguồn, ít carbon, ổn định và giá thành thấp.
Đồng thời, nhà máy còn đóng vai trò như một trung tâm nghiên cứu và thử nghiệm công nghệ, mở đường cho việc xây dựng các lò phản ứng thương mại có công suất từ 100 MW trở lên. Các nhà máy tương lai có thể ứng dụng vào ngành hàng hải, với thiết kế tàu container không phát thải sử dụng lò phản ứng muối nóng chảy đầu tiên trên thế giới cũng đã được Trung Quốc công bố.
Bất chấp một số lo ngại về độ bền của vật liệu trước môi trường ăn mòn khắc nghiệt của muối nóng chảy, thành công của lò phản ứng thorium thử nghiệm - hiện đã hoạt động ổn định và có thể nạp nhiên liệu trong khi vận hành - đang củng cố lòng tin vào công nghệ này.
