Tương lai mới cho điện hạt nhân toàn cầu

Ngày 13-11, Chính phủ Anh phê duyệt nhà máy điện Wylfa ở phía bắc Xứ Wales sẽ là nơi lắp đặt các lò phản ứng hạt nhân module nhỏ (SMR) đầu tiên cho thấy sức hấp dẫn đang lên của công nghệ mới này.

Theo các báo cáo, SMR có thể là giải pháp hoàn hảo cho một hàng dài nhu cầu năng lượng khác nhau của các quốc gia.

Công nghệ bước ngoặt

Theo Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), SMR là các lò phản ứng có công suất từ 1 - 300MW điện, có thể sản xuất 7,2 triệu kWh mỗi ngày. Quy mô này chỉ bằng khoảng một phần ba các nhà máy điện hạt nhân thông thường với công suất khoảng 1.000MW.

Điểm đặc biệt của SMR là các hệ thống này được thiết kế thành các module riêng lẻ. Thay vì phải xây dựng hoàn toàn tại chỗ như các lò phản ứng truyền thống, SMR có thể được chế tạo một phần hoặc toàn bộ trong môi trường nhà máy được kiểm soát. Các module cấu thành SMR được vận chuyển từ nhà máy đến địa điểm lắp đặt, kết nối với nhau như trò chơi xếp hình Lego.

Đặc điểm này mang đến cho SMR nhiều thế mạnh đặc thù. Thứ nhất, các hệ thống SMR có thể được xây dựng một cách linh hoạt với quy mô nhỏ, phù hợp cho nhu cầu cung cấp điện tại chỗ ở vùng sâu, vùng xa, địa hình hiểm trở.

Thậm chí nhà máy SMR siêu nhỏ (công suất dưới 20MW) có thể được xây dựng làm "trái tim" một cụm phức hợp công nghiệp, cung cấp năng lượng cho những nhà máy xung quanh. Điều này vừa giảm chi phí hòa lưới điện vừa đáp ứng linh hoạt nhu cầu của các cơ sở sản xuất mà không ảnh hưởng hạ tầng dân sinh. Đặc điểm này biến SMR thành "lời giải" hoàn hảo cho bài toán năng lượng của các trung tâm dữ liệu vốn được mệnh danh "hố đen" năng lượng không đáy.

Thứ hai, các nhà máy SMR có thể được nâng cấp dễ dàng với chi phí phải chăng hơn khi nhà máy có nhu cầu mở rộng công suất. Thay vì một quá trình phức tạp và nhiều rủi ro hơn trước, chủ đầu tư giờ đây chỉ cần mua thêm, lắp đặt và kết nối các module lò phản ứng mới.

Quy mô nhỏ và linh hoạt của SMR đặc biệt phù hợp cho nhu cầu phát triển hệ thống điện tại các nước đang phát triển. Các quốc gia có thể chọn theo đuổi các nhà máy công suất nhỏ với vốn đầu tư ban đầu thấp hơn, thời gian xây dựng ngắn hơn để đáp ứng nhu cầu điện trước mắt và vẫn còn khả năng nâng cấp sau này.

Theo Quỹ Công nghệ thông tin và đổi mới (ITIF), SMR có thể giải "bài toán thế kỷ" của công nghệ điện hạt nhân truyền thống. Với giá thành đắt đỏ, quy mô không linh hoạt và rủi ro cao, công nghệ điện hạt nhân truyền thống dù đã tồn tại hàng chục năm nhưng vẫn chưa thu hút đủ lực cầu để sản xuất theo quy mô đủ lớn nhằm hạ giá thành.

Tuy nhiên với việc dễ tiếp cận hơn, SMR có thể thu hút tệp khách hàng đa dạng hơn, giúp việc sản xuất quy mô lớn để giảm giá thành nay đã khả thi. "SMR là tương lai của năng lượng hạt nhân và chúng có thể trở thành ngành công nghiệp xuất khẩu chiến lược quan trọng trong hai thập niên tới", ITIF đánh giá.

Công - tư đều quan tâm

Vì là công nghệ mới mẻ nên SMR đến nay vẫn chưa phổ biến. Theo Ủy ban châu Âu, trên thế giới có khoảng 80 dự án thiết kế SMR ở nhiều giai đoạn phát triển khác nhau đến từ 18 quốc gia. Trong đó chỉ có hai hệ thống đã đi vào vận hành ở Nga và Trung Quốc.

Châu Âu đang là một trong những nơi công nghệ SMR được quan tâm nhiều nhất. Tháng 2-2024, các nước châu Âu thành lập Liên minh Công nghiệp châu Âu về SMR. Dự kiến nửa đầu năm 2026, Ủy ban châu Âu sẽ thông qua chiến lược SMR của mình nhằm đẩy nhanh quá trình phát triển và xây dựng SMR trên toàn châu lục trong thập niên tới.

Tháng 8-2025, Ba Lan công bố kế hoạch xây dựng nhà máy SMR đầu tiên của châu Âu tại Włocławek. Nhà máy này sẽ sử dụng lò phản ứng SMR BWRX-300 do Mỹ sản xuất, với công suất mỗi lò là 300MW.

Cũng trong tháng 8, Chính phủ Thụy Điển cho biết đã chọn triển khai từ 3 - 5 lò SMR, cung cấp tổng công suất khoảng 1.500MW, cho dự án mở rộng năng lực điện hạt nhân đầu tiên của mình trong gần 50 năm qua.

Trong khi đó, nhà máy SMR vừa được London chốt xây dựng ở Wylfa có giá trị đầu tư 2,5 tỉ bảng Anh (3,3 tỉ USD) - thấp hơn nhiều giá trị một nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Chính phủ Anh cho biết nhà máy này sẽ sử dụng lò SMR do chính Rolls Royce của Anh sản xuất, có thể cung cấp điện cho 3 triệu hộ dân.

Không chỉ ở cấp độ quốc gia, nhiều doanh nghiệp cũng đã nhảy vào cuộc chơi SMR. Amazon dẫn đầu cuộc đua với khoản đầu tư 500 triệu USD vào X-energy được công bố tháng 10-2024, cam kết triển khai lò SMR với công suất 5GW trước năm 2039. Hồi tháng 10, Amazon cũng ký biên bản ghi nhớ với Dominion Energy nhằm triển khai lò SMR với công suất tối thiểu 300MW tại Virginia.

Gần như cùng lúc, Google công bố kế hoạch trở thành công ty đầu tiên trên thế giới ký hợp đồng mua điện SMR trực tiếp từ Công ty Kairos Power. Thỏa thuận bao gồm 6 - 7 lò phản ứng với tổng công suất 500MW. Dự kiến lò đầu tiên sẽ đi vào hoạt động từ năm 2030 và hoàn thành toàn bộ vào năm 2035.