Cuộc đua năng lượng: Tại sao Trung Quốc lại chọn lò phản ứng hạt nhân khổng lồ?

Đây là câu chuyện về hai ngành công nghiệp hạt nhân khác biệt. Tại Trung Quốc, các lò phản ứng lớn đang được hoàn thiện với một tốc độ đáng kinh ngạc. Quốc gia này đã gần như tăng gấp đôi đội tàu hạt nhân của mình kể từ năm 2016, đạt tổng công suất điện gần 60 gigawatt. Các cơ sở mới hầu hết là các lò phản ứng nước áp lực quy mô gigawatt. Trong khi đó, Mỹ chỉ xây dựng được hai lò phản ứng trong khoảng thời gian đó — Lò số 3 và Lò số 4 tại nhà máy Vogtle ở Georgia. Tuy nhiên, các lò phản ứng nhỏ hơn đang thu hút nhiều sự hào hứng và đầu tư. Một nhà phát triển vi lò phản ứng vừa đạt được cột mốc quan trọng trong chương trình thí điểm mới của Bộ Năng lượng. Thế giới đang chạy đua để đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng, và nhiều quốc gia đang quan tâm đến các nguồn năng lượng không phát thải khí nhà kính như điện hạt nhân. Câu hỏi then chốt là: Chiến lược nào trong số này sẽ thực sự mang lại hiệu quả trong việc đưa điện lên lưới nhanh chóng?

Hiện nay, Mỹ và Pháp được coi là những nhà lãnh đạo trong ngành công nghiệp hạt nhân. Mỹ sở hữu đội tàu hạt nhân lớn nhất thế giới, còn Pháp đứng thứ hai. Pháp phụ thuộc nặng nề vào điện hạt nhân cho lưới điện của mình — khoảng hai phần ba lượng điện của quốc gia này đến từ các lò phản ứng hạt nhân. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, họ hầu như không thêm bất kỳ lò phản ứng mới nào vào đội tàu của mình. Mỹ chỉ có thể chỉ ra nhà máy Vogtle, và Pháp kết nối lò phản ứng mới nhất của mình vào lưới điện vào tháng 12 năm 2024 — lò đầu tiên sau hơn 20 năm.

Thách thức của phương Tây và sự trỗi dậy của lò phản ứng nhỏ

Việc xây dựng các dự án khổng lồ thống trị ngành công nghiệp hạt nhân ngày nay là vô cùng khó khăn. Đầu tư ban đầu có thể lên tới hàng tỷ USD, vì vậy các nhà đầu tư phải chờ đợi hàng thập kỷ để hòa vốn. Thiết kế phức tạp và thường xuyên thay đổi trong quá trình phê duyệt quy định, làm tăng chi phí và thời gian. Nhiều người hy vọng rằng chìa khóa để đảo ngược tình thế ở các quốc gia này có thể là các lò phản ứng nhỏ hơn.

Ý tưởng là việc thu nhỏ diện tích của một lò phản ứng sẽ cắt giảm khoản đầu tư ban đầu cần thiết để chứng minh công nghệ mới. Các lò phản ứng thậm chí có thể được lắp ráp tại nhà máy thay vì xây dựng tại hiện trường, cho phép giảm giá thành theo thời gian. Những lò phản ứng nhỏ hơn này là mục tiêu của rất nhiều sự quan tâm và đầu tư tại Mỹ, bao gồm cả một chương trình thí điểm mới của Bộ Năng lượng. Bộ này đã đặt mục tiêu vào năm ngoái là có ba lò phản ứng thử nghiệm đạt tới hạn tính trước ngày 4 tháng 7 năm 2026, kỷ niệm 250 năm thành lập nước Mỹ. (Tới hạn tính là thời điểm lò phản ứng đạt được phản ứng chuỗi tự duy trì có thể giải phóng năng lượng).

Tuần trước, công ty Antares có trụ sở tại California đã đạt cột mốc này với lò phản ứng Mark-0 của mình. Công ty có kế hoạch cuối cùng sẽ xây dựng các vi lò phản ứng, được thiết kế để sản xuất từ 100 kilowatt đến 1 megawatt điện (các lò phản ứng lớn trên lưới điện hiện nay có kích thước lớn hơn ít nhất 1.000 lần so với mức này). Thiết kế lõi là một lò phản ứng làm mát bằng natri, và sử dụng nhiên liệu TRISO, các cầu graphite bao phủ tự chứa nhiên liệu đậm đặc hơn so với hầu hết các lò phản ứng sử dụng ngày nay.

Tuy nhiên, vẫn còn một chặng đường dài trước khi nó thực sự có thể sản xuất điện — Mark-0 không có bất kỳ hệ thống chuyển đổi điện hay tản nhiệt nào. Công ty có kế hoạch sản xuất điện vào cuối năm 2027 và triển khai thực tế vào năm 2028, CEO Jordan Bramble cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Associated Press. Các công ty tư nhân cũng quan tâm và đầu tư. Các công ty công nghệ lớn (Big Tech) đang đổ tiền vào các lò phản ứng mới mà họ hy vọng có thể giúp cung cấp điện cho trung tâm dữ liệu.

Chiến lược "lớn là tốt" của Trung Quốc

Nhưng nhìn sang phía bên kia bán cầu, những người khác vẫn kiên trì với bản thiết kế đã được thiết lập: Trung Quốc đang sản xuất các lò phản ứng hạt nhân lớn với tốc độ chóng mặt. Việc xây dựng đã bắt đầu cho sáu lò phản ứng mới tại đó vào năm 2025, và thêm hai lò nữa đã được khởi công trong năm tháng đầu năm 2026. Quốc gia này đang trên đà vượt qua cả Mỹ và Liên minh Châu Âu về công suất hạt nhân đã lắp đặt vào năm 2030.

Tốc độ ở đây là đáng kinh ngạc. Tính đến năm 2024, thời gian trung bình để xây dựng một lò phản ứng mới tại Trung Quốc chỉ từ năm đến bảy năm. Trung bình toàn cầu là khoảng chín năm, và hai lò phản ứng gần nhất tại Mỹ mất khoảng 15 năm. Một chìa khóa cho tốc độ này là sự chuẩn hóa: Trung Quốc đã thiết lập một hệ thống quản lý dự án thống nhất để thiết kế, cấp phép và xây dựng các lò phản ứng mới. Chúng được xây dựng theo lô từ sáu cái trở lên để tận dụng lợi thế quy mô.

Đây là một trong những ý tưởng được cho là sẽ mang lại lợi thế cho các lò phản ứng nhỏ hơn, nhưng Trung Quốc đang nỗ lực hiện thực hóa những lợi ích tương tự cho các dự án lớn. Một lượng lớn đầu tư từ chính phủ chắc chắn là đang giúp đỡ rất nhiều. Các lò phản ứng lớn thường cung cấp nhiều điện hơn cho lưới điện với mức giá thấp hơn, một cân nhắc quan trọng trước nhu cầu sử dụng điện tăng vọt của Trung Quốc. Mặc dù các lò phản ứng nhỏ hơn cần ít vốn đầu tư ban đầu hơn các lò lớn hơn do kích thước của chúng, nhưng thực tế chúng sẽ đắt đỏ hơn trên mỗi đơn vị điện sản xuất.

Điều đó không có nghĩa là Trung Quốc chỉ tập trung vào các lò phản ứng lớn: quốc gia này cũng dự kiến sẽ thấy lò phản ứng mô-đun nhỏ đầu tiên hoạt động, Linglong-1, bắt đầu gửi điện lên lưới trong năm nay. Nhưng nhìn về phía trước, sẽ rất thú vị để xem liệu các lò phản ứng nhỏ có thể giúp phương Tây tiếp tục xây dựng điện hạt nhân mới hay không. Hiện tại, với sự tiến bộ nhanh chóng của Trung Quốc, có vẻ như "lớn" có thể chỉ là "tốt hơn".