Trung Quốc thử nghiệm lò phản ứng hạt nhân Thorium

Thorium và năng lượng xanh

Nếu lò phản ứng đi vào hiện thực, đây có thể là một cột mốc quan trọng trong cộng đồng toàn cầu hướng tới việc tạo ra một số giải pháp thay thế an toàn hơn, hiệu quả hơn cho các dạng điện hạt nhân thông thường. Lò phản ứng mới và độc đáo vì nó luân chuyển các muối nóng chảy bên trong, thay vì nước. Nó có thể sản xuất năng lượng hạt nhân với chi phí tương đối phải chăng mà không ảnh hưởng đến sự an toàn. Và quan trọng hơn hết là, lò phản ứng sử dụng nhiên liệu thorium có thể tạo ra lượng chất thải phóng xạ nhỏ hơn nhiều so với những lò phản ứng truyền thống, có khả năng thực hiện một bước hướng tới việc loại bỏ những phản đối lâu nay đối với năng lượng hạt nhân.

Trung Quốc đã tiến hành xây dựng chuỗi lò phản ứng Wuwei dựa trên Thori gần rìa của sa mạc Gobi hoàn thành vào tháng 8-2021, và loạt hoạt động thử nghiệm bắt đầu vào tháng 9-2021, theo chính quyền tỉnh Cam Túc. Bản thân Thori là kim loại có tính phóng xạ yếu, giống như bạc, thường xuất hiện tự nhiên trong đá và hiện không được sử dụng trong ngành công nghiệp hiện đại. Thori cũng là phế phẩm của quá trình khai thác đất hiếm ở Trung Quốc, có nghĩa là nó có thể đóng vai trò như một giải pháp thay thế khả thi cho uranium - một nguyên tố mà nước này phải nhập khẩu với chi phí cao.

Kỹ sư hạt nhân Lyndon Edwards của Cơ quan Khoa học và Công nghệ Hạt nhân Australia - tổ chức có trụ sở tại Sydney - giải thích: “Thorium dồi dào hơn nhiều so với uranium và vì vậy nó sẽ là một công nghệ rất hữu ích trong thời gian 50 hoặc 100 năm nữa”. Tuy nhiên, vì có thể mất nhiều thập kỷ trước khi công nghệ này có thể hoàn toàn trưởng thành, nên không có thời gian để lãng phí và chúng ta cần bắt đầu phát triển ngay bây giờ - Edwards nói thêm.

Thorium không thể tự phân hạch

Theo cựu chủ tịch Ritsuo Yoshioka của Diễn đàn muối nóng chảy Thorium ở Oiso (Nhật Bản), Trung Quốc bắt đầu dự án lò phản ứng muối nóng chảy từ năm 2011, đầu tư khoảng 500 triệu USD cho chương trình. Viện Vật lý Ứng dụng Thượng Hải (SINAP) vận hành lò phản ứng Wuwei, được xây dựng để tạo ra năng lượng nhiệt chỉ 2 megawatt. Để tham khảo, số lượng này chỉ có thể cung cấp năng lượng cho tối đa 1.000 ngôi nhà. Tuy nhiên, nếu thử nghiệm thành công, Trung Quốc đặt mục tiêu xây dựng một lò phản ứng 373 megawatt khác vào năm 2030. Ở mức công suất này, một lò phản ứng hạt nhân thorium có thể cung cấp năng lượng cho hàng trăm nghìn ngôi nhà.

Theo Jiang Kejun, nhà mô hình năng lượng Viện Nghiên cứu Năng lượng Phát triển và Cải cách Quốc gia Bắc Kinh, những lò phản ứng hiệu quả cao và có ý thức về khí hậu là một trong những “công nghệ hoàn hảo” có khả năng đưa Trung Quốc tiến gần hơn đến mục tiêu không carbon. Quan trọng là, trong khi đồng vị thorium-232 có trong tự nhiên không thể phân hạch, nó có thể hấp thụ neutron từ uranium-233 khi được chiếu xạ, đồng vị sau của nó có thể trải qua quá trình phân hạch và tạo ra nhiệt.

Như đã biết, thorium được coi là một loại nhiên liệu hạt nhân tiềm năng trong các lò phản ứng khác ở Đức, Anh và Mỹ. Thorium cũng đã là một phần trong chương trình hạt nhân Ấn Độ. Tuy nhiên, nếu lò phản ứng thorium của Trung Quốc hoạt động hiệu quả, nó có thể trở thành một cột mốc quan trọng trên con đường phát triển năng lượng hạt nhân quy mô thương mại dựa trên nguyên tố này.

Thorium được nhà hóa học Thuỵ Điển Jons Jakob Berzelius phát hiện năm 1828 và được đặt tên là Thor, Thần sấm sét Bắc Âu. Năm 1989, Gerhard Carl Schmidt và Marie Curie cùng phát hiện ra. Thorium xuất hiện trong đất và đá, là một chất thải trong khai thác đất hiếm từ cát monazite, có thể mang lại những hứa hẹn quan trọng là một nhiên liệu thay thế cho uranium trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân. Khi mà tiêu thụ năng lượng toàn cầu tăng lên, thorium đang được xem xét là một lựa chọn có thể thay thế urani để cung cấp điện hạt nhân dồi dào và an toàn với một chi phí hợp lý.