02:59 16-06-2022 59 lượt xem

Bên trong dự án lò phản ứng vi hạt nhân MARVEL tại Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho

Bên trong dự án lò phản ứng vi hạt nhân MARVEL tại Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho

Lò phản ứng hạt nhân nổi tiếng là dự án xây dựng lớn thường xuyên vượt quá chi phí. Thêm vào đó, khi chúng được xây dựng cuối cùng, việc giám sát và bảo trì chúng cần một đội ngũ nhân viên gồm hàng chục chuyên gia được đào tạo.

Nhưng Yasir Arafat tin rằng năng lượng hạt nhân không nhất thiết phải theo cách này.

Arafat là trưởng nhóm kỹ thuật của dự án lò phản ứng siêu nhỏ tại một trong những phòng nghiên cứu hạt nhân ưu việt của chính phủ Hoa Kỳ, Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho, và trong vai trò của mình, Arafat đang dẫn đầu nỗ lực xây dựng một lò phản ứng hạt nhân nhỏ, tương đối rẻ tiền. Ông nói, nó giống pin hạt nhân hơn.

Arafat lớn lên ở Bangladesh trước khi vào đại học ở Hoa Kỳ, và anh ấy được thúc đẩy bởi ý thức cấp bách sâu sắc để giúp thế giới khử cacbon. Tác động của sự nóng lên toàn cầu không được thảo luận như một viễn cảnh tương lai xa ở Bangladesh – biến đổi khí hậu đã là một phần của cuộc sống hàng ngày hiện tại. Năng lượng hạt nhân không tạo ra bất kỳ khí thải nhà kính nào và Arafat hy vọng sẽ đóng góp vào giải pháp bằng cách xây dựng một nguyên mẫu lò phản ứng siêu nhỏ có thể giúp ích cho sự phát triển của ngành công nghiệp này.

Nguyên mẫu sẽ được gọi là lò phản ứng MARVEL, từ viết tắt của tên dự án Xác thực và đánh giá ứng dụng nghiên cứu ứng dụng vi mô, và mục tiêu là có cái đầu tiên hoạt động vào tháng 12 năm 2023, biến nó thành lò phản ứng siêu nhỏ tiên tiến đầu tiên ở Hoa Kỳ, Arafat nói với CNBC. (Những bức ảnh này cho thấy một nguyên mẫu của lò phản ứng MARVEL chạy bằng nhiệt điện, không phải nhiệt hạt nhân, để phục vụ cho việc nghiên cứu sơ bộ.)

Yasir Arafat, trưởng nhóm kỹ thuật của dự án lò phản ứng siêu nhỏ Marvel, cho CNBC xem nguyên mẫu.

Ảnh: Magdalena Petrova, CNBC

Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho bắt đầu thiết kế và mô hình hóa dự án lò phản ứng MARVEL vào tháng 6 năm 2020 dưới sự lãnh đạo của Arafat. Nếu được hoàn thành, lò phản ứng siêu nhỏ MARVEL “sẽ là loại lò đầu tiên có thể chứng minh cách chúng ta có thể thực sự thu nhỏ hệ thống hạt nhân thành một thứ có thể di chuyển và vận chuyển được, đồng thời có thể cung cấp nhiệt và điện cho khách hàng cuối cùng” Arafat nói với CNBC trong một cuộc phỏng vấn video ở Idaho vào tháng Năm.

Đã có hàng loạt công ty tư nhân – bao gồm Oklo, Westinghouse (nơi Arafat đã làm việc trong một thập kỷ) và General Atomics – đang phát triển các vi phản ứng, và mục tiêu của họ cũng giống như chính phủ: Phát triển một nguồn năng lượng đáng tin cậy, không phát thải.

Một lò phản ứng siêu nhỏ có thể cung cấp năng lượng cho một cộng đồng từ 1.000 đến 10.000 người, cho dù đó là bệnh viện hay căn cứ quân sự ở xa. Hệ thống lưới điện hiện tại ở Hoa Kỳ dựa trên hệ thống phát điện tại một địa điểm tập trung và phân phối đến những người sử dụng cuối cùng. Nhưng các vi phản ứng là một thành phần trong tầm nhìn tương lai về lưới điện ít tập trung hơn, có khả năng chống chịu thiên tai tốt hơn.

Ông Arafat cho biết, không chỉ là các lựa chọn năng lượng sạch tiềm năng cho các địa điểm xa xôi hoặc các cộng đồng nhỏ, các lò phản ứng vi mô có thể là một phần quan trọng của mạng lưới năng lượng sạch trong tương lai, bao gồm năng lượng mặt trời và năng lượng gió tái tạo và bộ lưu trữ pin. Hạt nhân là một nguồn năng lượng cơ bản, có nghĩa là nó có thể cung cấp năng lượng khi gió không thổi và mặt trời không chiếu sáng, đóng vai trò là điểm tựa cho khả năng chuyển đổi giữa các năng lượng tái tạo.

Một nguyên mẫu cho lò phản ứng Marvel tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho.

Ảnh: Magdalena Petrova, CNBC

Nhỏ hơn = rẻ hơn

Các lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ là những lò có quy mô ít phức tạp hơn trong việc xây dựng và chế tạo so với các lò phản ứng nước nhẹ thông thường. Microreactors còn đưa điều đó đi xa hơn.

Arafat nói với CNBC: “Toàn bộ phần cứng có thể được chế tạo trong một nhà máy, giống như cách chúng tôi sản xuất ô tô hay xe hơi,” Arafat nói với CNBC, cho phép sản xuất hàng trăm vi phản ứng mỗi năm. Từ nhà máy, một lò phản ứng siêu nhỏ có thể được vận chuyển đến địa điểm của khách hàng, nạp nhiên liệu và khởi động. Ông nói, mục tiêu là có thể triển khai một lò phản ứng siêu nhỏ trong vòng chưa đầy một tuần, vì vậy nó giống như một pin hạt nhân hơn là một nhà máy điện quy mô lớn.

Arafat nói với CNBC: “Nếu chúng tôi trở nên thực sự giỏi trong việc sản xuất các hệ thống này và tận dụng lợi thế của nhà máy chế tạo, chúng tôi có thể làm cho chúng đủ rẻ cho mọi khuôn viên trên toàn quốc”.

Các lò phản ứng siêu nhỏ sử dụng một loại nhiên liệu khác được làm giàu ở mức thấp hơn giới hạn 20% do yêu cầu không phổ biến vũ khí hạt nhân đặt ra. Loại nhiên liệu này, được gọi là HALEU, hay uranium làm giàu ở mức độ thấp được thử nghiệm cao, cho phép lò phản ứng nhỏ hơn.

“Chúng tôi thực sự có thể xây dựng một lõi hiệu quả hơn nhiều, nhỏ gọn hơn đáng kể. Vì vậy, chúng tôi thực sự sẽ yêu cầu một lượng nhiên liệu nhỏ hơn nhiều để thiết kế một lò phản ứng hơn là một lõi lớn hơn nhiều. Đó là lợi thế lớn nhất của việc làm giàu cao hơn,” Arafat nói.

Quy mô nhỏ và chế tạo của nhà máy có nghĩa là các lò phản ứng vi hạt nhân sẽ rẻ hơn nhiều để xây dựng so với các lò phản ứng nước nhẹ thông thường, vốn thường xuyên chạy quá lịch trình và vượt quá công suất. Lò phản ứng thứ ba và thứ tư đang được xây dựng tại nhà máy Vogtle ở Georgia đã trở thành những ví dụ khét tiếng về mức trung bình như vậy.

Yasir Arafat, trưởng nhóm kỹ thuật của dự án lò phản ứng siêu nhỏ của Marvel, phát biểu với CNBC tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho.

Ảnh: Magdalena Petrova, CNBC

Điều đó không có nghĩa là những bộ phản ứng siêu nhỏ đầu tiên xuất xưởng sẽ rẻ hay nhanh như công nghệ ngày càng phát triển. Nhưng chúng có thể sẽ được triển khai tại các địa điểm không có các giải pháp thay thế năng lượng sạch rẻ và đáng tin cậy, như các cộng đồng hẻo lánh ở Alaska.

“Hiện tại, công nghệ duy nhất hoạt động ở đó là máy phát điện diesel và chúng phải bay trong nhiên liệu diesel ở những địa điểm đó. Đó là cách chúng xa vời. tiết kiệm hơn những gì họ hiện đang trả ngày nay “, Arafat nói với CNBC.

Ngoài ra, bởi vì các vi phản ứng sẽ được đặt gần nơi năng lượng sẽ được sử dụng, chi phí truyền tải sẽ hầu như bằng không, Arafat nói.

Arafat cho biết, các lò phản ứng siêu nhỏ cũng cần ít nhân lực hơn và ít công việc bảo trì hơn so với các lò phản ứng truyền thống, một phần vì nhiên liệu của chúng chỉ cần được thay thế từ 5 đến 10 năm, so với lò phản ứng nước nhẹ chưa đến 2 năm.

Sau đó, có phần an toàn. Lò phản ứng vi mô hoạt động thụ động, có nghĩa là các hệ thống đã được thiết kế không cần thiết phải làm mát lò phản ứng, chẳng hạn.

Arafat nói với CNBC: “Vì vậy, tất cả mọi thứ từ sinh nhiệt, vận chuyển nhiệt, loại bỏ nhiệt đến loại bỏ nhiệt, tất cả những vòng lặp chất làm mát đó đều được thực hiện một cách thụ động mà không có bất kỳ hệ thống thiết kế nào,” Arafat nói với CNBC.

Ngoài ra, mặt bên của lò phản ứng là cacbua bo, đây là vật liệu tương tự được sử dụng trong xe bọc thép.

“Vì vậy, nếu có một nhân tạo hoặc một điều kiện thời tiết khắc nghiệt có thể đi qua, sẽ có ít hoặc không ảnh hưởng đến hoạt động thực tế hoặc sự an toàn của các hệ thống này”, Arafat nói.

Nguyên mẫu của lò phản ứng Marvel tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho.

Ảnh: Magdalena Petrova, CNBC

Một phần quan trọng của một câu đố lớn hơn, nhưng không có thuốc chữa bách bệnh

Trong khi Steve Nesbit, Chủ tịch nhóm thương mại công nghiệp, Hiệp hội Hạt nhân Hoa Kỳ, ủng hộ ý tưởng về lò phản ứng vi hạt nhân và đặc biệt là dự án MARVEL, ông cảnh báo rằng chúng sẽ không phải là thuốc chữa bách bệnh cho quá trình khử cacbon.

Đó là phần lớn bởi vì một lò phản ứng nước nhẹ thông thường tạo ra hàng trăm megawatt năng lượng và một lò phản ứng siêu nhỏ sẽ tạo ra từ một đến năm megawat năng lượng, theo Arafat.

“Tôi nghĩ họ có tương lai nhưng khả năng giải quyết nhu cầu năng lượng sạch của chúng ta với họ có giới hạn”, Nesbit nói với CNBC. “Microreactors là lý tưởng phù hợp cho các tình huống từ xa với microgrid, nhưng không quá nhiều như một phương tiện tạo ra điện sạch quy mô gigawatt cho lưới điện thông thường.”

Đồng quan điểm được chia sẻ bởi chuyên gia đổi mới hạt nhân và giáo sư Alex Gilbert.

Gilbert nói với CNBC: “Chúng là các nguồn năng lượng được phân phối, nhằm phục vụ các khách hàng không nối lưới, các thị trấn nhỏ và các hoạt động công nghiệp. “Alaska có thể sẽ là một thị trường ban đầu ban đầu, cũng như các khu vực khác của Bắc Cực như Canada, Nga và Scandinavia. Chúng có thể đóng vai trò then chốt trong microgridds, bổ sung cho năng lượng mặt trời và pin được phân phối.”

Nhưng nhiều vấn đề quan trọng đối mặt với sự phát triển của các lò phản ứng siêu nhỏ cũng giống như sự phát triển hạt nhân quy mô lớn ở Mỹ: “Chúng tôi có một chuỗi cung ứng bị teo, chi phí bắt đầu sẽ cao và không thể đoán trước được, và hệ thống quản lý kém Gilbert nói.

Điều đó cho thấy, việc giải quyết những vấn đề này để triển khai các lò phản ứng siêu nhỏ có thể giúp mở đường cho những vấn đề tương tự “để triển khai quy mô lớn các lò phản ứng tiên tiến lớn hơn”, Gilbert nói.

Arafat biết rằng dự án MARVEL có một mục đích lớn hơn: Lần đầu tiên trong nhiều thập kỷ qua, lần đầu tiên trong nhiều thập kỷ qua các cơ chế của sự đổi mới hạt nhân ở Hoa Kỳ. “Vì vậy, nghệ thuật, khoa học và công nghệ trong quá trình phát triển các lò phản ứng mới cũng là một lĩnh vực mới đối với chúng tôi theo nhiều cách,” Arafat nói với CNBC.

– của CNBC Magdalena Petrova đã đóng góp cho báo cáo này.

Nguồn: CNBC
Dịch bởi: tapchiso.com

THEO DÕI CHÚNG TÔI TRÊN: FACEBOOK | TELEGRAM | TWITTER | YOUTUBE
Bài viết liên quan