Đột phá về thorium của Trung Quốc có thể cung cấp năng lượng cho tàu thuyền trong mười năm chỉ với một lần sạc
Bước đột phá gần đây của Trung Quốc trong việc chuyển đổi thorium thành uranium có khả năng giải phóng nước này khỏi sự phụ thuộc vào uranium nhập khẩu. Phóng viên Yu Zeyuan của Lianhe Zaobao sẽ phân tích những lợi thế của thorium như một nhiên liệu hạt nhân và cách nó có thể thay đổi vị thế của Trung Quốc trên bức tranh năng lượng toàn cầu.
Một lá cờ tung bay trên đỉnh tháp canh tại Gia Dục Quan, một điểm chiến lược dọc theo Vạn Lý Trường Thành và Con đường Tơ lụa cổ đại, với một nhà máy điện có thể nhìn thấy ở phía sau, tại Gia Dục Quan, tỉnh Cam Túc, Trung Quốc, ngày 29 tháng 10 năm 2025. (Maxim Shemetov/Reuters)
Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc công bố vào ngày 1 tháng 11 rằng nước này đã thành công trong việc chuyển đổi nhiên liệu hạt nhân thorium thành uranium đầu tiên trong một lò phản ứng muối nóng chảy thorium sử dụng nhiên liệu lỏng nhiệt công suất 2 MW đặt tại huyện Mân Cầm, tỉnh Cam Túc. Đây hiện là lò phản ứng muối nóng chảy duy nhất đang hoạt động trên thế giới đã đưa thành công nhiên liệu thorium, cung cấp bằng chứng ban đầu về tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc sử dụng tài nguyên thorium trong các hệ thống hạt nhân muối nóng chảy.
Thori: sản phẩm phụ của quá trình khai thác đất hiếm
Bước đột phá này được coi là "con át chủ bài" của Trung Quốc trong năng lượng hạt nhân thế hệ thứ tư, đánh dấu sự làm chủ công nghệ then chốt cho phép nước này bứt phá, giải phóng Trung Quốc khỏi sự phụ thuộc vào uranium nhập khẩu và mang đến một giải pháp mới cho an ninh năng lượng của đất nước.
Sự phát triển năng lượng hạt nhân của Trung Quốc từ lâu đã bị hạn chế bởi nguồn tài nguyên uranium hạn chế. Một nhà máy điện hạt nhân công suất 1 gigawatt điển hình tiêu thụ khoảng 200 tấn uranium oxide (U₃O₈) mỗi năm, nhưng hơn 80% nguồn cung uranium của Trung Quốc phụ thuộc vào nhập khẩu - khiến nước này phải đối mặt với các rủi ro địa chính trị. Sau sự cố hạt nhân Fukushima năm 2011, giá uranium toàn cầu biến động mạnh, buộc một số dự án hạt nhân của Trung Quốc phải chậm lại do nguồn cung nhiên liệu không chắc chắn.
Truyền thông Trung Quốc cũng đưa tin tương tự rằng tổng tài nguyên thori đã được xác định của nước này vào khoảng 1,3–1,4 triệu tấn.
Đồng thời, Trung Quốc - vốn được biết đến là quốc gia nắm giữ trữ lượng thori lớn nhất thế giới - có thể sở hữu nhiều hơn nhiều so với ước tính trước đây. Một nghiên cứu đánh giá địa chất cho thấy chất thải chỉ từ năm năm khai thác tại khu vực Bayan Obo thuộc Nội Mông đã chứa đủ thori để cung cấp năng lượng cho các hộ gia đình ở Mỹ trong hơn một thiên niên kỷ, với trữ lượng tiềm năng lên tới một triệu tấn - đủ để cung cấp nhiên liệu cho Trung Quốc trong hàng chục nghìn năm. Truyền thông Trung Quốc cũng đưa tin tương tự rằng tổng tài nguyên thori đã được xác định của nước này vào khoảng 1,3–1,4 triệu tấn.
Trong nhiều mỏ khoáng sản đất hiếm, thori xuất hiện tự nhiên dưới dạng sản phẩm phụ - ví dụ, monazit có thể chứa tới 7% thori. Mặc dù tỷ lệ thu hồi khác nhau, nhưng sự chồng chéo giữa khai thác đất hiếm và làm giàu thori đồng nghĩa với việc ngành công nghiệp đất hiếm của Trung Quốc cũng có thể trở thành nguồn nhiên liệu hạt nhân trong tương lai.
Bức ảnh chụp ngày 12 tháng 11 năm 2021 cho thấy một công nhân đang dùng đèn khò để cắt ống thép gần Nhà máy điện hạt nhân Datang International Trương Gia Khẩu chạy bằng than tại Trương Gia Khẩu, tỉnh Hà Bắc, Trung Quốc. (Greg Baker/AFP)
Các lò phản ứng hạt nhân tạo ra năng lượng thông qua phản ứng phân hạch - sự phân tách các nguyên tử trong một phản ứng dây chuyền được kiểm soát. Bản thân Thori không phân hạch nhưng "màu mỡ": khi bị bắn phá bằng neutron, nó biến đổi thành Urani-233, một đồng vị phân hạch có khả năng duy trì việc phát điện.
So với các nhà máy điện hạt nhân Urani thông thường, lò phản ứng muối nóng chảy Thori mang lại những lợi thế lớn về độ an toàn và tính linh hoạt của địa điểm. Các lò phản ứng Urani truyền thống sử dụng nhiều nước - một tổ máy hạt nhân công suất 1 GW điển hình tiêu thụ hàng nghìn tấn nước làm mát mỗi giờ để ngăn lõi lò phản ứng quá nhiệt và tan chảy do lượng nhiệt khổng lồ sinh ra.
Trong khi đó, lò phản ứng muối nóng chảy Thori sử dụng muối nóng chảy ở nhiệt độ cao, ổn định ở dạng lỏng ở nhiệt độ 600-700°C. Trong quá trình vận hành, không cần cung cấp nước bên ngoài — muối nóng chảy tự nhiên tuần hoàn trong một vòng kín, liên tục truyền nhiệt ra khỏi lõi lò. Điều này về cơ bản loại bỏ các rủi ro an toàn liên quan đến sự cố hệ thống làm mát.
Sau hàng chục nghìn lần thử nghiệm ăn mòn, nhóm nghiên cứu Trung Quốc cuối cùng đã tìm ra một "công thức chống ăn mòn" để phát triển vật liệu hợp kim gốc niken, giúp kéo dài tuổi thọ của các đường ống lên hơn 10 năm.
Năng lượng sạch và ổn định
Trung Quốc không phải là quốc gia đầu tiên nghiên cứu thori làm nhiên liệu hạt nhân. Trong Chiến tranh Lạnh, Hoa Kỳ đã tiên phong nghiên cứu lò phản ứng muối nóng chảy thori nhưng cuối cùng đã từ bỏ, vì thori không thể được sử dụng để sản xuất vũ khí hạt nhân, thay vào đó chuyển sang các lò phản ứng sử dụng uranium. Liên Xô, Ấn Độ và các nước khác cũng đã thử nghiệm lò phản ứng thori nhưng cuối cùng bị hạn chế bởi những thách thức kỹ thuật như ăn mòn muối nóng chảy và sự phức tạp của việc tái chế nhiên liệu trực tuyến — việc tách và tái chế nhiên liệu liên tục từ muối nóng chảy của lò phản ứng trong khi lò vẫn đang hoạt động.
Năm 2011, Trung Quốc đã thành lập
Lò phản ứng muối nóng chảy thorium vào các dự án thí điểm chiến lược quốc gia, tập hợp hơn 20 viện nghiên cứu, bao gồm Viện Vật lý Ứng dụng Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho một nỗ lực hợp tác. Điều này gần đây đã dẫn đến một bước đột phá đáng kể.
Vấn đề thách thức nhất là sự ăn mòn của muối nóng chảy. Muối florua ở nhiệt độ cao có thể hòa tan hầu hết các kim loại, điều này trước đây đã khiến đường ống của một lò phản ứng thử nghiệm ở Mỹ bị hỏng trong vòng ba tháng. Sau hàng chục nghìn lần thử nghiệm ăn mòn, nhóm nghiên cứu Trung Quốc cuối cùng đã tìm ra một "công thức chống ăn mòn" để phát triển vật liệu hợp kim gốc niken, giúp kéo dài tuổi thọ của đường ống lên hơn 10 năm.
Lò phản ứng muối nóng chảy thorium không cần lượng nước lớn, vì vậy không giống như các nhà máy điện hạt nhân truyền thống, chúng không cần được xây dựng gần biển hoặc các con sông lớn. Thay vào đó, chúng có thể được xây dựng ở các sa mạc xa xôi. Khi công nghệ này hoàn thiện, chúng có thể được xây dựng rộng rãi ở các vùng nội địa khô cằn của Trung Quốc, cung cấp nguồn năng lượng sạch và ổn định.
Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu năng lượng hạt nhân cho tàu biển, khi được áp dụng cho tàu chở hàng trên biển, có thể cho phép chúng hoạt động trong mười năm chỉ với một lần nạp nhiên liệu thorium, với lượng khí thải carbon không đáng kể.
Một tàu chở hàng cập cảng Thanh Đảo, tỉnh Sơn Đông, miền đông Trung Quốc, vào ngày 3 tháng 11 năm 2025. (AFP)
Hơn nữa, lò phản ứng muối nóng chảy thorium có kích thước nhỏ gọn và mật độ công suất cao, cho phép thiết kế mô-đun thành "bộ nguồn hạt nhân". Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu năng lượng hạt nhân cho tàu biển, khi được áp dụng cho tàu chở hàng trên biển, có thể cho phép chúng hoạt động trong mười năm chỉ với một lần nạp nhiên liệu thorium, với lượng khí thải carbon không đáng kể. Công nghệ này cũng có khả năng cung cấp năng lượng cho các trạm nghiên cứu vùng cực, căn cứ trên Mặt Trăng và thậm chí được sử dụng trong các dự án quân sự như tàu sân bay.
Kế hoạch tương lai của Trung Quốc
Trung Quốc dự kiến xây dựng lò phản ứng muối nóng chảy thori theo ba bước: bước đầu tiên là hoàn thành lò phản ứng thử nghiệm công suất 2 MW vào năm 2025 để đạt được quá trình chuyển đổi thori thành urani và vận hành ổn định, cũng như thu thập dữ liệu quan trọng. Bước thứ hai bao gồm việc xây dựng một lò phản ứng trình diễn mô-đun nhỏ công suất 10 MW vào năm 2029 để xác minh khả năng thương mại và thiết lập chuỗi cung ứng cơ sở hạ tầng cốt lõi. Bước thứ ba là thúc đẩy việc xây dựng các nhà máy điện công suất 100 MW vào năm 2035, cho phép ứng dụng quy mô lớn tại các khu vực giàu thori như Cam Túc và Tân Cương, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của sản xuất thiết bị, vật liệu muối nóng chảy, cũng như các cụm công nghiệp khác.
Trung Quốc gần đây đã đạt được một bước đột phá đáng kể trong công nghệ nhiệt hạch hạt nhân.
Ngoài ra, Trung Quốc gần đây đã đạt được một bước đột phá đáng kể trong công nghệ nhiệt hạch hạt nhân. Vào ngày 1 tháng 10, bệ Dewar, một thành phần quan trọng của dự án thiết bị thí nghiệm nhiệt hạch nhỏ gọn, đã được lắp đặt thành công và chính xác tại sảnh chính của thiết bị ở Hợp Phì, An Huy. Dự án dự kiến hoàn thành vào năm 2027 với màn trình diễn đầu tiên về phát điện từ phản ứng tổng hợp hạt nhân, và hy vọng đến năm 2030, ngọn đèn đầu tiên sẽ được thắp sáng bằng năng lượng được tạo ra từ phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Nếu Trung Quốc thành công trong việc vươn lên trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân, nước này sẽ tiếp tục củng cố vị thế dẫn đầu về năng lượng sạch và có tiềm năng thay đổi bức tranh năng lượng ở Trung Quốc và thậm chí trên toàn cầu.
