Nhà máy điện hạt nhân HTR-PM trình diễn của Trung Quốc đi vào hoạt động thương mại
Cơ quan quản lý năng lượng quốc gia Trung Quốc đã công bố nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao đầu tiên trên thế giới đã đi vào hoạt động thương mại.
Đảo hạt nhân của HTR-PM Demo (Ảnh: Đại học Thanh Hoa)
Sau 168 giờ chạy thử thành công của Lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao - Mô-đun Pebble-bed (HTR-PM) tại Vịnh Shidao (còn gọi là Shidaowan), tỉnh Sơn Đông, hiện đang hoạt động ở công suất 2×200 MWt.
HTR-PM có hai lò phản ứng nhỏ (mỗi lò có công suất 250 MWt) dẫn động một tua-bin hơi 210 MWe. Nhà máy sử dụng heli làm chất làm mát và than chì làm chất làm chậm. Mỗi lò phản ứng được nạp hơn 400.000 thanh nhiên liệu hình cầu ('viên'), mỗi thanh có đường kính 60 mm và chứa 7 g nhiên liệu được làm giàu đến 8,5%. Mỗi viên sỏi có một lớp than chì bên ngoài và chứa khoảng 12.000 hạt nhiên liệu phủ gốm bốn lớp phân tán trong một ma trận than chì. Nhiên liệu có đặc tính an toàn vốn có cao và đã được chứng minh là vẫn còn nguyên vẹn và tiếp tục chứa phóng xạ ở nhiệt độ lên tới 1620°C - cao hơn nhiều so với nhiệt độ sẽ gặp phải ngay cả trong những tình huống tai nạn nghiêm trọng, theo Hiệp hội Năng lượng Hạt nhân Trung Quốc.
Bê tông đầu tiên cho dự án trình diễn đã được đổ vào tháng 12 năm 2012, với giấy phép hoạt động được cấp vào tháng 8 năm 2021 và nhà máy được kết nối với lưới điện vào tháng 12 năm 2021. Nhà máy có hơn 2200 bộ thiết bị đầu tiên, bao gồm hơn 660 bộ thiết bị cải tiến. Dây chuyền sản xuất thanh nhiên liệu hỗ trợ có công suất sản xuất lớn nhất thế giới.
Dự án là nỗ lực hợp tác giữa Đại học Thanh Hoa với tư cách là đơn vị dẫn đầu về mặt kỹ thuật, chịu trách nhiệm nghiên cứu và phát triển, thiết kế các thành phần và hệ thống chính, với Tập đoàn China Huaneng là chủ sở hữu và điều hành nhà máy, và Tập đoàn Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc là nhà thầu kỹ thuật, mua sắm và xây dựng và nhà sản xuất nhiên liệu. Giáo sư Zuoyi Zhang, giám đốc Viện Công nghệ Hạt nhân và Năng lượng Mới tại Đại học Thanh Hoa, là nhà khoa học trưởng và kỹ sư trưởng của dự án.
HTR-PM là công nghệ năng lượng hạt nhân Thế hệ IV và là lò phản ứng mô-đun nhỏ. Hai cuộc thử nghiệm trình diễn an toàn đã được tiến hành trên các mô-đun lò phản ứng, mỗi mô-đun có công suất 200 MWt, vào ngày 13 tháng 8 và ngày 1 tháng 9.
Người phát ngôn của Thanh Hoa cho biết: "Việc truyền năng lượng thông thường do điện năng thúc đẩy đã bị dừng lại trong quá trình thử nghiệm. Công suất hạt nhân và nhiệt độ được đo trong các cấu trúc lò phản ứng khác nhau đã mô tả cách các lò phản ứng được làm mát tự nhiên, không cần sự can thiệp của con người hoặc hệ thống làm mát lõi khẩn cấp. Các thử nghiệm đã xác nhận rằng các lò phản ứng quy mô thương mại có thể được làm mát tự nhiên mà không cần hệ thống làm mát lõi khẩn cấp lần đầu tiên trên thế giới. Đây được gọi là lò phản ứng an toàn vốn có.
"Mục đích chính của HTR-PM là đồng thời tạo ra hơi nước nhiệt độ cao lên đến 500℃ và điện. Hiện tại, việc cung cấp hơi nước và điện cho ngành công nghiệp hóa dầu để thay thế việc đốt khí đốt tự nhiên và than là hiệu quả về mặt chi phí trên thị trường Trung Quốc. Công nghệ đột phá này được công nhận là đóng vai trò tích cực trong việc tối ưu hóa cấu trúc năng lượng và đạt được mục tiêu 'carbon kép' của Trung Quốc. Một số dự án thương mại đang được chuẩn bị tại Trung Quốc."
Cơ quan Quản lý Năng lượng Quốc gia Trung Quốc, khi công bố việc bắt đầu vận hành thương mại, cho biết: "Việc đưa dự án trình diễn vào vận hành có ý nghĩa to lớn và có tác động tích cực đến việc thúc đẩy phát triển an toàn năng lượng hạt nhân tại quốc gia chúng tôi và cải thiện năng lực đổi mới khoa học và công nghệ năng lượng hạt nhân của quốc gia chúng tôi."
Trong một cuộc phỏng vấn năm ngoái cho Báo cáo Hiệu suất Hạt nhân Thế giới năm 2022 của Hiệp hội Hạt nhân Thế giới, Lu Hua Quan, chủ tịch Viện Nghiên cứu Hạt nhân, Công ty Huaneng, đã giải thích: "HTR có nhiệt độ vận hành cao nhất trong tất cả các loại lò phản ứng hiện có và cũng là lò phản ứng duy nhất có thể cung cấp nhiệt quy trình ở nhiệt độ rất cao." Ông cho biết có tiềm năng xuất khẩu, đặc biệt là sang các quốc gia và khu vực khan hiếm tài nguyên nước ngọt, đồng thời nói thêm rằng "HTR trong tương lai có thể cung cấp nguồn nhiệt quy trình ở nhiệt độ cao chất lượng cao cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là những ngành công nghiệp cần hạn chế lượng khí thải carbon".
HTR-PM là phiên bản tiếp theo của HTR-10 của Trung Quốc, một lò phản ứng thử nghiệm làm mát bằng khí nhiệt độ cao 10 MWt tại Viện Công nghệ hạt nhân và Năng lượng mới của Đại học Thanh Hoa, khởi động vào năm 2000 và đạt công suất tối đa vào năm 2003. Ngoài HTR-PM, Trung Quốc đề xuất một phiên bản mở rộng - HTR-PM600 - với một tua-bin công suất định mức 650 MWe được dẫn động bởi sáu mô-đun lò phản ứng.
