[From Chisato Horiuchi in Tokyo, Japan]
Lõi của lò phản ứng khí nhiệt độ cao lần đầu tiên đạt sản lượng đầy đủ sau 11 năm (do JAEA cung cấp)
Chính phủ sẽ bắt đầu nghiên cứu sản xuất hàng loạt nhiên liệu hydro, đây là chìa khóa để hiện thực hóa một xã hội không có carbon, trong các lò phản ứng hạt nhân nhỏ. Hoạt động thử nghiệm sẽ bắt đầu vào đầu năm bằng cách sử dụng lò phản ứng nghiên cứu "Lò phản ứng khí nhiệt độ cao" (thị trấn Oarai, tỉnh Ibaraki) của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản. Đây là một trong số ít các dự án sẽ đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu do chính phủ không chỉ ra rõ ràng về tương lai của điện hạt nhân. Với tình trạng trì trệ phát triển năng lượng hạt nhân trên thế giới ngoại trừ Trung Quốc và một số nước phát triển, liệu hydro sẽ giúp hay là biện pháp kéo dài tuổi thọ? Có thể nói đây là ngã tư của các nhà máy điện hạt nhân.
Hydro cho 360.000 xe chạy bằng pin nhiên liệu trong một lò thực tế
Lò phản ứng nghiên cứu này được gọi là "Lò phản ứng thử nghiệm kỹ thuật nhiệt độ cao (HTTR)" và được xây dựng bởi JAEA với vốn đầu tư khoảng 85 tỷ yên và bắt đầu hoạt động vào năm 1998. Nó không tạo ra điện và có công suất tỏa nhiệt là 30.000 kW. Dựa trên sự cố Nhà máy điện hạt nhân TEPCO Fukushima Daiichi năm 2011, chúng tôi đã tăng cường các biện pháp an toàn và vượt qua kỳ thi cấp quốc gia. Nó khởi động lại vào cuối tháng 7 năm 2009 lần đầu tiên sau 10 năm, và đạt sản lượng 100% vào ngày 19 tháng 9.
Trong khi các nhà máy điện hạt nhân thông thường (lò phản ứng nước nhẹ) được làm mát bằng nước, thì các lò phản ứng khí nhiệt độ cao được làm mát bằng khí heli. Ngay cả khi một vụ tai nạn như tai nạn Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi xảy ra mất điện, nó sẽ tự nhiên nguội đi do đối lưu khí, và nó được cho là có độ an toàn cao.
Nó cũng có đặc điểm là có thể tách nhiệt ở nhiệt độ cao. Năm 2004, HTTR đã thành công trong việc trích xuất nhiệt ở 950 độ C, nhiệt độ cao nhất đối với lò phản ứng hạt nhân. Năm 2010, nó đã thành công khi hoạt động liên tục trong 50 ngày ở nhiệt độ này, phá vỡ kỷ lục.
Mục đích của thí nghiệm là sản xuất hàng loạt hydro bằng cách sử dụng nhiệt độ cao này. Chính phủ đã quy định trong chiến lược tăng trưởng xanh rằng "các công nghệ nguyên tố để sản xuất hydro trong các lò phản ứng khí nhiệt độ cao sẽ được thành lập sau 30 năm" và Cơ quan Tài nguyên và Năng lượng và các cơ quan khác đã bổ sung quỹ nghiên cứu vào yêu cầu ngân sách cho năm 2010.
Hydro không thải ra carbon dioxide (CO2) khi đốt cháy, và đặc biệt, "hydro xanh" được tạo ra bằng cách điện phân nước với năng lượng tái tạo được coi là "năng lượng sạch tối thượng". Tuy nhiên, cần một lượng lớn năng lượng trong quá trình sản xuất và chưa rõ chi phí. Sau đó, phương pháp phân hủy nước bằng nhiệt xuất hiện trên bề mặt.
Thiết bị thí nghiệm sản xuất liên tục hydro bằng phương pháp IS (do JAEA cung cấp)
JAEA đã phát minh ra một công nghệ mới "phương pháp IS" bổ sung iốt và lưu huỳnh vào nước và phân hủy nhiệt ở 900 độ C. Nhiệt của lò phản ứng khí ở nhiệt độ cao thích hợp cho phản ứng này, và chúng tôi đã có sự phát triển công nghệ tiên tiến trước các lực lượng ở nước ngoài.
Tổ chức này ước tính rằng một lò phản ứng khí nhiệt độ cao 600.000 kilowatt có thể bao phủ lượng hydro được sử dụng bởi 360.000 xe chạy pin nhiên liệu cho việc lái xe hàng năm. Giả sử rằng nó sẽ được cung cấp cho các nhà máy thép, v.v., người ta nói rằng nếu có khoảng 70 đơn vị với số lượng, có thể cung cấp khoảng 40% lượng hydro cần thiết cho Nhật Bản trong 50 năm.
Các nhà máy điện hạt nhân ban đầu thải ra ít CO2 hơn, và nó giống như một con đường vòng để sản xuất hydro và cung cấp cho ô tô. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng ở nhà máy điện hạt nhân thông thường chỉ đạt hơn 30%, phần còn lại bị thải bỏ dưới dạng nhiệt thải. Lò phản ứng khí nhiệt độ cao có thể sử dụng nhiệt hiệu quả và hydro được tạo ra có thể được lưu trữ không giống như điện.
Tuy nhiên, phương pháp IS đang ở giai đoạn nghiên cứu cơ bản, dự kiến sau 40 năm mới được đưa vào sử dụng thực tế. Hiện tại, chúng tôi đặt mục tiêu sản xuất song song "hydro xanh" chiết xuất từ khí tự nhiên. Điểm bất lợi của điều này là CO2 được tạo ra như một sản phẩm phụ, nhưng công nghệ này đã ở giai đoạn thực tế. Trước hết, họ có kế hoạch chứng minh rằng họ có thể sản xuất hàng loạt hydro và làm việc để tạo ra một chuỗi cung ứng để cung cấp cho người tiêu dùng.
Ở nước ngoài, trọng tâm là Anh, Hoa Kỳ và Trung Quốc
Ở nước ngoài, các lò phản ứng khí nhiệt độ cao đang được phát triển như những ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các lò phản ứng hạt nhân thế hệ tiếp theo.
Năm 1950, Vương quốc Anh đặt "không phát thải thực" khí nhà kính và đặt các lò phản ứng nhỏ (lò phản ứng mô-đun mới) bao gồm lò phản ứng khí nhiệt độ cao như một công nghệ quan trọng. Tại Hoa Kỳ, các công ty liên doanh đang thiết kế các lò nung, và Bộ Năng lượng đang hỗ trợ phát triển. Ngoài ra, Ba Lan đã tuyên bố chuyển từ nhà máy nhiệt điện than sang nhà máy điện hạt nhân, đặc biệt nhấn mạnh vào việc giới thiệu công nghệ cho các lò phản ứng khí nhiệt độ cao.
Trong số đó, Trung Quốc là nước hoạt động như một quốc gia. Lò phản ứng khí nhiệt độ cao được chọn là một trong những mục tiêu chính của kế hoạch quốc gia "Sản xuất tại Trung Quốc 2025", và lò phản ứng nghiên cứu bắt đầu hoạt động vào năm 2000. Có thông tin cho rằng một doanh nghiệp nhà nước ở tỉnh Sơn Đông đã xây dựng một lò phản ứng trình diễn với công suất 200.000 kw và đạt mức nguy cấp vào giữa tháng 9. Nó cũng đã công bố kế hoạch xây dựng một lò thương mại.
Sự không chắc chắn trong cả công nghệ và chính sách
Nhật Bản có thực sự vượt trội vì các lò phản ứng nghiên cứu của họ đã ngừng hoạt động hơn 10 năm? Một quan chức của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản cho biết, "Vì chúng tôi vẫn tiếp tục nghiên cứu về hydro ngay cả khi lò phản ứng ngừng hoạt động, nên khả năng công nghệ của chúng tôi vẫn ở mức hàng đầu."
Tuy nhiên, việc sản xuất hydro xanh có những rào cản kỹ thuật cao, và vị trí chính sách của điện hạt nhân không thể bị phủ nhận.
Trong kế hoạch năng lượng cơ bản do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp đề xuất vào tháng 7, khuyến khích nghiên cứu đã quy định rằng "các mục đích sử dụng công nghiệp khác nhau bao gồm sản xuất hydro được mong đợi" cho các lò phản ứng khí nhiệt độ cao. Tuy nhiên, nó được coi như một "lò phản ứng nghiên cứu thử nghiệm". Không rõ khi nào và ai sẽ thiết kế và xây dựng lò phản ứng trình diễn, đâu là bước tiếp theo, và liệu nó có thể được xác định vị trí với sự hiểu biết của người dân hay không. Chính phủ đang thúc đẩy hợp tác kỹ thuật với Ba Lan, và ngay cả khi công nghệ có thể được trình diễn, có khả năng cao doanh nghiệp xuất khẩu sẽ trở thành đầu mối chính.
Các quan điểm của ngành công nghiệp và các chuyên gia đang bị chia rẽ. Shiro Arai, Chủ tịch Diễn đàn Công nghiệp Nguyên tử Nhật Bản, được thành lập bởi một công ty liên quan đến hạt nhân, cho biết, "Ngành công nghiệp cũng đang phát triển công nghệ cho các lò phản ứng khí nhiệt độ cao. Nó sẽ góp phần đảm bảo và đào tạo nguồn nhân lực hạt nhân."
