Sử dụng hoàn toàn công nghệ Nhật Bản nâng cao độ an toàn (Ảnh: Bộ trao đổi nhiệt trung gian do Toshiba và IHI sản xuất)
Vào ngày 28, Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản (JAEA) đã mở cửa cho công chúng cơ sở thử nghiệm HTGR tại Viện Nghiên cứu Oarai ở Oarai, tỉnh Ibaraki. Đây là một trong những nhà máy điện hạt nhân "thế hệ tiếp theo" nhằm cải tiến công nghệ an toàn. Trong bối cảnh nguồn cung và nhu cầu điện ngày càng thắt chặt, Thủ tướng Fumio Kishida đã đảo ngược chính sách trước đây và ra lệnh xây dựng các nhà máy điện hạt nhân thế hệ tiếp theo mới và xem xét việc xây dựng lại. JAEA gần đây đã quyết định tham gia vào dự án phát triển nhà máy điện hạt nhân thế hệ tiếp theo ở Anh, và đang thu hút sự chú ý.
Một tòa nhà ở một góc của viện nghiên cứu. Bình chứa và thiết bị làm mát bao phủ lõi của lò phản ứng thử nghiệm và nghiên cứu nằm dưới lòng đất đã được mở cửa cho công chúng. Nó nằm dưới lòng đất để ngăn chặn thiệt hại như sóng thần và các cuộc tấn công khủng bố. Chu vi của bình áp suất lò phản ứng được bao phủ bởi các đường ống mà khí heli của chất làm mát chảy qua. Bình chứa được chế tạo bởi Mitsubishi Heavy Industries, và bộ trao đổi nhiệt trung gian giúp tách nhiệt từ lõi ra bên ngoài do Toshiba và IHI chế tạo.
Các nhà máy điện hạt nhân chính thống hiện nay, được gọi là “lò phản ứng nước nhẹ”, sử dụng nhiệt của nhiên liệu hạt nhân để đun sôi nước và sử dụng hơi nước để quay tua-bin tạo ra điện. Nước được sử dụng làm chất làm mát, và hydro tạo ra từ chất này phát nổ, dẫn đến các vụ tai nạn nhà máy điện hạt nhân trong quá khứ. Ngược lại, khí heli, được sử dụng làm chất làm mát trong lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao, ổn định về mặt hóa học và về nguyên tắc, có nguy cơ tai nạn thấp.
Nhiên liệu này được sản xuất bởi Nuclear Fuel Industries, một công ty con của Toshiba, và được bao phủ bởi bốn lớp vật liệu chịu nhiệt như gốm sứ. Các cấu trúc như bình áp lực được phủ bằng than chì chịu nhiệt cao được sản xuất bởi Fuji Electric. Chất liệu than chì do Toyo Tanso đảm nhận. Các đường ống dẫn khí heli đi qua ban đầu được thiết kế cho máy bay, nhưng Mitsubishi Materials đã làm lại chúng cho các lò phản ứng hạt nhân.
"Đó là một bộ sưu tập công nghệ Nhật Bản." Masayuki Shinozaki, Phó Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển HTGR của JAEA, nhấn mạnh: Những công nghệ này làm giảm nguy cơ rò rỉ nhiên liệu và giải phóng các chất phóng xạ.
Theo JAEA, khái niệm cơ bản về lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao đã xuất hiện ở nước ngoài vào những năm 1960 và 1970. Tại Nhật Bản, Kawasaki Heavy Industries cũng phát triển công nghệ điện hạt nhân với các lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao. Sự phát triển cũng tiến triển ở nước ngoài. Tuy nhiên, do những rào cản kỹ thuật cao, các lò phản ứng hạt nhân thương mại vẫn chưa được hiện thực hóa trên thế giới. Sự phát triển chậm lại sau những năm 1980 do tai nạn nhà máy điện hạt nhân ở Hoa Kỳ và Liên Xô cũ.
Nhật Bản lại cắt bánh lái của sự phát triển. Với công suất tối đa 300.000 kilowatt, bằng khoảng một phần ba so với các nhà máy điện hạt nhân hiện có, đang có những động thái tích cực để tận dụng năng lượng nhiệt cao tới 950 độ C. Mitsubishi Heavy Industries sẽ phát triển công nghệ sản xuất hydro hàng loạt mà không thải ra carbon dioxide (CO2) bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt của lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao. Hydro đang thu hút sự chú ý như một loại nhiên liệu thế hệ tiếp theo.
JAEA thúc đẩy nghiên cứu và phát triển HTGR (Thị trấn Oarai, tỉnh Ibaraki)
Các lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao của JAEA đang trải qua các bài kiểm tra an toàn theo tiêu chuẩn của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) trong trường hợp hệ thống làm mát ngừng hoạt động. HTGR sử dụng than chì làm vật liệu để tản nhiệt ra bên ngoài ngay cả khi hệ thống làm mát bị dừng. Nếu sự gia tăng nhiệt độ có thể được ngăn chặn ngay cả khi tất cả sản lượng khí heli bị ngừng trong năm nay, thì cuộc thử nghiệm sẽ hoàn thành và sự an toàn có thể được chứng minh trên toàn thế giới.
Trong dự án phát triển nhà máy điện hạt nhân thế hệ tiếp theo của Vương quốc Anh, chúng tôi sẽ hợp tác với Viện Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử Quốc gia của nước này và công ty điện hạt nhân Jacobs để bắt đầu nghiên cứu sơ bộ về thiết kế cơ bản của lò phản ứng và chi phí phát điện. Tetsuo Nishihara, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển HTGR, cho biết "Nhật Bản và Trung Quốc là những quốc gia duy nhất trên thế giới có công nghệ HTGR. Chúng tôi nhận thấy rằng cần phải học hỏi công nghệ của Nhật Bản."
JAEA chỉ tham gia vào các lò phản ứng thử nghiệm, được giới hạn trong các thí nghiệm trình diễn. Trung Quốc dẫn đầu thế giới về sản xuất điện từ các lò phản ứng trình diễn. Tại Nhật Bản, HTGRs, bao gồm cả nỗ lực của JAEA, có khả năng được đưa vào sử dụng thực tế sớm nhất vào những năm 1930. Liệu Nhật Bản có thể trau dồi công nghệ trong khi đóng góp vào các kế hoạch phát triển ở nước ngoài và nâng cao năng lực công nghệ của chính mình thông qua phát triển trong nước không? Nó ảnh hưởng đến sự cạnh tranh phát triển các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới.
