Đóng cửa nhà máy điện hạt nhân có thể làm gia tăng ô nhiễm không khí

Việc đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân và bù đắp bằng những nguồn năng lượng gây ô nhiễm khác có thể dẫn đến hơn 5000 ca tử vong sớm mỗi năm.

Gần 20% điện ở Hoa Kỳ hiện nay đến từ năng lượng hạt nhân. Hoa Kỳ có số lượng nhà máy điện hạt nhân nhiều nhất thế giới, với 92 lò phản ứng nằm rải rác trên cả nước. Nhiều nhà máy trong số này đã hoạt động hơn nửa thế kỷ và sắp hết tuổi thọ dự kiến.

Các nhà hoạch định chính sách đang tranh luận về việc nên đóng cửa hay nâng cấp các nhà máy này để tiếp tục sản xuất điện hạt nhân, vốn được nhiều người coi là giải pháp carbon thấp thay thế cho than, dầu và khí tự nhiên.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu của MIT cho biết có một yếu tố khác cần cân nhắc khi quyết định tương lai của năng lượng hạt nhân: chất lượng không khí. Nếu không có năng lượng hạt nhân, mô hình ô nhiễm không khí sẽ thay đổi như thế nào và ai sẽ chịu tác động?

Nhóm nghiên cứu của MIT đã trả lời những câu hỏi này trong một nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Energy. Họ đưa ra một kịch bản mọi nhà máy điện hạt nhân trong nước đều ngừng hoạt động và xem xét các nguồn khác như than đá, khí tự nhiên và năng lượng tái tạo sẽ đáp ứng nhu cầu năng lượng như thế nào.

Nghiên cứu cho thấy ô nhiễm không khí sẽ tăng lên, khi các nguồn than, khí đốt và dầu tăng lên để bù đắp cho điện hạt nhân. Điều này có thể không mấy bất ngờ, song phát hiện đáng quan tâm là nhóm nghiên cứu dự đoán gia tăng ô nhiễm không khí sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, gia tăng 5.200 ca tử vong do ô nhiễm không khí mỗi năm.

Nhưng nếu có nhiều nguồn năng lượng tái tạo hơn, theo dự đoán đến năm 2030, ô nhiễm không khí sẽ được hạn chế, mặc dù không hoàn toàn. Nhóm nghiên cứu nhận thấy ngay cả trong kịch bản tích cực hơn, ô nhiễm không khí vẫn tăng nhẹ ở một số khu vực Hoa Kỳ, dẫn đến 260 ca tử vong do ô nhiễm không khí mỗi năm.

Khi xem xét các cộng đồng bị ảnh hưởng trực tiếp bởi ô nhiễm không khí gia tăng, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng cộng đồng người Mỹ gốc Phi – một số lượng bất cân xứng sống gần các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, phải chịu mức độ phơi nhiễm lớn nhất.

“Phát hiện này bổ sung tác động xã hội và môi trường khi ngừng điện hạt nhân”, Lyssa Freese, nghiên cứu sinh ở Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh (EAPS) của MIT, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

“Trong cuộc tranh luận về việc duy trì hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân, chất lượng không khí không phải là trọng tâm của cuộc thảo luận,” GS. Noelle Selin tại Viện Dữ liệu, Hệ thống và Xã hội (IDSS) của MIT, đồng tác giả nghiên cứu cho biết thêm. “Chúng tôi thấy ô nhiễm không khí do các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch nguy hiểm đến nỗi bất cứ điều gì khiến việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch gia tăng, chẳng hạn như ngừng nhà máy điện hạt nhân sẽ dẫn đến tác động lớn và không cân bằng giữa các cộng đồng”.

Loại bỏ trong tương lai

Trong quá khứ, việc đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân đã dẫn đến sự gia tăng sử dụng nhiên liệu hóa thạch để đáp ứng nhu cầu. Năm 1985, việc đóng cửa các lò phản ứng ở Thung lũng Tennessee khiến lượng than sử dụng tăng đột biến, một nhà máy ở California bị đóng cửa năm 2012 đã dẫn đến sự gia tăng khí đốt tự nhiên. Ở Đức, nơi năng lượng hạt nhân gần như đã bị loại bỏ hoàn toàn, nhiệt điện than đã tăng lên để lấp đầy khoảng trống.

Nhận thấy những xu hướng này, nhóm MIT đã tự hỏi mạng lưới năng lượng của Hoa Kỳ sẽ phản ứng như thế nào nếu năng lượng hạt nhân bị loại bỏ hoàn toàn.

“Có rất nhiều nghiên cứu xem xét tác động của việc giảm sử dụng than với chất lượng không khí. Nhưng không ai tìm hiểu về chất lượng không khí và điện hạt nhân – nguồn năng lượng cũng đang suy giảm”, Freese nói.

Trong nghiên cứu mới, các tác giả đã sử dụng mô hình điều phối mạng lưới năng lượng do nhà nghiên cứu Alan Jenn ở Đại học California (UC Davis), đồng tác giả nghiên cứu phát triển để đánh giá phản ứng của hệ thống năng lượng ở Hoa Kỳ khi dừng điện hạt nhân. Mô hình mô phỏng hoạt động của tất cả nhà máy điện trên cả nước và chạy liên tục để ước tính nhu cầu năng lượng tại 64 vùng trên toàn quốc theo từng giờ.

Giống như cách vận hành của thị trường điện thực tế, mô hình chọn tăng hoặc giảm sản lượng điện dựa trên chi phí: Các nhà máy điện rẻ hơn sẽ được ưu tiên cung cấp cho lưới điện nhiều hơn so với các nguồn năng lượng đắt tiền.

Nhóm nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu về lượng khí thải và chi phí năng lượng của từng nhà máy trong cả năm cho mô hình. Sau đó, họ chạy mô hình theo các kịch bản khác nhau, bao gồm: lưới điện không có điện hạt nhân, lưới điện cơ sở tương tự hiện nay bao gồm điện hạt nhân, và lưới điện không có điện hạt nhân, kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo dự kiến sẽ được bổ sung vào năm 2030.

Ngoài ra, họ cũng kết hợp với một mô hình hóa học khí quyển để mô phỏng sự di chuyển của khí thải ở từng nhà máy trên khắp cả nước, đánh dấu trên bản đồ mật độ dân số. Các nhà nghiên cứu đã tính toán nguy cơ tử vong của những người dân sống trong con đường ô nhiễm này dựa trên mức độ phơi nhiễm.

Phản hồi hệ thống

Nghiên cứu trên cho thấy một mô hình rõ ràng: không có năng lượng hạt nhân, ô nhiễm không khí sẽ tồi tệ hơn, ảnh hưởng chủ yếu đến các khu vực ở Bờ Đông, nơi tập trung phần lớn các nhà máy điện hạt nhân. Khi các nhà máy này đóng cửa, nhóm nghiên cứu thấy hoạt động của các nhà máy nhiệt điện than và khí đốt tăng lên, dẫn đến 5.200 ca tử vong liên quan đến ô nhiễm trên toàn quốc, so với kịch bản cơ sở.

Họ cũng tính toán rằng nhiều người cũng có nguy cơ tử vong sớm do gia tăng phát thải carbon dioxide tác động xấu đến khí hậu. Điều này có thể dẫn đến thêm 160.000 ca tử vong trong thế kỷ tới.

“Chúng ta cần suy nghĩ kĩ càng về việc dừng các nhà máy điện hạt nhân”, Freese nói. “Việc đóng cửa một thứ không trực tiếp phát thải vẫn có thể làm gia tăng lượng khí thải, bởi hệ thống lưới điện sẽ phải thay đổi để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện”.

“Điều này có thể đồng nghĩa với việc chúng ta cần triển khai nhiều nhà máy sản xuất năng lượng tái tạo hơn nữa, để lấp đầy lỗ hổng do điện hạt nhân để lại”, Selin cho biết thêm. “Nếu không, chất lượng không khí chắc chắn sẽ suy giảm”.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ.

Thanh An dịch

Nguồn: https://news.mit.edu/2023/study-shutting-down-nuclear-power-could-increase-air-pollution-0410