Lò phản ứng nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, có một xu thế đáng chú ý là các cường quốc về năng lượng hạt nhân cũng là những nơi tập trung nhiều lò phản ứng nghiên cứu nhất. Hiện Liên bang Nga đang là quốc gia dẫn đầu về số lượng lò nghiên cứu với 63 lò, bao gồm cả tổ hợp tới hạn; tiếp theo là Hoa Kỳ 42, Trung Quốc 17, Pháp 10, Nhật Bản 8 và Đức 8.

Lò phản ứng nghiên cứu HARANO của Hàn Quốc.

Việc các cường quốc đầu tư cho các lò nghiên cứu là điều dễ hiểu, bởi từ những “cỗ máy cái” này, rất nhiều công trình nghiên cứu quan trọng, cung cấp những khám phá mới, những hiểu biết mới và sản phẩm mới cho con người, không riêng lĩnh vực năng lượng nguyên tử mà còn ở nhiều lĩnh vực khác, đã ra đời. Vì thế, nhiều quốc gia đang phát triển cũng đầu tư vào lò nghiên cứu là Algeria, Bangladesh, Colombia, Ghana, Jamaica, Libya, Morocco, Nigeria, Thái Lan… và cả Việt Nam với lò phản ứng Đà Lạt. Một số quốc gia thành viên của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đang xây dựng hoặc có kế hoạch xây dựng (trong tương lai gần) lò nghiên cứu đầu tiên là Jordan, Azerbaijan, Sudan, Bolivia, Tanzania, Saudi Arabia. Nhiều lò nghiên cứu được xây dựng vào những năm 1960-1970, đạt đỉnh về số lượng vào năm 1975 là 373 lò, so với hiện nay có tổng số 264 lò (bao gồm cả 19 lò dừng tạm thời) tại 55 quốc gia. 70% số lò đang vận hành có tuổi đời hơn 30 năm, 50% có tuổi đời hơn 40 năm. Cho đến thời điểm hiện tại, đã có 483 lò nghiên cứu dừng (shutdown) hoặc chấm dứt hoạt động (decommissioning), một số được chuyển thành bảo tàng lịch sử hạt nhân. Có thể nói, người ta vẫn có thể tận dụng được giá trị của một lò nghiên cứu dù vòng đời [hoạt động] của nó chấm dứt.

Dù hiện nay, nhiều lò nghiên cứu không được sử dụng hết công suất, nhiều lò cũ sẽ sớm dừng và chấm dứt hoạt động thì trong nhiều thập kỷ tới, lò nghiên cứu vẫn sẽ tiếp tục đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của ngành năng lượng nguyên tử. Vì vậy, từ năm 2005 đến năm 2014, thế giới đã chứng kiến 19 lò mới ra đời và hiện tại đang có 6 lò nghiên cứu trong quá trình xây dựng. Một số lò mới được thiết kế đặc biệt để có thể tạo ra thông lượng neutron cao, đa mục tiêu, đáp ứng nhu cầu đặc thù của thế hệ tiếp theo của lò phản ứng phân hạch hoặc lò phản ứng tổng hợp.

Mặc dù công chúng vẫn lo ngại về sự an toàn của lò phản ứng hạt nhân nhưng trong lịch sử hơn 60 năm vận hành và sử dụng lò nghiên cứu của thế giới, chưa hề xảy ra một sự cố hạt nhân nghiêm trọng nào đối với con người và môi trường. Vì vậy, nhiều lò nghiên cứu còn được đặt trong khuôn viên của trường đại học hoặc viện nghiên cứu, giữa các thành phố và trung tâm.

Về mặt kỹ thuật, lò nghiên cứu được trang bị các hệ thống an toàn tuân thủ nguyên lý “bảo vệ theo chiều sâu”, trong đó sử dụng các lớp bảo vệ vật lý khác nhau, nhằm ngăn chặn rò rỉ khí thải i-on hóa, vật liệu hạt nhân và các chất phóng xạ. Khi có bức xạ xuyên qua một lớp bảo vệ an toàn, hệ thống điều khiển sẽ lập tức cảnh báo để chấm dứt ngay lập tức phản ứng hạt nhân trong quá trình lò đang vận hành, qua đó ngăn chặn phát tán các chất phóng xạ. Hệ thống này cũng dựa trên khái niệm “an toàn theo chức năng”, tuân thủ nguyên lý ALARA cho hoạt động tự bảo vệ của lò phản ứng, nghĩa là các mức rủi ro có thể xảy ra đều ở “mức thấp nhất có thể đạt được một cách hợp lý”.
————–
Tài liệu tham khảo
[1] Research Reactors: Purpose and Future, IAEA (2016).
[2] Các báo cáo tại Hội thảo khoa học do Bộ KH&CN, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam và Tập đoàn Năng lượng nguyên tử Liên bang Nga đồng tổ chức ngày 10/2/2017 tại Hà Nội.