Cuối năm 2007, hội nghị thượng đỉnh quốc tế Bali (Indonesia) gióng lên lời cảnh báo khẩn cấp về sự đe dọa của khí thải cacbonic do sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu ở các nhà máy điện than. Trong thực tế, “hiệu ứng lồng kính” đã và đang gây ra những hậu quả khôn lường trong những năm gần đây: Khí hậu đã trở nên khốc liệt hơn với những cơn nóng, lạnh, lụt bão bất thường. Nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam chúng ta, đã hứng chịu những tổn thất to lớn về sinh mệnh và tài sản.
Đó là những tín hiệu mới đối với ngành năng lượng nguyên tử, hay ngành điện hạt nhân, nói riêng. Bởi vì dường như các quốc gia trên thế giới ngày càng gần nhau hơn trong xu hướng tìm về những nguồn năng lượng sạch, trong đó có điện hạt nhân (ĐHN)?
Phải chăng điện hạt nhân, dù còn đó những băn khoăn e ngại, đang trở thành một sự lựa chọn khả thi trên con đường tìm kiếm nguồn năng lượng bảo đảm cho sự phát triển bền vững của nhiều quốc gia trên thế giới?
Để nhận đúng những tín hiệu mới nói trên, chúng ta cùng lần lại những chặng thăng trầm của ngành điện hạt nhân trên thế giới.
Từ 4 bóng đèn nhỏ đến 400 cỗ máy lớn
Khác với nhiều dạng điện năng khác, điện hạt nhân đã có những bước đi thần tốc trong một thời gian rất ngắn, từ thời điểm phát minh một phản ứng hạt nhân đến lúc trở thành ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng quyết định đối với vận mệnh nhân loại.
Một phản ứng hạt nhân quan trọng mang tính lịch sử được phát hiện trong phòng thí nghiệm từ những năm 1940: Một năng lượng lớn phát ra khi phân chia hạt nhân của nguyên tố nặng, các hạt nhân Uranium hay Plutonium... 1kg uranium nguyên chất, khi phân chia, có thể phát ra lượng nhiệt bằng cả triệu kg than đá. Nếu phản ứng xảy ra tức thời, tức nhiệt lượng phát ra cực lớn trong nháy mắt, sẽ tạo ra vụ nổ hủy diệt khủng khiếp. Thế nhưng nếu được điều khiển để phản ứng xảy ra chậm rãi, nhiệt lượng sẽ tỏa ra từ từ, con người có thể sử dụng lượng nhiệt này. Để sinh ra điện, lượng nhiệt này dùng đun nước, nước sẽ biến thành hơi làm quay tuốc bin phát điện. Như vậy, phát minh về phản ứng phân chia hạt nhân đã dẫn đến hai xu hướng khai thác khác nhau.
Xu hướng thứ nhất: chế tạo các loại bom hủy diệt, bom A và bom H. Mọi người còn nhớ hai quả bom nguyên tử đầu tiên đã hủy diệt hai thành phố Nhật Bản năm 1945.
Xu hướng thứ nhất 6 năm sau đó: nguồn năng lượng này mới được khai thác để biến thành nguồn điện phục vụ cuộc sống con người. Ngày 20/12/1951 tại lò thử nghiệm mang tên EBR-1, ở Hoa Kỳ, nhiệt năng phát ra từ hạt nhân phân chia đã được biến thành dòng điện thắp sáng 4 bóng điện với công suất tổng cộng 200 watt. Đó là thời điểm khởi đầu rất có nghĩa đối với lịch sử của công nghệ điện hạt nhân.
Tuy vậy, nhà máy điện hạt nhân đầu tiên chỉ thực sự xuất hiện vào năm 1954. Đó là nhà máy Obninsk, ở nước Nga: Một lò phản ứng hạt nhân, dùng graphit và nước nhẹ, sản sinh ra nguồn điện 5MW và hòa vào mạng lưới điện.
Từ bấy đến nay, trong 6 thập kỷ, ĐHN đã đóng vai trò là một nguồn điện năng quan trọng, không thể thiếu được của nhiều quốc gia, đã cung cấp một sản lượng điện khổng lồ và nếu thiếu nó, không biết nhân loại sẽ vượt qua khó khăn như thế nào. Chỉ riêng trong năm 2006, ĐHN đã cung cấp 2.658 tỉ kilowatt/giờ điện, chiếm 16% sản lượng điện tổng cộng của mọi loại điện năng.
Tình hình phát triển điện hạt nhân ở các nước trên thế giới (tính đến năm 2005). Nguồn: www.solcomhouse.com
Sau chặng đường hơn nửa thế kỷ, ĐHN đã đi từ nguồn sáng nhỏ bé khởi điểm với 4 bóng đèn 200 watt đến giờ phút này, đầu năm 2008, thế giới đã có 30 nước có ĐHN, sở hữu 439 lò phản ứng năng lượng với công suất điện tổng cộng là 372.059 megawatt. Và còn 29 lò năng lượng nữa đang trong quá trình xây dựng.
Đó là chưa kể đến 280 lò phản ứng chỉ dùng cho công việc nghiên cứu và sản xuất đồng vị phóng xạ nhằm sử dụng trong y tế hay công nghiệp và trên 200 lò phản ứng khác dùng cho tàu biển, phần lớn dùng làm động cơ tàu ngầm, các hàng không mẫu hạm hoặc tàu phá băng.
Sự phát triển ĐHN của CHND Trung Hoa cũng có thể xem là một hiện tượng nổi bật. Nước này bước vào ĐHN khá muộn so với các nước cùng có vũ khí hạt nhân khác, nhưng họ “tiến quân” vào trận địa này khá rầm rộ. Vừa nhập công nghệ của các nước đi trước, vừa tự xây dựng tiềm lực nội địa, chỉ trong một hai thập kỷ, nay Trung Quốc đã có 11 lò điện hạt nhân, đóng góp vào mạng lưới quốc gia một công suất 8 triệu kW điện.
Tóm lại, năng lượng hạt nhân đã đóng góp lớn lao cho sự phát triển nền văn minh nhân loại, góp phần vào quá trình hiện đại, công nghiệp hóa cho thế giới kể từ nửa thế kỷ XX đến nay. Sự đóng góp ấy đáng lẽ còn lớn hơn nhiều nếu không có những vấp ngã đau đớn, những sự cố về an toàn của lò phản ứng, sự cố ở Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island ở Mỹ, và đặc biệt là thảm hoạ Chernobyl ở Ucraina năm 1986…
Những bước thăng trầm
Chặng đường lịch sử hơn nửa thế kỷ của ngành năng lượng hạt nhân có thể phân ra các giai đoạn với những thăng trầm khác nhau.
Những năm 1950–1960 là giai đoạn khởi đầu, với sự ra đời của lò năng lượng trong phòng thí nghiệm EBR-1 của Mỹ (khởi động năm 1951 và đóng cửa 2003), lò năng lượng graphit - nước nhẹ Obninsk của Nga (1954-2002) và nhà máy ĐHN quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới Calder Hall tại Anh (1956-2003). Ở giai đoạn này, điện hạt nhân đang đi những bước đi khai phá, chưa mang tính thương mại hóa.
Phòng điều khiển ở một nhà máy điện hạt nhân. Nguồn: http://science.howstuffworks.com
Thập kỷ tiếp theo, những năm 1960–1970, là giai đoạn phát triển mạnh hơn về công nghệ ĐHN, số nước tham gia tăng lên và quá trình thương mại hóa bắt đầu.
Giai đoạn 1970–1986 mới là giai đoạn phát triển đột biến của ĐHN. Do công nghệ ĐHN đã được phát triển ở mức cao và quá trình thương mại hóa tiến hành rộng rãi, đặc biệt, do thế giới rơi vào tình trạng khủng hoảng dầu hỏa toàn cầu. Chính trong giai đoạn này, tỷ trọng ĐHN trên thế giới tăng gần hai lần, từ 9% lên đến mức kỷ lục 17%. Đồ thị dưới đây là một bức tranh khác, minh họa sự phát triển ĐHN trong hơn 30 năm qua.
Đồ thị: Sự tăng trưởng sản lượng và tỉ trọng ĐHN
Bỗng, năm 1986, sự cố nổ một lò phản ứng của nhà máy ĐHN Chernobyl xảy ra. Dù không phải là phản ứng nổ hạt nhân, nhưng một lượng lớn phóng xạ đã thoát ra ngoài lan toả trên một diện tích rộng lớn, làm nhiều chục người chết tại chỗ hoặc một thời gian ngắn sau đó và nhiều người bị nhiễm xạ ở những mức nặng nhẹ khác nhau.
Sự cố này gây ra thảm họa lớn, không chỉ về sinh mệnh con người và vật chất, mà đặc biệt cho uy tín của bản thân ngành ĐHN, cản trở lớn đà phát triển của ĐHN trên toàn cầu. Sau sự kiện này cộng đồng EC phản đối năng lượng hạt nhân. Ở đây, ngoài sự lo ngại và phản đối của công chúng, còn có các yếu tố chính trị nội tại trong một số nước, họ dùng chính sách hạt nhân như một công cụ tranh giành quyền lực giữa các đảng phái. Và có cả sự bất lợi trong cạnh tranh về mặt kinh tế của ĐHN so với các dạng điện năng khác, do việc tăng cao các yêu cầu về an toàn dẫn đến tăng thời gian xây dựng nhà máy và tăng giá thành trên một đơn vị điện năng.
Các hiệu ứng tổng hợp đó, nhất thời, dẫn đến một số nước đưa ra chủ trương loại bỏ dần ĐHN như Đức và Thuỵ Điển. Một số nước khác làm chậm lại tiến độ xây dựng nhà máy ĐHN. Tuy nhiên, nếu phân tích một cách đầy đủ thì xu hướng chung là tổng sản lượng điện hạt nhân trên thế giới vẫn tăng lên. Ở đồ thị kèm theo, tổng sản lượng điện, tính bằng đơn vị TWh (xem trục số bên trái) và biểu diễn trên các cột thẳng đứng gián đoạn, vẫn tăng, nhưng tỷ trọng ĐHN so với điện năng tổng cộng đã có chiều hướng giảm ít nhiều, từ 17% (năm 1986) đến 16% (năm 2008). Trên đồ thị, tỉ trọng tính bằng % (trục số bên phải) và được mô tả qua những điểm nối liền nhau.
Sở dĩ bức tranh toàn cầu về ĐHN vẫn giữ được nét chấm phá, mảng sáng xen lẫn mảng tối, là do hàng loạt nhà máy đã trót khởi công xây dựng từ trước năm 1986 vẫn lần lượt đưa vào sử dụng. Và do nhu cầu điện năng vẫn càng ngày càng tăng lên, nên một số nước vẫn tiếp tục xây mới các lò phản ứng năng lượng.
Dù sao, tốc độ xây dựng nhà máy ĐHN trên toàn thế giới vẫn giảm mạnh so với dự kiến trước khi xảy ra sự cố Chernobyl và ấn tượng của sự cố này còn lưu giữ trong tâm lý của nhiều người rất nặng nề và dai dẳng. Vì thế có thể xem 15 năm từ 1986 đến 2000 là giai đoạn u ám của ngành ĐHN trên thế giới.