Công nghệ lò phản ứng nước áp lực "lên ngôi"

Sự phát triển không ngừng

Theo Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, công nghệ VVER hay WWER (dịch từ tiếng Nga là Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor, hay tiếng Anh là Water-Water Power Reactor) là loại thiết kế lò áp lực (PWR) được phát triển khởi đầu bởi Công ty OKB Gidropress, trực thuộc Tập đoàn Năng lượng nguyên tử quốc gia Nga. Các thế hệ sớm nhất của VVER được xây dựng từ trước năm 1970.

Thế hệ đầu tiên là VVER-440, trong đó kiểu V230 được thiết kế thông dụng nhất, cung cấp 440MW điện. Tiếp tục sửa đổi VVER-440, kiểu V213 thuộc thế hệ II ra đời đã là sản phẩm của các tiêu chuẩn an toàn hạt nhân đầu tiên được thông qua tại Liên Xô cũ. Kiểu lò này được bổ sung các hệ thống cấp nước phụ trợ và làm mát khẩn cấp. Lò VVER kiểu V213 đã hoạt động từ năm 1971 (có giấy phép hoạt động đến năm 2016) mà chưa có sự thay thế bình sinh hơi, bộ phận lắp ráp trên đỉnh lò và các bộ phận chủ yếu khác.

Trong khi đó, công nghệ VVER-1.000 (công suất lò phản ứng phát điện là 1.000MW) lớn hơn thuộc thế hệ thứ III được phát triển sau năm 1975. Năm 1980 VVER-1.000 đầu tiên đã được đưa vào hoạt động. Các thiết kế VVER được làm công phu để kết hợp với các hệ thống nhà lò, an toàn thụ động và kiểm soát tự động của thế hệ lò phản ứng thứ III phương Tây. VVER-1.200 là kiểu thiết kế mới nhất hiện nay đã được đề xuất xây dựng. VVER-1.200 là tiến hóa của VVER-1.000 với công suất tăng lên đến 1.200MW điện và có các đặc trưng an toàn thụ động thêm vào. VVER-1.200 thuộc thế hệ III+ sử dụng phổ biến trong giai đoạn từ năm 2006 đến 2017.

Cùng thế hệ VVER-1.200 của Nga, các lò của phương Tây có ESBWR và APWR đang trong giai đoạn thiết kế; các lò EP, AP1000 và SFR (BN-800) đang trong các giai đoạn xây dựng. VVER vẫn đang được lên kế hoạch cải tiến và nâng cấp. Hiện nay lò VVER-SCWR (SCWR - supercritical water reactor, loại lò nước nhẹ - LWR) đang trong giai đoạn thiết kế. Loại lò SCWR là hệ thống hạt nhân tiên tiến hứa hẹn trong tương lai do có hiệu suất nhiệt cao (45% so với 33% đối với các LWR hiện nay) và thiết kế đơn giản hơn. Dự kiến từ năm 2017 trở đi, thế hệ lò thứ IV sẽ có sự hiện diện của VVER-SCWR.

Công nghệ đáng tin cậy

Sau thảm họa Fukushima tháng 3-2011, Liên minh Châu Âu, Nga đã yêu cầu các nhà máy ĐHN trong lãnh thổ của mình được thanh tra. Kết quả cho thấy công nghệ VVER có độ tin cậy rất cao.

Tại hội thảo về công nghệ VVER tổ chức tại Cộng hòa Séc cuối năm 2013, ông Leos Tomicek, Phó Chủ tịch Công ty Rosatom Overseas (Nga) cho biết, công nghệ này đã trải qua 1.500 chu kỳ phản ứng mà không có một sự cố nào. Hiện nay, đại diện tiên tiến nhất của công nghệ lò phản ứng nước áp lực là mẫu VVER-1.200, hiện đang được thi công tại Nhà máy ĐHN Temelin (Séc) bởi Liên doanh Séc - Nga. VVER-1.200 được đánh giá là sự kết hợp tối ưu giữa hệ thống an toàn chủ động và thụ động, với khả năng xảy ra rủi ro là một phần một triệu.

Trong trường hợp xảy ra sự cố ngoài dự đoán, lò phản ứng được trang bị với đơn vị hứng lõi chảy - là một đĩa kim loại đặt dưới lò phản ứng. Trong trường hợp có sự cố trầm trọng, nhiên liệu sẽ chảy vào đơn vị này và có thể được giữ lại vô thời hạn. Hơn nữa, thiết kế cho phép khả năng tản nhiệt tự động của đơn vị. Điều này có nghĩa là kể cả dưới những điều kiện phức tạp và bất ngờ nhất, phóng xạ sẽ không ra ngoài phạm vi lò phản ứng gây ra những thảm họa tương tự như Fukushima (tổ máy số 1 được vận hành tháng 3-1971 và sử dụng công nghệ lò phản ứng nước sôi BWR - PV)… Nhờ có sự phối hợp giữa các hệ thống an ninh, lò phản ứng VVER-1.200 về mọi mặt đạt các tiêu chí của thế hệ III+.

Theo các chuyên gia quốc tế, sự phát triển của các ngành khoa học khác cũng dẫn đến độ an toàn của VVER-1.200 và năng suất của nhà máy ĐHN thế hệ lò phản ứng này cao hơn trước rất rõ. Ví dụ, VVER-1.200 sử dụng các máy phát điện hiệu quả hơn, hệ thống điều khiển, quản lý tiến bộ hơn, cũng như công nghệ ứng dụng trong quy trình bảo trì và thay thế nhiên liệu tốt hơn trước rất nhiều. Cần phải nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lò phản ứng VVER-1.200 có vòng đời thiết kế 60 năm với khả năng kéo dài thời gian khai thác.

Phó Chủ tịch Cộng đồng nguyên tử Cộng hòa Séc Miroslav Kavalec cho rằng, yếu tố tạo sự tin cậy khác của lò phản ứng nước áp lực đó là vị trí nằm ngang của các thiết bị tạo hơi nước, giúp cho các thiết bị này có thể vận hành trong 30 năm mà không gặp vấn đề gì, ví dụ như tại Nhà máy ĐHN Dukovany (Séc).

Tính đến năm 2009, đã có 51 nhà máy ĐHN sử dụng công nghệ VVER. Đáng nói là, cả thế giới có 39 nhà máy ĐHN đưa vào hoạt động từ năm 1999 trở lại đây, trong đó có 8 nhà máy sử dụng VVER. Ngoài ra, cũng tính đến năm 2009 tiếp tục có 14 trong tổng số 52 nhà máy ĐHN đang xây dựng sử dụng VVER. Theo thống kê cho đến năm 2013, số lượng sử dụng VVER-1.000 chiếm đa số (55 lò trong tổng số 105 VVER đã và đang xây dựng). Riêng thế hệ VVER-1.200 tiên tiến nhất hiện nay đã có 10 lò đang trong giai đoạn xây dựng tại Thổ Nhĩ Kỳ và Nga. Như vậy có thể nói kinh nghiệm vận hành công nghệ VVER là rất đáng kể.