Lò phản ứng hạt nhân nổi sử dụng muối nóng chảy

Công ty khởi nghiệp Seaborg Technologies ở Copenhagen bắt tay vào chế tạo một loại lò phản ứng hạt nhân mới rẻ, cơ động, linh hoạt và siêu an toàn.

Với kích thước lớn ngang container, lò phản ứng muối nóng chảy cỡ nhỏ có thể sản xuất hàng loạt với số lượng hàng nghìn chiếc, sau đó đặt trên sà lan trôi nổi và triển khai trên khắp thế giới.

Mỗi lò phản ứng có thể sản xuất tới 200 MW điện và đặt trên sà lan nổi. (Ảnh: Seaborg Technologies).

Tương tự những lò phản ứng muối nóng chảy khác đã tồn tại từ thập niên 1950, sản phẩm của Seaborg Technologies được thiết kế để giảm tối đa hệ quả từ các vụ tai nạn. Đầu tiên, lò sử dụng nhiên liệu hạt nhân trộn lẫn với muối flo. Hỗn hợp chuyển thành dạng lỏng ở trên 500 độ C, cho phép chảy qua lò phản ứng vận hành ở áp suất gần với áp suất khí quyển. Muối lỏng đóng vai trò như chất làm mát cho nhiên liệu hạt nhân, thay thế nước áp suất cao làm mát ở các thiết kế lò phản ứng cũ. Nhưng nếu nhiên liệu này tiếp xúc với không khí thay vì thoát ra dưới dạng hơi nước, nó hoạt động như dung nham và cứng lại thành đá.

Đá thải ra từ lò có tính phóng xạ, nhưng có thể dọn sạch. Nó cũng có độ hòa tan thấp trong nước nên khá an toàn nếu rơi xuống biển. Thứ hai, nếu nhiệt độ vượt ngoài tầm kiểm soát vì lý do nào đó, chốt bằng muối đông cứng ở đáy lò phản ứng là thứ đầu tiên tan chảy, lập tức trút lõi lò vào hàng loạt bể làm mát ở bên dưới.

Nhưng có lẽ khác biệt có tác động lớn nhất trong thiết kế của Seaborg là lắp lò phản ứng trên sà lan trôi nổi ngoài khơi thay vì phát triển nhà máy năng lượng hạt nhân ở đất liền. Lợi thế đầu tiên là khả năng sản xuất số lượng lớn lò phản ứng ở một cơ sở. Các sà lan có thể di chuyển tới bất cứ nơi nào trên hành tinh, neo ngoài khơi hoặc hoạt động trên những dòng sông lớn nhỏ, tùy theo kích thước của lò phản ứng, do đó không cần chuẩn bị sẵn mặt bằng. Hệ thống cũng vận hành hoàn toàn độc lập và dễ dàng kết nối với mạng lưới điện.

Thách thức với tất cả lò phản ứng muối nóng chảy là xói mòn. Bản thân muối nóng chảy có tính ăn mòn rất cao. Đây sẽ là khó khăn lớn trong việc thiết kế mọi thành phần tiếp xúc với muối nhiên liệu. Việc đặt lò trên sà lan trôi nổi trong nước biển cũng tạo điều kiện cho lớp ngoài của lò tiếp xúc với tác nhân ăn mòn. Tàu chở hàng thường được thiết kế để hoạt động 25 năm do ảnh hưởng từ nước biển.

Các lò phản ứng muối nóng chảy khác sử dụng graphite như chất điều tiết, làm chậm tốc độ của neutron sản sinh từ phản ứng phân hạch. Tuy nhiên, graphite thường nứt vỡ và yếu đi khi tiếp xúc với bức xạ mạnh cùng quá trình làm nóng và hạ nhiệt lặp lại. Giải pháp của Seaborg là dùng một loại muối nóng chảy khác là natri hydroxide làm chất điều tiết. Ống chứa muối nhiên liệu được đặt bên trong ống lớn hơn chứa natri hydroxide, tạo ra lò phản ứng hạt nhân hoàn toàn sử dụng nhiên liệu lỏng hoàn toàn. Nhưng bản thân natri hydroxide cũng là chất ăn mòn cực mạnh, vì vậy Seaborg cần xử lý cả chất ăn mòn này.

Theo dự kiến, nguyên mẫu cỡ lớn của lò phản ứng muối nóng chảy sẽ đi vào hoạt động năm 2025 ngoài khơi một hòn đảo ở Đông Nam Á. Seaborg hy vọng có thể xin cấp phép cho thiết kế vào năm 2026 và sản xuất hàng loạt ở quy mô thương mại năm 2027. Lò phản ứng của Seaborg đủ nhỏ để đặt trong container nên rất dễ vận chuyển và hoạt động khoảng 12 năm mà không cần tiếp nhiên liệu.

Cập nhật: 21/06/2021 Theo VnExpress