Mỹ xây dựng lò phản ứng hạt nhân thế hệ 4 đầu tiên

Kairos Power khởi công xây dựng lò phản ứng thử nghiệm công suất thấp Hermes ở Oak Ridge, Tennessee, sử dụng thiết kế tầng sỏi TRISO và làm mát bằng muối fluoride nóng chảy, giúp vận hành an toàn hơn.

Hermes là lò phản ứng thế hệ 4 đầu tiên và duy nhất được duyệt xây dựng bởi Ủy ban Điều phối Hạt nhân Mỹ, Interesting Engineering hôm 1/8 đưa tin. Theo Kairos Power, đây cũng là lò phản ứng không sử dụng nước nhẹ đầu tiên được cấp phép ở Mỹ trong hơn 50 năm qua và dự kiến hoạt động năm 2027. Dự án lò phản ứng Hermes được hỗ trợ bởi Chương trình thử nghiệm lò phản ứng tiên tiến của Bộ Quốc phòng Mỹ.

Thiết kế của cơ sở lò phản ứng thử nghiệm công suất thấp Hermes. (Ảnh: Kairos Power).

Theo Văn phòng Năng lượng Hạt nhân, lò phản ứng Hermes đang được xây dựng nằm trong chương trình phát triển lò phản ứng thương mại mà Kairos Power có thể triển khai trong thập kỷ tới. Hermes sẽ sử dụng thiết kế tầng sỏi TRISO với chất làm mát là muối fluoride nóng chảy để chứng minh có thể sản xuất nhiệt sạch chi phí rẻ.

Ủy ban Điều phối Hạt nhân Mỹ cấp phép xây dựng cho dự án vào tháng 12 năm ngoái. Bộ Năng lượng Mỹ sẽ đầu tư 303 triệu USD để hỗ trợ thiết kế, thi công và bàn giao Hermes thông qua Chương trình thử nghiệm lò phản ứng tiên tiến của họ. Kairos Power đang hợp tác với Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos để sản xuất nhiên liệu sỏi TRISO cho lò phản ứng. Công ty cũng thỏa thuận hợp tác phát triển với Cơ quan Thung lũng Tennessee để cung cấp hỗ trợ kỹ thuật, vận hành và cấp phép.

Kairos Power gần đây kết thúc thử nghiệm muối nóng chảy ở Đơn vị Thử nghiệm Kỹ thuật (ETU) đầu tiên tại cơ sở sản xuất ở Albuquerque, New Mexico. Hệ thống này là phiên bản đầu tiên trong 3 phiên bản đang được xây dựng nhằm giúp thiết kế, thi công và vận hành Harmes. Hiện nay, công ty đang xây dựng ETU thứ hai tại Mexico và sẽ hợp tác với Barnard Construction trong hệ thống thứ 3 đặt cạnh khu vực lò phản ứng Hermes.

Thay vì dùng nước như lò phản ứng hạt nhân thông thường, lò phản ứng của Kairos Power sử dụng muối fluoride nóng chảy như chất làm mát. Muối fluoride nóng chảy có độ ổn định hóa học cực tốt, khả năng truyền nhiệt ở nhiệt độ cao và giữ lại sản phẩm phân hạch có thể giải phóng từ nhiên liệu. Ngoài ra, lò phản ứng của Kairos Power sử dụng nhiên liệu phủ ceramic toàn bộ, duy trì độ nguyên vẹn cấu trúc ngay cả ở nhiệt độ cực cao. Nhiên liệu này sẽ không bị hư hại ngay cả ở nhiệt độ cao hơn nhiều nhiệt độ nóng chảy của nhiên liệu phản ứng kim loại thông thường.

Công ty cho biết lò phản ứng của họ có nhiều tính năng an toàn thụ động, không cần dùng điện để loại bỏ nhiệt từ lõi sau khi ngừng hoạt động. Lò phản ứng có biên an toàn đặc biệt lớn dựa trên sự kết hợp nhiên liệu và chất làm mát, cho phép làm mát khẩn cấp dựa vào vật lý cơ bản thay vì hệ thống kỹ thuật. Theo dữ liệu do Kairos Power cung cấp, lò phản ứng KP-FHR có thể sản xuất 140 MW điện với hiệu suất ròng 45%.

Gần đây, Trung Quốc cũng tiến hành mở rộng nhà máy điện hạt nhân thế hệ 4 đầu tiên trên thế giới là nhà máy điện hạt nhân nhiệt độ cao làm mát bằng khí (HTGR) Shidaowan  ở tỉnh Sơn Đông phía đông Trung Quốc. Trang bị lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao đầu tiên trên thế giới, nhà máy hoạt động thương mại từ tháng 12 năm ngoái. Khi hoàn thành, dự kiến nhà máy sẽ sản xuất 20 tỷ kilowatt giờ mỗi năm, tăng diện tích cung cấp nhiệt thêm 20 triệu m2 và đem lại lợi ích cho 600.000 cư dân địa phương.

• Lò phản ứng hạt nhân thời tiền sử
• Phân loại các lò phản ứng hạt nhân
• Lò phản ứng hạt nhân siêu nhỏ có thể sản xuất 5 MW điện