Fwd: Năng Lượng Hạch Nhân

---------- Forwarded message ----------
From: Truyet Mai <envirovn@gmail.com>
Date: 2009/7/9
Subject: Năng Lượng Hạch Nhân
To: mttruyet.envirovn@blogger.com

Năng Lượng Hạch Nhân

 

Quan niệm đúng đắn về phát triển bền vững cũng như nhu cầu năng lượng cần thiết cho phát triển là hai vấn đề cấp thiết mà nhân loại cần phải lưu tâm trong những năm sắp đến. Tiến trình toàn cầu hóa trong phát triển chung khiến cho hầu hết lãnh đạo các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là những quốâc gia hậu kỹ nghệ cần phải ngồi lại để tìm ra những biện pháp chung hầu giải quyết vấn đề cốt lỏi của con người. Đó là năng lượng cần thiết để phát triển.

 

Trước những vấn nạn môi trường và hệ sinh thái bị hủy diệt, nhu cầu điện năng đến từ than đá hay thủy điện dần dần bị thay thế bằng những nguyên liệu "sạch" cho năng lượng. Năng lượng từ dầu hỏa có nguy cơ bị cạn kiệt trong những thập niên sắp đến. Về năng lượng gió cũng như năng lượng mặt trời...chỉ là những bước đầu, chưa đạt quy mô lớn và giá thành tương đối còn cao.

 

Chỉ còn lại năng lượng hạch nhân hiện đang được các quốc gia ráo riết tập trung nghiên cứu để tiến đến một công nghệ năng lượng sạch, an toàn, giá thành rẽ, và mang lại nhiều ứng dụng khác hơn là việc tạo ra điện năng phù hợp với tinh thần phát triển bền vững do LHQ đề ra.

 

Bài viết có mục đích trình bày một số thông tin căn bản về sự lịch sử và sự hình thành một lò phản ứng hạch nhân, cùng những viễn kiến tiến tới một công nghệ sạch cùng một số an toàn lao động trong vận hành để từ đó suy nghiệm về việc xây dựng một lò nguyên tử ở Việt Nam.

 

Sự hình thành năng lượng hạch nhân

 

Hiện tại, năng lượng hạch nhân cung cấp khoảng độ 16% nhu cầu điện năng cho thế giới. Lò năng lượng hạch nhân chúng ta có được ngày hôm nay dựa trên nguyên lý tách rời hạch nhân (nuclear fission). Trong chiều hướng cải thiện công nghệ mới, các khoa học gia lần lần hoàn chỉnh và đạt được hiệu năng tồi đa cùng với mức an toàn trong vậnhành gần như tuyệt đối.

 

Nguyên lý tách rời căn cứ vào cấu trúc nhân của nguyên tử (nuclei). Mọi thay đổi trong nhân được gọi là phản ứng hạch nhân. Và năng lượng phát thải từ phản ứng hạch nhân hay năng lượng hạch nhân được chuyển đổi tahnh điện năng.

 

Có hai loại phản ứng hạch nhân:

-                      Trong thiên nhiên: Phản ứng hạch nhân có thể xảy ra trong thiên nhiên như mât trời hay các vì sao tạo ra sức nóng và ánh sáng qua phản ứng hạch nhân trong vũ trụ.

-                      Do con người: Con người có thể sáng chế ra lò phản ứng hạch nhân, phần tử chính trong các nhà máy điện hạch nhân.

 

Có hai cách để tạo ra phản ứng hạch nhân: - hoặc nhân của nguyên tử bị tách rời và tạo ra năng lượng; hiện tượng nầy có tên là sự tách rời hạch nhân (nuclei fission); - hoặc nhiều nhân nhỏ kết hợp lại phát ra năng lượng trong quá trình kết hợp; hiện tượng nầy có tên là sự kết hợp hạch tâm (nuclear fusion).

 

Hiện tượng tách rời hạch nhân là nhân của nguyên tử bị tách ra thành nhiều phần tử nhỏ hơn và phóng thích ra năng lượng. Bom nguyên tử (atomic bomb) và các lò hạch nhân thành hình dựa theo nguyên lý trên và xữ dụng nguyên tố Uranium làm nguyên vật liệu.

 

Còn sự kết hợp hạch nhân căn cứ vào sự kết hợp các nhân lại với nhau dưới nhiệt độ cao. Thí dụ, mặt trời và các vì sao có sức nóng lớn, do đó có thể kết hợp với các nhân Hydrogen để cho ra khí Helium nặng hơn. Bom Hydrogen hay bom khinh khí cũng dựa theo nguyên lý nầy ví trong quá trình phản ứng, lượng năng lượng phát ra cao gấp ngàn lần lượng năng lượng ban đầu.

 

Hiện tại, các nhà khoa học vẫn tiếp tục cố gắng từ thập niện 1980 để thực hiện sự kết hợp hạch nhân trong điều kiện nhiệt độ thấp (nhiệt độ trung bình 23 ^oC) gọi là sự kết hợp lạnh (cold fusion). Làm như thế, nếu thành công sẽ giảm thiểu tối đa năng lượng cần thiết để tạo ra phản ứng ban đầu. Nhưng cho đến nay, chưa có khoa học gia nào thành công trong việc nghiên cứu nầy, ngoài một công bố kết quả nghiên cứu thành công "giả tạo" của một giáo sư tại ĐH Denver, Colorado vào năm 1987, tạo nên luồng sóng dư luận phản đối nổi lên khắp thế giới làm hại uy tín của trường một thời gian dài.

 

  Sự phân bổ các lò năng lượng hạch nhân

 

Hiện tại (2006), trên thế giới hiện có 442 lò phản ứng hạch nhân đang hoạt động rãi rác ở 31 quốc gia, (trong đó Hoa Kỳ có 103 lò cung ứng 19% điện năng của xứ nầy) sản xuất ra 363 triệu Kilowatt (KW) điện năng. Trung bình một lò phản ứng có khả năng sản xuất từ 800 trăm ngàn đến một triệu KW. Hiện tại, có 30 lò đang được xây cất ở 24 quốc gia, và thế giới cũng đang có dự kiến xây dựng thêm 104 lò phản ứng nữa trong vòng 10 năm tới.

 

Các quốc gia Á Châu như Trung Hoa, 15 tới 30 lò cho năm 2020), Aán Độ, 16 lò, Nhật Bản, 55 lò, Đài Loan, Đại Hàn là những quốc gia đang đặt trọng tâm vào việc xây dựng lò phản ứng cho nhu cầu năng lượng cần cho phát triển. Trong tương lai, năng lượng hạch tâm không chỉ được được xử dụng để sản xuất ra điện năng mà còn được ứng dụng như một dạng năng lượng để sản xuất ra khí Hydrogen (H2), hoặc dùng để khử muối trong nước biển cho nhu cầu nước sinh hoạt ở những vùng không đủ nước. Có thể nói H2 là hoá chất căn bản để thực hiện hầu hết các quy trình sản xuất hóa chất trong kỹ nghệ, đây là một nguyên liệu có thể thay thế các sản phẩm hóa chất khác từ dầu hỏa.

 

Tại Hoa kỳ, hiện có 103 lò phản ứng đang hoạt động, sản xuất ra 97 triệu KW, chiếm khoảng 20% nhu cầu điện năng toàn quốc. Chi phí xây dựng cho 1 KW giờ điện của loại năng lượng nậy là 1,68 cents, chỉ đứng sau giá điện năng do thủy điện cung cấp mà thôi. Tại California, chúng ta phải trả trung bình khoảng 7 cents cho 1 KW giờ. Thời gian hoạt động của một lò phản ứng năng lượng hạch nhân là khoảng 40 năm.

 

Đối với các quốc gia Tây Âu, tỷ lệ xử dụng điện từ lò hạch nhân trung bình khoảng 35%. Pháp với đạ lò cung ứng 78% cho nhu cầu điện toàn quốc; Bỉ, 55%.

 

Lịch sử hình thành lò phản ứng hạch nhân

 

Một trong những nhu cầu cần thiết để phát triển quốc gia là năng lượng. Và năng lượng đến từ các lò phản ứng hạch nhân được các khoa học gia chú ý đến từ những năm đầu thập niên 50. Từ đó lò phản ứng thuộc thế hệ I (generation I) ra đời. Các lò nầy hiện tại vẫn còn được xử dụng. Tuy nhiên các lò thuộc thế hệ nầy đang đi dần đến sự đào thải vì thời gian vận hành sắp chấm dứt (tuổi thọ của một lò phản ứng vào khoảng 50 năm). Thế hệ thứ II ra đời vào đầu thập niên 70. Thế hệ thứ III, vào thập niên 90. Và sau cùng thế hệ thứ IV đang được chuẩn bị với rất nhiều hy vọng trở thành một công nghệ toàn hảo vì sẽ làm giảm thiểu tối đa hiệu ứng nhà kính qua việc phóng thích thán khí đối với các lò phản ứng thuộc các thế hệ trước đó, thực hiện được an toàn lao động trong vận hành, và nhất là các lò trên sẽ là "lò phản ứng tự giải quyết" trong trường hợp có tai nạn xảy ra, nghĩa là không cần thiết đến sự hiện diện của con người trong trường hợp nầy.

 

1-Lò phản ứng thế hệ I – Lò phản ứng có tên Magnox là một lò phản ứng đầu tiên được sản xuất và tung ra thị trường vào những năm đầy thập niên 50 do 3 nhà vật lý học người Anh sáng chế có tên: TS Ion, TS Khalit, và TS Magwood. Lò Magnox xử dụng nguyên liẹâu Uranium trong thiên nhiên trong đó chỉ có 0,7% chất đồng vị (isotope) U-235 và 99,2% U-238. Nguyên tắc vận hành có thể được tóm tắt như sau: Các ống kim loại Uranium nầy được bao bọc bằng một lớp hợp kim gồm nhôm (Al) và Magnesium (Mg). Một lớp than graphite đặt nằm giữa ống Uranium và hợp kim trên có mục đích làm chậm bớt vận tốc phóng thích của trung hòa khí (neutron) do sự tách rời (fission) U-235. Từ đó các trung hòa khí trên sẽ va chạm mạnh với hạch nhân của U-235 (nuclei)...để các phản ứng dây chuyền liên tục xảy ra làm tăng thêm sự va chạm... Đây là một phản ứng phát nhiệt rất lớn và thán khí (CO2) được dùng để chuyển tải nhiệt năng nầy đến một máy turbine hơi nước để từ đó biến cải thành điện năng.

 

Việc điều hòa vận tốc phản ứng dây chuyền hoặc chận đứng phản ứng là một công đoạn quan trọng bậc nhất của một lò phản ứng. Trong công đoạn nầy lò Magnox xử dụng một loại thép làm từ hóa chất boron (B), loại thép nầy có tính chất hấp thụ các trung hòa tử, do đó có thể điều khiển phản ứng theo ý muốn. Có tất cả 26 lò Magnox đã hoạt động ở Anh Quốc, hiện tại chỉ còn 8 lò còn đang họat động và sẽ bị đào thải vào năm 2010.

 

2- Lò phản ứng thế hệ II: Các lò nầy đã ra đời vào thập niên 70 và 80, hiện chiếm đa số các lò đang họat động trên thế giới. Từ lúc ban đầu, 60% của loại lò nầy  áp dụng nguyên lý lò nước dưới áp suất (pressurized water reactor-PWR), trong đó nước dưới áp suất cao được xử dụng vừa làm dung dịch làm nguội, vừa làm dung dịch điều hòa phản ứng. Nguyên liệu xử dụng cho lò thuộc thế hệ II nầy thay vì dùng Uranium thiên nhiên, hợp chất Uranium dioxide được thay thế và hợp kim nầy được bọc trong các ống cấu tạo bằng kim loại Zirconium. Do đó Uranium-235 sẽ được tinh luyện từ 0,7% đến 3,0 – 3,5%. Nhưng các loại lò nầy lần lần được thay thế bằng cách áp dụng nguyên lý của lò hơi nước dưới áp suất (boiling water reactor-BWR). Một khác biệt căn bản là nước được đun sôi rồi mới chuyển qua hệ thống làm tăng áp suất. Làm như thế, phương pháp nầy rút ngắn tiến trình tạo nhiệt của hơi nước trong khi chuyển số nhiệt lượng qua các turbine để biến thành điện năng.

 

3-Lò phản ứng thế hệ III: Kễ từ cuối thập niên 80, thế hệ III bắt đầu được nghiên cứu với nhiều cải tiến từ các lò phản ứng loại BWR của thế hệ II. Và lò nầy được đi vào hoạt động đầu tiên vào năm 1996 tại Nhật Bản. Bằng sáng chế đã được US Nuclear Regulatory Commission (NRC) xác nhận. Hiện tại các lò nầy đang được thiết lập ở nhiều quốc gia trên thế giới vì đáp ứng được nhu cầu xây cất tương đối ngắn, 3 năm, và chi phí cũng giảm so với các lò thuộc thế hệ trước cùng phương cách vận hành cũng như bảo trì tương đối giản dị và an toàn hơn.

 

4- Lò phản ứng thế hệ IV: Tuy nhiên trước yêu cầu ngày càng cấp thiết hơn về an toàn lao động và bảo vệ ô nhiễm môi trường nhất là hiệu ứng nhà kính, các khoa học gia đang tiến dần đến việc xây dựng các lò hạch nhân thế hệ IV, trong đó hệ thống an toàn không còn dùng đến con người nữa mà hoàn toàn tự động. Thêm nữa sẽ không còn có việc thải hồi khí CO2 vào không khí. Một đặc điểm mới của lò hạch nhân thế hệ IV nầy là có thể sản xuất ngoài điện năng, còn cho ra Hydrogen, một nhân tố căn bản cho hầu hết các phương pháp tổng hợp hóa chất cần thiết cho công kỹ nghệ. Thế hệ IV còn được gọi là "lò phản ứng cách mạng ( revolutionary reactor). Thế hệ nầy đang được 9 quốc gia phối hợp thử nghiệm từ năm 2000. Các quốc gia nầy gồm: Á Căn Đình, Ba Tây, Canada, Pháp, Nhật BaÛn, Nam Phi, Đại Hàn, Anh Quốc, và Thụy Sĩ. Cộng đồng nguyên tử năng Âu Châu (European Atomic Energy Community) cũng đã xin gia nhập nghiên cứu chung vào năm 2003.

 

Thế hệ nầy sẽ đi vào ứng dụng vào năm 2030 và có thể thỏa mãn những điều kiện sau ngoài các lợi thế kễ trên: 1- giá thành cho điện năng sẽ rẻ hơn hiện tại; 2- hoàn toàn an toàn 100%; 3- phế thải giảm thiểu tối đa.

 

Vấn đề an toàn vận hành của một lò hạch nhân

 

Để đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững trong tương lai, việc làm khẩn thiết và cấp bách của các khoa học gia là làm thế nào để bảo đãm an toàn lao động trong vận hành và an toàn cho dân chúng sống chung quanh lò hạch nhân trong tường hợp có tai nạn hay khủng bố. Đây là mục tiêu mà mọi quốc gia đang nhắm đến.

 

Tuy nhiên vấn đề an toàn lao động trong việc xử dụng năng lượng hạch nhân đã làm tăng thêm nhiều dị biệt trong quan niệm về lãnh vực nầy của các nhà làm khoa học. GS Jerrence Collins, thuộc đại học Carnegie Mellon, Pittsburgh đã phát biểu:" Tôi nghĩ năng lượng hạch nhân là một hướng đi sai lầm vì việc xử dụng loại năng lượng nầy sẽ không bao giờ có được an toàn".

 

Ngược lại, TS Peterson có cái nhìn tích cực hơn trong khi suy nghĩ về tính an toàn trong vận hành một lò phản ứng là:

-           1- Cần phải có một hệ thống kiểm soát hữu hiệu để chấm dứt sự tách đôi của các trung hòa tử (nghĩa là chấm dứt hệ thống phát nhiệt) khi xảy ra tai nạn. Tai nạn ở Chernobyl năm 1986 đã xảy ra quá trầm trọng về mặt thiệt hại nhân sự vì lò hạch nhân ở nơi đây không có hệ thống tự động để ngưng phản ứng kể trên.

 

-           2- Mục tiêu thứ hai cho an toàn lao động là làm thế nào để di dời các phế thải phóng xạ (radioactive decay) được sinh ra liên tục trong giai đoạn va chạm và tách rời giữa các trung hòa tử và hạch tâm Uranium. Nếu không được di dời đúng lúc, phế thải phóng xạ sẽ tích tụ ngày càng nhiều làm cho các ống phản ứng nóng thêm ra và làm hư hại các ống nầy, do đó lò phản ứng sẽ bị giảm hiệu năng và có thể xảy ra tai nạn. Đó là tai nạn ở một lò hạch nhân Pennsylvania vào năm 1979.

 

-           3- Mục tiêu thứ ba là làm thế nào để ngăn chặn việc chất phóng xạ thoát ra ngoài không khí. Do đó, lò phản ứng phải hoàn toàn bị cô lập trong trường hợp có tai nạn.

 

Các lò phản ứng thuộc thế hệ I và II có hệ thống an toàn dựa theo các nguyên lý về cơ học, vật lý, và điện học như: hệ thống kiểm soát nhiệt, các chốt đóng/mở tự động, bơm tự động, hệ thống trao đổi nhiệt (làm nguội) tự động. Trong lúc đó các lò thuộc thế hệ III được trang bị hệ thống di dời phế thải phóng xạ và có hệ thống bơm nước để gỉai nhiệt tòan thể lò phản ứng; khi tai nạn xảy ra sẽ có một hệ thống an toàn tự động bắt đầu hoạt động ngay không cần có sự điều khiển của con người.

 

Hiện tại, trước khi thế hệ IV đi vào hoạt động, thế hệ III đang được cải tiến thêm để thỏa mãn 3 mục tiêu kể trên. Đó là lò hạch nhân Westinghouse AP 1000 do Westinghouse Electris (US) sáng chế. Lò nầy, so với 3 thế hệ trước đã giảm được 50% chốt đóng mở, 35% bơm áp suất, 80% đường ống, và 80% dây cáp trong thiết kế mới nầy. Với sáng chế trên, lò AO 1000 cho đến năm 2010 sẽ giảm chi phí xây cất xuống còn $1000 đến $1200 Mỹ kim cho 1 KW điện.

 

Lợi và Hại của năng lượng hạch nhân

 

Lợi:

-                      Nguồn cung cấp dầu khí và than đá trên trái đất đang đi vào cạn kiệt. Năng lượng hạch nhân có khả năng thay thế hai nguồn năng lượng nầy.

-                      Lò năng lượng hạch nhân cần ít năng lượng để biến thành điện hơn hai hai nguồn nguyên liệu kể trên.

-                      Ô nhiễm môi trường: Vì nhu cầu điện năng ngày càng tăng theo sự phát triển xã hội; do đó, mức ô nhiễm của những nhà máy phát điện từ xăng, dầu, than đá cũng tăng theo tốc độ rất đáng sợ ngày hôm nay qua sự phóng thích các khí thải tạo ra hiệu ứng nhà kính và gây nên sự hâm nóng toàn cầu. Nguồn điện từ năng lượng hạch nhân trong trường hợp nầy có thể giúp giảm bớt hai hiện tượng trên.

-                      Tính tin cậy: Các lò năng lượng hạch nhân vẫn còn nguồn nguyên liệu đáng kể trong thiên nhiên như uranium và thorium, không sợ bị thiếu hụt vì thiên tai hay phá hoại. Mặc dù trong quá trình tinh luyện uranium thiên nhiên từ các quặng mõ sẽ phóng thích ra tia radon vào bầu khí quyển, có thể gây nguy hại đến sinh vật sống trong vùng được khai thác. Tuy nhiên nhà máy điện từ than đá cũng tạo ra tro lơ lững trong không khí và có thể gây nguy hại cho con người gấp nhiều lần hợn.

-                      Mức an toàn: Đây là một điều cầu phải soi rọi từ nhiều khía cạnh khác nhau. Đối với những nhà máy dùng năng lượng hạch nhân từ thập niên 50 trở đí, từ thế hệ I, II, và III, mức an toàn lần lượt được cải tiến theo thời gian. Và từ thế hệ IV, chúng ta có thể nói là sự an toàn vận hành hầu như hoàn chỉnh như đã diễn tả ở phần trên. Hàng năm, tại Hoa Kỳ có từ 10 đến 50 ngàn người chết vì những bịnh về đường phổi liên quan đến tro bụi phóng thích do các nhà máy điện dùng than làmnguyên liệu. Có khoảng trên dưới 300 người bị chết vì tai nạn trong các hầm mõ. Ngược lại, không có một báo cáo nào cho thấy có tử vong liên quan đến việc tiếp nhiễm phóng xạ từ các nhà máy điện hạch nhân.

Hại:

-                      Sự làm nguội (meltdowns): Nếu nguồn nước làm nguội của lò tách rời (fission reactor) không hoạt động điều hòa, các ống phản ứng chứa uranium bị nóng chảy khi nhiệt độ tăng lên đến 2.800 oC. Từ đó, những khối uranium bắt đầu chảy ra khỏi bồn chứa. Và sau cùng tai nạn tàn khốc sẽ xảy ra. Đó là trường hợp tai nạn ở Chernobyl cách đây trên 20 năm ở Liên Sô cũ do hệ thống valve an toàn không hoạt động, và cũng không có hệ thống báo động an toàn..

-                      Aûnh hưởng phóng xạ: Nếu liều lượng phóng xạ lên đến 200 rems, con người có thể bị bịnh phóng xạ do sự tiếp nhiễm cấp tính. Thông thường con người bị tiếp nhiễm hàng năm một lượng khoảng 200 rems do phóng xạ đến từ thiên nhiên.Và một người sống gần nhà máy điện phóng xạ có thể bị tiếp nhiễm thêm độ 2/10 millirem/năm. Có ba nguy cơ chính do việc tiếp nhiễm dài hạn; đó là ung thư, chuyển đổi hệ thống di truyền (mutation), và các bịnh phóng xạ khác. Các bịnh nầy chỉ được ghi nhận khi bịnh nhân bị tiếp nhiễm liên tục, một liều lượng phóng xạ độ 50 rems trong một thời gian dài.

-                      Xử lý phế thải: Hóa chất phó sản của sự tách rời là uranium-235 vẫn còn là một chất phóng xạ và có thể tồn tại trong thiên nhiên hàng ngàn năm. Do đó việc giải quyết phế thải cho đến nay vẫn là một nan đề cho thế giới. Chôn phế thải dưới hầm betong dày trong lòng đất sâu, cũng như "nhốt" chúng trong các thùng phuy thép dày 2 mm nhưở Hoa Kỳ; hay chôn phế thải phóng xạ dưới đáy biển Bắc Hải ở Liên bang Nga…vẫn là những biện pháp tạm bợ và chưa giải quyết được rốt ráo vấn đề.

 

Quan điểm dị biệt giữa các quốc gia

 

Tuy cùng chia xẻ một nhu cầu chung cho tương lai, cùng những tiện ích và tương đối an toàn trong việc bảo vệ môi trường đối với các lò hạch tâm ở thế hệ mới, các quốc gia trên thế giới vẫn cho thấy một quan niệm không đồng nhất về sự hiện hữu của các lò hạch nhân.

 

Đối với Hoa Kỳ, các lò phản ứng thuộc thế hệ IV thể hiện một chu trình sản xuất năng lượng sạch, từ đó họ cổ súy việc xử dụng loại năng lượng nầy. Nhu cầu phát triển của Hoa Kỳ trong vòng 20 năm tới cần thêm 335 triệu KW tương đương với việc xây thêm khoảng 50 lò hạch tâm.

 

Trong lúc đó tại các quốc gia Tây phương như Phần Lan chỉ dự định xây thêm một lò nữa mà thôi trong tương lai. Pháp cũng đồng ý xây thêm nữa cho nhu cầu của nước nầy. Đối với các quốc gia khác như Đức, Hòa Lan, và Thụy Điển đang có dự án chấm dứt các lò phản ứng hiện đang còn hoạt động. Và trầm trọng hơn nữa, là chính phủ Áo, Đan Mạch, và Ái Nhỉ Lan đã bày tỏ chống đối việc xử dụng loại năng lượng hạch nhân nầy. Chính phủ Ý đã quyết định hủy bỏ 4 lò phản ứng sau cuộc trưng cầu dân ý năm 1987. Về phần Tay Ban Nha thì đang quản lý 9 lò phản ứng và có dự định xây thêm. Còn Anh Quốc thì hiện tại chưa tỏ thái độ đồng ý hay chống đối. Trong lúc đó, Nga Sô sau tai nạn Chernobyl đang xây thêm 6 lò và dự trù xây thêm 8 lò nữa trong một tương lai gần đây.

 

Về phía Á Châu, Trung Hoa, Ấn Độ, Nhật Bản, Đại Hàn, và Đài Loan đều có chương trình tích cực cho việc xây dựng lò phản ứng hạch nhân. Gần đây nhất, các quốc gia nầy đã hoàn tất tất cả 17 lò, và đang dự định xây cất thêm 70 lò nữa. Trong lúc đó Phi Luật Tân vừa sắp sữa hoàn thành 90% lò hạch nhân, nhưng vì sự phản đối của người dân trong vùng về mức bảo đảm an toàn lao động trong vận hành đã bắt buộc chính quyền quốc gia nầy phải hủy bỏ dự án nửa chừng, tốn hao công quỹ hàng tỷ Mỹ kim.

 

Việt Nam: Xây dựng hay không xây dựng?

 

Việt Nam hiện có một Viện Năng Lượng Nguyên Tử ở Đà Lạt (Việt Nam Nguyên tử lực Cuôc cũ thời Việt Nam Cộng Hòa) do TS Phạm Duy Hiển làm Giám đốc hơn 20 năm nay. Theo báo chí trong nước thì Việt Nam dự định bắt đầu xây cất 2 lò phản ứng hạch nhân vào năm 2012 để có thể đi vào hoạt động năm 2017. Địa điểm dự trù là Phước Dinh, Phước Hải (Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Kinh phí dự trù cho hai dự án kể trên là 3 tỹ Mỹ kim và sẽ do các công ty Nga thực hiện.

 

Vào ngày 24/1/2006, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam đã tổ chức một hội thảo đóng góp ý kiến cho dự thảo Luật về Năng lượng nguyên tử hay Dự thảo 1.17 tại Hà Nôäi. Ban soạn thảo đã tổ chức ba cuộc hội thảo tại Hà Nội, Đà LaÏt và Sàigòn, sau đó đã đúc kết Dư thảo Luật gồm 16 Chương và 118 Điều. Nội dung Dư thảo nêu lên những khái lược về dịch vụ bảo đảm an toàn bức xạ, độc quyền của nhà nước về điện hạch nhân, và các thủ tục bồi thường khi có tai nạn xảy ra...Tuy nhiên, Luật về năng lượng nghuyên tử trên chì nêu lên những điểm tổng quát liên quan nhiếu đến thủ tục hnh chánh và do đó, không thể được xem như là điều lệ căn bản trong xây dựng và vận hành một nhà máy điện nguyên tử vì còn thiếu nhiều thông tin và quy định kỹ thuật trong vận hành cũng như trong bảo quản an toàn  cho môi trường và nhân viên của nhà máy.

 

Ngay sau khi quyết định nầy được phổ biến vào đầu năm 2004 và quyết định mới nhất avò đầu năm 2006, nhiều nhà khoa học trong nước và ngoại quốc đã bày tỏ mối quan ngại và lên tiếng phản đối hai dự án trên.

 

Có nhiều lý do đưa ra cho việc phản đối nầy:

·                     Địa điểm chọn lựa của hai vùng hoang mạc khô cằn, thưa dân cư, không thuận tiện cho việc di chuyển của nhân công và ban quản lý nhà máy trong tương lai;

·                     Ở cả hai vùng, không có hạ tầng cơ sở tối thiểu cho nhu cầu yểm trợ việc xây cất, vận chuyển, cùng nhu cầu về xã hội, y tế, và sinh hoạt hàng ngày của công nhân như điện nước v. v...;

·                     Và nhất là, hiện tại Việt Nam chưa có khả năng cũng như không có dự kiến đào tạo nhân sự chuyên môn trong lãnh vực nầy trong một tương lai gần.

·                     Vấn đề nguyên liệu nguyên tử là một vần đề cốt lỏi mà chắc chắn Việt Nam không thể nào chủ động và kiểm soát được vì tùy thuộc vào quốc gia cung cấp. Chất Uranium và khả năng tinh luyện chất nầy để dùng cho lò phản ứng hạch nhân cần những nhân sự thật chuyên môn và nhiều kinh nghiệm mà việc đào tạo đòi hỏi ít nhất vài chục năm.

 

Vấn đề xây dựng nhà máy điện nguyên tử dưới quan điểm của dân tộc thiểu số Chăm qua Musa Porome trên báo Harak Champaka (Pháp) lại có một ý nghĩa khác nữa. Lý luận của Musa đã dựa theo một số dữ kiện qua chiều dài lịch sử Chăm-Việt và phát biểu  rằng "Đặt nhà máy nguyên tử ở Phan Rang có chăng chỉ là âm mưu diệt chủng của người Chăm cuối cùng trên trái đất nầy. Thời qian không đứng đợi, chúng ta đừng nên để đên lúc bầu không khí ngập tràn chất phóng xạ chụp lầy đời sống tương lai con em chúng ta, khi đó mọi việc sẽ quá muộn màng đi mất."

 

Thêm nữa, dưới cái nhìn và phân tích rất khoa học của TS Hermann Scheer, Chủ tịch Ủy ban quốc tế về năng lượng tái tạo của quốc hội Đức đã phê phán về việc thiết lập lò nguyên tử ở Việt Nam như sau: "Điện nguyên tử là một phương án tốn kém và rủi ro, trong khi Việt Nam có thể bù đấp bằng các nguồn tự nhiên dồi dào khác như gió, sinh khối (biomass), mặt trời v.v…". Ông đánh giá tiếp:" Người ta nói đến việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử bởi họ không muốn chấp nhận là có năng lượng tái sinh, và phủ nhận vai trò của năng lượng tái sinh. Dưới sự hậu thuẩn của Ủy ban năng long nguy6en tử quốc tế, trường phái ủng hộ việc xây dựng cổ súy việc nầy vì để hạn chế sự ham nóng tòan cầu. Theo họ, năng lượng tái sinh không đử thay thế năng lượng còn thiếu, hặc tốn kém quá, hoặc công tác xây dựng dài quá."

 

Thật ra cả ba giả thuyết trên đều sai vì giá thành điện nguyên tử đắt hơn qua xây dựng, bảo trì, và hâu quả khi xảy ra tai nạn không thể lường được và trên thế bgiới hiện nay chưa có một công ty bảo hiểm nào chấp nhận bảo hiểm cho 442 lò nguyên tử hiện nay.

 

Đó là chưa kể đến nguồn nguyên liệu Uranium đã có giới hạn và đang đi dần đến sự cạn kiệt. Ước tính, nguồn nguyên liệu nầy chỉ còn khả năng dự trữ trong vòng 50 năm chưa kể đến hàng chục lò nguyên tử đang được xây dựng rải rác trên thế giới.

 

Và gần đây nhất, vào ngày 5/6/2006 một vụ thất thoát 54,8 mg đồng vị phóng xạ Europium-125 đã được sản xuất tại lò phản ứng Đà Lạt tháng 10/1995. Chất phóng xạ đã được đóng kín trong một ampoule có chì bao bọc ngoài và đặt trong một hộp bằng sắt hình trụ. Hộp phóng xạ đã bị đánh cắp và được tìm thấy ở một tiệm buốn bán đồ phế thải ở Hà Nội.

 

Câu chuyện trên đã chứng minh một cách rõ ràng là Việt Nam chưa có khả năng quản lý và kiểm soát an tòan bức xạ hạch nhân và tệ hại hơn nữa là công việc tẩy rữa bức xạ tại điïa điểm trên cũng tiến hành như một thủ tục xử lý bình thường, nghĩa là việc tẩy xạ hòa tòan không có trang bị an tòan bức xạ. Chính điều nầy càng làm cho người dân hoang mang thêm.

 

Để kết luận, xây cất một lò phản ứng hạch nhân chỉ là giai đoạn sau cùng trước khi hoàn tất các giai đoạn kể trên. Về nhân sự, sự yếu kém về tri thức công nghiệp, kiến thức quản lý, cũng như khả năng chuyên môn trong lãnh vực nguyên tử và hạch nhân sẽ là những cản ngại lớn khiến cho việc thiết lập lò phản ứng khó có cơ may thực hiện hay chỉ thực hiện nửa chừng...

 

Thêm nữa, theo ước tính của một số nhà khoa học trong và ngoài nước thì tiềm năng của Việt Nam về than đá, dầu mỏ, khí đốt, cùng với việc khai thác và phát triển những loại năng lượng trong tầm tay như năng lượng gió, năng lượng mặt trời...

 

Theo ước tính, VN hiện tại chỉ đem vào xử dụng 11% lượng năng lượng tự nhiên trên tổng số năng lượng dùng cho toàn quốc gồm 12% năng lượng than, 30% năng lượng mặt trời, và 15% năng lượng sinh học. Và Việt Nam vẫn còn có thể dư thừa năng lượng dùng cho việc phát triển kinh tế, xã hội đến năm 2030. Để rồi, vào thời điểm nầy, Việt Nam có đủ thời gian để chuẩn bị ngay từ bây giờ hầu có thể tránh được những cản ngại vưà kể trên trong tương lai. Trong giai đoạn nầy, những lò thuộc thế hệ IV đan cử ở phần trên đã được áp dụng trong một thời gian dài, đủ để cho các quốc gia Tây phương có khả năng và kinh nghiệm điều chỉnh những bất ngờ trong vận hành.

Đễ rồi, sau đó Việt Nam có thể áp dụng công nghệ nầy an toàn hơn cho công cuộc phát triển quốc gia.

 

Mai Thanh Truyết

Orange 1/2007

 

 

 

 

 

 

 

Năng Lượng Hạch Nhân

Năng Lượng Hạch Nhân

 

Quan niệm đúng đắn về phát triển bền vững cũng như nhu cầu năng lượng cần thiết cho phát triển là hai vấn đề cấp thiết mà nhân loại cần phải lưu tâm trong những năm sắp đến. Tiến trình toàn cầu hóa trong phát triển chung khiến cho hầu hết lãnh đạo các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là những quốâc gia hậu kỹ nghệ cần phải ngồi lại để tìm ra những biện pháp chung hầu giải quyết vấn đề cốt lỏi của con người. Đó là năng lượng cần thiết để phát triển.

 

Trước những vấn nạn môi trường và hệ sinh thái bị hủy diệt, nhu cầu điện năng đến từ than đá hay thủy điện dần dần bị thay thế bằng những nguyên liệu "sạch" cho năng lượng. Năng lượng từ dầu hỏa có nguy cơ bị cạn kiệt trong những thập niên sắp đến. Về năng lượng gió cũng như năng lượng mặt trời...chỉ là những bước đầu, chưa đạt quy mô lớn và giá thành tương đối còn cao.

 

Chỉ còn lại năng lượng hạch nhân hiện đang được các quốc gia ráo riết tập trung nghiên cứu để tiến đến một công nghệ năng lượng sạch, an toàn, giá thành rẽ, và mang lại nhiều ứng dụng khác hơn là việc tạo ra điện năng phù hợp với tinh thần phát triển bền vững do LHQ đề ra.

 

Bài viết có mục đích trình bày một số thông tin căn bản về sự lịch sử và sự hình thành một lò phản ứng hạch nhân, cùng những viễn kiến tiến tới một công nghệ sạch cùng một số an toàn lao động trong vận hành để từ đó suy nghiệm về việc xây dựng một lò nguyên tử ở Việt Nam.

 

Sự hình thành năng lượng hạch nhân

 

Hiện tại, năng lượng hạch nhân cung cấp khoảng độ 16% nhu cầu điện năng cho thế giới. Lò năng lượng hạch nhân chúng ta có được ngày hôm nay dựa trên nguyên lý tách rời hạch nhân (nuclear fission). Trong chiều hướng cải thiện công nghệ mới, các khoa học gia lần lần hoàn chỉnh và đạt được hiệu năng tồi đa cùng với mức an toàn trong vậnhành gần như tuyệt đối.

 

Nguyên lý tách rời căn cứ vào cấu trúc nhân của nguyên tử (nuclei). Mọi thay đổi trong nhân được gọi là phản ứng hạch nhân. Và năng lượng phát thải từ phản ứng hạch nhân hay năng lượng hạch nhân được chuyển đổi tahnh điện năng.

 

Có hai loại phản ứng hạch nhân:

-                      Trong thiên nhiên: Phản ứng hạch nhân có thể xảy ra trong thiên nhiên như mât trời hay các vì sao tạo ra sức nóng và ánh sáng qua phản ứng hạch nhân trong vũ trụ.

-                      Do con người: Con người có thể sáng chế ra lò phản ứng hạch nhân, phần tử chính trong các nhà máy điện hạch nhân.

 

Có hai cách để tạo ra phản ứng hạch nhân: - hoặc nhân của nguyên tử bị tách rời và tạo ra năng lượng; hiện tượng nầy có tên là sự tách rời hạch nhân (nuclei fission); - hoặc nhiều nhân nhỏ kết hợp lại phát ra năng lượng trong quá trình kết hợp; hiện tượng nầy có tên là sự kết hợp hạch tâm (nuclear fusion).

 

Hiện tượng tách rời hạch nhân là nhân của nguyên tử bị tách ra thành nhiều phần tử nhỏ hơn và phóng thích ra năng lượng. Bom nguyên tử (atomic bomb) và các lò hạch nhân thành hình dựa theo nguyên lý trên và xữ dụng nguyên tố Uranium làm nguyên vật liệu.

 

Còn sự kết hợp hạch nhân căn cứ vào sự kết hợp các nhân lại với nhau dưới nhiệt độ cao. Thí dụ, mặt trời và các vì sao có sức nóng lớn, do đó có thể kết hợp với các nhân Hydrogen để cho ra khí Helium nặng hơn. Bom Hydrogen hay bom khinh khí cũng dựa theo nguyên lý nầy ví trong quá trình phản ứng, lượng năng lượng phát ra cao gấp ngàn lần lượng năng lượng ban đầu.

 

Hiện tại, các nhà khoa học vẫn tiếp tục cố gắng từ thập niện 1980 để thực hiện sự kết hợp hạch nhân trong điều kiện nhiệt độ thấp (nhiệt độ trung bình 23 ^oC) gọi là sự kết hợp lạnh (cold fusion). Làm như thế, nếu thành công sẽ giảm thiểu tối đa năng lượng cần thiết để tạo ra phản ứng ban đầu. Nhưng cho đến nay, chưa có khoa học gia nào thành công trong việc nghiên cứu nầy, ngoài một công bố kết quả nghiên cứu thành công "giả tạo" của một giáo sư tại ĐH Denver, Colorado vào năm 1987, tạo nên luồng sóng dư luận phản đối nổi lên khắp thế giới làm hại uy tín của trường một thời gian dài.

 

  Sự phân bổ các lò năng lượng hạch nhân

 

Hiện tại (2006), trên thế giới hiện có 442 lò phản ứng hạch nhân đang hoạt động rãi rác ở 31 quốc gia, (trong đó Hoa Kỳ có 103 lò cung ứng 19% điện năng của xứ nầy) sản xuất ra 363 triệu Kilowatt (KW) điện năng. Trung bình một lò phản ứng có khả năng sản xuất từ 800 trăm ngàn đến một triệu KW. Hiện tại, có 30 lò đang được xây cất ở 24 quốc gia, và thế giới cũng đang có dự kiến xây dựng thêm 104 lò phản ứng nữa trong vòng 10 năm tới.

 

Các quốc gia Á Châu như Trung Hoa, 15 tới 30 lò cho năm 2020), Aán Độ, 16 lò, Nhật Bản, 55 lò, Đài Loan, Đại Hàn là những quốc gia đang đặt trọng tâm vào việc xây dựng lò phản ứng cho nhu cầu năng lượng cần cho phát triển. Trong tương lai, năng lượng hạch tâm không chỉ được được xử dụng để sản xuất ra điện năng mà còn được ứng dụng như một dạng năng lượng để sản xuất ra khí Hydrogen (H2), hoặc dùng để khử muối trong nước biển cho nhu cầu nước sinh hoạt ở những vùng không đủ nước. Có thể nói H2 là hoá chất căn bản để thực hiện hầu hết các quy trình sản xuất hóa chất trong kỹ nghệ, đây là một nguyên liệu có thể thay thế các sản phẩm hóa chất khác từ dầu hỏa.

 

Tại Hoa kỳ, hiện có 103 lò phản ứng đang hoạt động, sản xuất ra 97 triệu KW, chiếm khoảng 20% nhu cầu điện năng toàn quốc. Chi phí xây dựng cho 1 KW giờ điện của loại năng lượng nậy là 1,68 cents, chỉ đứng sau giá điện năng do thủy điện cung cấp mà thôi. Tại California, chúng ta phải trả trung bình khoảng 7 cents cho 1 KW giờ. Thời gian hoạt động của một lò phản ứng năng lượng hạch nhân là khoảng 40 năm.

 

Đối với các quốc gia Tây Âu, tỷ lệ xử dụng điện từ lò hạch nhân trung bình khoảng 35%. Pháp với đạ lò cung ứng 78% cho nhu cầu điện toàn quốc; Bỉ, 55%.

 

Lịch sử hình thành lò phản ứng hạch nhân

 

Một trong những nhu cầu cần thiết để phát triển quốc gia là năng lượng. Và năng lượng đến từ các lò phản ứng hạch nhân được các khoa học gia chú ý đến từ những năm đầu thập niên 50. Từ đó lò phản ứng thuộc thế hệ I (generation I) ra đời. Các lò nầy hiện tại vẫn còn được xử dụng. Tuy nhiên các lò thuộc thế hệ nầy đang đi dần đến sự đào thải vì thời gian vận hành sắp chấm dứt (tuổi thọ của một lò phản ứng vào khoảng 50 năm). Thế hệ thứ II ra đời vào đầu thập niên 70. Thế hệ thứ III, vào thập niên 90. Và sau cùng thế hệ thứ IV đang được chuẩn bị với rất nhiều hy vọng trở thành một công nghệ toàn hảo vì sẽ làm giảm thiểu tối đa hiệu ứng nhà kính qua việc phóng thích thán khí đối với các lò phản ứng thuộc các thế hệ trước đó, thực hiện được an toàn lao động trong vận hành, và nhất là các lò trên sẽ là "lò phản ứng tự giải quyết" trong trường hợp có tai nạn xảy ra, nghĩa là không cần thiết đến sự hiện diện của con người trong trường hợp nầy.

 

1-Lò phản ứng thế hệ I – Lò phản ứng có tên Magnox là một lò phản ứng đầu tiên được sản xuất và tung ra thị trường vào những năm đầy thập niên 50 do 3 nhà vật lý học người Anh sáng chế có tên: TS Ion, TS Khalit, và TS Magwood. Lò Magnox xử dụng nguyên liẹâu Uranium trong thiên nhiên trong đó chỉ có 0,7% chất đồng vị (isotope) U-235 và 99,2% U-238. Nguyên tắc vận hành có thể được tóm tắt như sau: Các ống kim loại Uranium nầy được bao bọc bằng một lớp hợp kim gồm nhôm (Al) và Magnesium (Mg). Một lớp than graphite đặt nằm giữa ống Uranium và hợp kim trên có mục đích làm chậm bớt vận tốc phóng thích của trung hòa khí (neutron) do sự tách rời (fission) U-235. Từ đó các trung hòa khí trên sẽ va chạm mạnh với hạch nhân của U-235 (nuclei)...để các phản ứng dây chuyền liên tục xảy ra làm tăng thêm sự va chạm... Đây là một phản ứng phát nhiệt rất lớn và thán khí (CO2) được dùng để chuyển tải nhiệt năng nầy đến một máy turbine hơi nước để từ đó biến cải thành điện năng.

 

Việc điều hòa vận tốc phản ứng dây chuyền hoặc chận đứng phản ứng là một công đoạn quan trọng bậc nhất của một lò phản ứng. Trong công đoạn nầy lò Magnox xử dụng một loại thép làm từ hóa chất boron (B), loại thép nầy có tính chất hấp thụ các trung hòa tử, do đó có thể điều khiển phản ứng theo ý muốn. Có tất cả 26 lò Magnox đã hoạt động ở Anh Quốc, hiện tại chỉ còn 8 lò còn đang họat động và sẽ bị đào thải vào năm 2010.

 

2- Lò phản ứng thế hệ II: Các lò nầy đã ra đời vào thập niên 70 và 80, hiện chiếm đa số các lò đang họat động trên thế giới. Từ lúc ban đầu, 60% của loại lò nầy  áp dụng nguyên lý lò nước dưới áp suất (pressurized water reactor-PWR), trong đó nước dưới áp suất cao được xử dụng vừa làm dung dịch làm nguội, vừa làm dung dịch điều hòa phản ứng. Nguyên liệu xử dụng cho lò thuộc thế hệ II nầy thay vì dùng Uranium thiên nhiên, hợp chất Uranium dioxide được thay thế và hợp kim nầy được bọc trong các ống cấu tạo bằng kim loại Zirconium. Do đó Uranium-235 sẽ được tinh luyện từ 0,7% đến 3,0 – 3,5%. Nhưng các loại lò nầy lần lần được thay thế bằng cách áp dụng nguyên lý của lò hơi nước dưới áp suất (boiling water reactor-BWR). Một khác biệt căn bản là nước được đun sôi rồi mới chuyển qua hệ thống làm tăng áp suất. Làm như thế, phương pháp nầy rút ngắn tiến trình tạo nhiệt của hơi nước trong khi chuyển số nhiệt lượng qua các turbine để biến thành điện năng.

 

3-Lò phản ứng thế hệ III: Kễ từ cuối thập niên 80, thế hệ III bắt đầu được nghiên cứu với nhiều cải tiến từ các lò phản ứng loại BWR của thế hệ II. Và lò nầy được đi vào hoạt động đầu tiên vào năm 1996 tại Nhật Bản. Bằng sáng chế đã được US Nuclear Regulatory Commission (NRC) xác nhận. Hiện tại các lò nầy đang được thiết lập ở nhiều quốc gia trên thế giới vì đáp ứng được nhu cầu xây cất tương đối ngắn, 3 năm, và chi phí cũng giảm so với các lò thuộc thế hệ trước cùng phương cách vận hành cũng như bảo trì tương đối giản dị và an toàn hơn.

 

4- Lò phản ứng thế hệ IV: Tuy nhiên trước yêu cầu ngày càng cấp thiết hơn về an toàn lao động và bảo vệ ô nhiễm môi trường nhất là hiệu ứng nhà kính, các khoa học gia đang tiến dần đến việc xây dựng các lò hạch nhân thế hệ IV, trong đó hệ thống an toàn không còn dùng đến con người nữa mà hoàn toàn tự động. Thêm nữa sẽ không còn có việc thải hồi khí CO2 vào không khí. Một đặc điểm mới của lò hạch nhân thế hệ IV nầy là có thể sản xuất ngoài điện năng, còn cho ra Hydrogen, một nhân tố căn bản cho hầu hết các phương pháp tổng hợp hóa chất cần thiết cho công kỹ nghệ. Thế hệ IV còn được gọi là "lò phản ứng cách mạng ( revolutionary reactor). Thế hệ nầy đang được 9 quốc gia phối hợp thử nghiệm từ năm 2000. Các quốc gia nầy gồm: Á Căn Đình, Ba Tây, Canada, Pháp, Nhật BaÛn, Nam Phi, Đại Hàn, Anh Quốc, và Thụy Sĩ. Cộng đồng nguyên tử năng Âu Châu (European Atomic Energy Community) cũng đã xin gia nhập nghiên cứu chung vào năm 2003.

 

Thế hệ nầy sẽ đi vào ứng dụng vào năm 2030 và có thể thỏa mãn những điều kiện sau ngoài các lợi thế kễ trên: 1- giá thành cho điện năng sẽ rẻ hơn hiện tại; 2- hoàn toàn an toàn 100%; 3- phế thải giảm thiểu tối đa.

 

Vấn đề an toàn vận hành của một lò hạch nhân

 

Để đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững trong tương lai, việc làm khẩn thiết và cấp bách của các khoa học gia là làm thế nào để bảo đãm an toàn lao động trong vận hành và an toàn cho dân chúng sống chung quanh lò hạch nhân trong tường hợp có tai nạn hay khủng bố. Đây là mục tiêu mà mọi quốc gia đang nhắm đến.

 

Tuy nhiên vấn đề an toàn lao động trong việc xử dụng năng lượng hạch nhân đã làm tăng thêm nhiều dị biệt trong quan niệm về lãnh vực nầy của các nhà làm khoa học. GS Jerrence Collins, thuộc đại học Carnegie Mellon, Pittsburgh đã phát biểu:" Tôi nghĩ năng lượng hạch nhân là một hướng đi sai lầm vì việc xử dụng loại năng lượng nầy sẽ không bao giờ có được an toàn".

 

Ngược lại, TS Peterson có cái nhìn tích cực hơn trong khi suy nghĩ về tính an toàn trong vận hành một lò phản ứng là:

-           1- Cần phải có một hệ thống kiểm soát hữu hiệu để chấm dứt sự tách đôi của các trung hòa tử (nghĩa là chấm dứt hệ thống phát nhiệt) khi xảy ra tai nạn. Tai nạn ở Chernobyl năm 1986 đã xảy ra quá trầm trọng về mặt thiệt hại nhân sự vì lò hạch nhân ở nơi đây không có hệ thống tự động để ngưng phản ứng kể trên.

 

-           2- Mục tiêu thứ hai cho an toàn lao động là làm thế nào để di dời các phế thải phóng xạ (radioactive decay) được sinh ra liên tục trong giai đoạn va chạm và tách rời giữa các trung hòa tử và hạch tâm Uranium. Nếu không được di dời đúng lúc, phế thải phóng xạ sẽ tích tụ ngày càng nhiều làm cho các ống phản ứng nóng thêm ra và làm hư hại các ống nầy, do đó lò phản ứng sẽ bị giảm hiệu năng và có thể xảy ra tai nạn. Đó là tai nạn ở một lò hạch nhân Pennsylvania vào năm 1979.

 

-           3- Mục tiêu thứ ba là làm thế nào để ngăn chặn việc chất phóng xạ thoát ra ngoài không khí. Do đó, lò phản ứng phải hoàn toàn bị cô lập trong trường hợp có tai nạn.

 

Các lò phản ứng thuộc thế hệ I và II có hệ thống an toàn dựa theo các nguyên lý về cơ học, vật lý, và điện học như: hệ thống kiểm soát nhiệt, các chốt đóng/mở tự động, bơm tự động, hệ thống trao đổi nhiệt (làm nguội) tự động. Trong lúc đó các lò thuộc thế hệ III được trang bị hệ thống di dời phế thải phóng xạ và có hệ thống bơm nước để gỉai nhiệt tòan thể lò phản ứng; khi tai nạn xảy ra sẽ có một hệ thống an toàn tự động bắt đầu hoạt động ngay không cần có sự điều khiển của con người.

 

Hiện tại, trước khi thế hệ IV đi vào hoạt động, thế hệ III đang được cải tiến thêm để thỏa mãn 3 mục tiêu kể trên. Đó là lò hạch nhân Westinghouse AP 1000 do Westinghouse Electris (US) sáng chế. Lò nầy, so với 3 thế hệ trước đã giảm được 50% chốt đóng mở, 35% bơm áp suất, 80% đường ống, và 80% dây cáp trong thiết kế mới nầy. Với sáng chế trên, lò AO 1000 cho đến năm 2010 sẽ giảm chi phí xây cất xuống còn $1000 đến $1200 Mỹ kim cho 1 KW điện.

 

Lợi và Hại của năng lượng hạch nhân

 

Lợi:

-                      Nguồn cung cấp dầu khí và than đá trên trái đất đang đi vào cạn kiệt. Năng lượng hạch nhân có khả năng thay thế hai nguồn năng lượng nầy.

-                      Lò năng lượng hạch nhân cần ít năng lượng để biến thành điện hơn hai hai nguồn nguyên liệu kể trên.

-                      Ô nhiễm môi trường: Vì nhu cầu điện năng ngày càng tăng theo sự phát triển xã hội; do đó, mức ô nhiễm của những nhà máy phát điện từ xăng, dầu, than đá cũng tăng theo tốc độ rất đáng sợ ngày hôm nay qua sự phóng thích các khí thải tạo ra hiệu ứng nhà kính và gây nên sự hâm nóng toàn cầu. Nguồn điện từ năng lượng hạch nhân trong trường hợp nầy có thể giúp giảm bớt hai hiện tượng trên.

-                      Tính tin cậy: Các lò năng lượng hạch nhân vẫn còn nguồn nguyên liệu đáng kể trong thiên nhiên như uranium và thorium, không sợ bị thiếu hụt vì thiên tai hay phá hoại. Mặc dù trong quá trình tinh luyện uranium thiên nhiên từ các quặng mõ sẽ phóng thích ra tia radon vào bầu khí quyển, có thể gây nguy hại đến sinh vật sống trong vùng được khai thác. Tuy nhiên nhà máy điện từ than đá cũng tạo ra tro lơ lững trong không khí và có thể gây nguy hại cho con người gấp nhiều lần hợn.

-                      Mức an toàn: Đây là một điều cầu phải soi rọi từ nhiều khía cạnh khác nhau. Đối với những nhà máy dùng năng lượng hạch nhân từ thập niên 50 trở đí, từ thế hệ I, II, và III, mức an toàn lần lượt được cải tiến theo thời gian. Và từ thế hệ IV, chúng ta có thể nói là sự an toàn vận hành hầu như hoàn chỉnh như đã diễn tả ở phần trên. Hàng năm, tại Hoa Kỳ có từ 10 đến 50 ngàn người chết vì những bịnh về đường phổi liên quan đến tro bụi phóng thích do các nhà máy điện dùng than làmnguyên liệu. Có khoảng trên dưới 300 người bị chết vì tai nạn trong các hầm mõ. Ngược lại, không có một báo cáo nào cho thấy có tử vong liên quan đến việc tiếp nhiễm phóng xạ từ các nhà máy điện hạch nhân.

Hại:

-                      Sự làm nguội (meltdowns): Nếu nguồn nước làm nguội của lò tách rời (fission reactor) không hoạt động điều hòa, các ống phản ứng chứa uranium bị nóng chảy khi nhiệt độ tăng lên đến 2.800 oC. Từ đó, những khối uranium bắt đầu chảy ra khỏi bồn chứa. Và sau cùng tai nạn tàn khốc sẽ xảy ra. Đó là trường hợp tai nạn ở Chernobyl cách đây trên 20 năm ở Liên Sô cũ do hệ thống valve an toàn không hoạt động, và cũng không có hệ thống báo động an toàn..

-                      Aûnh hưởng phóng xạ: Nếu liều lượng phóng xạ lên đến 200 rems, con người có thể bị bịnh phóng xạ do sự tiếp nhiễm cấp tính. Thông thường con người bị tiếp nhiễm hàng năm một lượng khoảng 200 rems do phóng xạ đến từ thiên nhiên.Và một người sống gần nhà máy điện phóng xạ có thể bị tiếp nhiễm thêm độ 2/10 millirem/năm. Có ba nguy cơ chính do việc tiếp nhiễm dài hạn; đó là ung thư, chuyển đổi hệ thống di truyền (mutation), và các bịnh phóng xạ khác. Các bịnh nầy chỉ được ghi nhận khi bịnh nhân bị tiếp nhiễm liên tục, một liều lượng phóng xạ độ 50 rems trong một thời gian dài.

-                      Xử lý phế thải: Hóa chất phó sản của sự tách rời là uranium-235 vẫn còn là một chất phóng xạ và có thể tồn tại trong thiên nhiên hàng ngàn năm. Do đó việc giải quyết phế thải cho đến nay vẫn là một nan đề cho thế giới. Chôn phế thải dưới hầm betong dày trong lòng đất sâu, cũng như "nhốt" chúng trong các thùng phuy thép dày 2 mm nhưở Hoa Kỳ; hay chôn phế thải phóng xạ dưới đáy biển Bắc Hải ở Liên bang Nga…vẫn là những biện pháp tạm bợ và chưa giải quyết được rốt ráo vấn đề.

 

Quan điểm dị biệt giữa các quốc gia

 

Tuy cùng chia xẻ một nhu cầu chung cho tương lai, cùng những tiện ích và tương đối an toàn trong việc bảo vệ môi trường đối với các lò hạch tâm ở thế hệ mới, các quốc gia trên thế giới vẫn cho thấy một quan niệm không đồng nhất về sự hiện hữu của các lò hạch nhân.

 

Đối với Hoa Kỳ, các lò phản ứng thuộc thế hệ IV thể hiện một chu trình sản xuất năng lượng sạch, từ đó họ cổ súy việc xử dụng loại năng lượng nầy. Nhu cầu phát triển của Hoa Kỳ trong vòng 20 năm tới cần thêm 335 triệu KW tương đương với việc xây thêm khoảng 50 lò hạch tâm.

 

Trong lúc đó tại các quốc gia Tây phương như Phần Lan chỉ dự định xây thêm một lò nữa mà thôi trong tương lai. Pháp cũng đồng ý xây thêm nữa cho nhu cầu của nước nầy. Đối với các quốc gia khác như Đức, Hòa Lan, và Thụy Điển đang có dự án chấm dứt các lò phản ứng hiện đang còn hoạt động. Và trầm trọng hơn nữa, là chính phủ Áo, Đan Mạch, và Ái Nhỉ Lan đã bày tỏ chống đối việc xử dụng loại năng lượng hạch nhân nầy. Chính phủ Ý đã quyết định hủy bỏ 4 lò phản ứng sau cuộc trưng cầu dân ý năm 1987. Về phần Tay Ban Nha thì đang quản lý 9 lò phản ứng và có dự định xây thêm. Còn Anh Quốc thì hiện tại chưa tỏ thái độ đồng ý hay chống đối. Trong lúc đó, Nga Sô sau tai nạn Chernobyl đang xây thêm 6 lò và dự trù xây thêm 8 lò nữa trong một tương lai gần đây.

 

Về phía Á Châu, Trung Hoa, Ấn Độ, Nhật Bản, Đại Hàn, và Đài Loan đều có chương trình tích cực cho việc xây dựng lò phản ứng hạch nhân. Gần đây nhất, các quốc gia nầy đã hoàn tất tất cả 17 lò, và đang dự định xây cất thêm 70 lò nữa. Trong lúc đó Phi Luật Tân vừa sắp sữa hoàn thành 90% lò hạch nhân, nhưng vì sự phản đối của người dân trong vùng về mức bảo đảm an toàn lao động trong vận hành đã bắt buộc chính quyền quốc gia nầy phải hủy bỏ dự án nửa chừng, tốn hao công quỹ hàng tỷ Mỹ kim.

 

Việt Nam: Xây dựng hay không xây dựng?

 

Việt Nam hiện có một Viện Năng Lượng Nguyên Tử ở Đà Lạt (Việt Nam Nguyên tử lực Cuôc cũ thời Việt Nam Cộng Hòa) do TS Phạm Duy Hiển làm Giám đốc hơn 20 năm nay. Theo báo chí trong nước thì Việt Nam dự định bắt đầu xây cất 2 lò phản ứng hạch nhân vào năm 2012 để có thể đi vào hoạt động năm 2017. Địa điểm dự trù là Phước Dinh, Phước Hải (Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Kinh phí dự trù cho hai dự án kể trên là 3 tỹ Mỹ kim và sẽ do các công ty Nga thực hiện.

 

Vào ngày 24/1/2006, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam đã tổ chức một hội thảo đóng góp ý kiến cho dự thảo Luật về Năng lượng nguyên tử hay Dự thảo 1.17 tại Hà Nôäi. Ban soạn thảo đã tổ chức ba cuộc hội thảo tại Hà Nội, Đà LaÏt và Sàigòn, sau đó đã đúc kết Dư thảo Luật gồm 16 Chương và 118 Điều. Nội dung Dư thảo nêu lên những khái lược về dịch vụ bảo đảm an toàn bức xạ, độc quyền của nhà nước về điện hạch nhân, và các thủ tục bồi thường khi có tai nạn xảy ra...Tuy nhiên, Luật về năng lượng nghuyên tử trên chì nêu lên những điểm tổng quát liên quan nhiếu đến thủ tục hnh chánh và do đó, không thể được xem như là điều lệ căn bản trong xây dựng và vận hành một nhà máy điện nguyên tử vì còn thiếu nhiều thông tin và quy định kỹ thuật trong vận hành cũng như trong bảo quản an toàn  cho môi trường và nhân viên của nhà máy.

 

Ngay sau khi quyết định nầy được phổ biến vào đầu năm 2004 và quyết định mới nhất avò đầu năm 2006, nhiều nhà khoa học trong nước và ngoại quốc đã bày tỏ mối quan ngại và lên tiếng phản đối hai dự án trên.

 

Có nhiều lý do đưa ra cho việc phản đối nầy:

·                     Địa điểm chọn lựa của hai vùng hoang mạc khô cằn, thưa dân cư, không thuận tiện cho việc di chuyển của nhân công và ban quản lý nhà máy trong tương lai;

·                     Ở cả hai vùng, không có hạ tầng cơ sở tối thiểu cho nhu cầu yểm trợ việc xây cất, vận chuyển, cùng nhu cầu về xã hội, y tế, và sinh hoạt hàng ngày của công nhân như điện nước v. v...;

·                     Và nhất là, hiện tại Việt Nam chưa có khả năng cũng như không có dự kiến đào tạo nhân sự chuyên môn trong lãnh vực nầy trong một tương lai gần.

·                     Vấn đề nguyên liệu nguyên tử là một vần đề cốt lỏi mà chắc chắn Việt Nam không thể nào chủ động và kiểm soát được vì tùy thuộc vào quốc gia cung cấp. Chất Uranium và khả năng tinh luyện chất nầy để dùng cho lò phản ứng hạch nhân cần những nhân sự thật chuyên môn và nhiều kinh nghiệm mà việc đào tạo đòi hỏi ít nhất vài chục năm.

 

Vấn đề xây dựng nhà máy điện nguyên tử dưới quan điểm của dân tộc thiểu số Chăm qua Musa Porome trên báo Harak Champaka (Pháp) lại có một ý nghĩa khác nữa. Lý luận của Musa đã dựa theo một số dữ kiện qua chiều dài lịch sử Chăm-Việt và phát biểu  rằng "Đặt nhà máy nguyên tử ở Phan Rang có chăng chỉ là âm mưu diệt chủng của người Chăm cuối cùng trên trái đất nầy. Thời qian không đứng đợi, chúng ta đừng nên để đên lúc bầu không khí ngập tràn chất phóng xạ chụp lầy đời sống tương lai con em chúng ta, khi đó mọi việc sẽ quá muộn màng đi mất."

 

Thêm nữa, dưới cái nhìn và phân tích rất khoa học của TS Hermann Scheer, Chủ tịch Ủy ban quốc tế về năng lượng tái tạo của quốc hội Đức đã phê phán về việc thiết lập lò nguyên tử ở Việt Nam như sau: "Điện nguyên tử là một phương án tốn kém và rủi ro, trong khi Việt Nam có thể bù đấp bằng các nguồn tự nhiên dồi dào khác như gió, sinh khối (biomass), mặt trời v.v…". Ông đánh giá tiếp:" Người ta nói đến việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử bởi họ không muốn chấp nhận là có năng lượng tái sinh, và phủ nhận vai trò của năng lượng tái sinh. Dưới sự hậu thuẩn của Ủy ban năng long nguy6en tử quốc tế, trường phái ủng hộ việc xây dựng cổ súy việc nầy vì để hạn chế sự ham nóng tòan cầu. Theo họ, năng lượng tái sinh không đử thay thế năng lượng còn thiếu, hặc tốn kém quá, hoặc công tác xây dựng dài quá."

 

Thật ra cả ba giả thuyết trên đều sai vì giá thành điện nguyên tử đắt hơn qua xây dựng, bảo trì, và hâu quả khi xảy ra tai nạn không thể lường được và trên thế bgiới hiện nay chưa có một công ty bảo hiểm nào chấp nhận bảo hiểm cho 442 lò nguyên tử hiện nay.

 

Đó là chưa kể đến nguồn nguyên liệu Uranium đã có giới hạn và đang đi dần đến sự cạn kiệt. Ước tính, nguồn nguyên liệu nầy chỉ còn khả năng dự trữ trong vòng 50 năm chưa kể đến hàng chục lò nguyên tử đang được xây dựng rải rác trên thế giới.

 

Và gần đây nhất, vào ngày 5/6/2006 một vụ thất thoát 54,8 mg đồng vị phóng xạ Europium-125 đã được sản xuất tại lò phản ứng Đà Lạt tháng 10/1995. Chất phóng xạ đã được đóng kín trong một ampoule có chì bao bọc ngoài và đặt trong một hộp bằng sắt hình trụ. Hộp phóng xạ đã bị đánh cắp và được tìm thấy ở một tiệm buốn bán đồ phế thải ở Hà Nội.

 

Câu chuyện trên đã chứng minh một cách rõ ràng là Việt Nam chưa có khả năng quản lý và kiểm soát an tòan bức xạ hạch nhân và tệ hại hơn nữa là công việc tẩy rữa bức xạ tại điïa điểm trên cũng tiến hành như một thủ tục xử lý bình thường, nghĩa là việc tẩy xạ hòa tòan không có trang bị an tòan bức xạ. Chính điều nầy càng làm cho người dân hoang mang thêm.

 

Để kết luận, xây cất một lò phản ứng hạch nhân chỉ là giai đoạn sau cùng trước khi hoàn tất các giai đoạn kể trên. Về nhân sự, sự yếu kém về tri thức công nghiệp, kiến thức quản lý, cũng như khả năng chuyên môn trong lãnh vực nguyên tử và hạch nhân sẽ là những cản ngại lớn khiến cho việc thiết lập lò phản ứng khó có cơ may thực hiện hay chỉ thực hiện nửa chừng...

 

Thêm nữa, theo ước tính của một số nhà khoa học trong và ngoài nước thì tiềm năng của Việt Nam về than đá, dầu mỏ, khí đốt, cùng với việc khai thác và phát triển những loại năng lượng trong tầm tay như năng lượng gió, năng lượng mặt trời...

 

Theo ước tính, VN hiện tại chỉ đem vào xử dụng 11% lượng năng lượng tự nhiên trên tổng số năng lượng dùng cho toàn quốc gồm 12% năng lượng than, 30% năng lượng mặt trời, và 15% năng lượng sinh học. Và Việt Nam vẫn còn có thể dư thừa năng lượng dùng cho việc phát triển kinh tế, xã hội đến năm 2030. Để rồi, vào thời điểm nầy, Việt Nam có đủ thời gian để chuẩn bị ngay từ bây giờ hầu có thể tránh được những cản ngại vưà kể trên trong tương lai. Trong giai đoạn nầy, những lò thuộc thế hệ IV đan cử ở phần trên đã được áp dụng trong một thời gian dài, đủ để cho các quốc gia Tây phương có khả năng và kinh nghiệm điều chỉnh những bất ngờ trong vận hành.

Đễ rồi, sau đó Việt Nam có thể áp dụng công nghệ nầy an toàn hơn cho công cuộc phát triển quốc gia.

 

Mai Thanh Truyết

Orange 1/2007

 

 

 

 

 

 

 

Năng Lượng Gió

Năng Lượng Gió

 

 

 

Ngoài năng lượng mặt trời, năng lượng gió là một năng lượng thiên nhiên mà loài người đang chú trọng đến cho nhu cầu năng lượng trên thế giới trong tương lai. Hiện nay, năng lượng gió đã mang đến nhiều hứa hẹn. Tuy nhiên nếu muốn đẩy mạnh nguồn năng lượng nầy trong tương lai, thế giới cần phải hoàn chỉnh thêm công nghệ nầy cũng như làm thế nào để đạt được năng suất chuyển gió thành điện năng cao để từ đó có thể hạ giá thành và đi sâu vào thị trường cạnh tranh với những nguồn năng lượng khác.

 

Từ 5000 năm trước Thiên chúa (TC), loài người đã biết vận dụng gió để làm lực đẩy các tàu trên sông Nile ở Ai Cập. Vào khoảng 200 trước TC, người Trung Hoa đã biết dùng cánh quạt gió để dẫn thủy nhập điền. Trong lúc đó người Ba Tư và các dân tộc vùng Trung Đông dùng quạt gió có trục đứng để xay lúa mì và các loại hạt.

 

Vào thế kỷ 11, người Hòa Lan bắt đầu dùng quạt gió để rút nước từ các hồ vì đất ở đây thấp hơn mặt biển. Vào cuối thế kỷ 19, khi những người mới nhập cư đến New York, họ đã biết dùng cánh quạt gió để bơm nước vào nông trại và ngay sau đó có thể biến gió thành điện cho kỹ nghệ và nhà ở.

 

Và sau cùng, ở thời điểm 1930, Hoa Kỳ đã có những chương trình biến gió thành điện năng cho những vùng nông thôn xa thành phố. Vào năm 1940, tại Vermont Hill (Hoa Kỳ), một turbine lớn nhất thời bấy giờ có khả năng sản xuất 1,25 MW với vận tốc gió là 30 dậm/giờ.

 

Trong thế kỷ 20, năng lượng gió đã trãi qua nhiều giai đoạn thăng trầm tùy theo tình hình thế giới cũng như nguồn cung cấp dầu hỏa hay than đá. Ngay sau khi đệ nhị thế chiến chấm dứt, giá dầu hỏa sụt giảm mạnh do đó công nghệ gió hầu như bị ngưng trệ hoàn toàn. Nhưng khi nạn khủng hoảng dầu hỏa vào thập niên 70, các turbine gió được chú ý đến và công nghệ nghiên cứu và phát triển nguồn điện năng nầy lớn mạnh ngay sau đó. Và cho đến hôm nay, công nghệ gió đã tiến đến mức độ là giá thành của loại điện năng nầy tương đương với giá thành của các nguồn điện năng khác như than đá, khí đốt. Và đây cũng là nguồn hy vọng của thế giới trong tương lai trước vấn nạn hâm nóng toàn cầu và nguồn nguyên liệu dầu khí đang tên đà cạn kiệt.

 

Đứng trước nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng gia tăng và các nguồn năng lượng đến từ thiên nhiên có khuynh hướng giãm thiểu dần cũng như nhiều hệ lụy về chính trị và kinh tế qua các việc trao đổi, mua bán nhiên liệu, từ hơn 20 năm trở lại đây máy turbine xử dụng năng lượng từ gió tăng nhanh. Chính quyền Hoa Kỳ trước nguy cơ khủng hoảng năng lượng trong tương lai đã khuyến khích việc xử dụng năng lượng từ gió, do đó đã cho ra nghị định miễn thuế 1,7 xu cho 1 KWH cho 10 năm đầu xử dụng nguồn điện năng nầy. Tính đến năm 2002, lượng điện năng từ gió tăng 10% tức 4.685 MW tương đương với 0.45% lượng điện năng tiêu thụ cho toàn quốc Hoa kỳ là 1 triệu MW. Điện năng đang được tiêu thụ tại đất nước nầy đến từ nhiều nguồn khác nhau theo tỉ lệ sau: Than đá (52%), Nguyên tử năng (21%), Khí thiên nhiên (12%), Dầu hỏa (3%), Nhiệt năng (5%), và 12% còn lại đến từ các nguồn tái tạo khác (renewables) như: Thủy điện (81%), Phế thải gia cư (8%), Biomass (4%), Gió (2%), và Nhiệt điện (geothermal) (5%).Trong lúc đó, tại Aâu châu người Đức đã đi tiên phuông trong việc đẩy mạnh nguồn điện năng từ gió với 12.000 MW, chiếm 4,7% nhu cầu điện của quốc gia nầy. Đan Mạch đạt được 20% nhu cầu điện từ gió. Chi phí xây dựng cho một turbine để có thể cung cấp 1 MW là một triệu Mỹ kim, tương đương từ 4 - 6 xu/KWH. Chi phí nầy tương đương với việc thiết lập turbine chạy bằng nguyên tử năng. Turbine chạy bằng gas tốn khoãng 600.000 Mỹ kim.

 

Năng lượng đến từ gió là một nguồn năng lượng sạch, không tạo ra thán khí (CO₂), không thải hồi phế thải độc hại và sẽ là một nguồn năng lượng có triển vọng lớn trong những năm sắp đến. Chính quyền thành phố Los Angeles đã dự trù kế hoạch thiết lập 80 turbine gió để sản xuất 120MW ở sa mạc phía đông thành phố trong năm 2004; cũng như chính phủ liên bang Hoa kỳ dự kiến  sẽ tăng lượng điện năng nầy lên 20.000 MW vào năm 2020.

 

Do đó đây là một nguồn năng lượng cần phải phát triển mạnh thêm trong tương lai nhất là đối với các quốc gia có nhiều nguồn gió và đang phát triển.

 

Thuận lợi của nguồn năng lượng gió

 

Nguồn năng lượng nầy đã cho thấy nhiều điểm thuận lợi. Đó là lý do chính khiến cho sự phát triển tăng nhanh trên thế giới trong những thập niên gần đây.

 

Năng lượng gió dựa trên nguyên lý là gió tạo ra sức quây các turbine và sẽ tạo ra điện năng. Nguồn năng lượng nầy tương tự như năng lượng mặt trời, vì gió là nguyên nhân của sự hâm nóng bầu khí quyển quanh mặt trời, do sự chuyển vận của trái đất, và do mặt đất lồi lõm. Ba yếu tố trên là ba nguyên nhân chính tạo thành gió. Hiện tại, giá thành của nguồn điện năng nầy giao động từ 4 đến 6 xu/KW/giờ tùy theo nguồn gió của từng địa phương. Các thuận lợi khi xử dụng nguồn điện năng nầy là:

 

-                      Giúp làm tăng trưởng kinh tế: Các hảng xưởng sản xuất turbine gió tăng trưởng sẽ tạo thêm việc làm khắp nơi. Theo ước tính của Hoa Kỳ, kỹ nghệ nầy sẽ tăng 20 ngàn công việc và tăng thêm lợi tức quốc gia là 1,2 tỷ Mỹ kim cho HK.

-                      Nguồn nguyên liệu vô tận: Chỉ cần áp đặt 6% trên những vùng có nhiều gió ở HK cũng có thể cung cấp 150% điện năng của HK hiện tại căn cứ theo ước tính của Bộ Năng lượng HK.

-                      Giá thành thấp: Cũng theo ước tính của Bộ Năng lượng HK, vào năm 2010 giá điện từ năng lượng gió sẽ rẻ hơn bất cứ giá điện từ các nguồn khác như than, dầu, hay biomass...

-                      Làm sạch không khí, giảm thiểu hiệu ứng nhà kính: Điện năng từ gió giúp làm giảm ô nhiễm không khí so với các nguồn điện năng khác.  Chúng không phóng thích khí carbonic, hay các khí độc như carbon monoxide ảnh hưởng lên môi trường và sức khỏe người dân. 

 

Bất thuận lợi

 

Tuy nhiên, điểm bất thuận lợi chính yếu của nguồn năng lượng nầy là tùy thuộc vào thiên nhiên. Dù công nghệ gió đang phát triển cao, và giá thành của một turbine gió giảm dần từ hơn 10 năm qua, mức đầu tư ban đầu cho nguồn năng lượng nầy vẫn còn cao hơn mức đầu tư các nguồn năng lượng cổ điển.

 

Gió đến từ thiên nhiên cho nên gió không đáp ứng trọn vẹn được những nhu cầu cần thiết của con người vì con người không thể kiểm soát được nguồn gió và nguồn điện năng nầy không thể giữ lại được nguồn điện dư thừa trừ khi chuyển điện qua các bình điện dự trử rất tốn kém và không hiệu quả kinh tế.

 

Nguồn gió nhiều và điều đặn thường ở khu vực xa thành phố, do đó ngoài việc xử dụng tại chỗ, điện năng từ gió khó được chuyển về các khu đông dân cư. Do đó, trước khi có những biện pháp nhằm giải quyết các thuận lợi trên, năng lượng từ gió có thể xem như một nguồn năng lượng dự phòng ngoài các nguồn năng lượng chính yếu khác.

 

Dĩ nhiên không có một nguồn năng lượng nào mà không ảnh hưởng lên môi trường. Trong trường hợp năng lượng gió, ảnh hưởng cần phải lưu tâm là các turbine gió gây ra tiếng động làm đão lộn các luồng sóng trong không khí có thể làm xáo trộn hệ sinh thái của các loài chim hoang dã và làm nhiễu xạ trở ngại chính cho việc phát tuyến trong truyền thanh và truyền hình (Các bất thuận lợi nầy đã được giải quyết bằng kỹ thuật làm cánh quạt mới to và cao hơn hiện tại, do đó quạt sẽ quây chậm hơn, không làm đão lộn phương hướng di chuyển của chim muông và giảm thiểu sự biến đổi của hệ sinh thái chung quanh). Tuy nhiên, những bất lợi nầy không thể phản bác lại một lợi điểm quan trọng trong việc sản xuất nguồn năng lượng nầy là giảm thiểu được lượng khí CO2 phóng thích vào không khí, nguyên tố chính của sự hâm nóng toàn cầu.

 

Mức xử dụng năng lượng gió trên thế giới

 

Trên thế giới trung bình mức sản xuất năng lượng từ gió tăng gấp đôi trong mỗi 3 năm; nhưng trong vòng ba năm vừa qua, mức tăng trưởng càng tăng nhanh hơn nữa. Lý do là giá dầu thô ngày càng tăng và không có chỉ dấu chậm việc tăng giá lại trong tương lai. Theo thống kê, cho đến năm 2000, các quốc gia trên thế giới đã sản xuất 17.500 MW tương đương với lượng điện năng tiêu thụ trong một năm của quốc gia Chí Lợi. Đan Mạch với 2.000MW hàng năm, tượng đương với 12% mức tiêu thụ toàn quốc của quốc gia nầy.

 

Về giá thành, năng lượng gió có thể so sánh với các loại năng lượng đến từ các máy phát nhiệt điện. Gần đây nhất, với sự tiến bộ của công nghệ gió, hiệu năng biến thành điện năng tăng cao, do đó giá thành ngày càng giảm dần. Trung bình giá thành để xây dựng một hệ thống điện từ gió là $1.000/KW điện trong đất liền, và ngoài đại dương là $1.600/KW. Giá thành còn tùy thuộc vào sức gió của mỗi vùng. Để có một khái niệm về giá thành của các lọai năng lượng so với năng lượng gió ở các vùng thưa dân cư xa thành phố là: $0,48/KW/giờ cho năng lượng gió, và $0,80 KW/giờ cho nguồn năng lượng đến từ dầu diesel (giá thành ở HK năm 2006).

 

Hiện tại Cty Southern California Edison (SCE) đã bắt đầu xây dựng một nhà máy phát điện dùng năng lượng gió ở vùng đồi núi Tehachapi, phía đông tp Los Angeles. Dự kiến sẽ xử dụng 50 dặm vuông để lấp đặt hệ thống quạt gió và sẽ khánh thành giai đoạn I vào năm 2010 với công suất 1.500 MW, lượng điện nặng cung cấp đủ năng lượng cho một triệu nhà. Khi hoàn tất giai đoạn II, công suất sẽ tăng lên 4.500 MW, có lượng điện năng tương đương với bốn nhà máy phát điện hạch nhân.

 

Tại quốc gia CS Cuba, chính phủ đang cho thiết lập 100 hệ thống gió, cung cấp tổng cộng khoảng 18 MW, dự trù hoàn tất vào tháng 7, 2007. Dự án nấy giúp cho Cuba tiết kiệm được 1.300 tấn dầu nhập cảng.

 

Theo thống kê vào tháng 4, 2005 cho thấy mức xử dụng năng lượng gió của vài quốc gia trên thế giới như sau: Đức với 16.628 MW, Tây Ban Nha, 8.263 MW, Hoa Kỳ, 6.752 MW, Đan Mạch, 3.118 MW, Ấn Độ, 2.983, Trung Quôc, 764 MW, và Pháp, 390 MW.

 

Kỹ thuật biến nguồn gió thành điện năng

 

Như đã nói ở phần trên, gió là một dạng của năng lượng mặt trời. Luồng gió cũng như cường độ gió tùy thuộc vào mức độ lồi lõm của mặt đất, mức độ rậm rạp của thực vật trên đất, và diện tích của ao hồ, biển cả v.v... Con người xử dụng nguồn gió trong nhiều ứng dụng khác nhau như: chạy thuyền bè, dẫn thủy nhập điền, và nhất là biến thành điện năng.

 

Tiến trình chuyển tải nguồn gió qua một turbine để sản xuất ra nguồn điện năng cần phải qua nhiều giao đoạn: Turbine gió biến động năng (kinetic energy) thành cơ năng (mechanical energy). Chính cơ năng nầy sẽ được chuyển thành điện năng qua máy phát điện. Câu hỏi được đặt ra là làm thế nào để biến các turbine gió thành điện năng? Thật giản dị, gió làm các cánh quạt xoay tròn và chuyển động nầy tạo qua điện nhờ một máy phát điện. Từ đó điện năng đưiợc chuyển tải đi cùng khắp.

 

Vì lượng gió thổi không đều đặn, cho nên lượng điện nặng cung cấp bị giao động. Để giải quyết trở ngại trên, các turbine gió cần được kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác để có được nguồn điện liên tục và cố định. Tại Liên hiệp Âu châu, những turbine nầy được nối mạng điện toàn Âu châu, nhờ đó màviệc sản xuất điện được điềi hòa.

 

Các loại turbine gió

 

Có hai loại turbine gió căn bản: loại quạt gió có trục ngang và loại quạt gió có trục đứng còn gọi là turbine Darrieus mang tên nhà sáng chế Pháp. Loại quạt gió có trục ngang với 3 cánh quạt được xử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ, và quạt nầy được đặt đối diện với hướng gió được gọi là "up wind". Và loại 2 cánh quạt được đặt cùng chiều với hướng gió gọi là "down wind".

 

Một tập hợp turbine gió muốn đạt được hiệu quả kinh tế tối thiểu phải sản xuất ít nhất là 50 KW, và các tập hợp lớn có thể cho đến nhiều MW. Các tập hợp turbne nhỏ thường được kết hợp vớpi các photovoltaic của năng lượng mặt trời để cung cấp một nguồn điện liên tục và ổn định.

 

Công nghệ của một turbine gió

 

 

Một turbine gió gồm những bộ phận sau:

·                     Một máy đo vận tốc gió và chuyển kết quả nầy qua một hệ thống kiểm soát. Các cánh quạt được làm bằng hợp kim nhẹ hay một loại composite hữu cơ;

·                     Một hệ thống thắng để có thể  ngừng việc xoay vòng của quạt gió trong trường hợp khẩn cấp hay bảo trì;

·                     Một hệ thống kiểm soát vận tốc của gió. Hệ thống nầy tự động ngưng mọi hoạt động của turbine khi vận tốc gió đạt đến 65 dậm/ giờ vì với vận tốc nầy sẽ làm nóng và có thể làm hư máy phát điện;

·                     Một hệ thống hộp số có nguyên tắc giống như hộp số xe hơi, có mục đích làm tăng vận tốc quây của gió từ 30 đến 60 vòng/phút lên 1.200 đến 1.500 v/p để có khả năng phát ra điện. Đây là phần chính yếu của turbine gió và giá thành của bộ phận nầy chiếm 75% già thành của toàn hệ thống turbine.

Vì vậy, những nhà nghiên cứu hiện tại cố gắng tìm giải pháp thay thế khác để có thể biến gió thành điện năng ở những vận tốc quây thấp mà không cần đến bộ phận nầy;

·                     Sau cùng, một máy phát điện để dự trữ điện năng từ hệ thống turbine gió phát ra.

 

 

Trường hợp Việt Nam

 

Đối với Việt Nam, tại các tỉnh vùng duyên hải chạy dài từ Ninh Thuận đến mũi Né, Bình Thuận là những vùng thuận lợi lớn để thiết trí các hệ thống turbine gió. Trong một tương lai không xa, ước tính vào khoảng 30 năm nữa, các nguồn năng lượng cổ điển như than đá, dầu khí sẽ dần dần bị cạn kiệt; thủy điện sẽ trở thành một hiểm họa lớn cho môi trường. Trong lúc đó điện năng từ các lò phản ứng hạch nhân vẫn còn là một khái niệm mơ hồ cho các nhà làm khoa học Việt Nam. Rốt ráo lại, chỉ còn lại hai nguồn điện năng sạch và có tính khả thi cao: đó là nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió.

 

Theo kết quả khảo sát của Ngân hàng Thế giới trong Chương trình đánh giá về năng lượng cho Á Châu, Việt Nam là một quốc gia có tiềm năng về năng lượng gió cao nhất Đông Nam Á, với 513.360 MW, tức là hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La khi hoàn tất, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện Việt Nam năm 2020. Cũng theo nghiên cứu của NHTG, hai vùng giàu tiềm năng ngất để phát treỉn năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận và vùng đồi phía Tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận). Gió hai nơi nầy có vận tốc trung bình lớn và rất ổn định, có vận tốc khoảng 6- m/giây. Với vận tốc nầy, có thể xây dựng các trạm điện gió công suất có thể lên 5 MW. Hiện tại, VN đã thử nghiệm hai quạt gió ở Cần Giờ, nhưng vì gió lớn do đó cả hai quạt gió đều bị gảy. Tại Đà Lạt, trong khu vực quân đội cũng có thiết lập các quạt gió, nhưng vẫn còn trong quy mô thí nghiệm.

 

Thiết nghĩ, ngay từ bây giờ, đã đến lúc Việt Nam cần phải quan tâm và bắt đầu xây dựng mạng lưới của hai nguồn điện năng nầy. Đây là một đầu tư đúng đắn và lâu dài cũng như khá tốn kém. Nếu không có những chuẩn bị ngay tức khắc, thì cuộc khủng hoảng năng lượng nhiều phần có thể xảy ra cho Việt Nam trong tương lai. Với đà gia tăng dân số hiện tại, với nhu cầu phát triển kinh tế hầu thâu ngắn cách biệt giàu-nghèo so với các quốc gia lân bang, thêm một lý do nữa để Việt Nam cần phải đẩy mạnh nguồn sản xuất năng lượng theo cấp số nhân chư không phải cấp số cộng như hiện nay.

 

Mai Thanh Truyết

Cuối năm 2006