Nhìn lại lịch sử hơn 70 năm kể từ khi lò phản ứng đầu tiên hoạt động vào năm 1951, công nghệ hạt nhân đã trải qua bốn thế hệ phát triển. Đáng chú ý, chính những sự cố thảm khốc trong quá khứ lại trở thành động lực mạnh mẽ để ngành hạt nhân tự hoàn thiện.
Nếu tai nạn Three Mile Island năm 1979 cho thấy tầm quan trọng của đánh giá rủi ro xác suất, thảm họa Chernobyl năm 1986 khai sinh ra khái niệm "văn hóa an toàn", thì sự cố Fukushima năm 2011 đã thúc đẩy bước chuyển mình mang tính cách mạng từ hệ thống an toàn chủ động sang an toàn thụ động ở các lò phản ứng thế hệ III và III+.
Hiện nay, các lò phản ứng nước nhẹ, bao gồm lò nước áp lực và lò nước sôi, vẫn đang thống trị với khoảng 80% số lượng vận hành trên toàn cầu. Sự thống trị này đến từ mức độ trưởng thành cao của công nghệ, chuỗi cung ứng hoàn thiện và khả năng thương mại hóa quy mô lớn.
Những thiết kế hiện đại như AP1000 của Mỹ, EPR của châu Âu, APR1400 của Hàn Quốc và VVER-1200 của Nga đại diện cho công nghệ tiên tiến nhất. Điểm nổi bật của chúng là việc tích hợp nhiều lớp bảo vệ thụ động cùng hệ thống bẫy vùng hoạt, giúp cô lập và ngăn chặn rò rỉ phóng xạ ngay cả trong kịch bản xấu nhất là nóng chảy lõi lò.
Dù sở hữu ưu điểm vượt trội về phát thải thấp và tính ổn định, điện hạt nhân vẫn vướng mắc ở hai thách thức lớn là giới hạn tài nguyên và xử lý chất thải. Với tốc độ tiêu thụ hiện nay, trữ lượng uranium thông thường chỉ đủ đáp ứng trong khoảng 100 năm nếu duy trì chu trình nhiên liệu một lần.
Đáng chú ý, nhiên liệu đã qua sử dụng vẫn chứa hàm lượng lớn uranium và các sản phẩm phân hạch, đòi hỏi quy trình lưu giữ khắt khe từ bể làm mát, kho chứa khô cho đến chôn cất sâu dưới lòng đất hàng nghìn năm. Để giải quyết triệt để bài toán này, thế giới đang dồn lực phát triển các lò phản ứng thế hệ IV với sáu công nghệ cốt lõi, nhằm đạt mức độ an toàn nội tại cao hơn, sử dụng nhiên liệu hiệu quả và giảm thiểu chất thải phóng xạ.
Trong xu hướng đó, lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) với công suất dưới 300 MW đang nổi lên như một giải pháp đột phá. Với hơn 100 thiết kế đang được nghiên cứu trên toàn cầu, SMR mang lại lợi thế vượt trội về việc giảm vốn đầu tư ban đầu do có thể chế tạo hàng loạt tại nhà máy, dễ dàng vận chuyển và linh hoạt trong lựa chọn địa điểm lắp đặt.
Những bước tiến thực tế đã được ghi nhận khi lò phản ứng nhiệt độ cao làm mát bằng khí HTR-PM chính thức vận hành thương mại từ năm 2023, loại trừ hoàn toàn nguy cơ nóng chảy lõi nhờ sử dụng nhiên liệu TRISO chịu nhiệt siêu cao lên tới 1.600 độ C. Lượng nhiệt đầu ra cực lớn của công nghệ này còn mở ra tiềm năng sản xuất hydro xanh.
Cùng với đó, các thiết kế như NuScale của Mỹ cho phép ghép nối linh hoạt tối đa 12 lò phản ứng vào một tổ máy, tối ưu hóa cả về độ dự phòng an toàn lẫn hiệu quả kinh tế. Tương lai của ngành còn được đặt kỳ vọng vào các lò phản ứng neutron nhanh, với khả năng đốt cháy rác thải phóng xạ, biến chất thải thành năng lượng và giải quyết tận gốc vấn đề lưu giữ dài hạn.
Theo Quy hoạch điện VIII, Việt Nam dự kiến phát triển hai nhà máy điện hạt nhân tại Ninh Thuận với tổng công suất từ 4.000 đến 6.400 MW, và tầm nhìn đến năm 2050 có thể đạt ngưỡng 14.000 MW.
Tuy nhiên, để hiện thực hóa mục tiêu này một cách an toàn và tự chủ, nhiều chuyên gia cho rằng Việt Nam cần đi trước một bước trong việc chuẩn bị nền tảng. Bên cạnh việc cẩn trọng lựa chọn công nghệ phù hợp, đặc biệt là các thiết kế SMR, nước ta phải ưu tiên đầu tư đào tạo nguồn nhân lực hạt nhân chất lượng cao, làm chủ công nghệ mô phỏng đa vật lý và nghiên cứu vật liệu tiên tiến.
Đồng thời, việc xây dựng năng lực đánh giá an toàn độc lập đối với công nghệ nhập khẩu và hoàn thiện hệ thống phục vụ thanh sát, bảo đảm an ninh hạt nhân theo chuẩn quốc tế là những bước đi mang tính sống còn.
Sự ra đời của các công nghệ lò phản ứng thế hệ mới chính là cú hích biến điện hạt nhân trở nên an toàn, linh hoạt và thân thiện hơn, mở ra cánh cửa để Việt Nam không chỉ bảo đảm an ninh năng lượng bền vững mà còn bắt nhịp với trình độ khoa học công nghệ đỉnh cao của nhân loại.
