Tại sao cần điện hạt nhân?

Theo ước tính của Liên hợp quốc, dân số thế giới sẽ đạt khoảng 10,4 tỷ người vào năm 2100, tức tăng hơn 25% so với hiện nay. Không chỉ quy mô dân số gia tăng, mà mức sống cũng ngày càng tăng cao, chuyển từ sinh tồn sang thịnh vượng.

Điều này đặt ra một trong những thách thức lớn nhất của thế kỷ 21: Làm chậm quá trình nóng lên toàn cầu và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu trong khi vẫn đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng để phát triển của nhân loại.

Khoa học cho thấy để ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của biến đổi khí hậu và bảo tồn một hành tinh phù hợp cho sự sống, nhiệt độ toàn cầu phải giới hạn mức tăng không quá 1,5°C so với trước thời kỳ công nghiệp. Hiện tại, Trái đất đã nóng hơn khoảng 1,2°C so với cuối những năm 1800 và lượng khí thải vẫn tiếp tục tăng.

Để giữ mức nóng lên toàn cầu không quá 1,5°C (như đã nêu trong Thỏa thuận Paris), lượng khí thải phải giảm 45% vào năm 2030 và đạt mức phát thải ròng bằng 0 (Net Zero) vào năm 2050. Điều này đòi hỏi một cuộc cách mạng triệt để trong các phương thức sản xuất, tiêu thụ và di chuyển của con người.

Ngành năng lượng là nguồn phát thải khoảng 3/4 lượng khí nhà kính hiện nay và nắm giữ chìa khóa để ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của biến đổi khí hậu. Thay thế năng lượng gây ô nhiễm từ than, khí đốt và dầu bằng nguồn năng lượng tái tạo như gió hoặc Mặt trời sẽ làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon.

Tính đến tháng 6/2024, 107 quốc gia, chiếm khoảng 82% lượng khí thải nhà kính toàn cầu, đã thông qua các cam kết phát thải ròng bằng 0 với thời hạn đạt mục tiêu khác nhau. Việt Nam đã phê duyệt Thỏa thuận Paris về biến đổi khí hậu vào năm 2016, cam kết đạt Net Zero vào năm 2050.

Nhằm đáp ứng nhu cầu điện về dài hạn, đồng thời hướng đến thực hiện cam kết trên, mới đây Thủ tướng Phạm Minh Chính cho biết Chính phủ đã đề xuất cấp có thẩm quyền tái khởi động dự án điện hạt nhân, phát triển mạnh điện gió ngoài khơi.

Trong hai cuốn sách Thảm họa khí hậu và Năng lượng: Lịch sử nhân loại từ than củi tới hạt nhân, các tác giả chỉ ra những ưu và nhược điểm của năng lượng hạt nhân, lý giải vì sao các quốc gia nên triển khai nguồn năng lượng này.

Điện hạt nhân là thiết yếu để tiến tới Net Zero

Trong Năng lượng: Lịch sử nhân loại từ than củi tới hạt nhân, Richard Rhodes so sánh: chuyển từ than đá sang khí đốt tự nhiên là quá trình khử carbon, còn từ than đá sang điện hạt nhân là khử carbon triệt để. Bởi lẽ khí đốt tự nhiên giảm được lượng CO2 khoảng một nửa so với đốt than; còn điện hạt nhân chỉ tạo ra khí nhà kính trong lúc xây dựng, khai thác, xử lý nhiên liệu, bảo trì và ngừng hoạt động - tương tự với điện Mặt trời. Điện hạt nhân và điện Mặt trời đều chỉ tạo ra khoảng 2% đến 4% lượng CO2 so với nhà máy nhiệt điện chạy than và khoảng 4% đến 5% so với nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên.

Trong Thảm họa khí hậu, Bill Gates chỉ ra rằng không chỉ vượt trội về khả năng giảm thiểu carbon, điện hạt nhân còn được chứng minh là nguồn năng lượng được sản xuất hữu hiệu nhất trên một đơn vị vật liệu.

Biểu đồ minh họa đơn vị vật liệu cần để xây dựng nhà máy điện mặt trời, nước, gió, nhiệt điện, than đá, hạt nhân và khí tự nhiên trong sách Thảm họa khí hậu. Ảnh: Omega Plus/Fonos.

Cột trong biểu đồ của điện hạt nhân thấp đáng kể khi so với nguồn năng lượng từ Mặt trời, gió, nước, địa nhiệt. Điều này nghĩa là mỗi đơn vị vật liệu đầu tư cho xây dựng và vận hành nhà máy điện hạt nhân, ta nhận được nhiều năng lượng hơn so với các cách khai thác điện khác.

Hơn nữa, nhà máy điện hạt nhân có công suất ổn định hơn các nguồn năng lượng khác: không phải lúc nào cũng có Mặt trời chiếu sáng, không phải lúc nào gió cũng thổi, không phải lúc nào nước cũng đổ xuống các tua-bin của đập.

Richard Rhodes lấy ví dụ Mỹ vào năm 2016: các nhà máy điện hạt nhân có hệ số công suất trung bình 92,1%, tương đương với công suất hoạt động đạt mức 336 ngày mỗi năm. 29 ngày công suất còn lại dành cho công tác bảo trì.

Trong khi đó, hệ thống thủy điện đạt 38% công suất tối đa; tua-bin điện gió đạt 34,7%; trang trại điện Mặt trời chỉ đạt 27,2%. Ngay cả các nhà máy chạy bằng than hoặc khí đốt tự nhiên cũng chỉ tạo ra điện trong khoảng một nửa thời gian của năm.

Cũng với những dẫn chứng tương tự, Bill Gates khẳng định năng lượng hạt nhân tạo ra từ phản ứng phân hạch là "nguồn năng lượng không phát thải carbon duy nhất có thể cung cấp năng lượng ổn định cả ngày lẫn đêm, qua mọi mùa, ở hầu hết mọi nơi trên Trái Đất và đã được chứng minh là có thể triển khai trên quy mô lớn".

Hiện nay tại Mỹ - quốc gia sản xuất điện hạt nhân lớn nhất thế giới, khoảng 20% điện năng đến từ các nhà máy hạt nhân. Pháp là nước có tỉ trọng điện hạt nhân cao nhất thế giới, chiếm 70% sản lượng điện.

Bill Gates cho rằng nếu không sử dụng năng lượng hạt nhân thì khó thấy được tương lai loại bỏ carbon khỏi lưới điện với giá cả phải chăng. Năm 2018, phân tích gần 1.000 kịch bản đạt Net Zero tại Mỹ, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts nhận thấy các trường hợp chi phí thấp nhất đều cần sử dụng một nguồn điện sạch và luôn sẵn có như năng lượng hạt nhân.

Chất vấn những quan ngại về điện hạt nhân

Tuy nhiên, điện hạt nhân hiện vẫn vấp phải nhiều tranh cãi và phản đối trên thế giới. Bên cạnh quan ngại về chi phí sản xuất - đầu tư và hiệu quả kinh tế, nổi bật hơn cả là lo lắng về vấn đề an toàn.

Chỉ trong hơn 40 năm, đã có 3 tai nạn hạt nhân khiến thế giới bàng hoàng. Sự cố Three Mile tại Pennsylvania (Mỹ) vào năm 1979 phá hủy lò phản ứng nhưng không phá hủy cấu trúc cách ly bằng thép và bê tông, chỉ phát tán lượng phóng xạ tối thiểu vào khí quyển.

Vụ tai nạn tại Chernobyl năm 1986, đã phá hủy lò phản ứng (lò này bị thiếu cấu trúc cách ly). Lò phản ứng cháy mất kiểm soát trong 14 ngày và phát tán lượng phóng xạ đáng kể vào không khí.

Thảm họa hạt nhân Fukushima (Nhật Bản) xảy ra vào tháng 3/2011 sau một trận động đất và sóng thần lớn. Sóng thần làm ngập hệ thống cung cấp điện và hệ thống làm mát của ba lò phản ứng, khiến chúng tan chảy và nổ tung, phá vỡ cấu trúc cách ly.

Sách Năng lượng: Lịch sử nhân loại từ than củi tới hạt nhân và Thảm họa khí hậu.

Những vụ tai nạn kể trên đã hướng sự quan tâm với vấn đề hạt nhân chủ yếu tập trung vào mặt rủi ro. Tuy nhiên, cả Richard Rhodes và Bill Gates đều lập luận rằng nếu nhìn rộng ra, rủi ro an toàn của điện hạt nhân thấp hơn so với các nguồn năng lượng khác.

Theo báo cáo đệ trình lên Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) vào tháng 6/2011, không tìm thấy ảnh hưởng có hại cho sức khỏe với 195.345 cư dân sống ở khu vực lân cận của nhà máy Fukushima Daiichi sau khi họ được kiểm tra sức khỏe vào cuối tháng 5/2011. Tất cả 1.080 trẻ em xét nghiệm phơi nhiễm tuyến giáp cho thấy kết quả trong giới hạn an toàn.

Đến tháng 12, chính quyền kiểm tra sức khỏe cho khoảng 1.700 cư dân đã được sơ tán từ ba thành phố cho thấy hai phần ba đã bị phơi nhiễm phóng xạ bên ngoài trong giới hạn quốc tế bình thường là 1 mSv/năm, 98% là dưới 5 mSv/năm và mười người bị phơi nhiễm với hơn 10 mSv.

Không có sự phơi nhiễm lớn nào với cộng đồng, cũng không có ca tử vong nào do phóng xạ, nhưng có đến có 761 ca tử vong “liên quan đến thảm họa”, đặc biệt là người già phải rời bỏ nhà ở và bệnh viện vì lệnh sơ tán bắt buộc và các biện pháp phòng tránh phóng xạ khác.

"Trong tất cả công nghệ năng lượng quy mô lớn, ngành hạt nhân có số vụ tai nạn ít nhất và số người chết ít nhất", Richard Rhodes viết. Tác giả trích dẫn một nghiên cứu năm 2007 trên tạp chí y khoa Lancet của Anh. Trong đó cho thấy các dự án điện hạt nhân dẫn đến nguy cơ tử nghiệp ở mức khoảng 0,019 mỗi TWh(47), phần lớn là ở giai đoạn khai mỏ, chạy tua-bin, và các giai đoạn tạo năng lượng.

Đây là con số nhỏ trong bối cảnh vận hành bình thường. Để dễ hình dung, một lò phản ứng bình thường đang vận hành ở Pháp sẽ sản xuất 5,7 TWh một năm. Tức là hơn 10 năm hoạt động liên tục mới xảy ra một tai nạn gây tử vong.

Bên cạnh đó, Richard Rhodes đưa ra những báo cáo dẫn chứng rằng những tai nạn và thiệt hại liên quan đến điện hạt nhân chủ yếu gây ra bởi lỗi trong vận hành quản lý, hơn là lỗi trong công nghệ và sử dụng.

Bill Gates ví von rằng tránh né năng lượng hạt nhân với lý do an toàn thì tương tự loại bỏ ôtô vì nguy cơ tai nạn. Mà theo ông, thực tế thì "Năng lượng hạt nhân gây thiệt hại nhân mạng ít hơn nhiều so với ôtô. Xét về khía cạnh này, nó gây ra ít cái chết hơn nhiều so với bất kỳ loại nhiên liệu hóa thạch nào".

Do đó, ông khuyến khích con người cải thiện công nghệ hạt nhân, "giống những gì chúng ta đã làm với ôtô, bằng cách phân tích từng vấn đề và tiến hành giải quyết chúng bằng sự cải tiến".

Khép lại công trình của mình, Richard Rhodes nhận định nhân loại sẽ cần tất cả nguồn năng lượng từ gió, năng lượng Mặt trời, thủy điện, hạt nhân, khí đốt tự nhiên nếu muốn hoàn thành mục tiêu khử carbon. Mỗi hệ thống năng lượng đều có ưu và nhược điểm riêng, nhưng có lẽ như Bill Gates nghĩ, quan trọng nhất là một kế hoạch cụ thể để phát triển các lưới điện mới - với khả năng cung cấp điện không carbon ổn định, giá cả phải chăng và sẵn sàng đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Tâm Anh