Đó là nội dung tham luận của ông Lê Đại Diễn - Nguyên Phó Giám đốc Trung tâm Đào tạo hạt nhân (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam), tại Hội thảo “Giải pháp chuyển đổi năng lượng hướng tới Net Zero” do Báo Lao Động phối hợp với Bộ Công Thương tổ chức ngày 29.5.2025.

Ông Lê Đại Diễn - Nguyên Phó Giám đốc Trung tâm Đào tạo hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam. Ảnh: Nhân vật cung cấp

1. Tình hình phát triển năng lượng hạt nhân trên thế giới

Vai trò của năng lượng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo an ninh năng lượng và giải quyết các thách thức khí hậu toàn cầu. Năng lượng hạt nhân là nguồn điện phát thải thấp lớn thứ hai sau thủy điện, sản xuất nhiều hơn điện gió khoảng 20% và hơn điện mặt trời tới 70%. Ngoài ra, năng lượng hạt nhân còn được sử dụng để cung cấp nhiệt cho công nghiệp, hệ thống sưởi và khử muối tại một số quốc gia.

Từ năm 1971 đến nay, nhờ năng lượng hạt nhân, thế giới đã tránh phát thải khoảng 72 tỉ tấn CO2 do không phải xây dựng thêm các nhà máy điện chạy than, dầu hoặc khí. Điều này cũng giúp nhiều quốc gia giảm phụ thuộc vào nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch.

Điện hạt nhân đang đóng vai trò quan trọng trong mạng lưới năng lượng toàn cầu với khả năng cung cấp điện tải cơ bản ổn định, góp phần giảm thiểu khí thải carbon. Hiện nay, ngành này tạo ra 2.602 TWh mỗi năm, chiếm khoảng 9% sản lượng điện toàn cầu.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và các thỏa thuận quốc tế như Thỏa thuận Paris, vai trò của điện hạt nhân càng trở nên cấp thiết. Nguồn năng lượng này hiện giúp thế giới tránh được khoảng 1,6 gigaton khí thải CO2 mỗi năm. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), để giới hạn mức nóng lên toàn cầu ở 1,5°C, công suất hạt nhân cần tăng gấp ba lần, lên 1.160 GW vào năm 2050. Nếu không có năng lượng hạt nhân, việc đạt được các mục tiêu khí hậu có thể tiêu tốn thêm 1,6 nghìn tỉ USD.

Thực trạng phát triển

Phần lớn các lò phản ứng hiện nay nằm ở các nền kinh tế phát triển, chiếm hơn 70% tổng số toàn cầu. Tuy nhiên, các lò này có tuổi đời trung bình trên 36 năm - gấp đôi so với các lò ở các nền kinh tế mới nổi (18 năm). Pháp dẫn đầu thế giới về tỷ trọng điện hạt nhân trong cơ cấu điện, đạt 65%, tiếp theo là Slovakia với hơn 60%. Ở Liên minh châu Âu, tỉ lệ này đã giảm từ mức đỉnh 34% năm 1997 xuống còn 23%. Tại Mỹ - quốc gia có số lượng lò phản ứng nhiều nhất - tỉ lệ điện hạt nhân hiện chỉ dưới 20%.

Theo cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) tính đến 1.1.2025, thế giới có 411 lò phản ứng đang vận hành với tổng công suất 371 GW, tại 32 quốc gia. Các nền kinh tế mới nổi đang dần chiếm lĩnh vị thế dẫn đầu trong ngành năng lượng hạt nhân. Trong số các lò phản ứng được khởi công từ năm 2017, có đến 48 lò do Trung Quốc hoặc Nga thiết kế. Tính đến cuối năm 2024, 63 lò phản ứng (tương đương 71 GW) đang được xây dựng tại 13 quốc gia, trong đó ba phần tư thuộc về các nền kinh tế mới nổi - một nửa số này tại Trung Quốc, nước hiện đang xếp thứ ba thế giới về số lượng lò phản ứng đang vận hành.

Tại Hội nghị COP28 vào tháng 12.2023, hơn 20 quốc gia đã cam kết tăng gấp ba công suất điện hạt nhân vào năm 2050, tương đương bổ sung thêm 740 GW so với mức hiện tại là 371 GW.

Xu hướng tương lai và nhu cầu tăng trưởng

Theo Báo cáo Điện 2024 của IEA, nhu cầu điện toàn cầu dự kiến sẽ tăng nhanh trong giai đoạn 2024–2026, với tốc độ trung bình 3,4%/năm - cao hơn mức tăng 2,2% của năm 2023. Khoảng 85% mức tăng này sẽ đến từ các nền kinh tế mới nổi như Trung Quốc, Ấn Độ và các quốc gia Đông Nam Á.

IEA nhấn mạnh rằng ngành điện là nguồn phát thải CO₂ lớn nhất hiện nay. Do đó, việc năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân cùng phát triển là tín hiệu tích cực giúp đáp ứng nhu cầu điện tăng lên mà vẫn kiểm soát phát thải. Trong lộ trình phát thải ròng bằng 0 (NZE) được cập nhật năm 2023, IEA đã nâng mục tiêu phát triển điện hạt nhân – với công suất dự kiến tăng gấp đôi, đạt 916 GW vào năm 2050.

2. Năng lượng hạt nhân và công nghệ nhà máy điện hạt nhân

Năng lượng hạt nhân là dạng năng lượng được giải phóng từ hạt nhân nguyên tử. Hạt nhân bao gồm các proton và notron. Nguồn năng lượng giải phóng từ các phản ứng hạt nhân có thể được tạo ra bằng hai phương pháp chính:

Phân hạch hạt nhân: Tách một hạt nhân nặng như uranium-235 (U-235), plutonium-239 (Pu-239) hoặc uranium-233(U-233) nhờ thorium-232 (Th-232) thành hai mảnh nhỏ hơn, thường là các hạt nhân không bền hay các hạt nhân phóng xạ, giải phóng năng lượng kèm theo việc phát ra các notron thứ cấp. Các notron lại bắn phá hạt nhân nhiên liệu tiếp theo và tạo ra quá trình phản ứng phân hạch dây chuyền.

Tổng hợp hạt nhân (nhiệt hạch): Kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn, đi kèm giải phóng năng lượng mà không tạo ra sản phẩm phóng xạ. Lò phản ứng nhiệt hạch (còn gọi là Tokamak) đang được phát triển sử dụng hỗn hợp deuterium và tritium - các đồng vị của nguyên tử hydro với hạt nhân có thêm notron.

Nhiên liệu nhiệt hạch dồi dào và dễ tiếp cận: deuterium có thể được chiết xuất với chi phí thấp từ nước biển, và tritium có khả năng được sản xuất từ ​​phản ứng của notron tạo ra nhiệt hạch với lithium có sẵn trong tự nhiên. Sản phẩm sau tổng hợp là helium nên các lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai không tạo ra chất thải hạt nhân phóng xạ. Phản ứng tổng hợp diễn ra trong trạng thái vật chất nhiệt độ rất cao gọi là plasma, do đó quá trình nhiệt hạch khó kích hoạt và duy trì, nên không có nguy cơ xảy ra phản ứng mất kiểm soát và tan chảy; chẳng hạn trong trường hợp xảy ra tai nạn hoặc hỏng hệ thống, plasma sẽ tự kết thúc, mất năng lượng rất nhanh và tắt trước khi lò phản ứng bị hư hỏng.

Hiện nay, sản xuất điện từ năng lượng hạt nhân chủ yếu dựa vào quá trình phân hạch. Trong khi đó, công nghệ tổng hợp nhiệt hạch vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Điều quan trọng là nhiệt hạch cũng giống như phân hạch không thải ra khí CO2 hay các khí nhà kính khác, do đó, nó có thể là nguồn điện carbon thấp kỳ vọng có thể sản xuất ở mức công nghiệp vào nửa cuối thế kỷ này.

Cơ chế hoạt động của lò phản ứng hạt nhân

Trong phản ứng phân hạch, hạt nhân của nguyên tử uranium-235 khi hấp thụ một neutron sẽ phân tách thành hai hạt nhân nhỏ hơn (thường gọi là các mảnh phân hạch), đồng thời giải phóng 2-3 notron và một lượng lớn năng lượng dưới dạng nhiệt và bức xạ. Các notron mới sinh ra tiếp tục gây ra phân hạch ở các hạt nhân khác, tạo nên phản ứng phân hạch dây chuyền. Tốc độ và công suất phản ứng được kiểm soát bằng hệ thống điều khiển như các thanh hay dung dịch chứa chất hấp thụ notron.

Nhiệt sinh ra từ lò phản ứng được truyền vào chất làm mát hay còn gọi là chất tải nhiệt (thường là nước), sau đó nước nóng chuyển thành hơi nước để làm quay tua-bin, từ đó tạo ra điện năng.

Sản phẩm phân hạch sinh ra trong lò phản ứng chủ yếu là các hạt nhân phóng xạ. Đây chính là điều công chúng lo ngại và cũng là điểm yếu của năng lượng hạt nhân. Tuy nhiên, chu kỳ thay đảo nhiên liệu của các lò phản ứng, chẳng hạn như lò VVER-1200 của Rosatom (Nga) vào khoảng 1,5 đến 2 năm với số bó nhiên liệu được thay ra chỉ khoảng một phần ba trong tổng số 163 bó nhiên liệu. Nhiên liệu đã qua sử dụng được giữ trong bể chứa nhiên liệu bên trong nhà máy từ vài năm cho đến cả chục năm sau tùy theo thiết kế bể chứa. Sau đó, nó có thể được chuyển đến kho lưu trữ khô thông gió tự nhiên, thường là tại chỗ, ngay tại khu vực nhà máy.

Một nhà máy điện hạt nhân công suất 1000 MWe tạo ra khoảng 27 tấn nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng (không được tái xử lý) mỗi năm. Trong đó chất thải phóng xạ hoạt độ thấp (LLW, giá trị hoạt độ khoảng 1%) chiếm 90% khối lượng, chất thải hoạt độ trung bình (ILW, hoạt độ 4%) chiếm 7% khối lượng, chất thải hoạt độ cao (HLW, hoạt độ 95%) chỉ chiếm 3% khối lượng.

Công nghệ nhà máy điện hạt nhân

Các quốc gia có nhiều lò phản ứng đang vận hành như Mỹ ( 94 lò - 96,95 GW), Pháp (56 lò - 61,37 GW), Trung Quốc (56 lò - 54,15 GW), Nga (36 lò - 26,8 GW), Hàn Quốc (26 lò - 25,82 GW). Trong số này, phần lớn (~400 lò) sử dụng nước làm chất tải nhiệt, có công suất dao động từ 30 đến 1660 MW. Các lò phản ứng làm mát bằng nước (kể cả nước nặng) chủ yếu thuộc ba loại:

Lò phản ứng nước áp suất (PWR) - chiếm khoảng 70% tổng số lò toàn cầu

- Dùng nước thường làm chất tải nhiệt và chất làm chậm notron.

- Thiết kế gồm hai vòng tuần hoàn: vòng sơ cấp dẫn nhiệt từ lò phản ứng và vòng thứ cấp tạo hơi quay tua-bin.

- Nước trong vòng sơ cấp được giữ ở áp suất cao để không sôi.

- Các thanh điều khiển chuyển động từ trên xuống.

- Các quốc gia sử dụng nhiều lò PWR: Mỹ, Pháp, Nhật Bản, Nga, Trung Quốc, Hàn Quốc và nhiều nước khác.

Lò phản ứng nước sôi (BWR) - chiếm khoảng 15%

- Có một vòng tuần hoàn duy nhất, trong đó nước sôi trực tiếp trong lò và hơi nước được đưa thẳng đến tua-bin.

- Thiết kế đơn giản hơn về cấu trúc đường ống nhưng thùng lò phản ứng phức tạp hơn do chứa cả phần xử lý hơi và các bơm tuần hoàn.

- Các thanh điều khiển chuyển động từ dưới lên nhờ các bơm thủy lực.

- Hơi nước có thể nhiễm phóng xạ nên hệ thống tua-bin cần che chắn phóng xạ.

- Chủ yếu được xây dựng tại Mỹ, Nhật Bản, Thụy Điển.

Lò phản ứng nước nặng áp suất (PHWR) – chiếm khoảng 11%

- Sử dụng nước nặng (D2O) làm chất tải nhiệt và chất làm chậm.

- Có khả năng tiếp nhiên liệu khi đang vận hành, tăng tính linh hoạt.

- Có thể dùng uranium tự nhiên, không cần làm giàu như các lò nước nhẹ.

- Tuy nhiên, tạo ra lượng lớn chất thải phóng xạ hơn.

- Phổ biến ở Canada, Ấn Độ. Đang vận hành cả ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Romania.

Thách thức và triển vọng công nghệ mới

Ngoài các thiết kế dùng nước, hiện có các nghiên cứu phát triển các lò phản ứng thế hệ IV sử dụng kim loại lỏng, muối nóng chảy hoặc khí nhiệt độ cao làm chất tải nhiệt, nhằm tăng hiệu suất nhà máy và nâng cao độ an toàn. Một số loại lò không dùng nước đã được thử nghiệm thành công trong nhiều năm, chủ yếu ở quy mô nghiên cứu.

Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA) cũng ghi nhận sự quan tâm ngày càng tăng đối với lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR). Dù công nghệ này còn trong giai đoạn đầu và gặp nhiều thách thức, các hoạt động nghiên cứu và phát triển đang có bước tiến rõ rệt, thu hút sự quan tâm của nhiều nước, trong đó có Việt Nam.

Đầu năm 2024, Ủy ban Châu Âu đã chính thức xếp năng lượng hạt nhân vào danh mục các nguồn năng lượng xanh, giúp ngành này có cơ hội tiếp cận tài chính và chính sách hỗ trợ trong khuôn khổ phát triển bền vững.

3. Hiện trạng các nguồn năng lượng tại Việt Nam

Tính đến tháng 11 năm 2024, tổng công suất lắp đặt hệ thống điện Việt Nam đạt khoảng 87.750 MW. Cơ cấu nguồn điện cụ thể như sau:

Nhiệt điện than: 29.539 MW (33,8%)

Thủy điện: 24.420 MW (27,5%)

Điện mặt trời (bao gồm mái nhà): 16.919 MW (19,4%)

Tua-bin khí: 8.109 MW (9,3%)

Điện gió: 6.114 MW (gần 7%)

Các nguồn khác (nhiệt điện dầu, sinh khối, điện nhập khẩu): 2.649 MW (3%)

Tăng trưởng phụ tải và nhu cầu năng lượng

Phụ tải cực đại của hệ thống điện năm 2024 đạt 48.879 MW, tăng 7,4% so với năm trước. Trong vòng 10 năm qua, tốc độ tăng trưởng phụ tải điện bình quân là 8,5%/năm.

Theo Quy hoạch Điện VIII, dự báo đến năm 2030 nhu cầu đạt 90,5 GW và đến năm 2050 tăng lên 208,6 GW.

Thủ tướng Chính phủ từng nhấn mạnh mỗi 1% tăng trưởng GDP kéo theo nhu cầu điện tăng 1,5%. Với mục tiêu tăng trưởng 7 - 8% trong năm 2024, 2025 và cao hơn trong các năm tiếp theo, nhu cầu điện sẽ cần tăng ít nhất 10% hoặc cao hơn.

Phát triển năng lượng tái tạo

Mục tiêu quốc gia đến năm 2030 năng lượng tái tạo chiếm 15–20% tổng cung năng lượng sơ cấp. Đến năm 2050 tỉ lệ này đạt 25–30% (theo Nghị quyết số 55-NQ/TW ngày 11.2.2020).

Chúng ta đã đạt được một số thành tựu như năm 2020 đã có 113 dự án điện mặt trời và điện gió với tổng công suất hơn 5.700 MW. Trong đó, điện mặt trời với 48 dự án được công nhận vận hành thương mại (COD) với tổng công suất 8.652,9 MW – cao nhất Đông Nam Á. Điện gió tăng từ 540 MW (năm 2020) lên xấp xỉ 4.000 MW (năm 2021), đưa Việt Nam lên vị trí thứ 2 trong khu vực về tốc độ phát triển năng lượng tái tạo.

Đến năm 2024, tổng công suất từ năng lượng tái tạo và thủy điện vừa và lớn đạt 43.126 MW, chiếm 55,2% tổng công suất điện cả nước. Tuy nhiên, năng lượng tái tạo mới chỉ chiếm 9% tổng nguồn cung năng lượng sơ cấp, trong khi than vẫn chiếm tới 51% (năm 2020).

Cũng có nhiều khó khăn và thách thức cần nhận diện và từng bước khắc phục như:

- Hạ tầng điện lực còn yếu, lưới điện chưa đáp ứng yêu cầu của các dự án năng lượng tái tạo quy mô lớn, gây chi phí đầu tư cao và hạn chế khả năng tích hợp vào hệ thống.

- Khả năng tích trữ điện còn hạn chế, tính không ổn định của điện mặt trời và điện gió, việc lưu trữ và điều độ điện vẫn là thách thức lớn.

- Thiếu chính sách hỗ trợ mới, nhất là sau khi Quyết định 39/2018 hết hiệu lực, cơ chế giá mua điện ưu đãi cho điện gió và mặt trời không còn.

Định hướng tương lai

Việc thúc đẩy phát triển điện hạt nhân và năng lượng tái tạo là trọng tâm để hiện thực hóa Chiến lược Tăng trưởng Xanh, đạt mục tiêu đến năm 2050 năng lượng tái tạo chiếm 67,5–71,5% trong Quy hoạch Điện VIII, hướng tới một hệ thống năng lượng bền vững, ổn định và ít phát thải.

4. Vai trò của điện hạt nhân tại Việt Nam

Năng lượng hạt nhân được đánh giá là một trong những giải pháp chiến lược nhằm hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng, đặc biệt trong các kịch bản giảm phát thải khí nhà kính. Trong bối cảnh Việt Nam cam kết đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, năng lượng hạt nhân có tiềm năng trở thành một phần quan trọng trong cơ cấu nguồn điện quốc gia.

Theo kịch bản phát thải ròng bằng 0 (Net Zero) và quy hoạch điện VIII, năng lượng hạt nhân được kỳ vọng cung cấp điện năng từ năm 2030-2035 với công suất khoảng 4 – 6,4 GW và có thể bổ sung thêm 8 GW vào năm 2050 để cung cấp nguồn điện nền và có thể tăng lên theo nhu cầu. Trong khi nhu cầu điện tăng mạnh do công nghiệp hóa và hiện đại hóa cũng như nhu cầu lớn của các ngành công nghiệp mũi nhọn như sản xuất bán dẫn, xây dựng các cơ sở dữ liệu lớn, trí tuệ nhân tạo, vai trò của điện hạt nhân càng trở nên cần thiết hơn.

Việc phát triển điện hạt nhân là cần thiết nhằm:

- Đa dạng hóa và ổn định hệ thống điện trong bối cảnh năng lượng tái tạo có tính biến động cao.

- Hỗ trợ chạy tải nền, giữ ổn định lưới điện quốc gia.

- Đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài.

- Góp phần đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 của Việt Nam.

Năng lượng hạt nhân có khả năng tích hợp với các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục như gió và mặt trời với chế độ theo tải và là nguồn điện dự phòng; hầu hết các lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ hiện đại đều có khả năng (theo thiết kế) hoạt động ở chế độ theo tải, tức là thay đổi mức công suất một hoặc hai lần mỗi ngày trong phạm vi từ 100% đến 50% (hoặc thậm chí thấp hơn) công suất định mức, hoặc có thể tăng công suất lên với tốc độ tăng dần lên tới 5% (hoặc thậm chí cao hơn) công suất định mức trong thời gian ngắn (theo giờ). Nên đáp ứng rất tốt việc duy trì sự ổn định của hệ thống điện.

Nếu có nhiều lò phản ứng được xây dựng và vận hành, chi phí nhiên liệu không cao, khi đó giá thành phát điện sẽ hoàn toàn cạnh tranh được với các nguồn điện khác.

Sự trở lại của quan điểm phát triển điện hạt nhân trong các chủ trương lớn của Đảng, cụ thể là Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII, mở ra hướng đi mới cho chiến lược năng lượng quốc gia. Theo đó, cho đến năm 2050 điện hạt nhân cùng với thủy điện và điện than sẽ trở thành nguồn tải nền, vận hành ổn định và đảm bảo an toàn hệ thống, bổ trợ cho các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời – vốn phụ thuộc vào yếu tố tự nhiên và có tính biến động cao.

Điện hạt nhân không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn góp phần quan trọng trong việc giảm phát thải khí nhà kính, giúp nâng cao và phát triển khoa học và công nghệ. Đây chính là một trong những động lực chính thúc đẩy sự trở lại và quan tâm của các nước đối với điện hạt nhân.

Theo Bộ trưởng ộ Khoa học và Công nghệ Nguyễn Mạnh Hùng: “Điện hạt nhân trở thành chiến lược quốc gia, là nguồn điện xanh và tải nền”. Theo xu hướng toàn cầu, điện hạt nhân được xem là một trụ cột để giúp chúng ta có thể tự chủ về nguồn cung năng lượng, đảm bảo trung hòa carbon và khẳng định vị thế khoa học công nghệ quốc gia. Sau các sự cố Fukushima các nhà máy điện hạt nhân hiện đại ngày nay đã đạt mức độ an toàn cao, hiệu suất vận hành cao và ổn định.

5. Kết luận

Với việc tái khởi động dự án điện hạt nhân Ninh Thuận và đưa điện hạt nhân vào quy hoạch điện VIII không chỉ là một quyết định chiến lược về an ninh năng lượng quốc gia mà còn góp phần vào quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế xanh bền vững, đưa nền khoa học công nghệ của đất nước phát triển lên tầm cao mới.

Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia đã và đang được Đảng, Chính phủ và các địa phương triển khai mạnh mẽ. Nghị quyết đặt ra các mục tiêu chiến lược nhằm tạo ra những đột phá trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số; đẩy mạnh giáo dục và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đặc biệt trong các lĩnh vực khoa học công nghệ tiên tiến, trong đó có năng lượng hạt nhân. Luật Năng lượng nguyên tử sửa đổi đang được Quốc hội xem xét thông qua sẽ tạo cơ sở phá lý vững chắc cho phát triển điện hạt nhân nói riêng cũng như các ứng dụng NLNT vì mục đích hòa bình nói chung.

Tuy nhiên, chúng ta cũng đối mặt với nhiều thách thức về cơ sở hạ tầng, chi phí đầu tư ban đầu cao và phát triển nguồn nhân lực. Vì vậy cần xây dựng các chính sách hỗ trợ và kế hoạch dài hạn từng bước làm chủ công nghệ, đảm bảo vận hành an toàn các cơ sở hạt nhân, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

LINK GỐC