Trung Quốc thành lập liên doanh vốn 1 tỷ nhân dân tệ nhằm thương mại hóa lò vi mô hạt nhân có thể vận chuyển

Công ty mới nhắm đến các lò phản ứng đủ nhỏ để vận chuyển

Trung Quốc đã thành lập một công ty công nghệ hạt nhân với vốn đăng ký ban đầu 1 tỷ nhân dân tệ để phát triển các lò vi mô sản xuất từ 1 đến 10 megawatt điện. Liên doanh đặt mục tiêu thúc đẩy một lò phản ứng trình diễn có thể cung cấp điện cho các đảo xa, mỏ khai khoáng và cơ sở công nghiệp trong nhiều năm giữa các lần nạp nhiên liệu.

Công ty TNHH Công nghiệp Hạt nhân Năng lượng Tứ Xuyên được ra mắt tại Thành Đô ngày 20 tháng 10 năm 2026. Tập đoàn Phát triển Năng lượng Tứ Xuyên, cổ đông chi phối, cùng Viện Năng lượng Hạt nhân Trung Quốc đã thành lập công ty, kết hợp nguồn lực đầu tư cấp tỉnh với chuyên môn kỹ thuật hạt nhân.

Lò phản ứng được đề xuất kết hợp nhiên liệu hydrua zirconi urani với chất làm mát chì-bismuth lỏng. Các nhà phát triển mô tả đây là một hệ thống nhỏ gọn, sử dụng vật liệu giúp phản ứng hạt nhân tự động chậm lại khi nhiệt độ tăng.

Mục tiêu trước mắt là thúc đẩy dự án trình diễn mà các đối tác mô tả là đầu tiên trên thế giới sử dụng tổ hợp nhiên liệu và chất làm mát này. Họ chưa công bố địa điểm trình diễn, lịch cấp phép, ngày khởi công hay giá điện.

Cui Huaiming, phó kỹ sư trưởng tại viện hạt nhân, mô tả kích thước dự kiến và các phương án vận chuyển:

Lõi lò phản ứng có kích thước tương đương một chiếc tủ lạnh gia đình, còn toàn bộ hệ thống phát điện có thể đặt vừa trong hai hoặc ba container. Vì vậy, nó có thể được vận chuyển bằng xe tải trên đất liền, máy bay trên không hoặc tàu ngoài biển,

So sánh với tủ lạnh chỉ nói về lõi, nơi các phản ứng hạt nhân tạo ra nhiệt. Hệ thống điện hoàn chỉnh sẽ bao gồm thiết bị truyền nhiệt và chuyển hóa nhiệt thành điện năng. Việc ra mắt công ty mở đầu cho nỗ lực phối hợp hướng đến trình diễn kỹ thuật và triển khai thương mại, đưa đầu tư, sản xuất và khách hàng tiềm năng vào cùng một chương trình.

Aon ai tài trợ cho nỗ lực công nghiệp hóa?

Tập đoàn Phát triển Năng lượng Tứ Xuyên đóng góp vốn, các địa điểm vận hành tiềm năng cùng kinh nghiệm xây dựng và quản lý các dự án năng lượng. Viện hạt nhân cung cấp công nghệ, cơ sở nghiên cứu và nhân sự chuyên môn.

Các nhà đầu tư chiến lược gồm quỹ định hướng đầu tư mạo hiểm Khu vực Vịnh Lớn Quảng Đông-Hồng Kông-Ma Cao, Quỹ Đầu tư Mạo hiểm Công nghiệp Tương lai Thành Đô và các doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng công nghiệp. Quỹ Thành Đô có liên hệ với Tập đoàn Đầu tư Công nghiệp Thành Đô.

Công ty mới sẽ hoạt động trong ba lĩnh vực: lò vi mô tiên tiến, công nghệ năng lượng xanh và ứng dụng công nghệ hạt nhân. Các hoạt động dự kiến bao gồm nghiên cứu, phát triển dự án mới và đầu tư công nghiệp.

Tại lễ ra mắt, với sự tham dự của hơn 40 đại diện doanh nghiệp, trường đại học, tổ chức ngành và các đơn vị tham gia, công ty đã ký hợp đồng phát triển công nghệ với viện hạt nhân. Các bên trong chuỗi cung ứng cũng ký thỏa thuận khung về nghiên cứu và phát triển chung.

Shen Yunhai, phó giám đốc ban phát triển công nghiệp của viện, cho biết mô hình hợp tác kết nối công nghệ, vốn và thị trường. Nhiệm vụ thực tiễn là kết nối thiết kế lò phản ứng với các nhà sản xuất có thể chế tạo, nhà đầu tư sẵn sàng cấp vốn và khách hàng sẵn sàng mua năng lượng.

Lò vi mô nhỏ đến mức nào?

Lò vi mô nằm ở phân khúc nhỏ nhất của thị trường điện hạt nhân. Công nghệ Trung Quốc được đề xuất nhắm tới công suất điện từ 1 đến 10 megawatt. Megawatt là đơn vị đo công suất, tức tốc độ sản xuất điện.

Một bài tổng quan về công nghệ lò phản ứng, có tiêu đề Tiến triển nghiên cứu và triển vọng về các công nghệ chủ chốt của lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ, mô tả lò vi mô là loại có công suất không quá 10 megawatt. Bài viết nêu định nghĩa của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế về lò phản ứng nhỏ, với công suất điện từ 10 đến 300 megawatt.

Một tổng quan về an toàn hạt nhân công bố tháng 1 năm 2024 trên trang web của Cục An toàn Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc đưa ra ngưỡng hẹp hơn đôi chút: lò mô-đun siêu nhỏ có công suất dưới 10 megawatt và chủ yếu phục vụ các địa điểm xa xôi, không kết nối với lưới điện lớn.

Để so sánh quy mô, dự án Linglong One của Trung Quốc, còn gọi là ACP100, có công suất dự kiến 125 megawatt. Mức này gấp 62,5 lần công suất điện của ví dụ lò vi mô 2 megawatt do các nhà phát triển Trung Quốc mô tả. Hai dự án phục vụ những nhu cầu năng lượng có quy mô rất khác nhau.

Nhiên liệu và kim loại lỏng phối hợp ra sao?

Nhiên liệu hydrua zirconi urani kết hợp urani với một vật liệu chứa zirconi và hydro. Hydro đóng vai trò chất làm chậm neutron, giúp neutron di chuyển chậm hơn để duy trì phản ứng hạt nhân hiệu quả hơn.

Nhiên liệu này còn tạo ra thứ mà các nhà phát triển mô tả là cơ chế phanh tự động. Khi nhiệt độ tăng, những thay đổi bên trong nhiên liệu làm giảm cường độ phản ứng dây chuyền. Sun Chao, phó giám đốc Viện số Bốn của viện, cho biết phản ứng với nhiệt độ là đặc tính an toàn then chốt.

Chì-bismuth lỏng dẫn nhiệt ra khỏi lõi. Thiết kế được đề xuất bố trí các thành phần chính trong một cấu hình tích hợp nhỏ gọn và vận hành ở áp suất thường, tránh mức áp suất cao được sử dụng trong các lò phản ứng nước áp lực thông thường.

Các nhà phát triển cho biết chất làm mát có mật độ cao giúp che chắn bức xạ và truyền nhiệt hiệu quả. Họ cũng mô tả phương án ứng phó với tai nạn nghiêm trọng, trong đó nước được bơm vào để làm mát và chì tạo thành lớp bịt nhằm hạn chế phát tán phóng xạ.

Sun cho biết tổ hợp nhiên liệu và thiết kế lò phản ứng này cho phép xây dựng mà không cần nhà bao che thông thường hoặc hệ thống ứng phó khẩn cấp bên ngoài địa điểm. Đây là những tuyên bố của nhà phát triển về phương án an toàn được đề xuất; quy trình cấp phép sẽ xác định các biện pháp an toàn được phê duyệt cho dự án.

Mục tiêu xây dựng là khoảng 30 tháng, một số mô tả cho rằng thời gian có thể ngắn hơn. Các nhà phát triển kỳ vọng hệ thống đơn giản hơn, ít bộ phận dự phòng hơn và diện tích xây dựng nhỏ hơn sẽ giúp giảm chi phí. Họ chưa công bố ngân sách dự án hay chi phí điện trên mỗi đơn vị đã được kiểm chứng.

Nơi nguồn điện ổn định trong nhiều năm có thể phát huy tác dụng

Thiết kế đại diện có công suất 2 megawatt dự kiến hoạt động hơn 40 năm. Các nhà phát triển cho biết một lần nạp nhiên liệu có thể cung cấp điện trong 5 đến 10 năm, giảm tần suất vận chuyển nhiên liệu đến những địa điểm khó tiếp cận.

Các đảo xa và giàn khoan ngoài khơi là những khách hàng tiềm năng được đề xuất. Việc phát điện bằng diesel tại các địa điểm này phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu được vận chuyển thường xuyên, có thể tốn kém hoặc bị gián đoạn. Lò phản ứng nhỏ gọn được thiết kế để cung cấp nguồn điện liên tục tại chỗ.

Các phiên bản nổi có thể được bố trí gần đảo hoặc rạn san hô, giúp tiết kiệm diện tích đất vốn hạn chế. Nhiệt của chúng cũng có thể hỗ trợ khử mặn nước biển và nuôi trồng thủy sản bằng nước ấm hơn, kết hợp điện, nước ngọt và nuôi cá quanh một nguồn năng lượng.

Các khu khai khoáng miền núi, trạm nghiên cứu vùng cực và cơ sở phục vụ thăm dò biển sâu là những ứng dụng tiềm năng khác. Các nhà phát triển cũng xác định khu công nghiệp, cơ sở hóa chất, trung tâm dữ liệu và nguồn điện khẩn cấp là những thị trường có thể khai thác.

Tận dụng nhiệt bên cạnh điện năng

Lò phản ứng hạt nhân trước hết tạo ra nhiệt. Một phần năng lượng này được dùng để phát điện, trong khi thiết bị phù hợp có thể dẫn phần nhiệt bổ sung vào các hoạt động hữu ích như sản xuất hơi nước công nghiệp hoặc khử mặn.

Chương trình của Trung Quốc đề xuất cung cấp cả điện lẫn nhiệt, có thể thay thế một phần lượng than hoặc khí đốt tiêu thụ tại các cơ sở công nghiệp. Sản xuất hydro là một ứng dụng khác được liên doanh nêu ra, dù thông báo ra mắt không cung cấp chi tiết về dự án hydro cụ thể.

Lò vi mô cũng có thể vận hành song song với tua-bin gió và tấm pin mặt trời. Lò phản ứng sẽ cung cấp nguồn điện ổn định trong khi sản lượng điện gió và mặt trời thay đổi theo thời tiết và ánh sáng ban ngày. Một mạng điện tại chỗ, thường gọi là lưới điện vi mô, có thể điều phối các nguồn khác nhau.

Đầu ra nhiệt của lò phản ứng cần phù hợp với quy trình sản xuất của khách hàng công nghiệp. Bài tổng quan học thuật xác định hệ thống chuyển đổi điện hiệu quả và khả năng cung cấp điện, hơi nước linh hoạt là những ưu tiên kỹ thuật quan trọng đối với lò phản ứng nhỏ.

Lợi ích dự kiến rất cụ thể: một địa điểm biệt lập có thể nhận điện và nhiệt hữu ích từ cùng một cơ sở, đồng thời giảm số chuyến vận chuyển nhiên liệu. Giá trị thực tế phụ thuộc vào nhu cầu năng lượng của địa điểm, chi phí vận chuyển và khả năng sử dụng nhiệt sẵn có.

Kinh nghiệm về nhiên liệu đã được xác lập, thiết kế lò phản ứng còn mới

Viện hạt nhân phát triển nhiên liệu hydrua zirconi urani trong thập niên 1980 và 1990, đồng thời sử dụng nhiên liệu này trong các dự án như lò phản ứng xung của Trung Quốc. Viện cho biết chương trình lò phản ứng chì-bismuth đã trải qua hơn một thập niên nghiên cứu.

Cui cho biết viện là tổ chức đầu tiên trên thế giới đề xuất hướng sử dụng loại nhiên liệu này cho lò vi mô làm mát bằng chì-bismuth. Sun nói Trung Quốc và Mỹ là hai quốc gia sở hữu thiết kế cốt lõi và công nghệ chế tạo loại nhiên liệu này.

Sun cũng cho biết công nghệ này có thể giảm lượng urani nạp từ một phần tư đến một nửa so với các lựa chọn khác có cùng công suất. Lợi ích tài chính sẽ phụ thuộc vào quy trình sản xuất nhiên liệu và toàn bộ chu trình vận hành, cũng như lượng urani cần dùng.

Kế hoạch công nghiệp đặt sản xuất nhiên liệu chuyên dụng ở khâu đầu nguồn, chế tạo thiết bị và tích hợp hệ thống ở khâu giữa, còn lắp đặt tại chỗ và dịch vụ vận hành ở khâu gần khách hàng nhất. Công ty được lập ra nhằm kết nối các hoạt động này thay vì phát triển từng khâu riêng lẻ.

Năng lực nghiên cứu vẫn là một hạn chế thực tế. Bài tổng quan học thuật ghi nhận Trung Quốc có 16 lò phản ứng nghiên cứu đang hoạt động, nhưng chỉ năm lò có thể tiến hành thử nghiệm chiếu xạ. Thử nghiệm này cho nhiên liệu và vật liệu kết cấu tiếp xúc với bức xạ để đánh giá khả năng hoạt động theo thời gian.

Bài tổng quan khuyến nghị xây dựng một lò phản ứng nghiên cứu đa chức năng có thông lượng neutron nhanh cao. Bài viết cũng xác định vật liệu tiên tiến, chế tạo linh kiện, thiết bị đo chính xác, chuyển đổi điện và hệ thống vận hành số là những lĩnh vực cần tiếp tục nghiên cứu.

Các dự án trước đây cho thấy con đường ra thị trường ra sao

Nỗ lực phát triển lò vi mô của Trung Quốc tiếp nối một số dự án lò phản ứng nhỏ có quy mô lớn hơn. Quá trình phát triển các dự án này cho thấy kinh nghiệm vận hành, xây dựng nhà máy trình diễn và phê duyệt của cơ quan quản lý diễn ra theo các tiến độ khác nhau.

• Tháng 5 năm 2020: Nhà máy điện hạt nhân nổi Akademik Lomonosov của Nga chính thức đi vào hoạt động, cung cấp điện cho vùng Chukotka xa xôi bằng hai lò phản ứng, mỗi lò có công suất 35 megawatt.
• Tháng 7 năm 2021: Trung Quốc khởi công dự án Linglong One công suất 125 megawatt tại Xương Giang, Hải Nam.
• Tháng 11 năm 2023: Phần đáy bằng thép của nhà bao che Linglong One được lắp đặt. Trong khi đó, một dự án được đề xuất tại Mỹ sử dụng công nghệ NuScale đã bị hủy ngày 8 tháng 11 sau khi không thu hút đủ khách hàng tham gia.
• Tháng 12 năm 2023: Dự án HTR-PM của Trung Quốc tại Thạch Đảo Loan đi vào vận hành thương mại, sử dụng hai mô-đun lò phản ứng để vận hành một hệ thống phát điện có tổng công suất điện 210 megawatt.
• Ngày 20 tháng 10 năm 2026: Công ty Tứ Xuyên được ra mắt nhằm thúc đẩy chương trình lò vi mô sử dụng nhiên liệu hydrua zirconi urani và chất làm mát chì-bismuth.

Bài tổng quan học thuật dự báo ACP100 sẽ vận hành trong năm 2026 và dự án CAREM của Argentina sẽ kết nối với lưới điện vào năm 2028. Đây là những mốc dự kiến trong bài tổng quan, còn các mốc nêu trên là những sự kiện đã được ghi nhận trong thông tin về các dự án đó.

Tổng quan của Cục An toàn Hạt nhân Quốc gia xác định bốn thách thức lớn đối với việc triển khai: lựa chọn công nghệ để trình diễn, điều chỉnh quy định cấp phép, xây dựng chuỗi cung ứng đáng tin cậy và giành được sự chấp thuận của công chúng. Đánh giá này dự báo một số thiết kế dựa trên công nghệ nước nhẹ đã được xác lập có thể được phê duyệt vào khoảng năm 2030.

Lò phản ứng sử dụng kim loại lỏng, khí hoặc muối nóng chảy đặt ra những yêu cầu khác nhau về vật liệu và cấu hình hệ thống cho cơ quan quản lý. Theo tổng quan, quy trình phê duyệt các thiết kế này sẽ khắt khe hơn so với những thiết kế dựa trực tiếp trên hàng chục năm kinh nghiệm với lò phản ứng nước.

Dự báo thị trường lớn, nhưng vẫn cần bước trình diễn

Cui cho biết các đơn đặt hàng lò vi mô dự kiến trong năm 2026 đạt 1,8 gigawatt, tương đương 1.800 megawatt, chiếm 38% nhu cầu mới trong năm đó. Ông dự báo sẽ có hơn 3.200 tổ máy được lắp đặt trên toàn cầu vào năm 2030 và giá trị chuỗi cung ứng vượt 42 tỷ USD.

Những con số này phản ánh sự quan tâm mua hàng và dự báo về số lượng lắp đặt trong tương lai. Nhiệm vụ thương mại trước mắt là chuyển sự quan tâm của khách hàng thành các dự án có nguồn vốn, được cấp phép, có lịch giao hàng thống nhất và phân định rõ trách nhiệm vận hành.

Cui cũng cho biết 12 quốc gia đã đưa năng lượng hạt nhân quy mô nhỏ vào chiến lược năng lượng quốc gia và dẫn số liệu của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế về 127 thiết kế lò phản ứng nhỏ. Con số này bao quát lĩnh vực lò phản ứng nhỏ nói chung, gồm cả các hệ thống lớn hơn nhiều so với những tổ máy mà liên doanh Tứ Xuyên đề xuất.

Tổng quan an toàn hạt nhân tháng 1 năm 2024 cho biết khi đó có hơn 80 công nghệ lò phản ứng nhỏ đang được phát triển, khoảng một nửa dựa trên lò phản ứng nước nhẹ và một nửa thuộc các công nghệ lò phản ứng tiên tiến. Khảo sát nghiên cứu của tài liệu này ghi nhận 181 đơn đăng ký sáng chế, trong đó có 94 bằng được cấp, cùng 766 công trình khoa học từ Mỹ so với 361 công trình từ Trung Quốc.

Liên doanh Tứ Xuyên bổ sung nguồn vốn và khả năng phối hợp công nghiệp cho một thiết kế cụ thể của Trung Quốc. Nhiệm vụ lớn tiếp theo là xây dựng nhà máy trình diễn để tích lũy kinh nghiệm vận hành, xác định yêu cầu sản xuất và tạo cơ sở vững chắc hơn cho quyết định mua hàng của khách hàng tiềm năng.

Những điểm chính

• Một công ty hạt nhân mới tại Tứ Xuyên có vốn đăng ký ban đầu 1 tỷ nhân dân tệ, nhắm đến các lò vi mô sản xuất từ 1 đến 10 megawatt điện.
• Thiết kế được đề xuất kết hợp nhiên liệu hydrua zirconi urani với chất làm mát chì-bismuth lỏng.
• Các nhà phát triển mô tả mẫu lò 2 megawatt có tuổi thọ hơn 40 năm, với khoảng cách giữa các lần nạp nhiên liệu từ 5 đến 10 năm.
• Các ứng dụng tiềm năng gồm cung cấp điện cho đảo, khử mặn, khai khoáng, nhiệt công nghiệp và cấp điện cho trung tâm dữ liệu.
• Các đối tác muốn thúc đẩy một dự án trình diễn; địa điểm và lịch cấp phép chưa được công bố.
• Năng lực thử nghiệm, phê duyệt của cơ quan quản lý, chuỗi cung ứng và cam kết của khách hàng vẫn là những yếu tố then chốt để triển khai thương mại.