Một cửa sổ nữa để nhìn về câu chuyện an toàn điện

Phóng to

Thi công, xây lắp đường dây 500kV Cai Lậy - Ô Môn - Ảnh: Nguyễn Công Thành

Một xe cẩu chở cây dầu cao hơn 10m vướng vào đường dây 500kV gây chập điện cao thế tại Bình Dương làm cho tất cả nhà máy phát điện phải lập tức ngưng hoạt động và toàn miền Nam rơi vào tình trạng náo loạn do mất điện trong nhiều giờ liền.

Sự cố này cho thấy một cỗ máy chuẩn xác biểu tượng cho nền sản xuất đại công nghiệp như lưới điện quốc gia dễ bị tổn thương đến dường nào khi vẫn có những khoảng hở tai hại, những hành xử tùy tiện và cẩu thả như chưa hề thoát thân ra khỏi nền sản xuất tiểu nông ngày nào.

Từ một thực tế kỹ thuật

Lưới điện quốc gia kết nối hàng chục nhà máy phát điện với hàng triệu hộ tiêu thụ bằng hệ thống truyền tải cao, trung và hạ áp, với chiều dài đến hàng vạn cây số. Mạng lưới này phải luôn bảo đảm cân đối giữa cung và cầu. Khi xuất hiện tín hiệu mất cân đối cung - cầu nghiêm trọng, lưới điện sẽ đáp ứng bằng cách rã điện tức khắc ở các nhà máy đang vận hành để tránh xảy ra những hủy hoại nặng nề do bị các dòng điện cực mạnh tàn phá.

Đó là những gì đã xảy ra trong sự cố nói trên khi gần 2.000MW được truyền tải từ Bắc vào Nam theo đường dây 500kV bị chập khiến 48 tổ máy phát điện ở khắp các tỉnh miền Nam với công suất 7.300MW đột nhiên rã điện.

Đó là vấn đề xảy ra trong tổng thể một hệ thống truyền tải điện hiện hành. Vậy tới đây, chuyện gì sẽ xảy ra nếu có một sự cố tương tự, nhưng khi đó ta đã đưa vào khai thác nhà máy điện hạt nhân đầu tiên với công suất trên 2.000MW, rồi lần lượt sau đó là hàng chục nhà máy khác?

Trong lưới điện quốc gia, công suất luôn biến động theo nhu cầu phụ tải, lên xuống hằng ngày, lúc cao nhất và thấp nhất có thể chênh nhau đến hai lần. Điện hạt nhân được phân công “chạy nền” để giữ phần ổn định nhất cho hệ thống, vì công suất phát điện của lò phản ứng không thể thay đổi khi vận hành. Nếu vì lý do nào đó, lò phản ứng phải ngưng hoạt động ngoài kế hoạch thì mức cung sẽ sụt giảm hàng nghìn megawatt và hệ thống có thể mất cân đối cung cầu nghiêm trọng, nhất là vào những lúc phụ tải xuống thấp về ban đêm.

Lúc ấy sẽ xảy ra sự cố lớn cho toàn hệ thống, như những gì vừa xảy ra. Có điều, lò phản ứng bị dập khẩn cấp không phải là chuyện hiếm khi thiết kế và thi công có nhiều sai sót, và nhất là khi đội ngũ vận hành và cả cơ sở hạ tầng còn yếu kém. Giải pháp ứng phó với tình huống này là xây dựng các lò phản ứng công suất bé và an toàn, một vấn đề sẽ được đề cập lại trong phần sau.

Ngược lại, chuyện gì sẽ xảy ra với lò phản ứng khi lưới điện có sự cố? Lò phản ứng kết nối với lưới điện vừa để truyền tải công suất do nó phát ra, vừa nhận điện từ lưới để vận hành các thiết bị trong lò, nhất là các máy bơm nước tải nhiệt cho vùng hoạt chứa nhiên liệu. Khi mất kết nối do xảy ra sự cố trên hệ thống, lò sẽ tự động dập ngay.

Phản ứng dây chuyền giữa neutron với urani sẽ ngưng tức khắc, nhưng công suất nhiệt trong lò vẫn còn cao do phân rã phóng xạ rất mạnh từ các thanh nhiên liệu đã cháy. Nếu mất điện lưới mà không có cách nào khác để tải lượng nhiệt này kịp thời, nhiên liệu sẽ nóng lên quá 2.000oC và bị tan chảy, chất phóng xạ sẽ thoát ra môi trường như những gì ta đã chứng kiến ở Fukushima.

Giải pháp ứng phó với loại sự cố này là kết nối lò phản ứng không chỉ với một, mà nhiều lưới điện độc lập. Nhưng nếu các hệ thống này đều cùng bị sự cố (do thiên tai chẳng hạn) thì phải khởi động các diesel dự phòng để cung cấp điện tại chỗ. Một máy diesel chưa đủ, muốn chắc ăn hơn, trong thiết kế phải có nhiều máy dự phòng. Rồi đến ăcquy dự phòng cũng phải nhiều.

Nhưng nếu các hệ dự phòng này đều tê liệt, chẳng hạn do sóng thần nhấn chìm toàn bộ như ở Fukushima, thì phải trông chờ vào các hệ tải nhiệt không cần dùng bơm điện. Đó là những hệ thống an toàn thụ động trong các lò thế hệ III+ đang được xây gần đây ở các nước để tránh xảy ra thảm họa tan chảy nhiên liệu.

Nhưng theo con đường này, người ta phải bỏ ra quá nhiều tiền của để dựng nên các hệ thống dự phòng, đưa chúng vào trạng thái sẵn sàng ứng chiến, nhưng có khi cả đời không bao giờ dùng đến. Nghĩa là để tránh rủi ro cao nhất, người ta phải lao vào một cuộc chơi quá tốn kém.

Hai lò phản ứng AP-1000 thế hệ III+ đang xây ở Mỹ được dự chi 10 tỉ đôla cho mỗi lò công suất 1.000MW, con số này lớn hơn ba lần những gì mà Quốc hội ta đã thông qua cuối năm 2009 cho các lò phản ứng ở Ninh Thuận. Mà ai dám chắc nó sẽ an toàn nhất, như một số hãng vẫn quảng cáo, ai dám chắc những Fukushima mới sẽ không xảy ra trong tương lai ở một nơi nào đó trên thế giới, có thể không do động đất, sóng thần mà là những nguyên nhân khác?

Đến những cân nhắc chiến lược

Lại cần lưu ý rằng tan chảy nhiên liệu không phải là tai nạn điện hạt nhân độc nhất. Hãy xem chuyện gì đang xảy ra ở Phần Lan, một nước công nghệ tiên tiến bậc nhất trên thế giới, đang xây lò phản ứng III+ đầu tiên trên thế giới theo công nghệ AREVA của Pháp.

Họ phát hiện hàng nghìn lỗi thiết kế và thi công, hai bên A và B tranh chấp nhau liên tục, cứ mỗi lần lại phải đợi phán quyết của cơ quan an toàn, rồi kiện ra Phòng thương mại quốc tế xem ai phải bồi thường thiệt hại, đội giá thành lên gấp đôi, khởi công năm 2003, định hoàn thành năm 2009, nhưng giờ đây phải lùi lại sau năm 2016 mà không dám ấn định thời gian cụ thể vào lúc nào...

Tất cả những chuyện rắc rối không ai mong muốn này chẳng phải vì người Phần Lan nghĩ rằng nếu không khắc phục các thiếu sót nói trên thì rồi đây lò phản ứng của họ sẽ tan chảy như ở Fukushima. Còn bao nhiêu loại sự cố khác, tuy cấp độ khác nhau nhưng đều phải được phát hiện khi xem xét thiết kế và giám sát thi công.

Nhận thấy sự bất ổn trên phạm vi toàn cầu nếu cứ tiếp tục phát triển điện hạt nhân như lâu nay, tròn một năm sau tai nạn Fukushima, Tổng thống Mỹ Obama đã tuyên bố chiến lược phát triển điện hạt nhân mới của Mỹ trong một phát biểu tại Đại học Ohio: “Chúng ta có thể xây dựng các lò phản ứng thế hệ mới có quy mô nhỏ hơn, an toàn hơn, sạch hơn và rẻ hơn”.

Đó chính là một trong những loại lò thuộc thế hệ thứ tư có công suất khoảng vài trăm megawatt, gọi là SMR (small modular reactor - lò công suất bé theo modun). Lò được chế tạo thành từng modun ngay tại nhà máy và có thể chở thẳng đến hiện trường bằng ôtô hoặc tàu hỏa, có độ an toàn thụ động rất cao nên khó xảy ra tan chảy nhiên liệu, mà nếu xảy ra thì mức độ lan truyền phóng xạ rất hạn chế (lò chứa ít phóng xạ, lại được xây dưới lòng đất).

SMR cũng đang triển khai ở các cường quốc hạt nhân khác nhằm một trong những mục tiêu quan trọng là chống lại quá trình lan truyền vũ khí hạt nhân. Những lò SMR rất thích hợp với các nước kém phát triển với nguồn tài chính eo hẹp, lưới điện yếu kém (như đã nói ở trên) và giảm thiểu tối đa sai sót trong xây lắp tại hiện trường.

Thực hiện chiến lược điện hạt nhân mới, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã ký hợp đồng hỗ trợ cho Hãng Babcox & Wilcox 225 triệu USD để xin giấy phép và xây một lò SRM mẫu, dự định đưa vào vận hành năm 2022. Chính phủ Mỹ đang lên kế hoạch xây dựng nhà máy chế tạo SMR với công suất 20 lò mỗi năm vào năm 2030, sau đó tăng lên 40 lò mỗi năm. Nhờ được sản xuất hàng loạt nên hi vọng trong vài thập niên tới suất đầu tư cho SMR sẽ cạnh tranh được với các lò công suất lớn vốn ưu việt hơn về suất đầu tư trên một đơn vị công suất.

Trong mọi bộn bề chuẩn bị hành trang để “bước lên quỹ đạo” điện hạt nhân, sự cố mất điện toàn miền Nam vừa qua nhắc nhở chúng ta phải chừa ra một cửa sổ để còn nhìn thế giới đang vận động bên ngoài xung quanh các lò phản ứng thế hệ thứ tư, và đặc biệt là SMR. Nếu không, chúng ta có thể quá đà và nhỡ tàu trước những cơ hội mới.