Công nghệ điện hạt nhân mới của Mỹ bị thiếu nguồn cung HALEU từ Nga

Đó là lý do chính phủ Mỹ đang khẩn cấp xem xét sử dụng kho uranium dùng để sản xuất vũ khí nhằm có HALEU cho các lò phản ứng tiên tiến mới, đồng thời khởi động một ngành công nghiệp được cho là cần thiết cho các nước đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0.

Người phát ngôn Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) nói: “Sản xuất HALEU là nhiệm vụ cấp thiết và toàn nỗ lực tăng sản xuất nhiên liệu này đang được xem xét. Chúng tôi hiểu việc cần hành động khẩn cấp để kích thích việc lập một nguồn cung HALEU thương mại bền vững”.

Quan chức này cho biết: chính phủ Mỹ đang ở các giai đoạn đánh giá cuối cùng, xác định cần cấp bao nhiêu trong kho trữ 585,6 tấn uranium được làm giàu cho các lò SMR”.

Chính phủ và các công ty Mỹ không muốn lệ thuộc nguồn cung từ Nga

Cuộc khủng hoảng năng lượng hiện nay - bởi chiến dịch quân sự Nga ở Ukraine - đã làm các nước lại quan tâm điện hạt nhân (ĐHN). Đã có sự ủng hộ lớn lao dành cho các lò phản ứng module cỡ nhỏ (SMR).

Công nghệ mới này cho phép nhanh chóng kết thúc việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, cung cấp nguồn năng lượng sạch và rẻ hơn khi xây, khiến ĐHN trở nên rẻ hơn, dễ lắp đặt và vận hành an toàn hơn (không gây ra một cuộc khủng hoảng lớn nếu xảy ra tai nạn, sự cố).

Mấu chốt lợi thế của lò phản ứng SMR là kích thước nhỏ, thiết kế dạng module. Thay vì xây lò phản ứng tại chỗ và điều chỉnh phù hợp với điểm xây, người ta có thể sản xuất hàng loạt lò SMR và sau đó vận chuyển khắp thế giới để lắp đặt tương đối nhanh và dễ dàng.

HALEU có mức độ làm giàu lên tới 20%, có thể sử dụng trong các nhà máy ĐHN tiên tiến sử dụng lò SMR. Trong khi đó, uranium dành cho đa số các nhà máy ĐHN hiện nay chỉ đạt cấp độ làm giàu 5%.

Nhưng vì không có nguồn cung HALEU ổn định, các nhà phát triển lo ngại họ sẽ không thể nhận nhiên liệu đốt lò SMR.

Và vì không có đơn đặt hàng, các nhà sản xuất HALEU tiềm năng đang không muốn tăng chuỗi cung ứng thương mại và hoạt động để thay thế nguồn uranium Nga.

Việc Nga nắm độc quyền cung ứng HALEU đã là mối quan ngại lâu nay của Mỹ, nhưng chiến tranh ở Ukraine đã làm thay đổi tình hình, khi cả chính phủ Mỹ lẫn các công ty phát triển lò SMR đều không muốn lệ thuộc nguồn HALEU do Nga cung cấp. 

Vào lúc này, chỉ có mỗi công ty TENEX - thuộc tập đoàn năng lượng hạt nhân nhà nước Nga ROSATOM - có bán HALEU.

Năm ngoái, các nhà máy ĐHN ở Mỹ đã nhập khẩu khoảng 14% uranium từ Nga, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ.

Một nửa lượng uranium sử dụng tại các nhà máy ĐHN của Mỹ được nhập khẩu từ Nga, Kazakhstan, và Uzbekistan. Hiện tại, Mỹ không sản xuất uranium dù có trữ lượng dồi dào. Các cơ sở khai thác uranium của Mỹ tại các bang Texas và Wyoming đã bị bỏ không trong nhiều năm qua.

Ngày 8.3, Tổng thống Mỹ Joe Biden ra lệnh cấm nhập khẩu dầu mỏ, khí đốt và than đá từ Nga, trong một phần các biện pháp trừng phạt liên quan chiến dịch quân sự Nga tại Ukraine. Nhưng cho đến nay, uranium vẫn nằm ngoài danh sách các mặt hàng bị Mỹ trừng phạt.

Trong khi không hề có các nước phương Tây nào trừng phạt ROSATOM - chủ yếu vì tầm quan trọng của công ty này đối với ngành hạt nhân toàn cầu - các nhà vận hành nhà máy ĐHN Mỹ như X-energy và TerraPower không muốn lệ thuộc nguồn cung từ Nga.

TerraPower có chủ tịch là tỉ phú Bill Gates. Một quan chức phụ trách ngoại vụ của công ty, ông Jeff Navin nói: “Vì chiến tranh ở Ukraine, chúng tôi không thích làm ăn với Nga”.

TerraPower cho biết họ sẽ cần 15 tấn HALEU cho lần nạp nhiên liệu đầu tiên của lò phản ứng tiên tiến của công ty.

Các công ty chưa mặn mà với ý tưởng sản xuất HALEU

ĐHN hiện nay chiếm khoảng 10% sản lượng điện toàn thế giới, và nhiều nước đang khai thác các dự án ĐHN mới để cải thiện nguồn cung năng lượng và đảm bảo an ninh năng lượng, cũng như cố gắng đạt mục tiêu kéo giảm lượng thải phát khí nhà kính.

Nhưng các dự án lớn vẫn gặp các thách thức vì nhiều lý do - gồm chi phí quá cao, dự án bị kéo dài, kinh phí đội lên và sự cạnh tranh của các nguồn năng lượng rẻ tiền hơn như điện gió - nên nhiều nhà phát triển ưu tiên các lò SMR.

Trong khi các công ty như Tập đoàn Điện lực Quốc gia Pháp (EDF) và hãng xe Rolls Royce rao thầu xây lò SMR mà vẫn sử dụng công nghệ hiện hành và cùng loại nhiên liệu dành cho các lò phản ứng truyền thống, thì 9/10 lò phản ứng tiên tiến do chính phủ Mỹ tài trợ lại được thiết kể để sử dụng công nghệ HALEU.

Người ủng hộ nói các nhà máy tiên tiến này không cần nạp nhiên liệu thường xuyên, và hiệu quả gấp 3 lần so với các nhà máy ĐHN truyền thống. Vài nhà phân tích nói điều đó có nghĩa SMR sẽ hoàn toàn lấn át công nghệ hạt nhân hiện hành, dù mẫu thiết kế SMR chưa được thử nghiệm trên quy mô thương mại.

Theo dữ liệu từ nhóm nghiên cứu thuộc Dự án Cải cách Đổi mới Năng lượng, chi phí điện bình quân - mức giá cần thiết để các dự án tiên tiến hòa vốn - là 60 USD/megawatt giờ, so với 97 USD đối với các nhà máy ĐHN thông thường.

Một số nhà phân tích cho rằng sự chênh lệch giá có thể thu hẹp hơn vào lúc này, bởi vì các lò phản ứng tiên tiến nhỏ hơn sử dụng HALEU chưa có quy mô kinh tế từ sản xuất hàng loạt.

Các công ty ở Mỹ và châu Âu có kế hoạch sản xuất HALEU trên quy mô thương mại, nhưng ngay cả trong những tình huống lạc quan nhất, họ cho biết sẽ mất ít nhất 5 năm kể từ thời điểm họ quyết định tiến hành xây lò SMR.

Và câu hỏi hóc búa này đang làm phức tạp thêm sự phát triển suôn sẻ của nguồn cung HALEU.

Daniel Poneman, giám đốc điều hành của nhà cung cấp nhiên liệu hạt nhân Centrus Energy Corp của Mỹ, cho biết: “Không ai muốn đặt hàng 10 lò phản ứng mà không có nguồn nhiên liệu, và không ai muốn đầu tư vào một nguồn nhiên liệu mà không có đơn đặt hàng 10 lò phản ứng”.

Đối với các công ty quan tâm các lò phản ứng tiên tiến mới, chẳng hạn như công ty công ích Energy Northwest của bang Washington, nguồn cung cấp nhiên liệu chắc chắn là một vấn đề trong quá trình ra quyết định.

"Nguồn cung cấp HALEU đáng tin cậy là một trong nhiều yếu tố đang được xem xét", công ty cho biết trong một tuyên bố gửi Reuters.

Orano, công ty khai thác và làm giàu uranium thuộc nhà nước Pháp, cho biết họ có thể bắt đầu sản xuất HALEU từ sau 5 đến 8 năm, nhưng sẽ chỉ xin giấy phép sản xuất khi có khách hàng ký hợp đồng dài hạn.

DOE yêu cầu Orano cấp thông tin về cách thiết lập chương trình hỗ trợ sản xuất HALEU, nhưng Orano cho biết còn tùy thuộc chính phủ Mỹ có khởi động ngành này, và có đảm bảo một lượng nhu cầu nhất định, hay không.

Trong khi đó, công ty làm giàu uranium của châu Âu Urenco cho biết đang xem xét các địa điểm ở Mỹ và Anh để sản xuất HALEU, nhưng vẫn chưa xin giấy phép.