Chiến lược quốc gia về phát triển công nghệ lò phản ứng hạt nhân module nhỏ của Canada và kinh nghiệm cho các quốc gia

SMR (Small Module Reactor) là lò phản ứng hạt nhân với công suất điện từ 300 MWe trở xuống [1]. Đây là các lò phản ứng thuộc thế hệ mới, được thiết kế và chế tạo dựa trên công nghệ module tại nhà máy, hướng đến mô hình kinh tế sản xuất hàng loạt, rút ngắn thời gian xây dựng.

Hầu hết các thiết kế SMR áp dụng các tính năng an toàn tiên tiến, đa dạng về thiết kế và công nghệ (hơn 70 thiết kế).

Chiến lược quốc gia SMR Canada

Tại Canada, điện hạt nhân hiện cung cấp khoảng 15 % sản lượng điện toàn Liên bang, tập trung chủ yếu tại tỉnh bang Ontario và New Brunswick. Canada hiện là quốc gia duy nhất ngoài Ấn Độ sở hữu và vận hành thương mại công nghệ lò phản ứng nước nặng CANDU do chính quốc gia này phát triển.

Trên nền tảng kinh nghiệm vận hành an toàn hơn 4 thập kỷ qua, Canada coi năng lượng hạt nhân - đặc biệt SMR - là trụ cột then chốt để đạt mục tiêu lưới điện phát thải ròng bằng 0 vào năm 2035 và trung hòa carbon toàn nền kinh tế vào năm 2050.

Để thực hiện trụ cột then chốt trên, Canada đã xây dựng Chiến lược quốc gia SMR và thực thi triển khai Lộ trình SMR rất bài bản, dài hạn:

(i) Tháng 11/2020, ban hành Kế hoạch hành động SMR Canada (Canada SMR Action Plan), trong đó xác định triển khai SMR theo 3 dòng: Lò nước nhẹ ≤ 300 MWe cho phát điện lưới; Lò tái chế nhiên liệu/tiêu thụ chất thải và Lò Micro‑SMR (<10 MWe) cho vùng hẻo lánh:

(ii) Tháng 4/2022 đến nay, triển khai Lộ trình SMR quốc gia (SMR Roadmap Implementation), với 96 cam kết cụ thể về R&D, cấp phép, tài chính và đào tạo giữa liên bang, tỉnh bang và doanh nghiệp liên quan đến SMR;

(iii) Tháng 1/2024, triển khai khoản vay ưu đãi 970 triệu CAD (từ Ngân hàng hạ tầng - CIB) hỗ trợ dự án BWRX‑300 tại Darlington;

(iv) Tháng 05/2025, báo cáo tiến độ lần 3 triển khai lộ trình, với 4 địa điểm triển khai và 6 thiết kế SMR qua đánh giá VDR của Ủy ban An toàn hạt nhân Canada (Canada Nuclear Safety Commission (CNSC)…

Khung pháp lý và chính sách hỗ trợ SMR

Ủy ban An toàn hạt nhân Canada (CNSC) là cơ quan quản lý chính hoạt động dưới Đạo luật An toàn và kiểm soát hạt nhân (NSCA). Việc nghiên cứu, phát triển SMR được thực hiện bởi các cơ sở R&D quốc gia về hạt nhân như: Phòng thí nghiệm hạt nhân (CNL) tại Chalk River; Sáng kiến nghiên cứu hạt nhân (CNRI) đồng nghiên cứu SMR.

Các dự án SMR được cung cấp vốn vay ưu đãi, hỗ trợ tài chính (tài chính xanh) bởi 3 cơ quan, tổ chức chính là: Ngân hàng cơ sở hạ tầng Canada (CFB), Cơ quan tín dụng thuế đầu tư năng lượng sạch (CEITC-15% áp dụng cho SMR nối lưới) và Quỹ Đổi mới sáng tạo chiến lược.

Ngoài ra, Canada triển khai các chương trình hợp tác quốc tế phát triển SMR như: Thỏa thuận Canada và Vương quốc Anh (UK) về trí tuệ nhân tạo (AI) và SMR an toàn (2025), Ký kết hợp tác (MoU) chuỗi cung ứng SMR Canada và Mỹ (2023), đồng thời thu hút các công ty điện lực lớn của Canada tham gia vào các dự án SMR (OPG - Ontario Power Generation, Bruce Power và SaslPower).

Các dự án SMR trọng điểm đang triển khai

Hiện tại, Canada đang tập trung triển khai 6 dự án SMR trọng điểm với các công nghệ và địa điểm khác nhau:

Đáng chú ý, dự án SMR đầu tiên của Canada tại Darlington với tổng chi phí vòng đời dự kiến 20,9 tỷ CAD, bao gồm toàn bộ 60 năm vận hành của nhà máy và chi phí tháo dỡ sau đó [2].

Dự án SMR Darlington là một Sáng kiến mang tính bước ngoặt, đánh dấu việc triển khai SMR quy mô lưới điện đầu tiên của Canada, có ý nghĩa to lớn đối với quá trình chuyển đổi năng lượng sạch của Canada, được kỳ vọng sẽ cung cấp nguồn điện tải nền đáng tin cậy, không phát thải, đóng góp vào các mục tiêu khử cacbon của quốc gia và tăng cường an ninh năng lượng cũng như sự ổn định lưới điện.

Chủ đầu tư của dự án là Công ty năng lượng Ontario (OPG). Công nghệ SMR được lựa chọn là BWRX-300 của GE Hitachi Nuclear Energy, một thiết kế lò phản ứng nước sôi tiên tiến. Các đối tác chủ chốt khác trong liên danh bao gồm SNC-Lavalin và Aecon. Dự án đặt mục tiêu hoàn thành và bắt đầu vận hành từ năm 2030.

Các ưu điểm công nghệ SMR nổi bật của Canada

Dưới đây là một số ưu điểm công nghệ SMR nổi bật của Canada:

Module hóa sâu: tới 60 -80% được chế tạo tại nhà máy, rút ngắn thời gian EPC xuống 36 - 40 tháng đối với BWRX-300, dưới 24 tháng đối với Micro-SMR;

An toàn thụ động thế hệ IV: Đa lớp tản nhiệt tự nhiên (gravity, convection), giúp loại bỏ nhu cầu nguồn điện ngoại vi (SBO) tới 7 ngày;

Thiết kế lò “lõi đơn 20 năm” (ARC-100, MMR) và lò phản ứng muối nóng chảy (SSR-W300) giúp giảm khối lượng nhiên liệu đã qua sử dụng gần 70% so với CANDU-class;

Đa dạng hóa sản phẩm, không chỉ cung cấp điện mà còn cả nhiệt kết hợp (đồng phát), tối ưu hóa sử dụng năng lượng hạt nhân cho nhiều mục đích: hơi nước 10Mpa/540^oC (BMRX-300), Heli 750^oC(xe-100), điện - nhiệt lai (Hybrid Electricity-Heat) sản xuất hydro, hóa dầu, khử muối;(v) Tương thích chuỗi cung ứng, tỷ lệ nội địa hóa cao cho các dự án SMR.

Một số khó khăn, thách thức trong phát triển SMR của Canada

Được Cơ quan IAEA đánh giá là quốc gia G7 dẫn đầu thương mại hóa SMR giai đoạn 2030 - 2040 (thành công của BWRX-300 sẽ giảm 5 - 10% chi phí vốn cho các dự án tiếp theo tại Bắc Mỹ).

Tuy nhiên, Canada sẽ đối mặt với những thách thức trong triển khai SMR như:

(i) Chi phí vốn và rủi ro chậm tiến độ (BWRX‑300, vì đây là dự án FOAK (First of a Kind - Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên triển khai thương mại một phần thiết kế SMR hoàn toàn mới), nguy cơ trượt giá (lạm phát, giá nguyên liệu tăng cao) và chậm tiến độ;

(ii) Thách thức từ chuỗi cung ứng, nhất là nhu cầu nội địa hóa thiết bị hạt nhân cấp 1 để đáp ứng yêu cầu các dự án khác sau năm 2030;

(iii) Thiếu nhân lực chất lượng cao: Với nhu cầu hơn 7000 nhân lực đến 2035, việc đào tạo và chuyển đổi (từ ngành dầu khí) nhân lực kỹ thuật là rất cấp bách;

(iv) Cần sự đồng thuận của cộng đồng người dân, nhất là người dân trong khu vực xây dựng nhà máy SMR, quy trình đánh giá tác động môi trường rất minh bạch (đặc biệt là khu vực ngoài Ontario).

Kết luận

Chương trình phát triển công nghệ SMR Canada, gồm lò phản ứng nước nhẹ (BWRX-300) và các lò phản ứng tiên tiến khác, rất triển vọng và khả thi, đáp ứng quy mô, nhu cầu phát triển của Canada (từ công suất lưới điện 300 MWe đến lưới điện nhỏ - 5 Mwe cho các khu vực/vùng xa xôi, hẻo lánh).

Với nền tảng kinh nghiệm điện hạt nhân hơn 40 năm, chuỗi nguyên liệu Uranium tiềm năng và khung chính sách tốt, Canada có cách tiếp cận chiến lược hiệu quả nhằm bảo đảm an ninh năng lượng, phát triển bền vững và định vị quốc gia trở thành trung tâm thiết kế - sản xuất - xuất khẩu cho các nước G7 và thị trường toàn cầu.

Các dự án SMR lấy an toàn làm trọng tâm, kết hợp hỗ trợ tài chính và nền tảng khoa học vững chắc. Đây là mô hình tham khảo quan trọng cho các nước đang tìm kiếm giải pháp năng lượng sạch và ổn định trong tiến trình khử carbon.

Cùng với Canada, công nghệ SMR đang đạt được những tiến bộ tại nhiều quốc gia khác (Mỹ, Nga, Trung Quốc, Nhật Bản) và dần trở thành sản phẩm khả thi về mặt thương mại nhờ các tính năng, ưu thế về kinh tế - kỹ thuật và giá trị của công nghệ SMR (cung cấp điện và nhiệt cacbon thấp một cách linh hoạt trên một số lĩnh vực công nghiệp).

Xu hướng này mở ra các cơ hội thuận lợi cho các quốc gia như Việt Nam học hỏi, hợp tác và trao đổi kinh nghiệm nghiên cứu, hợp tác và triển khai các công nghệ SMR, giúp Việt Nam vừa có thể theo kịp tình hình nghiên cứu, triển khai các công nghệ SMR, đồng thời có thể nâng cao năng lực về kỹ thuật, pháp lý và chính sách liên quan đến các công nghệ SMR./.

“

Tài liệu tham khảo

[1]. Cơ quan Năng lượng quốc tế (IAEA)

[2]. Chi phí vốn (Kỹ thuật, Mua sắm, Xây dựng - EPC) chiếm tỷ trọng lớn nhất, khoảng 60% tổng chi phí. Chi phí vận hành và bảo trì (O&M) chiếm khoảng 25%, chi phí nhiên liệu khoảng 10%, và chi phí tháo dỡ dự kiến chiếm khoảng 5%. Ước tính này dựa trên phương pháp phân tích chi phí vòng đời và các giả định tài chính quan trọng, bao gồm tỷ lệ chiết khấu thực 7% và hệ số công suất 90%./.