Nhà máy điện hạt nhân siêu nhỏ

Công ty tái chế nhiên liệu hạt nhân Oklo Inc., với sự hỗ trợ từ Sam Altman, CEO của OpenAI và là nhà sản xuất ChatGPT, đang có kế hoạch sử dụng nhiên liệu hạt nhân tái chế trong lò phản ứng phân hạch hạt nhân siêu nhỏ có tên là Aurora.

Lò phản ứng Aurora được gọi là "lò phản ứng siêu nhỏ", không chỉ vì diện tích nhỏ mà còn công suất nhỏ, ở mức 1,5 MW, đủ để cung cấp điện cho khoảng 1.000 ngôi nhà trong điều kiện lý tưởng. Nó khác với lò phản ứng module nhỏ (SMR), thiết kế để có công suất khoảng 50 - 125 MW. Thông thường, các lò phản ứng hạt nhân truyền thống có thể tạo ra công suất thấp nhất là 500 MW cho đến trên 1.000 MW.

Oklo đảm bảo rằng lò phản ứng Aurora hoàn toàn an toàn. Không chỉ an toàn, mà lò phản ứng siêu nhỏ này sẽ tạo ra lượng khí thải nhà kính gần như bằng không, cũng như không tạo ra chất thải hạt nhân. Bằng cách sử dụng nhiên liệu hạt nhân tái chế, nó thực sự làm giảm lượng chất thải hạt nhân hiện có.

Lò phản ứng siêu nhỏ Aurora có các tính năng an toàn thụ động và lõi kín. Nó không có bộ phận chuyển động; có thể tự làm mát và tắt mà không cần sự can thiệp của con người. Nó được thiết kế để chạy liên tục trong tối đa 20 năm trước khi cần nạp lại nhiên liệu. Toàn bộ lõi chỉ cần được loại bỏ và thay thế bằng một lõi kín khác chứa lô nhiên liệu hạt nhân tái chế tiếp theo.

Aurora sử dụng nhiên liệu uranium-235 làm giàu thấp (HALEU) có độ phân tích cao trong lò phản ứng nhanh thiết kế khá độc đáo, nghĩa là nó sử dụng neutron năng lượng cao để duy trì phản ứng dây chuyền hạt nhân. Các lò phản ứng hạt nhân truyền thống sử dụng chất làm chậm (thường là nước) để làm chậm neutron nhằm tạo ra các phản ứng dây chuyền dễ kiểm soát hơn, ổn định hơn, xác suất cao hơn, vì chúng sử dụng uranium-235 làm giàu thấp hơn nhiều là 3-5%.

Một sản phẩm phụ của phản ứng phân hạch hạt nhân là nhiệt. Aurora được trang bị các thành phần tận dụng nhiệt thải để tối đa hóa hiệu suất lên đến 90% tổng thể. Bộ trao đổi nhiệt có thể truyền nhiệt đến các hệ thống thứ cấp, nơi nhiệt có thể được áp dụng cho các ứng dụng thực tế khác như sưởi ấm các tòa nhà, quy trình khử muối để chuyển nước biển thành nước ngọt, hoặc các ứng dụng trong công nghiệp như sản xuất hóa chất, sản xuất vật liệu...

Aurora được đặt trong một tòa nhà, không có tháp giải nhiệt lớn thường thấy ở các nhà máy điện hạt nhân. Thay vào đó, đây là tòa nhà hình chữ A đơn giản, kích thước bằng một ngôi nhà nhỏ trông giống một nhà nghỉ trượt tuyết trên núi cao. Các tấm pin mặt trời trên mái nhà giúp cung cấp năng lượng cho các hệ thống của cơ sở như bảng điều khiển, hệ thống giám sát, giúp địa điểm này gần như tự cung, tự cấp năng lượng hoàn toàn.

Mục tiêu của Oklo là triển khai lò phản ứng Aurora ở các vùng xa xôi, biệt lập; các vùng có mùa đông khắc nghiệt kéo dài; các cơ sở quân sự, tiền đồn, nơi xây dựng các lò phản ứng hạt nhân truyền thống không khả thi hoặc không thể thực hiện được.

Việc triển khai đầu tiên sẽ diễn ra gần Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho (INL) ở phía tây Idaho Falls (Hoa Kỳ). Năm 2020, INL công bố sẽ cung cấp cho Oklo quyền truy cập vào năm tấn nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, được thu hồi từ lò phản ứng EBR-II để phát triển lò phản ứng siêu nhỏ Aurora. HALEU thu hồi từ EBR-II sẽ trải qua bồn muối nóng chảy và điện phân để làm sạch, trước khi trộn với uranium làm giàu thấp (LEU) và đúc thành các thỏi tròn nhỏ. Oklo có kế hoạch đưa nhà máy điện Aurora thương mại đầu tiên đi vào hoạt động năm 2027.