Năng lượng hạt nhân là gì?
Năng lượng hạt nhân là một dạng năng lượng được giải phóng từ hạt nhân, lõi bên trong của nguyên tử. Một nguyên tử được tạo thành từ ba hạt nguyên tử: neutron, proton và electron. Chúng có thể được phân biệt bằng điện tích: Neutron không có điện tích, proton có điện tích dương, electron có điện tích âm. Thứ liên kết neutron và proton với nhau trong hạt nhân là năng lượng hạt nhân.
Có hai phương pháp tạo ra năng lượng hạt nhân: phản ứng phân hạch hạt nhân (hạt nhân của nguyên tử bị tách thành nhiều hạt nhân) và phản ứng tổng hợp/nhiệt hạch hạt nhân (các hạt nhân hợp nhất với nhau thành hạt nhân khác). Bất kỳ phương pháp nào được sử dụng sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng và sinh ra nhiệt.
Năng lượng hạt nhân để sản xuất điện trên thế giới ngày nay chủ yếu thông qua quá trình phân hạch hạt nhân. Khi lượng nhiệt tạo ra rất lớn, làm cho nước sôi lên, hình thành hơi nước. Hơi nước sau đó được dẫn đến làm quay turbine, gắn với máy phát điện, kết quả là điện được tạo ra.
Ưu điểm của năng lượng hạt nhân
Sản xuất điện không có carbon
Các nguồn nhiên liệu hóa thạch khi đốt, thải một lượng lớn carbon dioxide vào khí quyển (nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu), trong khi đó các nhà máy điện hạt nhân không tạo ra carbon dioxide hoặc bất kỳ ô nhiễm không khí nào trong quá trình hoạt động.
Diện tích đất không lớn
Các nhà máy điện hạt nhân chiếm ít không gian hơn nhiều so với các nhà máy năng lượng sạch thông thường khác (như năng lượng gió và năng lượng mặt trời). Một nhà máy điện hạt nhân điển hình công suất 1.000 megawatt (MW) chiếm khoảng một dặm vuông (2,59 km2). Để so sánh, một trang trại điện gió có công suất tương đương chiếm diện tích đất nhiều hơn 360 lần; một trang trại điện mặt trời sử dụng diện tích nhiều hơn 75 lần.
Nguồn năng lượng đáng tin cậy
Năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng đáng tin cậy dựa trên khả năng sản xuất của nó. Các nhà máy điện hạt nhân tạo ra sản lượng điện tối đa thường xuyên, ổn định quanh năm so với bất kỳ nguồn năng lượng nào khác. Nó không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết như năng lượng gió, năng lượng mặt trời. Điện hạt nhân cho phép sản xuất năng lượng cao với mức tiêu thụ nhiên liệu thấp nên đây là nguồn năng lượng hiệu quả. Nhờ sự ổn định liên tục này, năng lượng hạt nhân trở thành nguồn phụ tải nền đáng tin cậy lý tưởng cho lưới điện.
Chi phí vận hành thấp
Ngoài chi phí xây dựng đắt đỏ ban đầu thì chi phí sản xuất điện hạt nhân rẻ hơn so với các dạng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch. Phản ứng phân hạch hạt nhân tạo ra nhiều năng lượng gần gấp 8.000 lần so với đốt than, dầu, khí đốt, dẫn đến sử dụng ít vật liệu hơn, gây ra ít chất thải hơn.
Nhược điểm của năng lượng hạt nhân
Uranium không thể tái tạo
Năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng “sạch” nhưng là nguồn năng lượng không thể tái tạo. Công nghệ điện hạt nhân hiện nay dựa vào quặng uranium làm nhiên liệu, tồn tại với số lượng hạn chế trong vỏ trái đất. Càng dựa vào năng lượng hạt nhân (đặc biệt là quặng uranium), nguồn uranium sẽ càng cạn kiệt, điều này làm tăng chi phí khai thác và các tác động tiêu cực đến môi trường của việc khai thác và chế biến uranium.
Chi phí xây dựng ban đầu cao
Vận hành một nhà máy điện hạt nhân có chi phí tương đối thấp, nhưng việc xây dựng ban đầu rất tốn kém. Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị phức tạp đòi hỏi mức độ an toàn rất cao, điều này làm tăng chi phí xây dựng. Các nhà máy điện hạt nhân luôn tốn hàng tỉ đô la để xây dựng và mất nhiều thời gian hơn bất kỳ nhà máy điện nào khác, đôi khi hơn một thập kỷ. Ngoài chi phí xây dựng nhà máy điện, còn phải tính đến chi phí bảo quản chất thải hạt nhân sau khi sử dụng, chất thải này phải được lưu trữ trong các cơ sở làm mát với các quy trình an ninh nghiêm ngặt. Tất cả chi phí này làm cho đầu tư ban đầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân rất tốn kém.
Chất thải hạt nhân
Chất thải hạt nhân có tính phóng xạ, khiến nó tiềm ẩn nguy cơ trở thành thảm họa đối với môi trường và sức khỏe con người. Nguy cơ này là lý do tại sao các chính phủ chi rất nhiều tiền để xử lý an toàn nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng để tránh khả năng bị rò rỉ. Một trong những nhược điểm của uranium là tính phóng xạ cao cũng như thời gian bán hủy rất dài. Không có cách nào để tiêu hủy chất thải hạt nhân. Giải pháp duy nhất hiện nay là niêm phong và cất giữ nó trong các cơ sở sâu dưới lòng đất.
Sự cố có thể gây thảm họa
Sự cố là điều không mong muốn và rất hiếm xảy ra. Nhưng rất hiếm không có nghĩa là không xảy ra. Các sự cố ở nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island (Hoa Kỳ) năm 1979, Chernobyl (Nga) năm 1986, Fukushima I (Nhật Bản) năm 2011 đều gây thiệt hại lớn. Ngành công nghiệp hạt nhân luôn nghiên cứu cải tiến thiết kế các lò phản ứng, chu trình vận hành được cho là an toàn cao hơn. Nhưng những cải tiến mới không có gì đảm bảo rằng các lò phản ứng sẽ vận hành an toàn tuyệt đối để không có bất cứ rủi ro nào xảy ra khi có thảm họa thiên nhiên hoặc hành động khủng bố đến bất chợt.
Tác động đến môi trường
Tác động đáng kể nhất đến môi trường bắt đầu từ quá trình khai thác uranium, cả khai thác lộ thiên và khai thác dưới lòng đất. Khai thác lộ thiên nói chung là quy trình an toàn cho thợ mỏ nhưng tạo ra chất thải phóng xạ và trong một số trường hợp gây ô nhiễm nguồn nước. Khai thác dưới lòng đất khiến thợ mỏ có nguy cơ nhiễm phóng xạ cao hơn nhiều so với khai thác lộ thiên, đồng thời cũng tạo ra một lượng đá thải phóng xạ trong quá trình xử lý và khai thác.
