Thorium – nguyên liệu được nhiều quốc gia khao khát
Các nhà địa chất ở Bắc Kinh tuyên bố Trung Quốc đã phát hiện ra nguồn năng lượng ‘vô tận’ có thể cung cấp đủ nhiên liệu để vận hành đất nước trong 60.000 năm. Một cuộc khảo sát toàn quốc cho biết khu phức hợp khai thác Bayan Obo ở Nội Mông, một khu tự trị ở miền bắc Trung Quốc, có thể chứa đủ thorium để cung cấp nhu cầu năng lượng hộ gia đình của Trung Quốc ‘gần như mãi mãi’.
Nguyên tố có tính phóng xạ nhẹ này có thể được sử dụng để tạo ra một loại nhà máy điện hạt nhân gọi là lò phản ứng muối nóng chảy có thể cung cấp một lượng năng lượng khổng lồ. Theo báo cáo đã giải mật về cuộc khảo sát, các nhà khoa học ước tính khu phức hợp khai thác này có thể sản xuất được 1 triệu tấn thorium nếu khai thác hết công suất.
Nghiên cứu khẳng định rằng nguồn tài nguyên thorium trong chất thải khai thác của quốc gia này ‘vẫn hoàn toàn nguyên vẹn’ và nếu được khai thác đúng cách có thể đủ lớn để chấm dứt sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch trên toàn thế giới.
Nghiên cứu đã xác định được 233 khu vực giàu thorium trên khắp Trung Quốc và nếu chính xác thì cho thấy trữ lượng vượt quá đáng kể so với ước tính trước đây.
Khi Trung Quốc tuyên bố rằng các mỏ mới được phát hiện có thể khai thác được 1 triệu tấn thorium nếu khai thác hết, thì theo IAEA (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế), trữ lượng được xác nhận của nước này chỉ vào khoảng 100.000 tấn.
Ấn Độ, một trong số ít quốc gia đang tích cực đưa thorium vào chương trình điện hạt nhân của mình, nắm giữ trữ lượng lớn nhất, với gần 850.000 tấn. Úc, Brazil và Hoa Kỳ cũng tự hào sở hữu trữ lượng thorium lớn, mỗi nước có hơn 500.000 tấn.
Làm thế nào để chuyển thorium thành năng lượng?
Về mặt lý thuyết, thiết kế lò phản ứng muối nóng thorium có thể biến một nguyên tố cực kỳ dồi dào thành nguồn năng lượng gần như vô hạn. Lò phản ứng muối nóng chảy thorium mới không cần dùng nước làm mát do sử dụng muối nóng chảy và carbon dioxide để truyền nhiệt và sản xuất điện.
Mô hình này có ứng dụng quân sự tiềm năng do cấu trúc nhỏ gọn và an toàn, như cung cấp điện cho tàu hải quân, tàu ngầm, thậm chí máy bay. Khu vực xây lò phản ứng thế hệ mới nằm ở phía tây lò phản ứng nhỏ thử nghiệm, chiếm diện tích nhỏ hơn sân bóng đá. Muối nóng chảy đưa nhiên liệu thorium vào lõi lò phản ứng thông qua đường ống, để trải qua phản ứng chuỗi. Sau khi nhiệt độ tăng lên, nó chảy ra ở đầu bên kia và truyền nhiệt tới muối nóng chảy còn thorium tuần hoàn theo vòng riêng biệt. Muối nóng chảy không phóng xạ sau đó chảy vào nhà máy điện bên cạnh lò phản ứng, giúp chạy turbine gas dựa trên carbon dioxide để sản xuất điện.
Lò phản ứng muối nóng chảy cũng tạo ra ít chất thải hạt nhân hơn đáng kể và loại bỏ nguy cơ tan chảy hạt nhân bằng cách giữ mức vật liệu phân hạch ở mức tương đối thấp.
Thí nghiệm lò muối nóng chảy của Trung Quốc. (Ảnh: Thorium Energy World)
Trung Quốc là quốc gia đã bắt đầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân muối thorium nóng chảy đầu tiên trên thế giới. Năm 2024, “quốc gia tỷ dân” đã phê duyệt việc xây dựng nhà máy lò phản ứng muối nóng chảy thorium (TMSR) đầu tiên trên thế giới tại sa mạc Gobi.
Theo báo cáo của Viện Nghiên cứu và Thiết kế Kỹ thuật Hạt nhân Thượng Hải, lò phản ứng này dự kiến sẽ tạo ra 10 megawatt điện. Bắc Kinh tuyên bố nhà máy sẽ đi vào hoạt động vào năm 2029 và giúp Trung Quốc đạt được “độc lập về năng lượng”.
Theo Hiệp hội hạt nhân thế giới, thorium dễ tìm thấy trong tự nhiên hơn uranium và cũng có thể tạo ra năng lượng gấp 200 lần so với uranium. Nhưng Hiệp hội Hạt nhân thế giới cảnh báo rằng việc chiết xuất nguyên tố này theo cách tiết kiệm chi phí vẫn còn là một thách thức. Hiện, việc nghiên cứu và phát triển lò phản ứng thorium phần lớn vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm.
