TRISO-X, công ty con chuyên về nhiên liệu hạt nhân tiên tiến của X-energy, đã được bang Tennessee (Mỹ) trao tặng khoản tài trợ 11 triệu USD để hỗ trợ việc mở rộng khu phức hợp sản xuất nhiên liệu hạt nhân tại Oak Ridge.
“Viên sỏi hạt nhân” không thể tan chảy
Trong suốt nhiều thập kỷ, bài toán lớn nhất của năng lượng hạt nhân truyền thống luôn là kiểm soát nhiệt độ lõi để ngăn chặn thảm họa nóng chảy hệ thống. Công nghệ nhiên liệu cấu trúc ba lớp TRISO (Tri-structural Isotropic) xuất hiện như một lời giải mang tính cách mạng cho thách thức này, biến bản thân cấu trúc nhiên liệu thành một lá chắn kiên cố.
Về bản chất, mỗi hạt nhiên liệu TRISO-X chỉ có kích thước tương đương một hạt anh túc. Phần lõi chứa uranium được bao bọc bởi ba lớp vật liệu carbon và gốm chịu nhiệt cao cấp (bao gồm cả silicon carbide). Cấu trúc này hoạt động như một bình chứa áp suất siêu nhỏ độc lập, có khả năng giữ chặt các sản phẩm phân hạch phóng xạ bên trong dưới mọi kịch bản vận hành khắc nghiệt nhất.
Điểm cốt lõi giúp TRISO-X trở thành nhiên liệu hạt nhân an toàn bậc nhất hành tinh là khả năng chịu nhiệt cực hạn vượt qua ngưỡng 1.600 độ C mà không bị biến dạng hay nóng chảy. Ngay cả khi hệ thống làm mát của lò phản ứng gặp sự cố hoàn toàn, cấu trúc gốm kiên cố này vẫn bảo toàn nguyên vẹn, loại bỏ hoàn toàn rủi ro rò rỉ phóng xạ ra môi trường.
Trái tim sản xuất thế hệ mới
Để thương mại hóa công nghệ mang tính viễn tưởng này, X-energy đã triển khai xây dựng tổ hợp chế tạo nhiên liệu thương mại quy mô lớn đầu tiên tại Mỹ mang tên TX-1. Dự án được triển khai trên khu đất rộng 110 mẫu Anh tại Công viên Công nghiệp Horizon Center thuộc vùng đất công nghệ danh tiếng Oak Ridge, bang Tennessee.
Cơ sở TX-1 có diện tích mặt sàn lên tới 20.000 mét vuông. Đây là dự án trọng điểm nhận được sự hỗ trợ tài chính mạnh mẽ từ Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) thông qua Chương trình Trình diễn Lò phản ứng Tiên tiến (ARDP), bao gồm các gói tài trợ hàng chục triệu USD nhằm đảm bảo tiến độ xây dựng và chuỗi cung ứng vật liệu dài hạn.
Theo thiết kế, khi đi vào hoạt động ổn định, nhà máy TX-1 sẽ sản xuất khoảng 700.000 “viên sỏi” nhiên liệu mỗi năm. Các viên sỏi này có kích thước tương đương một quả bóng bida, được cấu thành bằng cách nén hơn 18.000 hạt hạt nhân TRISO-X siêu nhỏ vào trong một ma trận graphite đậm đặc.
Toàn bộ dây chuyền sản xuất tại TX-1 sử dụng nguồn nhiên liệu Uranium làm giàu ở mức độ thấp nhưng có hiệu suất cao (HALEU), với hàm lượng nồng độ Uranium-235 dao động từ 5% đến dưới 20%. Mức độ làm giàu này tối ưu hóa chu kỳ vận hành của lò phản ứng, kéo dài thời gian thay nhiên liệu và giảm thiểu đáng kể khối lượng chất thải hạt nhân phát sinh.
Động lực cho làn sóng lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR)
Sự ra đời của nhà máy sản xuất nhiên liệu hạt nhân tiên tiến TRISO-X là mảnh ghép mang tính quyết định cho sự bùng nổ của các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) thế hệ thứ tư, đặc biệt là dòng lò phản ứng khí siêu cao nhiệt Xe-100 do chính X-energy phát triển. Sản lượng điện ổn định từ một nhà máy TX-1 ước tính đủ khả năng duy trì hoạt động liên tục cho một cụm 11 lò phản ứng Xe-100.
Bước ngoặt pháp lý lớn nhất của dự án diễn ra vào đầu năm 2026, khi Ủy ban Quản lý Hạt nhân Mỹ (NRC) chính thức phê duyệt giấy phép hoạt động đặc biệt có thời hạn tới 40 năm cho cơ sở sản xuất TRISO-X. Đây là chứng nhận Loại II (Category II) đầu tiên được cấp cho một cơ sở sản xuất nhiên liệu hạt nhân thương mại thuộc phân khúc này tại Mỹ, bảo chứng cho mức độ an toàn cao và quy trình vận hành kiểm soát nghiêm ngặt.
Nhờ đặc tính tự bảo vệ an toàn tuyệt đối từ cấp độ hạt vật liệu của TRISO-X, các thiết kế lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới không còn bắt buộc phải xây dựng các cấu trúc vòm bê tông cốt thép dày nguyên khối khổng lồ nhằm mục đích giữ áp suất như trước đây. Sự thay đổi mang tính cách mạng này giúp thu hẹp đáng kể diện tích chiếm dụng mặt bằng của các nhà máy điện hạt nhân tương lai, tối ưu chi phí đầu tư ban đầu và tăng tốc thời gian thi công, đưa năng lượng nguyên tử tiếp cận gần hơn tới các đô thị hoặc các khu công nghiệp biệt lập cần mật độ năng lượng cao.
Tương lai mới của chuỗi cung ứng năng lượng độc lập
Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ điện năng toàn cầu đang tăng vọt ở mức chưa từng có – chịu áp lực lớn từ sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo (AI) và xu hướng điện hóa các ngành công nghiệp nặng – nguồn năng lượng tái tạo thông thường như điện mặt trời hay điện gió dần bộc lộ những hạn chế cố hữu về tính ổn định theo thời gian. Năng lượng hạt nhân tiên tiến chạy bằng dòng nhiên liệu siêu bền chính là giải pháp nền tảng cung cấp nguồn điện tải nền không phát thải carbon 24/7.
Việc hoàn thiện nhà máy chế tạo nhiên liệu hạt nhân tiên tiến TRISO-X không đơn thuần là một thành tựu thương mại của doanh nghiệp tư nhân, mà đã trở thành bước đi mang tầm chiến lược quốc gia nhằm tự chủ chuỗi cung ứng năng lượng độc lập. Khả năng sản xuất quy mô công nghiệp loại nhiên liệu đặc chủng này sẽ trực tiếp định hình vị thế dẫn đầu công nghệ năng lượng hạt nhân của thế hệ tiếp theo.
Nguồncafef.vn
