Trung Quốc đang phát triển tàu chở hàng sức chứa 14.000 container, hoạt động nhờ năng lượng từ lò phản ứng hạt nhân muối nóng chảy thorium 200 MW.
Thiết kế của tàu container hạt nhân KUN-24AP. Ảnh: Weibo
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc chia sẻ những chi tiết chủ chốt liên quan tới tàu chở hàng KUN-24AP đang trong quá trình phát triển, một tàu hạt nhân có thể chở 14.000 container tiêu chuẩn. Đặc điểm đột phá của mẫu tàu này là lò phản ứng hạt nhân muối nóng chảy thorium (TMSR) có công suất nhiệt 200 megawatt (MW), tương đương mức công suất của lò phản ứng nước áp lực S6W trên tàu ngầm tấn công lớp Seawolf tiên tiến nhất của Hải quân Mỹ. Khác với lò phản ứng hạt nhân truyền thống dựa vào uranium, đòi hỏi hệ thống làm mát lớn và buồng áp suất cao, lò phản ứng mới của Trung Quốc sử dụng thorium, nhiên liệu hạt nhân an toàn và dồi dào hơn. Lò phản ứng này không cần dùng nước để làm mát nên nhỏ gọn, yên tĩnh và có độ tin cậy hơn thiết kế thông thường. Nếu triển khai thành công ở quy mô lớn, công nghệ này có thể thúc đẩy thay đổi mang tính cách mạng trong vận tải hàng hóa thương mại. Dù thiết kế tàu được tiết lộ lần đầu tiên năm 2023, các chi tiết kỹ thuật vẫn được giữ kín. Trong bài báo đăng trên ấn bản Ship & Boat của Trung Quốc, Hu Keyi, kỹ sư cao cấp ở Tập đoàn đóng tàu Jiangnan, chia sẻ một vài thông số kỹ thuật quan trọng và giải thích lý do lựa chọn lò phản ứng muối nóng chảy thorium cho hoạt động hàng hải. 200 MW nhiệt lượng từ lò phản ứng không được sử dụng trực tiếp để chạy tàu mà dùng cho máy tạo carbon dioxide siêu tới hạn (sCO²) thông qua chu kỳ Brayton, quá trình nhiệt động lực hiệu suất cao biến đổi nhiệt lượng thành điện hiệu quả hơn turbine hơi nước. Chu kỳ Brayton sử dụng khí nén như CO² làm nóng tới nhiệt độ cực hạn, sau đó giản nở qua turbine để sản xuất điện. CO² siêu tới hạn hoạt động giống cả chất lỏng và chất khí, cho phép chế tạo hệ thống nhỏ gọn hiệu suất cao. Hệ thống này sẽ sản xuất 50 MW điện, đủ để đẩy con tàu lớn trên đại dương liên tục nhiều năm mà không cần tiếp nhiên liệu. Trong trường hợp khẩn cấp, tàu còn trang bị một máy phát điện diesel dự phòng 10 MW. Một trong những mối lo ngại lớn nhất đối tàu hạt nhân là nguy cơ tan chảy hoặc rò rỉ phóng xạ. Theo Hu, lò phản ứng muối nóng chảy lõi rắn sử dụng nhiên liệu thorium rất an toàn. Lò vận hành ở áp suất khí quyển, loại trừ nguy cơ phát nổ do tích tụ áp suất. Phần lõi hoạt động ở mức 700 độ C, nhưng nhờ hệ số nhiệt độ âm (phản ứng tự chậm lại khi nhiệt độ tăng), phản ứng mất kiểm soát không xảy ra. Thiết kế lò bao gồm hai hệ thống khử nhiệt phân rã bị động: hệ thống làm mát tuần hoàn tự nhiên bên trong khoang lò phản ứng và hệ thống ống thoát khẩn cấp có thể dẫn muối nóng chảy vào bể làm mát khi cần. Trong trường hợp xấu nhất, nếu quá trình làm mát thất bại, nhiên liệu muối nóng chảy sẽ rơi xuống buồng an toàn và cứng lại, lưu giữ vật liệu phóng xạ và ngăn ô nhiễm lan rộng. Ngoài ra, toàn bộ lò phản ứng được thiết kế như một module kín với thời gian vận hành lên đến 10 năm. Sau đó, thay vì tiếp nhiên liệu, module lò phản ứng sẽ được thay thế, giảm đáng kể nguy cơ rò rỉ hoặc lỗi do con người. Nhờ vận hành ở nhiệt độ cao và chu kỳ sCO² tiên tiến, hiệu suất biến đổi nhiệt lượng thành điện của lò đạt mức 45-50%, vượt xa mức 33% của lò phản ứng hạt nhân thông thường sử dụng hơi nước. Một ưu thế khác của loại lò mới là thorium dồi dào hơn nhiều so với uranium. Trung Quốc sở hữu trữ lượng thorium khổng lồ, đặc biệt ở Nội Mông, nơi quặng đuôi chứa đủ thorium để cung cấp cho cả nước trong hơn 1.000 năm ở mức tiêu thụ năng lượng hiện nay. Tuy nhiên, Hu nhấn mạnh vẫn còn một số trở ngại trong quá trình chế tạo tàu. Chi phí đóng tàu hạt nhân thương mại cao hơn nhiều so với tàu thông thường. Những rào cản chủ chốt về tài chính và vận hành bao gồm chi phí xây dựng ban đầu cao, chi phí bảo dưỡng lò phản ứng, xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng, huấn luyện chuyên môn cho thủy thủ đoàn.
(Theo vnexpress.net)
