Anh từng học rồi lại quên cách xây điện hạt nhân như thế nào
05/05/26
Ngày 17/10/1956, Nữ hoàng Elizabeth II nhấn công tắc kích hoạt Calder Hall, nhà máy điện hạt nhân quy mô lưới điện đầu tiên trên thế giới. Với nước Anh vừa bước ra khỏi Thế chiến II và đang cố khẳng định lại vị thế cường quốc, khoảnh khắc ấy mang ý nghĩa biểu tượng rất lớn. Chưa đầy một thập niên sau, đến năm 1965, Anh đã xây nhiều nhà máy điện hạt nhân hơn cả Mỹ, Liên Xô và Pháp cộng lại. Các dự án được phê duyệt trong vài tháng, thường hoàn thành trong chưa đầy 5 năm và vận hành với thành tích an toàn ấn tượng. Nhưng đến năm 1970, vị thế dẫn đầu ấy bắt đầu lung lay, rồi không bao giờ phục hồi.
Sự tương phản với hiện tại rất rõ. Hinkley Point C, đang được xây ở tây nam nước Anh, dự kiến trở thành nhà máy điện hạt nhân đắt nhất từng được xây dựng trên thế giới. Mỗi đơn vị điện tạo ra từ nhà máy này sẽ đắt gấp sáu lần điện từ nhà máy hạt nhân hiện đại của Hàn Quốc hoặc từ các lò phản ứng Anh đời đầu. Khi đi vào hoạt động, dự án sẽ mất ít nhất 13 năm để xây và vượt ngân sách 17 tỷ bảng. Năm 1995 là lần cuối Anh hoàn tất thành công một lò phản ứng hạt nhân.
Từ giấc mơ nguyên tử đến lò Magnox
Nguồn gốc chương trình hạt nhân Anh nằm ở tham vọng chiến lược sau chiến tranh. Năm 1946, sau khi Mỹ cắt hợp tác hạt nhân với các đồng minh thời chiến, Ngoại trưởng Ernest Bevin tuyên bố, “bằng mọi giá”, Anh phải có vũ khí hạt nhân riêng. Muốn chế tạo bom, Anh cần plutonium. Từ kinh nghiệm của các nhà khoa học từng làm việc tại Los Alamos, Anh xây các lò Windscale Piles, tiền thân của lò dân sự Magnox.
Magnox dùng các thanh nhiên liệu uranium kim loại tự nhiên đặt trong lõi graphite, được bọc bằng hợp kim magnesium để tránh phản ứng hóa học với khí. Nếu rút nhiên liệu đủ nhanh, phản ứng neutron trong lò tạo ra plutonium cấp vũ khí. Nếu để vận hành lâu hơn, lò cũng tạo ra điện. Vì vậy, Magnox vừa phục vụ tham vọng quân sự, vừa mở đường cho chương trình điện hạt nhân dân sự.
Năm 1953, chính phủ phê duyệt Calder Hall. Từ năm 1956–1971, Anh xây 26 lò Magnox. Tốc độ này rất đáng kinh ngạc, nhất là khi không có thiết kế Magnox tiêu chuẩn duy nhất. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh phối hợp nghiên cứu, thiết kế và đào tạo nhân lực, nhưng các nhà máy được xây bởi nhiều liên danh khác nhau, mỗi nơi có biến thể riêng.
Quy trình phê duyệt khi ấy đơn giản hơn rất nhiều so với hiện nay. Cơ quan điện lực chọn địa điểm, tham vấn chính quyền địa phương, xét nguồn nước, địa hình, không gian và kế hoạch phát triển. Nếu có phản đối lớn, bộ trưởng tổ chức điều trần quy hoạch tại địa phương. Cuộc điều trần năm 1958 cho nhà máy Trawsfynydd ở Snowdonia chỉ kéo dài ba ngày, báo cáo cuối cùng gồm cả phụ lục dài 50 trang. Riêng đánh giá môi trường cho Hinkley Point C sau này dài hơn 44.000 trang.
Các lò Magnox có nhiều hạn chế. Vì dùng uranium tự nhiên, nhiên liệu nhanh cạn và phải thay thường xuyên. Lớp bọc Magnox bị ăn mòn khi nhiệt độ vượt 400°C, khiến lò chạy mát hơn, tạo hơi nước áp suất thấp hơn và lãng phí nhiều nhiệt hơn. Hiệu suất phát điện của Magnox thấp hơn khoảng 1/3 so với lò nước nhẹ của Mỹ. Tuy vậy, chúng phục vụ Anh khá tốt. Năm 2015, lò Magnox cuối cùng, Wylfa, ngừng hoạt động. Có tính toán cho rằng chi phí vòng đời điện Magnox khoảng 8 pence/kWh theo giá trị hiện đại, thấp hơn Hinkley Point C khoảng 5,3 pence/kWh.
Sai lầm với AGR
Đầu thập niên 1960, Anh bắt đầu tìm thiết kế thay thế Magnox. Cơ quan điện lực nghiêng về lò nước nhẹ của Mỹ, khi Washington đã nối lại hợp tác hạt nhân với London. Nhưng Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh không muốn từ bỏ các thiết kế graphite làm mát bằng khí, vì điều đó sẽ làm mất vai trò R&D và thiết kế riêng.
Phương án được chọn là AGR, lò phản ứng khí tiên tiến. AGR dùng uranium làm giàu thay vì uranium tự nhiên, bọc nhiên liệu bằng thép không gỉ để chịu nhiệt cao hơn. Về lý thuyết, AGR có thể chạy ở nhiệt độ gấp đôi Magnox và đạt hiệu suất nhiệt cao hơn lò nước nhẹ. Thiết kế này thanh lịch về mặt khoa học, nhưng chưa được thử ở quy mô lớn.
Năm 1965, Anh chọn AGR cho nhà máy Dungeness B, trở thành một trong những dự án hạ tầng tệ nhất của Anh thời hiện đại. Nhà thầu Atomic Power Constructions Limited vốn yếu, nộp giá thấp hơn thực tế và hứa hoàn thành trong bốn năm. Nhưng dự án liên tục gặp lỗi kỹ thuật. Nồi hơi phải thiết kế lại, nhà cung cấp thiết bị tuần hoàn khí phá sản, công nhân hàn thép kém, dùng sai vật liệu cho ống và giá đỡ. Nhà thầu phá sản, buộc các công ty khác phải vào cứu.
Đến năm 1974, chín năm sau khi chương trình bắt đầu, Anh vẫn chưa có lò AGR nào vận hành, trong khi chi phí tăng trung bình 50%. Năm 1983, Dungeness B hòa lưới, chậm 13 năm, đội vốn gấp bốn lần và vận hành dưới công suất. AGR thường bị coi là “tội lỗi nguyên thủy” của điện hạt nhân Anh. Nhận định này có phần đúng, nhưng chưa đủ. Hai nhà máy AGR cuối cùng là Heysham 2 và Torness được hoàn tất trong tám năm; Heysham chỉ vượt 5% dự toán ban đầu. Năm 1973, khi Anh hợp nhất các nhà thầu vào National Nuclear Corporation, kết quả đã cải thiện.
Khi công chúng rút lại tấm séc trắng
Điện hạt nhân Anh sa sút không chỉ vì chọn sai công nghệ. Vấn đề lớn hơn là mô hình kỹ trị sau chiến tranh bắt đầu vỡ. Giai đoạn đầu, các kỹ sư và nhà khoa học được trao quyền rất rộng, ngân sách lớn và ít bị chất vấn. Họ xây nhanh, nhưng cũng quen với việc công chúng đứng ngoài cuộc.
Sau thập niên 1970, điều này thay đổi. Tai nạn Three Mile Island tại Mỹ năm 1979, dù không gây tử vong hay bệnh tật, đã thổi bùng làn sóng phản đối điện hạt nhân trên toàn cầu. Khi chính phủ Thatcher quyết định chuyển sang công nghệ lò nước áp lực PWR của Mỹ, họ muốn trấn an công chúng bằng cuộc điều trần toàn diện cho Sizewell B. Nhưng cuộc điều trần lại kéo dài 340 ngày và biến thành cuộc tranh luận rộng về chính sách năng lượng, an toàn hạt nhân, chất thải phóng xạ, uranium nhập khẩu và liên hệ giữa công nghệ dân sự với quân sự.
Các nhà kỹ trị Anh không quen bị soi kỹ như vậy. Cơ quan điện lực chưa hoàn tất tài liệu an toàn quan trọng trước khi điều trần. Cơ quan thanh tra hạt nhân bị nhìn nhận như bên phản ứng thụ động, phụ thuộc vào cơ quan điện lực. Chất lượng bằng chứng về tiến độ xây dựng và kinh tế điện hạt nhân cũng bị chỉ trích là không đủ thuyết phục.
Cùng lúc, vấn đề chất thải hạt nhân trở thành điểm nổ chính trị. Kế hoạch xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng từ Nhật tại Sellafield bị báo chí miêu tả là biến Anh thành “thùng rác hạt nhân của thế giới”. Greenpeace công khai chiến dịch phản đối việc đổ chất thải hạt nhân xuống biển. Trong mắt kỹ sư và quan chức, chất thải không phải vấn đề lớn vì họ tin có thể tái chế và dùng cho lò phản ứng tái sinh nhanh. Nhưng công nghệ này rốt cuộc không kinh tế, niềm tin công chúng đã mất.
Từ quốc hữu hóa, tư nhân hóa đến quên cách xây
Năm 1988, Sizewell B bắt đầu xây và hoàn tất năm 1995. Đây là lò phản ứng mới cuối cùng được Anh hoàn thiện. Dự án tiêu tốn khoảng 6 tỷ bảng theo giá năm 2025 cho công suất 1,2 GW, rẻ hơn Hinkley Point C khoảng ba lần trên mỗi GW điện. Dù vậy, ngành hạt nhân Anh đã mất đà.
Cuối thập niên 1980, khi chính phủ tư nhân hóa ngành điện, các nhà đầu tư xem xét tài chính và hồ sơ vận hành của các lò AGR rồi chùn bước. Điều họ sợ nhất là chi phí tháo dỡ nhà máy khi hết vòng đời. Cơ quan điện lực từng ước tính nghĩa vụ tháo dỡ là 10,4 tỷ bảng theo giá năm 2025, nhưng kiểm toán sau đó nâng con số lên 22–36 tỷ bảng. Chính phủ kết luận chi phí thật của chương trình hạt nhân đã bị che giấu nhiều năm, được bù bằng doanh thu từ điện than và dầu.
Hạt nhân vì thế bị giữ lại trong sở hữu nhà nước. Điều trớ trêu là chính sự tách khỏi cơ quan điện lực cũ lại giúp hiệu suất cải thiện. Các lò AGR được đưa vào hai công ty nhà nước mới, Nuclear Electric và Scottish Nuclear Limited. Từ năm 1990–1996, đội lò AGR ở Anh tăng thời gian vận hành từ 47% lên 76%, tương đương bổ sung thêm hai nhà máy mới. Năm 1995–1996, trước khi Sizewell B vận hành thương mại, đội AGR lần đầu có lãi.
Nhưng năm 1996, khi British Energy được tư nhân hóa, thành công ngắn ngủi nhanh chóng bị đảo ngược. Công ty trả cổ tức và mua lại cổ phiếu quá mạnh, mất bộ đệm tài chính. Sau đó, giá điện sụp vì làn sóng xây nhà máy điện khí rẻ. Năm 2002, chính phủ phải cho British Energy vay khẩn cấp 410 triệu bảng. Cổ đông bị xóa sổ, nhà nước nhận trách nhiệm về tháo dỡ và chất thải. Năm 2009, British Energy được bán cho EDF của Pháp.
Đến thập niên 2000, biến đổi khí hậu và giá khí đốt khiến Anh quay lại với điện hạt nhân. Nhưng lúc này, năng lực xây dựng đã mai một. Hinkley Point C phải dùng mô hình giá điện bảo đảm rất cao. Thiết kế phải chỉnh sửa theo yêu cầu riêng của Anh, dẫn tới 7.000 thay đổi, dùng thêm 35% thép và 25% bê tông. Quy hoạch, môi trường, cấp phép và tài chính đều kéo dài. Hệ thống từng phê duyệt nhà máy trong vài tháng nay mất nhiều năm chỉ để thống nhất cơ chế vốn.
shared via worksinprogress,
