Mô hình "3 trong 1" cảu Mỹ: Lò phản ứng hạt nhân vừa tạo điện, vừa sản xuất hydro và nước sạch

[Yu Ki San]

Công ty NuScale Power của Mỹ vừa ra mắt một mô hình lò phản ứng hạt nhân có khả năng đồng thời tạo ra điện, sản xuất hydro sạch và nước ngọt, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc xây dựng một hệ thống năng lượng không phát thải đa đầu ra. Hệ thống mô phỏng này, lần đầu tiên trên thế giới, cho thấy tiềm năng to lớn của việc kết hợp năng lượng hạt nhân với sản xuất hydro quy mô lớn.

Tích hợp sản xuất hydro vào lò phản ứng hạt nhân​

Theo tin tức từ Interesting Engineering vào ngày 2 tháng 7, công ty năng lượng hạt nhân NuScale Power Corporation đã hợp tác với GSE Solutions để ra mắt một mô hình sản xuất hydro được tích hợp hoàn toàn trong môi trường phòng điều khiển của một lò phản ứng module nhỏ (SMR). Hệ thống này, đặt tại trụ sở của NuScale ở Oregon, Mỹ, được thiết kế để chứng minh rằng công nghệ điện phân hơi nước ở nhiệt độ cao, khi được cung cấp năng lượng từ một lò phản ứng hạt nhân, có thể thúc đẩy sản xuất hydro sạch ở quy mô công nghiệp.

Mô hình mô phỏng này có khả năng tái tạo hoàn chỉnh các tương tác nhiệt và quy trình giữa lò SMR và hệ thống sản xuất hydro theo thời gian thực. Theo công bố, một nhà máy vận hành theo mô hình này có thể sản xuất trên 200 tấn hydro mỗi ngày.

Công nghệ đa chức năng và quy trình khép kín​

Trái tim của cấu trúc này là Tế bào nhiên liệu oxit rắn đảo chiều (RSOFC), một công nghệ đa chức năng có thể đồng thời tạo ra điện, hydro và nước sạch. Sự kết hợp này biến lò SMR của NuScale từ một nguồn cung cấp điện đơn thuần thành một giải pháp năng lượng đa đầu ra, có khả năng giải quyết đồng thời ba vấn đề lớn: loại bỏ khí thải công nghiệp, giải quyết tình trạng khan hiếm nước và tổng hợp hydro sạch trên một nền tảng duy nhất.

Một đổi mới quan trọng khác trong hệ thống là khả năng tái sử dụng nước muối khử mặn. Hợp tác với Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của Bộ Năng lượng Mỹ, NuScale đang phát triển một quy trình hóa học thủy nhiệt, có khả năng chuyển đổi nước muối (một sản phẩm phụ của quá trình khử mặn) thành nguyên liệu hydro. Phương pháp này giúp loại bỏ nhu cầu điện phân thông thường, từ đó giảm tiêu thụ năng lượng và nước ngọt. Đây là một quy trình vòng kín, mang lại một giải pháp thân thiện với môi trường bằng cách giảm thiểu chất thải mặn và sản xuất hydro không phát thải.

Tương lai của năng lượng sạch và bền vững​

Bằng cách tích hợp SMR với sản xuất hydro, NuScale đang hướng tới một tương lai sản xuất năng lượng sạch và bền vững. Các lò phản ứng module nhỏ có khả năng cung cấp một lượng nhiệt và điện ổn định, liên tục – đây là điều kiện tiên quyết đối với các hệ thống điện phân nhiệt độ cao vốn yêu cầu vận hành ổn định để đạt hiệu quả tối đa.

Mô hình này không chỉ là một thử nghiệm công nghệ. NuScale mong muốn nó sẽ thay đổi định hướng triển khai các lò SMR trong tương lai, biến chúng thành những trung tâm năng lượng toàn diện, đóng vai trò trung tâm trong việc sản xuất hydro và các loại nhiên liệu sạch khác. Đây được xem là một bước đi chiến lược, có thể góp phần định hình lại ngành công nghiệp năng lượng toàn cầu trong bối cảnh thế giới đang cấp thiết tìm kiếm các giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch.