Kiệt tác công nghệ, thế giới chỉ có đúng 6 chiếc - tính đến tháng 1/2025 - đó chính là Lò phản ứng hạt nhân VVER-1200 do cường quốc hạt nhân Nga sản xuất hoàn toàn.
Tập đoàn Năng lượng hạt nhân Quốc gia Nga (ROSATOM) là đơn vị đầu tiên trên thế giới sản xuất và đưa vào vận hành lò phản ứng VVER-1200 thế hệ III+ mới nhất tại Tổ máy 1 Nhà máy điện hạt nhân Novovoronezh II (ở tỉnh Voronezh, Tây Nam nước Nga) vào năm 2016.
Từ đó đến nay, lò phản ứng VVER-1200 đã chứng minh được là lò hạt nhân hiện đại nhất, mạnh nhất, an toàn nhất và thân thiện môi trường nhất thế giới.
Hiện tại, lò VVER-1200 đang hoạt động tại 4 quốc gia, đó là Nga (2 lò), Trung Quốc (2 lò), Bangladesh (1 lò), Belarus (1 lò).
Ngày 15/1/2025, Tổng giám đốc Tập đoàn Năng lượng hạt nhân Quốc gia Nga (ROSATOM) - ông Alexei Likhachev - cho biết Nga sẵn sàng cung cấp VVER-1200 cho Việt Nam sau khi hay tin nước ta tái khởi động dự án xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận (giai đoạn 2025-2030).
Nếu sở hữu lò phản ứng hạt nhân mạnh nhất thế giới này, Việt Nam sẽ là cái tên hiếm hoi sử dụng lò VVER-1200 trong số 440 lò hạt nhân thương mại đang hoạt động trên toàn cầu. Chưa kể, công nghệ VVER hiện đang là xương sống của ngành công nghiệp điện hạt nhân thế giới.
Vậy, lò phản ứng hạt nhân VVER-1200 được xây dựng trong bao lâu, chúng có những đặc điểm gì để được công nhận là mạnh nhất, an toàn nhất, tân tiến nhất, thân thiện môi trường nhất? Hãy cùng "gã khổng lồ chuyên sản xuất lò phản ứng hạt nhân" AEM Technologies (thuộc ROSATOM) mổ xẻ chi tiết các thông số.
01. Lò hạt nhân VVER-1200 là gì?
VVER-1200 (tên đầy đủ là Voda Voda Energo Reactor-1200) là lò phản ứng năng lượng làm mát bằng nước, điều tiết bằng nước; công suất đạt 1200 Megawatt điện. Lò VVER-1200 thuộc họ Lò phản ứng nước áp suất (PWR) - loại lò phổ biến nhất của phương Tây.
Là phiên bản cải tiến của VVER-1000, lò VVER-1200 sử dụng uranium làm giàu 3,92% làm nhiên liệu - với 163 cụm nhiên liệu trong lõi lò. Nhờ đó, VVER-1200 vượt trội so VVER-1000 ở 3 điểm: Tuổi thọ dài hơn gấp đôi; công suất điện cao hơn 20%; Tích hợp hệ thống an toàn bổ sung.
02. Quy trình sản xuất lò VVER-1200
Thông thường, người Nga sẽ mất khoảng 3 năm, trải qua 5 giai đoạn để sản xuất xong lò VVER-1200. Cụ thể bao gồm:
- Giai đoạn 1: Sản xuất phôi kim loại
AEM-Special Steels - nhà sản xuất phôi kim loại duy nhất của Nga cho các sản phẩm trong ngành công nghiệp hạt nhân - chịu trách nhiệm sản xuất phôi kim loại cho lò VVER-1200.
Quy trình sản xuất lò phản ứng hạt nhân VVER-1200. Nguồn: AEM Technologies
Sản phẩm phôi kim loại cỡ lớn trải qua quá trình thực hiện từng bước, rất nghiêm ngặt: Từ kiểm tra đầu vào - gia công bề mặt - đến hàn trên máy tiện.
Sau các bước này, phôi kim loại (gồm 3 phần: Đầu-thân-đáy khoang chứa lõi lò phản ứng) bước vào các giai đoạn công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao hơn đó là lắp ráp và hàn.
- Giai đoạn 2: Dập đáy phôi (tạo hình tấm kim loại đáy)
Một phôi kim loại phẳng làm bằng thép Perlit được nung trong lò ở nhiệt độ 1.000 độ C và sau đó được đặt dưới máy ép thủy lực tác động kép với lực tối đa là 15.000 tấn lực, để tạo thành đáy của khoang chứa.
Quy trình sản xuất lò phản ứng hạt nhân VVER-1200. Nguồn: AEM Technologies
Hiện nay, máy ép thủy lực tác động kép là thiết bị độc đáo và duy nhất ở Nga, có thể dập đáy từ các phôi dày tới 380 mm.
- Giai đoạn 3: Hàn, hàn phủ và xử lý nhiệt
Lắp ráp - xếp chồng 3 vòng khoang chứa - hàn kín là một trong những giai đoạn chính của chu trình sản xuất khoang chứa lõi lò phản ứng.
Quy trình sản xuất lò phản ứng hạt nhân VVER-1200. Nguồn: AEM Technologies
Hàn và hàn phủ được thực hiện tự động bằng thiết bị chuyên dụng. Sau khi ghép các vòng khoang với nhau, đội kỹ thuật sẽ cho xử lý nhiệt trong buồng Nhiệt luyện ở 650 độ C để có được các đặc tính hiệu suất cao nhất của sản phẩm.
Quá trình nhiệt luyện khoang chứa lõi lò phản ứng hạt nhân VVER-1200. Nguồn: ROSATOM Video
- Giai đoạn 4: Gia công
Quy trình gia công bao gồm sản xuất các lỗ ren trên thân khớp nối chính của khoang chứa lõi lò phản ứng, cũng như công việc chung về hoàn thiện bề mặt, mối hàn, vòi phun, lỗ khoan ở bên trong lò.
Quy trình sản xuất lò phản ứng hạt nhân VVER-1200. Nguồn: AEM Technologies
- Giai đoạn 5: Kiểm tra độ tin cậy
Trong toàn bộ quá trình sản xuất lò phản ứng VVER-1200, phần lớn thời gian được dành cho các thử nghiệm kiểm tra độ an toàn, tin cậy. Đội kỹ thuật sử dụng thiết bị kiểm tra bằng tia X để quét toàn bộ khoang chứa, nhằm phát hiện các sai sót trong các sản phẩm có thành dày.
Việc kiểm soát các mối hàn được đảm bảo bằng các quy trình kiểm tra chất lỏng thẩm thấu và siêu âm.
Quy trình sản xuất lò phản ứng hạt nhân VVER-1200. Nguồn: AEM Technologies
Sau cùng, đội kỹ thuật sẽ thực hiện các thử nghiệm thủy lực kể kiểm tra toàn bộ lò phản ứng. Áp suất 25,7 MPa (262 atm) được phun vào bình, trong 10 phút, áp suất không được giảm xuống dưới 24,5 MPa (250 atm) mới đạt chuẩn.
Tổng cộng, hàng trăm hoạt động được thực hiện sau khi lắp ghép các vòng đầu-thân-đáy khoang chứa lõi lò phản ứng nhằm đạt được độ tin cậy tuyệt đối cho lò.
Và đây là thành phẩm: Trái tim của nhà máy điện hạt nhân hoàn thành!
Lò phản ứng hạt nhân VVER-1200 dài tổng cộng 12 mét, rộng 4,5 mét, nặng 334 tấn, tuổi thọ 60 năm.
Cận cảnh lò phản ứng hạt nhân mạnh nhất thế giới VVER-1200 của Nga. Nguồn: ROSATOM
03. Sức chống chịu siêu việt của lò hạt nhân VVER-1200, đáp ứng mọi yêu cầu của IAEA
Vì thuộc họ Lò phản ứng nước áp suất (PWR) nên lò VVER-1200 có cấu tạo gồm: Khoang chứa (chính là hình ảnh bên trên); bên trong khoang chứa sẽ có lõi lò phản ứng hạt nhân. Lõi này lại bao gồm bình chịu áp suất lò phản ứng. Bình này chứa các cụm nhiên liệu (bao gồm các thanh nhiên liệu và cấu trúc lắp ráp nhiên liệu); các thanh điều khiển...
Trong video trình diễn sức chống chịu ưu việt, bền bỉ của VVER-1200, ROSATOM cung cấp những thông tin tuyệt đỉnh kỹ thuật của VVER-1200 như sau:
Nga đầu tư hẳn 40% tổng chi phí của lò VVER-1200 cho hệ thống an toàn. Lò này được làm từ thép siêu bền, kim loại chuyển tiếp zirconi siêu tinh khiết cùng nhiều nguyên vật liệu bền bỉ khác.
Riêng lớp bên trong của khoang chứa (khoang chứa này hình trụ, bao bọc cả lõi lò phản ứng hạt nhân) được gia cố từ lớp bê-tông dày 120cm, cộng với hệ thống dây cáp thép dày 8mm, nhờ đó, riêng lớp này đã có khả năng chống chịu nhiệt độ trên 200 độ C cùng áp suất 7kg/cm vuông.
Những đặc tính ưu việt của lớp bên trong của khoang chứa lõi lò phản ứng hạt nhân. Nguồn: ROSATOM Video
Lớp bên ngoài của khoang chứa được làm từ lớp bê-tông dày 80cm, cộng với bộ lọc khí và thiết bị bảo vệ mạch điện chống lại xung đột điện áp.
Riêng bình áp suất lò phản ứng (vỏ ngoài trực tiếp của lõi lò phản ứng hạt nhân) được làm bằng thép siêu bền và dày 20cm; có thể chống ăn mòn trong 100 năm.
Nhỏ hơn nữa, các thanh nhiên liệu uranium được bảo vệ kỹ đến mức dù bị nung nóng cũng không bị phá hủy nhờ có lớp kim loại zirconi siêu tinh khiết bảo vệ.
Tất cả điều này giúp cho lò phản ứng hạt nhân VVER-1200 có khả năng chống được cơn bão có sức gió mạnh đến 56 mét/giây (201km/giờ); hoặc sức phá hoại khủng khiếp của trận động đất cường độ 8 Richter; hay thậm chí nếu bị một máy bay thương mại đâm vào, chiếc lò này vẫn bình an vô sự.
Nhờ một loạt các hệ thống an toàn chủ động và thụ động tuân thủ các yêu cầu sau thảm họa Fukushima - Lò phản ứng VVER-1200 của Nga đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn và yêu cầu an toàn của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA).
Trong đó, hệ thống an toàn chủ động được thiết kế để phản ứng nhanh với các tai nạn và trường hợp khẩn cấp có thể xảy ra; còn các hệ thống thụ động không cần sự tham gia của con người để ngăn chặn bất kỳ tình huống khẩn cấp nào trong ít nhất 72 giờ.
Với hơn 1000 giờ hoạt động tích lũy an toàn, ROSATOM của Nga đang nhận được rất nhiều hợp đồng quốc tế trong việc cung cấp lò phản ứng VVER-1200 nói riêng và lò VVER nói chung.
Nguồn: AEM Technologies, ROSATOM, ATOM MEDIA
