Cạnh tranh trên thị trường công nghệ hạt nhân dân sự: Cửa nào để Mỹ vượt Nga?

Gần đây, Bộ Năng lượng Mỹ cho rằng cần phải chấm dứt sự phụ thuộc vào việc làm giàu Uranium ở nước ngoài, cùng với đó phải thâm nhập vào các thị trường, nơi các tập đoàn nhà nước Nga đang kiểm soát. Điều này cho thấy, ngoài việc Mỹ đang có cảm giác bất an khi đang ngày càng phụ thuộc nước ngoài trong việc làm giàu Uranium mà còn đang ấp ủ một tham vọng trở lại cuộc cạnh tranh với Nga, nhằm chiếm lấy vị trí số một thế giới của họ trên thị trường công nghệ hạt nhân.

Nhu cầu và năng lực làm giàu Uranium của Mỹ hiện nay

Năm 2019, Cơ quan Quản lý Thông tin năng lượng của Mỹ công bố lượng điện tiêu thụ của nước này đạt 4,2 ngàn tỉ Kilowatt giờ, đứng thứ hai trên thế giới. Bộ Năng lượng Mỹ cũng đã dự báo nhu cầu điện của nước này sẽ tăng khoảng 24% vào năm 2035. Trong đó, Mỹ vẫn sẽ duy trì tỉ trọng điện hạt nhân ở mức 20%. Điều này đòi hỏi cần tăng công suất của các nhà máy điện hiện có hoặc phải có thêm các nhà máy phát điện khác (hiện nay, trên toàn nước Mỹ có 96 lò phản ứng đang hoạt động tại 58 nhà máy điện hạt nhân với tuổi thọ trung bình của các lò đạt 38 tuổi). Đồng nghĩa với việc, nhu cầu sử dụng Uranium đã làm giàu ngày một tăng lên tương ứng.

Tuy nhiên, sản lượng Uranium khai thác tại Mỹ đã suy giảm nhanh chóng, xuống thấp kỉ lục vào năm 2019 và tiếp tục giảm mạnh đầu năm 2020. Bên cạnh đó, cơ sở làm giàu Uranium duy nhất tại Mỹ hiện nay là cơ sở của Urenco tại Eunice, New Mexico với khả năng làm giàu chỉ đạt 4,9 triệu SWU/năm, thấp hơn rất nhiều so với Nga và các cường quốc hạt nhân khác.

Rõ ràng, với khả năng làm giàu còn hạn chế như vậy, Mỹ không thể tự đáp ứng được cho các nhà máy điện hạt nhân trong nước - một quốc gia vốn sản xuất điện hạt nhân nhiều nhất thế giới. Điều đó đồng nghĩa với việc, Mỹ từ lâu đã trở thành quốc gia phụ thuộc rất lớn vào nguồn cung cấp Uranium làm giàu từ nước ngoài. Trong đó, nguồn nhập khẩu lớn nhất của Mỹ lại là Nga thông qua Techsnabexport (thuộc Rosatom).

Sự suy giảm nghiêm trọng của các cơ sở làm giàu Uranium của Mỹ trong những thập niên qua, cùng với việc phụ thuộc ngày càng nhiều vào nước ngoài mà đặc biệt là Nga đã khiến Bộ Năng lượng Mỹ cùng nhiều chính trị gia của họ cảm thấy bất an. Họ cho rằng điều đó ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh quốc gia của Mỹ.

Vị trí của Nga trên bản đồ năng lượng hạt nhân toàn cầu

Nước Nga dưới kỷ nguyên của Tổng thống Putin thực sự đã lấy lại được vị thế của một siêu cường năng lượng, không chỉ đối với dầu khí, mà họ cũng là thế lực số một toàn cầu về năng lượng hạt nhân. Rosatom trở thành thế lực lớn nhất của Nga về năng lượng hạt nhân trên toàn cầu. Tập đoàn này hiện kiểm soát tới 2/3 thị trường xây dựng nhà máy điện hạt nhân trên thế giới. Thống kê của Rosatom cho biết đang có 36 tổ máy phát điện ở 12 quốc gia trên thế giới đang được họ thực hiện ở các giai đoạn khác nhau. Không những vậy, Nga cũng là nhà cung cấp Uranium đã làm giàu lớn nhất thế giới cho các lò phản ứng hạt nhân tại các quốc gia với tỉ trọng đạt gần một nửa

Cũng cần nói thêm rằng, các lò phản ứng hạt nhân cần phải sử dụng nhiên liệu làm giàu U-235 ở mức phù hợp để hoạt động (thông thường ở mức khoảng 3-5%). Nga có năng lực vượt trội so với các cường quốc hạt nhân khác nguyên nhân nằm ở công nghệ làm giàu Uranium hiện đại của họ.

Điều quan trọng quyết định đến hiệu quả làm giàu Uranium nằm ở phương pháp và công nghệ tương ứng của các quốc gia. Trong đó, phương pháp phổ biến nhất, hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng các máy ly tâm. Phương pháp này từng chiếm 100% hoạt động làm giàu trên thế giới năm 2015 và còn chiếm khoảng 93% công việc làm giàu Uranium tại năm 2020. Cơ sở của phương pháp nằm ở chỗ Uranium tự nhiên chỉ có 0,7 % U-235 là đồng vị trực tiếp duy trì các phản ứng, còn lại gần 99.3% đồng vị U-238 và một phần rất nhỏ đồng vị U-234. U-235 và U-238 giống nhau về hóa học nhưng khác biệt về vật lý mà dễ nhận biết nhất là khối lượng. Do đó, các máy ly tâm khí hiện nay có thể tách các đồng vị có tỷ khối khác nhau, nhằm cho ra Uranium có hàm lượng U-235 cao hơn. Nhờ sự vượt trội về công nghệ máy ly tâm của mình, Nga đã nắm trong tay lợi thế vô cùng lớn trên thị trường cung ứng Uranium làm giàu cho thế giới.

Liệu Mỹ có thể "vĩ đại trở lại" trên lĩnh vực năng lượng hạt nhân và thay thế vị trí dẫn đầu của Nga?

Trong bối cảnh hiện này, đây là một tham vọng không hề dễ dàng thực hiện. Mặc dù cả Mỹ và Nga đều được coi là các siêu cường hạt nhân đương đại. Nhưng theo tác giả Trương Văn Khánh thuộc Ban Kế hoạch và Quản lý khoa học thuộc Viện Năng lượng Nguyên tử quốc gia (Việt Nam), Nga là quốc gia duy nhất hội tụ được ba yếu tố gồm: Có trình độ khoa học công nghệ cao, phát triển công nghệ bài bản với thiết kế điện hạt nhân tốt, tiên tiến, an toàn, có năng lực về chế tạo các hệ thống thiết bị của nhà máy điện hạt nhân; Có năng lực xây dựng và quản lý dự án điện hạt nhân tốt; Có uy tín và độ tin cậy đối với quốc gia nhập khẩu công nghệ điện hạt nhân. Điều đó giúp Nga có lợi thế hơn hẳn so với Mỹ về uy tín quốc tế trong lĩnh vực hạt nhân.

Mặt khác, các cơ sở hạt nhân của Mỹ đã chịu một sức ì rất lớn từ hàng thập kỉ qua. Sản lượng Uranium khai thác của họ ngày một giảm mạnh. Cùng với đó, Mỹ chỉ còn duy nhất một cơ sở làm giàu Uranium thương mại của Urenco. Cơ sở này hiện còn sử dụng công nghệ máy ly tâm thế hệ 6 từ châu Âu. Trong khi vào năm 2015, Nga đã là quốc gia đầu tiên trên thế giới bắt đầu thử nghiệm máy ly tâm thế hệ thứ 10 để làm giàu Uranium. Có thể nói, Mỹ đang đi chậm hơn so với Nga tới 30 năm về công nghệ.

Sự tụt hậu về công nghệ làm giàu Uranium không phải là nguyên nhân duy nhất. Sự khó khăn của Mỹ trong việc thu hút các hợp đồng xây dựng lò phản ứng phục vụ phát điện tại nước ngoài cũng là một rào cản lớn cho tham vọng của họ. Như đã nói, Rosatom hiện đang kiểm soát tới 2/3 thị trường xây dựng nhà máy điện hạt nhân trên thế giới, từ khâu hợp tác nghiên cứu, đến xây dựng, quản lý và các dịch vụ vận hành khác.

Người Nga đang là quốc gia đi tiên phong trong việc phát triển các lò phản ứng thế hệ mới (thế hệ IV) và là nước có nhiều kinh nghiệm vận hành lò phản ứng thế hệ III+ nhất thế giới. Trong khi đó, trong chính sách phát triển năng lượng hạt nhân của mình, Mỹ có kế hoạch nghiên cứu lò phản ứng thế hệ mới với năm loại, trong đó ưu tiên phát triển lò phản ứng nhiệt độ rất cao - VHTR (Very High Temperature Reactor). Theo dự kiến ban đầu, lò VHTR sẽ được thử nghiệm từ năm 2015. Thế nhưng cho đến nay, kế hoạch này đã được lùi lại vào năm 2025, tất cả vẫn còn đang ở trên giấy.

Hơn thế nữa, đối thủ của Mỹ trong cuộc đua tranh thị phần toàn cầu không chỉ có Nga, mà Mỹ còn phải chịu sự cạnh tranh gay gắt từ các cường quốc hạt nhân khác đặc biệt là Trung Quốc. Sự du nhập công nghệ của Nga, Mỹ, châu Âu tại Trung Quốc đang tạo cho quốc gia này một nền tảng khoa học tương đối phong phú. Cả Trung Quốc và một số cường quốc châu Âu hiện cũng đang có năng lực làm giàu Uranium lớn hơn nhiều so với Mỹ. Ngoài họ, thế giới cũng đã xuất hiện nhóm các quốc gia mới giàu tiềm năng, đã có năng lực xuất khẩu dịch vụ hạt nhân dân sự.

Điều duy nhất Mỹ có thể làm được là dùng sức ép chính trị để buộc các quốc gia khác phải sử dụng dịch vụ hạt nhân của mình. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không phải là cách có thể sử dụng được lâu dài. Một trật tự thế giới mới với sức ảnh hưởng ngày một lớn của Nga và Trung Quốc cùng sự phát triển nhanh chóng của các cường quốc còn lại sẽ khiến Mỹ khó có thể sử dụng chiêu bài này trong tương lai.

Như vậy, giống như "Make America Great Again", tham vọng vượt mặt Nga trên thị trường công nghệ hạt nhân dân sự của Mỹ có nét tương đồng với một câu khẩu hiệu đơn thuần, rất khó có thể được hiện thực trong tương lai. Không có sự phát triển đột biến về công nghệ; kiểm soát ổn định các nguồn cung cấp tài nguyên Uranium và tiếp tục duy trì ảnh hưởng quốc tế của mình, Mỹ sẽ không có cơ hội nào có thể hiện thực hóa khẩu hiệu đó./.

Hoàng Hải, Cử nhân Khoa học lịch sử