Khoảnh khắc Sputnik: Trung Quốc thành công tạo ra "mặt trời thứ 2", từng khiến Mỹ phải bó tay đầu hàng

Vào một ngày bình thường, tiếng reo hò lại vang vọng khắp sa mạc Gobi hoang vắng ở Vũ Uy, Cam Túc, Trung Quốc. Đây được ví như "khoảnh khắc Sputnik" trong cuộc đua công nghệ năng lượng sạch.

Lò phản ứng thorium bắt đầu hoạt động thực tế tại Trung Quốc

Khi tất cả dữ liệu trên bảng điều khiển đồng loạt chuyển sang màu xanh lá cây, một nhóm người đàn ông mặc quần áo lao động màu xanh lam trên sa mạc Gobi dừng lại một chút, rồi vỡ òa trong tiếng reo hò.

Lò phản ứng thử nghiệm muối nóng chảy đầu tiên trên thế giới sử dụng thorium, một công trình khổng lồ do Trung Quốc tự chế tạo hoàn toàn, đã đạt công suất tối đa vào ngày 17/6/2025. Giữa sa mạc, một "mặt trời thứ hai" im lặng từ từ mọc lên.

Trước đó, các nhà khoa học Trung Quốc đã liên tục nạp nhiên liệu cho một lò phản ứng muối nóng chảy sử dụng nhiên liệu thorium thử nghiệm mà không cần tắt lò. Công trình này của Trung Quốc đạt công suất vận hành tối đa vào tháng 6/2024, và tới tháng 10 cùng năm, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên trên thế giới đã nạp lại nhiên liệu trong khi lò phản ứng vẫn đang hoạt động. Thành tựu này được công bố bởi Xu Hongjie, trưởng nhóm khoa học phụ trách dự án lò phản ứng thorium, trong một cuộc họp kín của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS). "Chúng ta hiện đang ở tiền tuyến của đổi mới hạt nhân toàn cầu", ông nói.

Xu và nhóm của ông tại Viện Vật lý Ứng dụng Thượng Hải (SINAP – trực thuộc CAS) đã phát triển công nghệ này dựa trên nghiên cứu đã được giải mật từ Hoa Kỳ. Ông giải thích rằng các nhà nghiên cứu ở Hoa Kỳ đã xây dựng và thử nghiệm công nghệ lò phản ứng muối nóng chảy ban đầu từ những năm 1960, nhưng không phát triển thêm nữa mà tập trung vào công nghệ lò phản ứng nước áp lực sử dụng nhiên liệu uranium.

"Hoa Kỳ đã công khai nghiên cứu của mình, chờ đợi người kế nhiệm phù hợp. Chúng tôi chính là người kế nhiệm đó", ông nói tại cuộc họp của CAS. "Chúng tôi đã nắm vững mọi kỹ thuật trong tài liệu - rồi tiến xa hơn nữa."

Thí nghiệm Lò phản ứng muối nóng chảy (MSRE) tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) là một lò phản ứng nghiên cứu muối nóng chảy thử nghiệm, đạt đến trạng thái tới hạn vào năm 1965 và được vận hành cho đến năm 1969. Lò phản ứng đã bị đóng cửa sau khi tất cả các mục tiêu của thí nghiệm đã đạt được. Lò phản ứng được đặt ở chế độ chờ trong gần một năm. Một chương trình kiểm tra hạn chế sau đó đã được thực hiện, và các hệ thống phóng xạ đã bị đóng cửa cho đến khi được xử lý hoàn toàn. Lò phản ứng chủ yếu sử dụng hai loại nhiên liệu: đầu tiên là uranium-235 và sau đó là uranium-233. Nhiên liệu 233 UF4 là kết quả của quá trình nhân giống từ thorium trong các lò phản ứng khác.

Tại sao thorium có thể thay đổi tương lai của năng lượng hạt nhân?

Các chuyên gia từ lâu đã coi lò phản ứng thorium là bước tiến tiếp theo trong đổi mới năng lượng. Một số nhà khoa học ước tính rằng chỉ cần một mỏ giàu thorium ở Nội Mông về mặt lý thuyết có thể cung cấp nhu cầu năng lượng của Trung Quốc trong hàng chục nghìn năm với lượng chất thải phóng xạ ít hơn nhiều so với các lò phản ứng uranium hiện tại.

Trung Quốc âm thầm hồi sinh công nghệ bị bỏ hoang này kể từ năm 2011. Các chuyên gia cho biết việc xây dựng lò phản ứng thử nghiệm ở sa mạc Gobi đã bắt đầu vào năm 2018, hiện số lượng nhân sự đã hơn 400 người.

Thiết kế lò phản ứng sử dụng muối florua nóng chảy để hòa tan nhiên liệu thori, vừa đóng vai trò là chất làm mát vừa là chất mang vật liệu phân hạch. Điều này cho phép hệ thống hoạt động ở nhiệt độ cao trên 700°C, nhưng không cần áp suất cao như các lò phản ứng truyền thống. Việc sử dụng thori-232, vốn phải được chuyển đổi thành urani-233 phân hạch, cho phép một chu trình nhiên liệu hạt nhân hoàn toàn khác biệt với nguy cơ phổ biến thấp hơn và ít sản phẩm thải phóng xạ tồn tại lâu hơn đáng kể.

Thori có nhiều ưu điểm hơn urani khi dùng làm nhiên liệu hạt nhân. Chúng có nhiều hơn trong lớp vỏ trái đất và tạo ra ít chất thải phóng xạ tồn tại lâu.

Thori dồi dào hơn uranium với số lượng lớn gấp 3 đến 4 lần trên toàn cầu. Lò phản ứng này tạo ra lượng plutonium-239 rất thấp, đồng vị thường được sử dụng trong vũ khí hạt nhân, và uranium-233 được tạo ra từ thorium khó phân tách và sử dụng cho mục đích quân sự hơn. Theo các báo cáo của Trung Quốc, hàm lượng plutonium trong chất thải lò phản ứng thorium "thấp hơn nhiều" so với các hệ thống hạt nhân thông thường.

Lò phản ứng cũng có các tính năng an toàn thụ động. Trong trường hợp quá nhiệt hoặc mất điện, hệ thống sử dụng một "nút muối đông lạnh" ở đáy bình phản ứng, tự động tan chảy, cho phép muối phóng xạ nóng chảy chảy vào buồng làm mát thứ cấp. Việc tắt máy bằng trọng lực này ngăn ngừa sự cố tan chảy mà không cần kiểm soát chủ động hoặc can thiệp từ bên ngoài.

Những đặc điểm này làm cho lò phản ứng thorium trở nên hấp dẫn trong một thế giới đang hướng tới các nguồn năng lượng sạch và an toàn.