Trong bối cảnh thế giới đang tiếp tục lộ trình giảm phát thải carbon, các Lò phản ứng Mô-đun Nhỏ (SMR) đang nhanh chóng chuyển từ ý tưởng thành hiện thực và nổi lên như một giải pháp thay thế hiện đại và hiệu quả về mặt chi phí cho các nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Những lò phản ứng hạt nhân nhỏ gọn này, với công suất mỗi lò dưới 300 MWe, hứa hẹn cung cấp nguồn năng lượng an toàn, đáng tin cậy và ít carbon với nhiều ưu điểm: chiếm ít diện tích hơn, chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn, và phương pháp xây dựng theo từng mô-đun giúp dễ dàng mở rộng quy mô và tiêu chuẩn hóa.

Về mặt quy trình, các lò SMR hoạt động khá giống với các nhà máy hạt nhân thông thường: Nhiệt từ lò phản ứng biến nước thành hơi, làm quay tua-bin để tạo ra điện. Sự khác biệt nằm ở triết lý thiết kế và tính thực tiễn. Các lò SMR chỉ chiếm diện tích khoảng 0.01 km² (tương đương hai sân bóng đá), so với 1–2 km² cần thiết cho các nhà máy truyền thống. Đặc tính mô-đun cho phép các bộ phận được chế tạo sẵn tại nhà máy, giúp rút ngắn thời gian thi công và giảm rủi ro tài chính trước các yếu tố như lạm phát hay biến động giá vật liệu.

Các lò SMR đầu tiên ở châu Âu dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động vào đầu những năm 2030, với các dự án được dẫn dắt bởi những tổ chức như Rolls-Royce và Siemens.

Sự hợp tác giữa Rolls-Royce và Siemens, dự kiến hoàn tất vào cuối năm 2025, đánh dấu một bước ngoặt cho tương lai hạt nhân của châu Âu. Các lò phản ứng thế hệ 3+ của họ sử dụng hệ thống an toàn thụ động, hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người hay nguồn điện bên ngoài, giúp vận hành lò phản ứng an toàn hơn và có khả năng chống chịu tốt hơn ngay từ trong thiết kế.

Giới thiệu bộ quy chuẩn RCC-MRx trong phần mềm PIPESTRESS

Để hỗ trợ cho thế hệ thiết kế mới này, phiên bản mới nhất của phần mềm PIPESTRESS giờ đây đã tích hợp RCC-MRx – một bộ quy chuẩn hạt nhân của Pháp do Hiệp hội Pháp về Quy tắc Thiết kế và Chế tạo Vật liệu cho Nồi hơi Điện hạt nhân (AFCEN) ban hành. Đây là một bước tiến quan trọng cho các kỹ sư chuyên thiết kế các cấu kiện cơ khí chịu nhiệt độ cao và bức xạ trong các nhà máy hạt nhân, bao gồm cả SMR.

Ban đầu được phát triển cho các dự án nghiên cứu nhiệt hạch như Lò phản ứng Thí nghiệm Nhiệt hạch Quốc tế (ITER), RCC-MRx xác định các quy tắc và tiêu chuẩn cho việc thiết kế, xây dựng và phân tích các bộ phận như đường ống, máy bơm, van và bộ trao đổi nhiệt phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và bức xạ khắc nghiệt.

Bằng cách giải quyết các ảnh hưởng của nhiệt độ cao như từ biến (creep), mỏi (fatigue) và tác động của bức xạ lên đặc tính vật liệu, bộ quy chuẩn RCC-MRx giúp đảm bảo các bộ phận quan trọng như đường ống, máy bơm, van và bộ trao đổi nhiệt duy trì được sự toàn vẹn và an toàn, ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt nhất. Đối với hệ thống đường ống, bộ quy chuẩn này cung cấp hướng dẫn rõ ràng về cách đánh giá các vùng nhiệt độ, cơ học phá hủy, và các ứng suất tổng hợp từ cơ học và nhiệt – đây là những chi tiết rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy lâu dài.

Với việc RCC-MRx hiện đã là một phần của PIPESTRESS, các kỹ sư đã có một công cụ mạnh mẽ và hiệu quả hơn để thiết kế và phân tích các hệ thống SMR và lò phản ứng tiên tiến. Nó kế thừa thế mạnh đã được chứng minh của PIPESTRESS trong việc phân tích ứng suất dựa trên các bộ quy chuẩn, đồng thời cập nhật để đáp ứng các yêu cầu của những ứng dụng nhiệt độ cao và nhiệt hạch, giúp các kỹ sư ngày nay thiết kế cho các dự án hạt nhân của tương lai.

Khi các lò SMR tiếp tục mở rộng trên toàn thế giới, việc bổ sung các tiêu chuẩn tiên tiến như RCC-MRx sẽ giúp ngành công nghiệp dễ dàng hơn trong việc tạo ra các hệ thống an toàn hơn, thông minh hơn và hiệu quả hơn, mở đường cho một tương lai năng lượng sạch hơn và đáng tin cậy hơn.

Tại Hexagon, chúng tôi tự hào được đóng góp vào tương lai đó, giúp các kỹ sư xây dựng thế hệ cơ sở hạ tầng hạt nhân tiếp theo với sự chính xác, tự tin và sự am hiểu sâu sắc về những gì có thể thực hiện được.

Nguồn Hexagon: https://www.linkedin.com/pulse/shaping-future-nuclear-design-smrs-role-rcc-mrx-mcx8e/