Pháp : Bảo đảm nguyên liệu thiết yếu cho năng lượng hạt nhân, bài toán nan giải

Ngày 10/02/2022, hai tuần trước chiến tranh Ukraina, từ thành phố Belfort, miền đông nước Pháp, tổng thống Emmanuel Macron công bố chiến lược năng lượng với trọng tâm là phát triển điện hạt nhân, xây dựng thêm 6 lò phản ứng thế hệ mới. Để đạt mục tiêu đó, Paris phải vượt qua nhiều thách thức, chủ yếu là bảo đảm nguồn cung cấp "kim loại thiết yếu".

Tổng thống Emmanuel Macron phát biểu tại cơ sở sản xuất hệ thống GE Steam Power System, trình bày kế hoạch xây các lò phản ứng mới ở Pháp, Belfort, Pháp, ngày 10/02/2022. REUTERS - POOL

Gần nửa năm sau, một phần lớn châu Âu hoảng hốt trước viễn cảnh mất nguồn cung cấp chính về dầu lửa và khí đốt của Nga. Đức đang « trả giá đắt vì lệ thuộc vào năng lượng của Nga », GDP có nguy cơ sụt giảm do các nhà máy sản xuất bị mất điện một khi Matxcơva khóa van dầu và khí đốt. Pháp đỡ lo hơn một chút nhờ các nhà máy điện hạt nhân vẫn hoạt động và điện hạt nhân vẫn bảo đảm đến 53 % nhu cầu tiêu thụ của cả nước, theo thống kê của bộ Môi Trường. Thế nhưng, hiện tại, gần một nửa các lò phản ứng của Pháp (29 trong số 56) đã ngưng hoạt động để trùng tu hay kiểm tra về mức độ an toàn.

Uranium và bốn kim loại "thiết yếu"

Trong bối cảnh đó tổng thống Macron đã loan báo kế hoạch khôi phục ngành điện hạt nhân để tìm lại sự « tự chủ » về năng lượng cho nước Pháp, nền công nghiệp lớn thứ hai trong Liên Âu. Nhưng con đường còn dài, bởi Pháp lệ thuộc đến 100 % vào nhiên liệu chính là uranium nhập từ nước ngoài. Theo báo Le Monde (24/01/2022), chỉ riêng Tập đoàn Điện lực Pháp EDF cần từ 8.000 đến 10.000 tấn uranium tự nhiên một năm. Ba trong số các nhà xuất khẩu chính cho Pháp là Kazakhstan, Úc và Niger.   

Thách thức thứ nhì : để một nhà máy điện hạt nhân hoạt động, uranium không chỉ là nhiên liệu duy nhất. Trong một hội thảo qua video, do IRIS ( Viện Quan Hệ Quốc Tế và Chiến Lược ) tổ chức hồi tháng 4/2022, chuyên gia về nguyên tử, giáo sư địa lý - địa chính trị đại học Haute Alsace, Teva Meyer, giải thích, ngoài uranium, ngành công nghiệp điện hạt nhân còn cần đến những « kim loại thiết yếu » khác như là hafnium, indium, niobium hay zirconium ở các công đoạn khác nhau.

Theo định nghĩa của giới chuyên gia, các nhiên liệu được coi là thuộc hàng « thiết yếu » hoặc mang tính « chiến lược » khi mà chúng có thể làm tê liệt cả guồng máy công nghiệp, hay toàn bộ hệ thống kinh tế của một quốc gia nếu như vì một lý do nào đó các nguồn xuất khẩu bị cắt đứt.

Ngoài ra, cả bốn kim loại « thiết yếu » đối với công nghiệp điện hạt nhân, tỷ lệ được sử dụng trong các nhà máy và các lò phản ứng tuy rất thấp, chỉ từ 3 đến 5 %, nhưng đó phải là những kim loại đã được lọc ở mức độ rất cao. Kỹ thuật đó không phải ai cũng có được. Do vậy yếu tố địa chính trị rất quan trọng trong chiến lược phát triển điện hạt nhân.   

Teva Meyer : « Để hoạt động, một trung tâm điện lực cần hai yếu tố : một là nguyên liệu để đốt, tức là uranium và một số những nguyên liệu khác để thiết kế ống kim loại được hàn kín. Những ống kim loại đó cần chất tạo hợp kim zirconium và niobium. Yếu tố quan trọng thứ nhì là các thanh điều khiển cho phép kiểm soát tốc độ phân hạch của uranium. Các thanh điều khiển này được làm ra từ ba thứ, gồm khoáng chất boron, hợp kim bạc có độ dẫn nhiệt cao, và kim loại hafnium, hay còn gọi là hafni. Hafni hấp thụ neutron và được tìm thấy trong các khoáng vật zirconium. Do vậy, để một lò phản ứng có thể hoạt động cần có một số kim loại để làm ra thanh kiểm soát tốc độ phân hạch hay các ống kim loại bọc uranium. Các kim loại đó mang tính chiến lược ».    

Công nghệ lọc kim loại

Thêm một điểm quan trọng khác: các chất từ zirconium đến indium hay niobium, hafnium sử dụng trong công nghiệp điện hạt nhân cần có độ lọc rất cao. Giáo sự Meyer nhấn mạnh đó là một công nghệ mà chỉ có một số ít quốc gia đang làm chủ.

Teva Meyer : « Đặc điểm của ngành năng lượng hạt nhân là đòi hỏi các kim loại vừa nêu phải được sàng lọc ở một mức độ rất tinh vi. Vấn đề địa chính trị đặt ra ngay lập tức chung quanh hai câu hỏi : quốc gia nào có khả năng lọc các kim loại nói trên ? Và các nhà máy lọc đó được đặt ở đâu ? »

Nguy cơ bị cắt nguồn cung ứng

Lĩnh vực hạt nhân chỉ tiêu thụ một phần nhỏ các kim loại thiết yếu như hafnium, indium, niobium và zirconium. Tuy nhiên, lo lắng hàng đầu của các quốc gia sử dụng điện hạt nhân là nguy cơ bị cắt nguồn cung ứng xuất phát từ xung đột địa chính trị. 

Teva Meyer : « Trước hết là rủi ro về mặt địa chất, tức là có dễ tìm thấy các kim loại thiết yếu đó hay không. Câu trả lời là có. Chúng ta không lo thiếu hafnium hay zirconium… để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của các lò phản ứng. Tuy nhiên, câu hỏi kế tiếp là các kim loại đó tập trung ở khu vực nào ? Đây quả thực là một vấn đề. Thí dụ như Brazil kiểm soát từ 80 đến 90 % các mỏ niobium trên thế giới. Còn zirconium thì chủ yếu tập trung ở Nam Phi và Úc. Yếu tố thứ ba là ai làm chủ các khâu khai thác và nhất là kỹ thuật lọc các kim loại đó ở mức độ rất cao, để có thể đưa vào các lò phản ứng ?

Trong trường hợp của hafni, chỉ có hai đối tác trên thế giới là Pháp và Mỹ. Hai quốc gia này gần như trong thế độc quyền, kiểm soát 100 % thị trường xuất khẩu hafni. Rủi ro sau cùng là áp lực xã hội và môi trường. Ngoài Nam Phi và Úc còn có nhiều quốc gia trên thế giới cũng có zirconium, nhưng từ chối khai thác, vì những áp lực trong xã hội, vì không muốn gây ô nhiễm môi trường … Tất cả những rủi ro vừa nêu đều có thể làm gián đoạn chuỗi cung ứng ».    

Trong trường hợp của Brazil, có tới gần 90 % dự trữ niobium toàn cầu, và Brazil cũng là nguồn sản xuất chính cho thế giới, nhưng đó chỉ là niobium nguyên chất. Trung Quốc, Hàn Quốc giàu về indium cần thiết cho công nghiệp chế tạo các ống kim loại bao quanh các thanh nhiên liệu uranium trong các lò phản ứng. Cả hai quốc gia châu Á này cùng khai thác indium, chiếm chưa đầy 25 % thị phần quốc tế. Để bảo đảm nguồn cung ứng về zirconium, một quốc gia tiêu thụ điện hạt nhân như Pháp cần duy trì quan hệ tốt với Úc : Canberra kiểm soát hơn 50 % dự trữ zirconium trên thế giới và là nguồn cung cấp đến 1/3 zirconium nguyên chất cho toàn cầu.

Canada và Đức, cả hai cùng làm chủ nhiều mỏ indium, nhưng lại không phát triển công nghiệp khai thác kim loại này, dưới tác động của các hội đoàn bảo vệ môi trường. David Amsellem, chuyên gia về địa lý và cũng là đồ họa viên, đồng sáng lập văn phòng tư vấn Cassini Conseil, Paris, căn cứ vào các bản đồ, đã chỉ ra rằng Pháp không làm chủ các mỏ kim loại thiết yếu cho điện hạt nhân, nhưng lại có một lá chủ bài rất lớn để kiểm soát thị phần thế giới trong một số lĩnh vực.

David Amsellem : « Ngành công nghiệp điện hạt nhân đòi hỏi các kim loại thiết yếu phải có mức độ sàng lọc rất tinh vi và kỹ thuật đó không phải ai cũng có được. Các quốc gia nào làm chủ công nghệ lọc kim loại thiết yếu ? Trên bàn cờ này, Châu Mỹ Latinh, châu Phi hoàn toàn vắng mặt. Thậm chí ngay cả Úc cũng đã bị loại. Thay đổi quan trọng ở đây là Pháp, dù không có tên trong số các quốc gia có mỏ kim loại thiết yếu cho điện hạt nhân, nhưng lại là một trong hai nguồn cung cấp chính cho các nhà máy điện hạt nhân của toàn thế giới. Mỹ đứng đầu với tổng cộng 13 nhà máy lọc kim loại thiết yếu, Pháp có 6 nhà máy, Đức cũng có 3 cơ sở, Áo có 2. Tuy nhiên, sau giai đoạn sàng lọc, Pháp là nguồn cung cấp hafnium và zirconium quan trọng nhất, theo thứ tự chiếm hơn 50 và 25 % thị phần toàn cầu. Pháp và Mỹ gần như thống lĩnh 100 % thị trường thế giới về hafnium. Trung Quốc có nhiều nhà máy lọc kim loại hơn cả Mỹ, nhưng chủ yếu tập trung vào indium. Cùng với Trung Quốc, Nhật và Hàn Quốc cũng là các nguồn cung ứng indium lớn cho các nhà máy điện hạt nhân trên toàn cầu ».

Pháp có một lá chủ bài lớn

Cũng ông David Amsellem lưu ý : Ấn Độ, Nga có nhiều nhà máy lọc kim loại thiết yếu, song lại hoàn toàn vắng mặt trong số các nguồn cung cấp cho thế giới. Phải chăng Matxcơva và New Delhi theo đuổi chiến lược chỉ sản xuất để đáp ứng nhu cầu nội địa ? Nga, Pháp và Ấn Độ, mỗi quốc gia có một nhà máy lọc hafnium, thế nhưng trong lúc Pháp chiếm hơn 50 % thị phần quốc tế,  xuất khẩu của Nga và Ấn Độ gần như ở mức zero, theo giải thích của Teva Meyer.

Teva Meyer : « Lý do thực ra tương tự như trong trường hợp của Nga, hay Trung Quốc, Ấn Độ đều chủ trương tự túc và độc lập, không phụ thuộc vào kim loại thiết yếu của thế giới trong ngành điện hạt nhân. Ưu tiên của những quốc gia này là thị trường nội địa ».

Liên Hiệp Châu Âu từ năm 2011 có hẳn một cơ quan phụ trách về vấn đề « quản lý nhiên liệu thiết yếu », và danh sách của châu Âu được cập nhật cứ ba năm một lần. Là một quốc gia phải nhập khẩu gần như tòa bộ kim loại thiết yếu nguyên chất, Pháp đã lập ra ủy ban COMES từ 2015 công bố danh sách những « kim loại cần thiết cho kinh tế quốc gia, cho sự tự chủ về năng lượng, quốc phòng ». Đó cũng là kim chỉ nam trong chính sách ngoại giao của Paris với một số quốc gia giàu tài nguyên thiên nhiên.