Trong hơn 70 năm qua tính từ ngày 2/12/1942, là thời điểm lò phản ứng nghiên cứu đầu tiên ra đời, đã có khoảng 840 lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu được xây dựng trên toàn thế giới, thời điểm có số lò phản ứng nghiên cứu vận hành nhiều nhất là năm 1975, với khoảng 390 lò vận hành. Trong giai đoạn đầu của phát triển điện hạt nhân, các lò phản ứng nghiên cứu rất cần thiết trong đào tạo nhân lực khoa học và công nghệ, tạo dựng đội ngũ chuyên gia về hạt nhân, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai các nghiên cứu tiên tiến trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, vật lý neutron, vật lý lò phản ứng, cũng như các nghiên cứu liên quan tới nhiên liệu hạt nhân, vật liệu chiếu xạ, … 

Lò phản ứng nghiên cứu luôn là thiết bị hạt nhân đóng vai trò quan trọng trong công tác đào tạo nguồn nhân lực hạt nhân, thực hiện các nghiên cứu ứng dụng như sản xuất đồng vị phóng xạ, sản xuất vật liệu bán dẫn, nghiên cứu cấu trúc vật liệu và các nghiên cứu cơ bản về vật lý hạt nhân và vật lý lò phản ứng.

Tuy nhiên, khi điện hạt nhân của quốc gia đã được xây dựng và đi vào khai thác ổn định, vai trò của lò phản ứng nghiên cứu hỗ trợ trực tiếp cho điện hạt nhân sẽ giảm dần, hay nói cách khác, các nghiên cứu triển khai liên quan đến điện hạt nhân sẽ đi theo những hướng khác, bám sát hơn với thực tế vận hành nhà máy điện hạt nhân, tận dụng sự phát triển mạnh mẽ của các mô hình lý thuyết và công cụ tính toán. Lúc đó, các nghiên cứu liên quan đến hỗ trợ chương trình phát triển điện hạt nhân sẽ tập trung vào các hướng chiếu xạ vật liệu lò phản ứng, thử nghiệm và nghiên cứu phát triển nhiên liệu hạt nhân, phát triển cơ sở hạ tầng và hỗ trợ cho công nghiệp bởi lẽ công nghệ và nhiên liệu luôn gắn liền với chương trình phát triển năng lượng hạt nhân của quốc gia.

Một trung tâm nghiên cứu hạt nhân với lò phản ứng nghiên cứu chính - do các cán bộ Việt Nam tham gia tính toán thiết kế - là mô hình thu nhỏ của nhà máy điện hạt nhân mang tính kỷ cương trong hoạt động, có đầy đủ các chương trình vận hành và bảo dưỡng của một tổ máy điện hạt nhân như kiểm tra trong quá trình vận hành, bảo dưỡng định kỳ, phân tích và đánh giá an toàn… 

Một lò phản ứng nghiên cứu ở bang Oregon, Mỹ

Vai trò của lò phản ứng nghiên cứu mới trong điều kiện thực tế của Việt Nam

Trong tình hình thực tế hiện nay, mặc dù còn một số quan điểm trái chiều nhưng đa số ý kiến cho rằng Việt Nam cần có một lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu mới, đa mục tiêu, với công suất lớn hơn nhiều lần so với lò phản ứng nghiên cứu tại Viện NCHN Đà Lạt hiện nay nhằm: 

Các lĩnh vực ứng dụng chính của lò phản ứng nghiên cứu mới tại Đà Lạt gồm 

- Nghiên cứu chiếu xạ vật liệu và nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân;

- Sản xuất đồng vị cho y tế và công nghiệp, gồm các loại Мо-99, I-131, I-125, S-35, P-32, Y-90, Ho-166, Co-60, Sm-153, Ir-192;

- Phân tích kích hoạt nơtron nối với các hệ chuyển mẫu bằng khí nén;

- Chiếu xạ pha tạp Silicon và tạo màu đá quý;

- Nghiên cứu vật lý hạt nhân và khoa học vật liệu trên các chùm nơtron đưa ra ngoài qua các kênh ngang;

- Chụp ảnh nơtron;

- Xạ trị chữa bệnh bằng kỹ thuật bắt nơtron của đồng vị Bo-10;

- Nghiên cứu về vật lý và kỹ thuật lò phản ứng;

- Huấn luyện và đào tạo nguồn nhân lực.

Tăng cường công tác xây dựng đội ngũ cán bộ về vật lý hạt nhân và vật lý kỹ thuật lò - trình độ của đội ngũ chuyên gia về vật lý và kỹ thuật lò sẽ được nâng lên một tầm mới khi họ được tham gia vào quá trình nghiên cứu tính toán thiết kế và xây dựng lò – và góp phần tích cực cho việc đào tạo đội ngũ cán bộ, chuyên gia cần thiết cho chương trình điện hạt nhân (phối hợp với các trường đại học trong nước, hỗ trợ công tác đào tạo của khoa kỹ thuật hạt nhân tại trường Đại học Đà Lạt, …). Đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu về vật lý hạt nhân, vật lý neutron, vật lý lò phản ứng, điều khiển và tự động, khoa học vật liệu, nhiên liệu hạt nhân, vật liệu chiếu xạ, các nghiên cứu về an toàn phóng xạ, chất thải phóng xạ, xử lý và quản lý chất thải phóng xạ hỗ trợ cho các dự án điện hạt nhân… 

Phòng điều khiển một lò phản ứng nghiên cứu VVR ở Budapest

Mang lại những giá trị kinh tế - xã hội thiết thực qua việc thúc đẩy các dịch vụ chiếu xạ silic cho các công ty sản xuất vật liệu bán dẫn của nước ngoài, sản xuất đồng vị phóng xạ đáp ứng nhu cầu của xã hội, như ứng dụng để chẩn đoán và điều trị các bệnh hiểm nghèo trong y tế (hiện nay lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cung cấp được khoảng 400 Ci các loại đồng vị phóng xạ mỗi năm, chỉ đáp ứng một phần nhu cầu của các cơ sở y tế.) Trong vòng 5 -10 năm tới, việc đưa vào hoạt động một lò phản ứng nghiên cứu công suất 10-15 MWt với tổ hợp sản xuất đồng vị phóng xạ gồm các phòng thí nghiệm và các dây chuyền sản xuất đồng vị phóng xạ hở, sản xuất nguồn phóng xạ kín, hằng năm có thể sản xuất lượng đồng vị phóng xạ đạt từ 4000 đến 5000 Ci, không những đáp ứng đủ nhu cầu trong nước mà còn có khả năng xuất khẩu sang thị trường khu vực, mà trước mắt là các nước Đông – Nam Á. Các kênh chiếu xạ kích thước lớn trong lò phản ứng nghiên cứu mới có thể chiếu xạ để pha tạp các thỏi silicon đơn tinh thể đường kính đến 200 mm, với số lượng ước tính khoảng 5-10 tấn silicon mỗi năm. Kinh nghiệm của một số lò phản ứng nghiên cứu trong khu vực thì đây là hướng ứng dụng mang lại nguồn sinh lợi đáng kể do nhu cầu của thị trường thế giới hiện nay vào khoảng 140 tấn silicon pha tạp mỗi năm và ngày càng tăng do sản phẩm này ngày càng được sử dụng trong nhiều thiết bị như đầu dò bán dẫn, các thiết bị điện tử công suất lớn như các thyristor, transistor, điốt chỉnh lưu; linh kiện xe ôtô, … trong khi nguồn cung từ các lò phản ứng nghiên cứu hiện có trên thế giới không đáp ứng được.

Lò phản ứng được thiết kế cho mục đích nghiên cứu khoa học và ứng dụng, được trang bị các kênh thí nghiệm thẳng đứng trong vùng hoạt và trong vành phản xạ; các kênh dẫn dòng neutron nằm ngang và các thiết bị để thực hiện các nghiên cứu về khoa học vật liệu và các ứng dụng khác nhau. Theo thiết kế sơ bộ, bên cạnh lò phản ứng có 16 hotcell (buồng nóng) sẽ được lắp đặt thành 2 dãy, mỗi dãy 8 hotcell theo phương án đối nhau phần cuối để thuận tiện cho việc thiết kế đường vào bảo dưỡng các hotcell từ phía sau. Mặt trước của các hotcell sẽ ra hướng hành lang hoặc phòng thí nghiệm để bố trí các thiết bị nghiên cứu và xử lý số liệu. Với thiết kế này, không chỉ sử dụng để nghiên cứu vật liệu lò phản ứng mà còn cho phép nghiên cứu nhiên liệu lò phản ứng trong tương lai.

Lò phản ứng nghiên cứu mới tại Đà Lạt sẽ có đóng góp thiết thực cho chương trình điện hạt nhân quốc gia mà trước mắt là trong quá trình thi công xây dựng và đưa nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận vào vận hành. Nằm cách các dự án điện hạt nhân Ninh Thuận khoảng 100 km cùng điều kiện thuận lợi về giao thông, trong thời gian tới, lò phản ứng nghiên cứu mới dễ dàng hỗ trợ cho dự án điện hạt nhân tại Ninh Thuận hiện nay cũng như các dự án sau này ở khu vực miền Trung.

Trung tâm KH&CN hạt nhân với lò phản ứng nghiên cứu đa mục tiêu, công suất cao sẽ là điểm đến cho nhiều nhà khoa học và công nghệ hạt nhân nổi tiếng trên thế giới bởi ưu thế về khí hậu, môi trường nghiên cứu của thành phố Đà Lạt; nhiều hội thảo, hội nghị quốc tế về hạt nhân sẽ được tổ chức thường xuyên. Hai từ Đà Lạt hiện nay đang là “thương hiệu” của ngành hạt nhân Việt Nam đối với cộng đồng hạt nhân quốc tế, vì vậy giữ và mở rộng thương hiệu cũng là một trong những vai trò của lò phản ứng nghiên cứu mới trong tương lai dài hạn.  

Kế hoạch xây dựng lò phản ứng nghiên cứu mới tại Đà Lạt

Theo yêu cầu của Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, nhiệm vụ tính toán, thiết kế lò phản ứng nghiên cứu mới sẽ được các chuyên gia Việt Nam, một đội ngũ đã có kinh nghiệm hơn 30 năm tham gia xây dựng, vận hành an toàn lò phản ứng công suất 500 kWt tại Đà Lạt, và được đánh giá là có năng lực tốt trong tính toán, thiết kế lò tham gia cùng với các chuyên gia của Liên bang Nga. Đồng thời họ cũng sẽ tham gia vào quá trình thi công xây lắp, thử nghiệm, nghiệm thu và đưa công trình vào hoạt động, từng bước làm chủ công nghệ đối với lò nghiên cứu và tiếp theo là lò năng lượng của nhà máy điện hạt nhân.

Đây sẽ là thiết bị chính của Trung tâm KH&CN hạt nhân tại Đà Lạt, là lò nghiên cứu loại VVR dạng bể bơi công suất nhiệt 10-15 MWt, sử dụng nhiên liệu độ giàu thấp (19,7% U-235). Địa điểm được xem là phù hợp nhất về nhiều mặt để xây dựng lò phản ứng nghiên cứu mới là tại Phường 12, thành phố Đà Lạt, nằm cách ly với các khu dân cư (khoảng cách đến khu dân cư gần nhất khoảng 2,5 km). Qua khảo sát sơ bộ, các chuyên gia Liên bang Nga cho rằng địa điểm lựa chọn này đạt được hầu hết các tiêu chí để xây dựng một Trung tâm KH&CN hạt nhân với lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu công suất 10-20 MWt.