Theo một cách đơn giản, năng lượng hạt nhân được định nghĩa là năng lượng thu được trong một phản ứng hạt nhân. Phản ứng hạt nhân là phản ứng liên hợp (khi hai hạt nhân nguyên tử kết hợp để tạo thành một hạt nhân nặng duy nhất) và phân hạch (khi một hạt nhân nặng duy nhất chia tách thành hai hạt nhân nhỏ hơn) giải phóng một năng lượng rất lớn. Khối lượng hạt nhân được chuyển đổi thành năng lượng. Phương trình của Einstein giúp tính toán lượng năng lượng được giải phóng trong một phản ứng hạt nhân là:

E = mc²

Trong đó:

• E là năng lượng
• m là khối lượng
• c là vận tốc ánh sáng trong chân không. 

Năng lượng được giải phóng là kết quả của sự chênh lệch giữa tổng khối lượng của các phần tử tham gia trước và sau khi phản ứng. Quá trình này là một phản ứng dây chuyền và năng lượng được giải phóng cho đến khi các nguyên tử trở nên ổn định.

Năng lượng hạt nhân bảo vệ chất lượng không khí bằng cách sản xuất ra một lượng lớn điện không chứa carbon. Năng lượng hạt nhân cung cấp năng lượng và đóng góp vào nhiều ứng dụng phi điện, từ lĩnh vực y tế đến thám hiểm không gian.

Một số lợi thế chính của năng lượng hạt nhân và những thách thức mà ngành công nghiệp hiện đang phải đối mặt được liệt kê dưới đây.

1. Lợi thế của năng lượng hạt nhân

1. Nguồn năng lượng sạch

Phản ứng hạt nhân tạo ra một số lượng lớn năng lượng, nó giải phóng hơn một triệu lần năng lượng so với các năng lượng khác. Một lượng điện năng lớn được tạo ra, nguồn năng lượng này chiếm khoảng 10-15% sản lượng điện của thế giới. Trong quá trình phản ứng hạt nhân không tạo ra các khí thải nhà kính, ít ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Với 1 kilogam uranium-235 có thể sản xuất ra một lượng năng lượng điện tương đương với 1.500 tấn than. 

Đốt một lượng lớn than trong quá trình sản xuất điện sẽ sinh ra một lượng lớn CO rất độc hại. Cùng với đó, Đốt than đá tạo ra khí CO là một mối đe dọa đối với môi trường cũng như đời sống con người. Sản xuất năng lượng hạt nhân không sinh ra khí CO nên không gây ô nhiễm không khí trực tiếp. Nhưng quá trình xử lý chất thải phóng xạ là một vấn đề lớn.

2. Tạo việc làm

Ngành công nghiệp hạt nhân hỗ trợ một lượng lớn việc làm tại các quốc gia. Các nhà máy điện hạt nhân trong nước có thể sử dụng tới 800 công nhân với mức lương cao hơn 50% so với các nguồn phát điện khác. 

3. Hỗ trợ An ninh Quốc gia

Một lĩnh vực hạt nhân dân sự mạnh mẽ là điều cần thiết đối với an ninh và ngoại giao của mỗi quốc gia. 

2. Những thách thức của năng lượng hạt nhân

1. Nhận thức của công chúng

Công chúng đôi khi coi năng lượng hạt nhân thương mại là một quá trình nguy hiểm hoặc không ổn định. Nhận thức này thường dựa trên ba vụ tai nạn hạt nhân toàn cầu, mối liên hệ sai lầm của nó với vũ khí hạt nhân và cách nó được mô tả trên các chương trình truyền hình và phim ảnh phổ biến.

2. Vận chuyển, lưu trữ và xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng

Một trong những hạn chế lớn nhất của năng lượng hạt nhân chính là sự phóng ngẫu nhiên các bức xạ có hại. Mặc dù quá trình phân hạch giải phóng bức xạ được kiếm soát trong lò phản ứng hạt nhân. Nhiều người coi nhiên liệu đã qua sử dụng là một vấn đề ngày càng gia tăng và lo ngại về việc vận chuyển, lưu trữ và xử lý nhiên liệu. Nếu các biện pháp an toàn không được đảm bảo, các bức xạ có thể tiếp xúc với môi trường sẽ dẫn đến những ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và con người.

3. Việc xây dựng nhà máy mới

Xây dựng nhà máy điện hạt nhân có thể gây nản lòng cho các bên liên quan. Thiết kế lò phản ứng thông thường được coi là các dự án cơ sở hạ tầng trị giá hàng tỷ đô la. Chi phí vốn cao, phê duyệt cấp phép và quy định, cùng với thời gian thực hiện dài và chậm trễ trong xây dựng, cũng đã ngăn cản sự quan tâm của công chúng.

4. Chi phí vận hành cao

Các điều kiện thị trường đầy thách thức đã khiến ngành công nghiệp hạt nhân phải vật lộn để cạnh tranh. Để xây dựng một nhà máy điện hạt nhân đòi hỏi có một chi phí đầu tư lớn và tốn rất nhiều thời gian. Một nhà máy điện hạt nhân cần 10-15 năm để xây dựng.

5. Tài nguyên Uranium có hạn

Uranium, nhiên liệu chính cho lò phản ứng hạt nhân, là một nguồn tài nguyên hữu hạn. Theo Hiệp hội Hạt nhân Thế giới, các nguồn tài nguyên hiện tại được xác định sẽ tồn tại trong khoảng 90 năm với tốc độ tiêu thụ hiện tại. Tuy nhiên, nếu công suất năng lượng hạt nhân tăng lên, các nguồn tài nguyên sẽ cạn kiệt nhanh hơn.

Điều này có nghĩa là năng lượng hạt nhân không phải là giải pháp hoàn chỉnh cho nhu cầu năng lượng của thế giới. Ngược lại, các nguồn tài nguyên tái tạo không bị cạn kiệt và sẽ mãi mãi tồn tại. Hơn nữa, sự phụ thuộc vào uranium có thể dẫn đến tình trạng dễ bị tổn thương về nguồn cung và căng thẳng địa chính trị về kiểm soát tài nguyên.

3. Lựa chọn năng lượng tái tạo: Con đường hướng tới năng lượng bền vững và an toàn

Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại một số lợi thế trong ngắn hạn và trung hạn, nhưng những bất lợi của năng lượng hạt nhân đặt ra những thách thức đáng kể và làm giảm khả năng tồn tại lâu dài của nó. Các giải pháp thay thế năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió và thủy điện mang đến những lựa chọn an toàn hơn và bền vững hơn.

Những công nghệ này đã chứng kiến ​​mức giảm chi phí đáng kể, với năng lượng mặt trời trở thành nguồn năng lượng mới rẻ nhất của Châu Á vào năm 2023. Đầu tư vào các giải pháp thay thế này có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới đồng thời giảm thiểu rủi ro về môi trường và thúc đẩy sự độc lập về năng lượng.

‍