Lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ – lựa chọn chiến lược trong kỷ nguyên AI?

Lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ – lựa chọn chiến lược trong kỷ nguyên AI?

Trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo, điện năng trở thành yếu tố sống còn. Các mô hình AI khổng lồ và trung tâm dữ liệu đang tiêu thụ lượng điện “khủng” tương đương những quốc gia nhỏ. Theo BloombergNEF, đến năm 2035 các trung tâm dữ liệu (đặc biệt là phục vụ AI) có thể chiếm gần 9% tổng nhu cầu điện của Mỹ, hơn gấp đôi mức khoảng 3.5% hiện nay. Cuộc chạy đua AI vì thế không chỉ là cuộc đua về thuật toán hay chip, mà còn là cuộc đua nguồn cung cấp điện.

Lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ có phải là lời giải?

Giữa bối cảnh đó, lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ (SMR) nổi lên như một lựa chọn chiến lược đầy hứa hẹn. Khác với những lò phản ứng khổng lồ truyền thống, SMR có công suất nhỏ hơn (dưới ~300 MW), thiết kế dạng mô-đun linh hoạt, có thể chế tạo hàng loạt tại nhà máy rồi lắp ráp nhanh tại hiện trường. Giới ủng hộ ví von SMR như “nhà máy điện bỏ túi” cho kỷ nguyên AI. Chúng cung cấp nguồn điện hạt nhân sạch, ổn định 24/7 với quy mô linh hoạt, rất phù hợp cho các trung tâm dữ liệu và siêu máy tính AI đòi hỏi nguồn điện liên tục, độ tin cậy gần như tuyệt đối. Với hệ số công suất lên tới trên 90% và hầu như không phát thải carbon trong vận hành, lò hạt nhân nhỏ có lợi thế vượt trội so với điện than hay khí về độ ổn định và mục tiêu khí hậu.

Thêm vào đó, kích thước nhỏ giúp chúng “chen” vào những khoảng trống mà không thể triển khai những nhà máy lớn. Một cụm SMR vài trăm MW có thể đặt gọn trong diện tích chỉ vài khu phố, so với một nhà máy điện hạt nhân truyền thống 1,000 MW chiếm tới hàng dặm vuông đất. Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) nhận định SMR có thể cung cấp nguồn điện tin cậy cho các lĩnh vực đòi hỏi năng lượng cao như trung tâm dữ liệu, AI, công nghiệp, đồng thời tận dụng chuỗi cung ứng sẵn có của ngành hạt nhân hiện hữu để đẩy nhanh tiến độ triển khai.

Các lò SMR thế hệ mới cũng tích hợp nhiều cải tiến an toàn (như nhiên liệu tiên tiến dạng viên TRISO chịu nhiệt độ cao, hệ thống làm mát thụ động) làm giảm nguy cơ sự cố nghiêm trọng. Không ngạc nhiên khi các Big Tech đã nhanh chóng tham gia cuộc đua SMR: Amazon, Google, Microsoft đều đã ký thỏa thuận mua điện từ các dự án SMR để vận hành data center “khát điện” của họ. Bà Ruth Porat – Giám đốc Tài chính của Alphabet/Google – nhấn mạnh “năng lượng hạt nhân phải là một phần trong hỗn hợp” nếu các công ty muốn đáp ứng nhu cầu điện khổng lồ của AI; bà lý giải,  cần bắt đầu ngay bây giờ và nhân rộng nhiều lò phản ứng để sớm kéo chi phí xuống. Tuy nhiên, SMR không phải “cây đũa thần”. Đi cùng các ưu việt là loạt dấu hỏi lớn.

Trước hết là bài toán kinh tế. Hiện tại chi phí điện hạt nhân (kể cả lò nhỏ) vẫn cao hơn điện khí và nhiều nguồn khác. Các dự án SMR đầu tiên phải gánh chi phí thiết kế, cấp phép cao, chưa đạt lợi thế sản xuất hàng loạt nên giá thành khó rẻ. Thực tế, dự án SMR Idaho của NuScale – dự án thương mại SMR đầu tiên được NRC (Uỷ ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ) cấp phép đã bị hủy năm 2023 sau khi chi phí đội gần gấp đôi, dù trước đó được Bộ Năng lượng cam kết hỗ trợ 1.35 tỷ USD.

Rào cản pháp lý là một trở ngại đáng kể khác. Khung pháp lý cho SMR ở Mỹ còn chưa hoàn thiện, thủ tục cấp phép kéo dài nhiều năm. NRC mới chỉ phê duyệt thiết kế một mẫu SMR (NuScale) và nhìn chung vẫn áp dụng quy trình nghiêm ngặt như lò lớn, nghĩa là các công ty mới phải “mò mẫm” qua ma trận quy định. Một cựu Chủ tịch NRC, ông Gregory Jaczko, cảnh báo rằng những “tay chơi” đang hô hào SMR hầu hết không phải là các hãng điện lực dày dạn, mà là công ty công nghệ, trung tâm dữ liệu và startup – những bên thiếu kinh nghiệm vận hành lò hạt nhân thực tế. Theo ông, để thúc đẩy thành công một thế hệ lò mới, cần sự dẫn dắt của các đơn vị giàu kinh nghiệm, nếu không rủi ro sẽ rất cao.

Ngoài ra, vẫn còn đó mối lo an ninh, an toàn. Lò nhỏ vẫn tạo ra chất thải phóng xạ và đòi hỏi tiêu chuẩn bảo vệ nghiêm ngặt không kém lò lớn. Việc triển khai nhiều lò phân tán cũng đặt ra bài toán bảo vệ mỗi cơ sở khỏi khủng bố, thất thoát vật liệu hạt nhân. Đặc biệt, nhiều SMR tiên tiến dự kiến sử dụng nhiên liệu uranium làm giàu ở cấp độ cao hơn (HALEU ~15-20% U-235) thay vì 3-5% như lò thường. Nhiên liệu giàu hơn giúp lò nhỏ hiệu quả hơn, nhưng đồng thời làm dấy lên lo ngại về phổ biến vũ khí hạt nhân vì uranium ~20% có thể bị lợi dụng chế tạo vũ khí thô sơ. Các nhà khoa học hạt nhân Mỹ đã khuyến cáo nên hạn chế mức làm giàu HALEU ở 10-12% để giảm rủi ro phổ biến, dù điều đó sẽ khiến SMR kém hiệu suất hơn. Hiện Chính phủ Mỹ đang nghiên cứu đánh giá rủi ro phổ biến của HALEU.

Chưa kể, nguồn cung HALEU cũng là vấn đề nan giải: hiện tại Nga là nước duy nhất có năng lực thương mại sản xuất nhiên liệu HALEU quy mô lớn. Trong bối cảnh địa chính trị phức tạp, Mỹ đã có kế hoạch cấm nhập khẩu uranium từ Nga và rót ngân sách khởi động sản xuất HALEU trong nước, nhưng để phát triển kịp quy mô cần thiết sẽ mất nhiều năm.

Rõ ràng, lò hạt nhân cỡ nhỏ mang theo cả kỳ vọng lẫn thách thức. Chúng được ví như “át chủ bài” công nghệ trong cuộc đua năng lượng AI, nhưng để ứng dụng thành công và hiệu quả, sẽ cần vượt qua nhiều vấn đề về kinh tế, pháp lý, an ninh an toàn và nguồn nhiên liệu không hề đơn giản.

Mỹ tăng tốc chiến lược với SMR

Dù còn nhiều trở ngại, Mỹ đang quyết tâm tăng tốc triển khai SMR như một chiến lược trọng điểm nhằm giành lợi thế trong kỷ nguyên AI. Chính quyền Trump nhiệm kỳ hai đã phát tín hiệu mạnh mẽ rằng “phục hưng hạt nhân” là ưu tiên quốc gia. Tháng 03/2025, Bộ Năng lượng Mỹ đã tái khởi động chương trình hỗ trợ 900 triệu USD cho triển khai SMR, nhấn mạnh đây là bước đi then chốt để “hiện thực hóa chương trình nghị sự táo bạo của Tổng thống Trump nhằm giải phóng vị thế siêu cường năng lượng và thống trị AI của Mỹ”.

Đích thân Bộ trưởng Năng lượng Chris Wright tuyên bố: “Thời kỳ phục hưng năng lượng hạt nhân của Hoa Kỳ bắt đầu từ bây giờ”. Theo đó, Washington cam kết hỗ trợ các nhóm “tiên phong” xây dựng những lò SMR thế hệ mới đầu tiên, đồng thời tài trợ xử lý các điểm nghẽn về thiết kế, cấp phép, chuỗi cung ứng… để đưa lò hạt nhân nhỏ vào hoạt động trong thập kỷ này. Song song với đó, Nhà Trắng vạch ra tầm nhìn dài hạn, đặt mục tiêu tăng gấp bốn lần công suất điện hạt nhân lên 400 GW vào năm 2050 – con số đầy tham vọng nhằm tái khẳng định vị trí số 1 của Mỹ trong lĩnh vực năng lượng cốt yếu này. Hàng loạt sắc lệnh hành pháp đã được ký vào tháng 05/2025 thúc đẩy cấp phép nhanh cơ sở hạ tầng dữ liệu và đẩy mạnh đầu tư cho công nghệ lò phản ứng tiên tiến.

Thực tế, Mỹ vẫn có lợi thế nền tảng. Nước này sở hữu 94 lò phản ứng đang vận hành (góp ~19% điện lượng năm 2023) và ngành công nghiệp hạt nhân lâu năm. Các tập đoàn và startup Mỹ như NuScale, TerraPower, X-energy, Oklo… nằm trong hàng ngũ tiên phong thiết kế SMR thế hệ mới. Giờ đây, sau khi Chính phủ Mỹ đã “bật đèn xanh”, dòng vốn tư nhân cũng tuôn chảy vào lĩnh vực này. Năm 2025, liên minh các đại gia công nghệ đã công bố sáng kiến “Stargate” huy động 100 tỷ USD (dự kiến tăng lên 500 tỷ USD) để mở rộng hạ tầng AI, trong đó không ngại rót vốn cho điện hạt nhân sạch để phục vụ mục tiêu này. Các công ty công nghệ hàng đầu giờ đây đã trở thành đồng minh thân cận của ngành hạt nhân.

Bên cạnh các Big Tech, chính quyền liên bang cũng chủ động đầu tư hạ tầng SMR cho quốc phòng. Tháng 10/2025, Bộ Quốc phòng Mỹ công bố chương trình Janus – kế hoạch triển khai các lò phản ứng vi mô công suất 1–20 MW tại 9 căn cứ quân sự trước năm 2028. Mục tiêu là cung cấp năng lượng độc lập với lưới điện dân sự, đảm bảo sẵn sàng chiến đấu trong bối cảnh xung đột hiện đại ngày càng đòi hỏi nguồn điện ổn định, bền vững. Đây là bước chuyển từ thử nghiệm sang thương mại hóa công nghệ hạt nhân cho nhiệm vụ quốc phòng – một “cú hích” quan trọng với toàn ngành.

Cuộc đua toàn cầu không chỉ mình Mỹ

Hoa Kỳ không đơn độc trong canh bạc SMR. Thực tế nhiều cường quốc khác đã tham gia đường đua phát triển lò hạt nhân cỡ nhỏ nhằm giành lợi thế năng lượng tương lai. Trung Quốc và Nga hiện là hai quốc gia duy nhất đã đưa SMR vào vận hành thương mại. Nga  triển khai nhà máy SMR nổi Akademik Lomonosov trên Biển Bắc từ năm 2019, cung cấp điện cho một thành phố cảng Bắc Cực.

Trung Quốc cũng hòa lưới lò phản ứng modular HTR-PM 200 MWe đầu tiên vào năm 2023, đánh dấu bước ngoặt đưa họ vào kỷ nguyên SMR. Chưa dừng lại ở đó, cả hai nước đều có kế hoạch mở rộng. Nga phát triển dòng lò RITM-200 cho tàu phá băng và dự kiến triển khai nhiều SMR nội địa; Trung Quốc xây dựng lò ACP100 trên đảo Hải Nam và đặt mục tiêu xuất khẩu công nghệ SMR sang các nước “vành đai-con đường”.

Châu Âu cũng không đứng ngoài cuộc. Anh rót hàng trăm triệu bảng cho Rolls-Royce phát triển thiết kế SMR nội địa 470 MW, với kỳ vọng vận hành vào đầu những năm 2030. Pháp, vốn dẫn đầu về điện hạt nhân đã công bố chương trình “Nuward” cho lò 170 MW, đặt mục tiêu có nguyên mẫu trước 2030. Canada cũng  triển khai SMR. Tháng 04/2025, giới chức Canada đã cấp phép xây dựng lò BWRX-300 (300 MW) tại tỉnh Ontario, dự kiến phát điện năm 2029. Nước này còn lập kế hoạch thêm 3 lò cùng loại tại cùng địa điểm Darlington, nâng tổng công suất ~1.2 GW để cấp điện cho ~300,000 hộ dân, qua đó khẳng định vị thế đi đầu về SMR trong khối G7.

Nhật Bản, Hàn Quốc cũng tích cực R&D SMR thế hệ mới sau thời gian trầm lắng hậu Fukushima. Ngay cả các quốc gia  như New Zealand, Ba Lan, Estonia… cũng ký hợp tác tiếp cận công nghệ SMR nhằm giảm phụ thuộc nhiên liệu hóa thạch. Rõ ràng, lò phản ứng nhỏ đang trở thành cuộc đua công nghệ năng lượng mang tầm quốc tế. Ai làm chủ được công nghệ này sớm sẽ nắm lợi thế cung cấp nguồn điện sạch ổn định cho nền kinh tế số, đồng thời xuất khẩu công nghệ SMR ra thế giới, tương tự như một cuộc chạy đua vũ trang năng lượng thời hiện đại. Trong cuộc đua đó, Mỹ không chỉ phải chạy nhanh hơn Trung Quốc, mà còn cần hợp tác hoặc cạnh tranh khéo léo với những đồng minh và đối thủ khác trên khắp toàn cầu.

“Lạt mềm buộc chặt” với Nga

Một khía cạnh ít người để ý trong chiến lược SMR của Hoa Kỳ là vai trò của Nga – nước vốn đang đối đầu với Mỹ ở chiến trường Ukraina, nhưng lại giữ vị trí mắc xích quan trọng trong chuỗi cung ứng hạt nhân toàn cầu. Dù Mỹ và phương Tây đã áp nhiều lệnh trừng phạt lên Moscow, nhưng lĩnh vực hạt nhân đến nay vẫn được “né” trừng phạt. Lý do chủ yếu là sự phụ thuộc vào nhiên liệu hạt nhân Nga. Trong năm 2022, tập đoàn Nhà nước Rosatom của Nga vẫn cung cấp khoảng 24% lượng uranium làm giàu cho các lò phản ứng Mỹ, và tương tự là thị phần đáng kể ở châu Âu.

Bên cạnh đó, như đã đề cập, nhiên liệu HALEU cho SMR hiện gần như chỉ Nga sản xuất thương mại, Mỹ muốn phát triển cũng phải mất ít nhất nửa thập kỷ. Những thực tế này khiến Washington buộc phải thận trọng trong cách tiếp cận với Moscow. Minh chứng là đến nay, dù áp lực từ Kyiv và chính giới có lúc dâng cao, Mỹ và đồng minh vẫn tránh đưa Rosatom vào danh sách trừng phạt.

Thương mại uranium với Nga trên thực tế còn tăng vọt năm 2023, khi các công ty Mỹ lo xa nhập khẩu kỷ lục để dự trữ. Giới phân tích cho rằng phương Tây muốn có thêm thời gian để củng cố chuỗi cung ứng nhiên liệu thay thế trước khi “cắt dây” với Nga. Nhưng cũng không loại trừ một tính toán chiến lược sâu xa hơn từ Washington: Lôi kéo hoặc trung lập hóa Nga trong cuộc cạnh tranh dài hạn với Trung Quốc. Một nước Nga ít thù địch hơn (hoặc ít nhất không hoàn toàn ngả về phía Bắc Kinh) sẽ có lợi cho Mỹ trên bàn cờ địa chính trị. Và năng lượng hạt nhân có thể là “miếng ghép” bất ngờ trong toan tính đó.

Mỹ hiểu rằng nếu SMR trở thành trụ cột điện cho hạ tầng AI, kiểm soát nguồn nhiên liệu hạt nhân sẽ là lợi thế chiến lược. Nga với vị thế siêu cường nguyên liệu và công nghệ hạt nhân có thể được “ve vãn” để không dùng lá bài này chống lại phương Tây. Thậm chí, một số ý kiến còn đồn đoán rằng Washington sẽ nỗ lực thúc đẩy giải pháp ngoại giao cho cuộc xung đột Ukraina – phần vì lợi ích nhân đạo, nhưng phần cũng để sớm “rảnh tay” tái cấu trúc quan hệ với Moscow, hướng tới mục tiêu lớn hơn là kiềm chế Trung Quốc. Dĩ nhiên, đây mới chỉ là giả thuyết. Song thực tế lịch sử cho thấy trong ván cờ lớn giữa các cường quốc, thù địch hay hòa hoãn nhiều khi xoay quanh những lợi ích chiến lược dài hạn. Và bảo đảm ưu thế năng lượng cho thời đại AI chắc chắn là lợi ích tối thượng mà Mỹ không muốn bị cản bước.

Lò phản ứng nhỏ, chiến lược lớn

Cuộc đua hạ tầng AI đang ngày càng nóng lên trên nhiều mặt trận, trong đó năng lượng nổi lên như mặt trận then chốt. Nếu ví dữ liệu và thuật toán là “bộ não” của AI, thì điện năng chính là “huyết mạch” nuôi dưỡng bộ não đó. Việc Hoa Kỳ đặt cược vào lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ – một công nghệ tưởng chừng chỉ liên quan đến điện lực – thực chất là nước cờ chiến lược toàn diện: Vừa để bảo đảm nền tảng năng lượng cho kỷ nguyên AI, vừa cạnh tranh ảnh hưởng kinh tế công nghệ với Trung Quốc, lại gián tiếp định hình quan hệ với những cường quốc khác như Nga.

Trong ngắn hạn, SMR hứa hẹn giúp Mỹ đáp ứng cơn khát điện cho các “siêu não” nhân tạo, không để bị bỏ lại phía sau trước một Trung Quốc đang thừa điện sạch cho tham vọng AI. Về dài hạn, việc làm chủ và phổ biến SMR còn mở ra lợi thế xuất khẩu công nghệ, củng cố vai trò siêu cường của Mỹ trong trật tự năng lượng mới. Lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ đang được Washington nâng tầm như một quân bài chủ lực. Cuộc cạnh tranh AI thời gian tới vì thế sẽ không chỉ diễn ra trong các phòng thí nghiệm công nghệ, mà còn ở những công trường xây dựng lò phản ứng mini trải dài từ nước Mỹ sang châu Á – nơi mỗi Megawatt điện sạch, ổn định sẽ góp phần quyết định cán cân sức mạnh.

LH