Việc khai thác nước và đất là nhu cầu thiết yếu đối trong xây dựng nhà máy điện hạt nhân. Nước được sử dụng cho việc làm mát lò phản ứng, tạo hơi nước và ngưng tụ để duy trì vận hành an toàn. Ước tính, mỗi lò phản ứng cần từ 1,5 đến 2,7 lít nước cho 1 MWh điện được sản xuất. Với công suất lớn, các nhà máy có thể tiêu thụ hàng triệu mét khối nước mỗi ngày, đặc biệt đối với những nhà máy sử dụng phương pháp làm mát hở, thay vì tuần hoàn khép kín.
Theo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), năm 2023, có 45% nhà máy điện hạt nhân sử dụng nước biển để làm mát, 25% sử dụng tháp giải nhiệt, 15% dùng nước hồ và 14% khai thác nguồn nước sông. Các lò phản ứng nước sôi (BWR) và lò phản ứng nước áp suất (PWR) thế hệ mới đòi hỏi khối lượng nước làm mát lớn hơn. Trong đó, nước làm mát của BWR thường có phóng xạ nhẹ và được tuần hoàn trong hệ thống kín; còn nước làm mát của PWR không tiếp xúc với lõi, do đó không gây ô nhiễm và có thể thải ra ngoài môi trường. Có một số phương pháp xử lý nước hiện nay bao gồm: khử khoáng/trao đổi ion, sử dụng các loại màng lọc như UF (màng siêu lọc), NF (màng nano), RO (thẩm thấu ngược) và chưng cất, nhằm đảm bảo nước tuần hoàn đáp ứng yêu cầu an toàn. Các nhà máy hiện đại áp dụng công nghệ làm mát tiên tiến như làm mát khô (dry cooling) hay làm mát kiểm soát đồng thời nhiệt độ và độ ẩm (hybrid cooling) để giảm việc tiêu thụ nước.
Việc phát tán phóng xạ ra môi trường xung quanh nhà máy và trong quá trình vận chuyển nguyên liệu cũng là một vấn đề cần được lưu tâm. Để ngăn ngừa, các nhà máy được quy hoạch xa khu vực đông dân và áp dụng quy trình vận hành nghiêm ngặt. Bên cạnh việc chọn công nghệ an toàn, các nhà máy thường có hệ thống quan trắc môi trường và báo cáo an toàn định kỳ.
Chất thải hạt nhân là vấn đề then chốt, quá trình phân hạch uranium-235 tạo ra chất thải có độ phóng xạ cao, đòi hỏi xử lý nghiêm ngặt. Các loại chất thải được phân loại theo mức độ hoạt động: thấp, trung bình và cao.
Một số công nghệ tái chế nhiên liệu như quy trình PUREX và sử dụng MOX fuel giúp giảm khối lượng chất thải và tối ưu tài nguyên. Tuy nhiên, vấn đề vận chuyển, bảo quản và nguy cơ rò rỉ vẫn là thách thức lớn. Chi phí cho một bãi lưu trữ tạm thời ở Mỹ ước tính khoảng 14 triệu USD, cùng chi phí quan trắc và bảo trì hàng triệu USD mỗi năm. Việc xả nước thải và nước làm mát ra thủy vực gây ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường xung quanh. Do đó, nước sau khi ngưng tụ phải được làm nguội và kiểm tra đầy đủ trước khi xả ra môi trường. Việc quan trắc phóng xạ trong không khí, nước, đất và sinh vật xung quanh là quy trình bắt buộc.
Các lò phản ứng thế hệ III+ và IV sử dụng công nghệ mới như làm mát bằng muối nóng chảy (MSR), làm mát bằng natri (SFR), làm mát bằng nước siêu tới hạn (SCWR) và các loại lò công suất nhỏ hứa hẹn giúp giảm thiểu lượng nước tiêu thụ và nguy cơ xảy ra sự cố.
Điện hạt nhân luôn được đánh giá là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với khí hậu, không phát thải khí nhà kính và giúp tiết kiệm quỹ đất. Bên cạnh mục tiêu sản xuất điện, nhiệt từ nhà máy hạt nhân còn có thể được khai thác để làm ngọt hóa nước biển, đóng vai trò quan trọng ở các khu vực khan hiếm nước ngọt. Nhìn chung, nhà máy điện hạt nhân mang lại nhiều lợi ích nhưng đòi hỏi quy trình vận hành, giám sát và xử lý môi trường nghiêm ngặt để đảm bảo tính bền vững và an toàn cho hệ sinh thái và cộng đồng.
Xuân Bình