Trong thập kỷ qua, cùng với sự phát triển của khoa học máy tính và dữ liệu lớn, học máy (ML) đã có sự phát triển vượt bậc và đã thâm nhập vào hầu hết mọi hoạt động của con người như hỗ trợ nghiên cứu khoa học, xe tự lái, trợ lý ảo, nhận dạng hình ảnh, v.v. Đối với nghiên cứu lò phản ứng hạt nhân, ML cũng được ứng dụng rất nhiều để thay thế các công cụ mô phỏng trong việc dự đoán các thông số cần thiết trong lò phản ứng như các thông số động học, phân bố công suất, nhiệt-thủy lực.

Quản lý nhiên liệu trong vùng hoạt (In-core Fuel Management - ICFM), cụ thể là tối ưu hóa cấu hình nạp tải nhiên liệu, là một nhiệm vụ quan trọng trong việc thiết kế vùng hoạt lò phản ứng hạt nhân và được thực hiện sau mỗi chu kỳ nhiên liệu đối với hầu hết các lò phản ứng hạt nhân. Cấu hình nạp tải nhiên liệu là sự sắp xếp của các bó nhiên liệu trong vùng hoạt lò phản ứng

Các nghiên cứu đánh giá tác động của các sản phẩm phân hạch phát ra từ nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) khi xảy ra sự cố trở nên rất được quan tâm sau vụ tai nạn TMI (Three Mile Island). Các chất phóng xạ có thể được phát tán ra môi trường thông qua sự rò rỉ của nhà lò phản ứng do có sự hỏng hóc hoặc bỏ qua sự ngăn chặn trong nhà lò phản ứng. Trong môi trường nhà lò phản ứng, chúng trải qua các quá trình vật lý và hóa hóa chi phối hành vi và nồng độ của chúng, điều này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định nồng độ phóng xạ phát thải ra ngoài môi trường. Chính vì vậy, chương trình IRIS (Iodine Retention In Solution) đã được chúng tôi xây dựng và phát triển dựa trên chương trình tính toán SPARC và BUSCA hiện có, nhằm cải thiện và giảm thiểu sự bất định về các hiện tượng cụ thể liên quan đến hóa lý của iốt phóng xạ đối với một tai nạn nghiêm trọng trong NMĐHN.

Hiện nay trên thế giới đang có sự quan tâm mạnh mẽ đến các lò phản ứng nhỏ và đơn giản hơn để tạo ra điện và nhiệt từ năng lượng hạt nhân. Mối quan tâm này đối với các lò phản ứng điện hạt nhân cỡ nhỏ được thúc đẩy bởi mong muốn giảm tác động của các chi phí vốn và cung cấp điện không dùng các hệ thống lưới điện lớn. Lò phản ứng mô đun nhỏ (SMR) được định nghĩa là lò phản ứng hạt nhân với công suất điện từ 300 MWe trở xuống, được thiết kế và chế tạo dựa trên công nghệ mô đun tại nhà máy, theo đuổi mô hình kinh tế sản xuất hàng loạt và thời gian xây dựng ngắn. Các công nghệ liên quan đến SMR rất nhiều và rất đa dạng với hơn 70 thiết kế tính cho đến thời điểm hiện tại. Bài viết này trình bày tổng quan tình hình phát triển SMR trên thế giới, các đặc điểm thiết kế chính và cân nhắc đối với chu trình nhiên liệu của các thiết kế SMR, và khả năng ứng dụng cùng các lợi ích tiềm năng của các SMR trong tương lai.

Năng lượng hạt nhân là một dạng năng lượng được giải phóng từ hạt nhân, lõi bên trong của nguyên tử, được tạo thành từ các proton và neutron. Nguồn năng lượng này có thể được tạo ra theo hai cách: phân hạch - khi hạt nhân của nguyên tử bị tách thành nhiều hạt nhân - hoặc nhiệt hạch - khi các hạt nhân hợp nhất với nhau thành hạt nhân khác.

Cuối tháng 04 vừa qua, nhà máy điện hạt nhân nổi (FNPP) của Nga, tàu Akademik Lomonosov (AL) hạ thủy lần đầu tiên tại cảng Baltiysky Zavod, bắt đầu hành trình từ St.Peterburg tới Murmansk để nạp tải nhiên liệu hạt nhân, dự kiến phát điện trong năm 2019.

SMART, tên viết tắt của hệ thống lò tiên tiến mô đun trọn vẹn, là một lò nước nén đầy đủ với công suất nhiệt tối đa 330 MWt do Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc (KAERI) thiết kế cho mục đích khử muối nước biển (40.000 m3/ngày) và sản xuất điện mức độ nhỏ (90 MWe). Bản phê chuẩn thiết kế chuẩn (SDA) cho SMART đã có hiệu lực từ 4/6/2012.

Thiết kế SMR Westinghouse kết hợp nhiều tính năng để giảm thiểu ảnh hưởng của các tai nạn hạt nhân giả định. Kích thước nhỏ gọn của lò và mật độ công suất thấp hạn chế tiềm năng hậu quả của một tai nạn xảy ra tại một nhà máy lớn. Thiết kế trọn vẹn loại trừ được nhiều ống tải nhiệt làm giảm đáng kể sự kiện LOCA. Thùng lò có kết cấu nhỏ gọn chịu được áp suất lớn và thường vận hành trong môi trường chân không không hoàn toàn. Điều này làm cho việc khử nhiệt dễ dàng trong quá trình sự kiện LOCA xảy ra. Thùng lò được đặt chìm trong nước nhằm khử nhiệt và cũng cung cấp thêm một chức năng lọc các nuclit.

Ban Năng lượng hạt nhân của IAEA đã đưa ra một số sáng kiến để hỗ trợ cho sự phát triển và triển khai loại hình SMR do nhận thức được tiềm năng của chúng là một lựa chọn để thúc đẩy an ninh cung cấp năng lượng cho các quốc gia đã và đang phát triển. Động lực để phát triển thiết kế SMR là do những ưu thế của loại hình thiết kế này, gồm: đáp ứng nhu cầu phát điện linh hoạt cho dải rộng người sử dụng và các ứng dụng; thay thế các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã già cỗi; tăng cường sự thực hiện an toàn nhờ các đặc tính an toàn thụ động và nội tại; đề ra khả năng cung cấp điều kiện kinh tế tốt hơn

Theo báo cáo năm 2015 của Công ty TNHH Phát triển qui trình năng lượng (EPD), từ năm 2002 quá trình tuyển chọn thế hệ thứ IV công nghệ hạt nhân bắt đầu với sự thay đổi lớn về ý tưởng thiết kế. Dưới đây là khái quát một số cân nhắc cho một thế hệ mới (thế hệ IV – Ge4) của công nghệ năng lượng hạt nhân. Các thiết kế này có xu hướng làm tăng hiệu quả, tăng tính an toàn và độ tin cậy, hơn nữa,còn mở ra cơ hội hướng đến lợi ích thương mại khác như sản xuất hydro.