Jake Thompson, Giám đốc Dự án Hạt nhân tại Rolls-Royce, cho biết công ty đang tìm hiểu cơ hội triển khai lò phản ứng cho các ứng dụng như các trung tâm dữ liệu, khai thác mỏ và cộng đồng vùng sâu vùng xa. Đồng thời, họ cũng tập trung vào tiềm năng sử dụng lò phản ứng này trong thám hiểm không gian.

So với lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR), vốn được các công ty như Google sử dụng để cung cấp điện “ít carbon” cho trung tâm dữ liệu, lò phản ứng hạt nhân vi mô sử dụng các công nghệ khác nhau, có kích thước nhỏ gọn hơn và dễ vận chuyển, với công suất thấp hơn.

Rolls-Royce bắt đầu phát triển lò phản ứng hạt nhân vi mô từ 3,5 năm trước và hợp tác với Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh (UKSA) từ năm 2021 để nghiên cứu ứng dụng năng lượng hạt nhân trong không gian. Mục tiêu là chế tạo lò phản ứng đủ nhỏ để vận chuyển bằng tên lửa và sử dụng cho các sứ mệnh không gian, đặc biệt ở những nơi như mặt tối của Mặt Trăng, nơi năng lượng mặt trời không khả dụng.

Đến nay, Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh (UKSA) đã đầu tư 9,46 triệu bảng Anh để hỗ trợ Rolls-Royce phát triển và thử nghiệm lò phản ứng hạt nhân nhằm sử dụng trên Mặt Trăng. Rolls-Royce dự kiến sẽ hoàn thiện lò phản ứng này và sẵn sàng triển khai vào "đầu những năm 2030".

Một mục tiêu quan trọng trong dự án là giành được hợp đồng từ NASA. Chương trình Artemis của NASA đặt mục tiêu thiết lập sự hiện diện của con người trên Mặt Trăng vào năm 2031, và việc cung cấp năng lượng ổn định từ lò phản ứng hạt nhân sẽ đóng vai trò thiết yếu để hiện thực hóa tham vọng này.

Thompson nhấn mạnh rằng năng lượng hạt nhân sẽ là yếu tố thiết yếu cho các sứ mệnh không gian, và khi các chính phủ cũng như chương trình Artemis tái thiết lập mục tiêu về sự hiện diện của con người trên Mặt Trăng, các dịch vụ thương mại từ đó cũng sẽ phát triển theo, vì tất cả các hoạt động tại đây đều cần năng lượng ổn định.

Ngày nay, các tiến bộ công nghệ mở ra triển vọng mới. Roscosmos (Nga) và Cơ quan Vũ trụ Quốc gia Trung Quốc dự kiến xây dựng lò phản ứng hạt nhân trên Mặt Trăng vào năm 2035 để cung cấp năng lượng cho một căn cứ chung. Rolls-Royce, hợp tác với Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh (UKSA) và BWX Technologies của Hoa Kỳ, cũng đang phát triển các ứng dụng hạt nhân cho không gian.

Các đối thủ lớn như Lockheed Martin và Westinghouse cũng được NASA lựa chọn để thiết kế lò phản ứng sử dụng trên Mặt Trăng.

Tại một cơ sở nghiên cứu của Roll-Royce ở Bristol (UK), đội ngũ 100 người của Rolls-Royce đang phát triển và thử nghiệm lò phản ứng vi mô với thiết kế "làm mát bằng khí nhiệt độ cao". Thay vì nước, khí nóng được sử dụng để vận hành tua-bin, cho phép nhiệt độ cao hơn và hiệu suất tốt hơn. Phiên bản thử nghiệm gần đây đã chứng minh hiệu quả quy trình này. Lò phản ứng sử dụng nhiên liệu uranium được làm giàu cao, được nén thành các hạt nhỏ, bọc carbon và than chì để chịu nhiệt độ cao và đảm bảo độ bền. Mỗi lõi lò phản ứng có thể hoạt động khoảng 10 năm. Thompson cho biết hiện tại không có cơ sở nào khác trên thế giới thực hiện được thử nghiệm này.

Trên Trái Đất, Rolls-Royce có thể tiếp nhiên liệu cho lò phản ứng nhưng không có khả năng làm như vậy trong không gian. Thompson cho biết họ sẽ hợp tác chặt chẽ với chính phủ Anh để đảm bảo an toàn trong lưu trữ và xử lý nhiên liệu.

Rolls-Royce đang phát triển hai biến thể lò phản ứng. Biến thể trên mặt đất với công suất từ 5MW-20MW, có kích thước vừa với một container vận chuyển, phù hợp cho các khu vực công nghiệp xa xôi hoặc cơ sở quân sự nơi nguồn nhiên liệu hóa thạch và năng lượng tái tạo bị hạn chế. Biến thể trong không gian nhẹ, bền, và nhỏ gọn (dưới 6.000kg), sản xuất hàng trăm kW điện. Với kích thước tương đương một chiếc ô tô gia đình, nó đáp ứng yêu cầu khắt khe của NASA để triển khai trên Mặt Trăng. Để đảm bảo an toàn, nó sẽ chỉ được kích hoạt khi đã đến bề mặt Mặt Trăng, và nhiên liệu hạt nhân sẽ ở trạng thái trơ trong suốt quá trình vận chuyển.

Stephen Thomas, giáo sư danh dự về chính sách năng lượng tại Đại học Greenwich, nhận xét rằng nhiều ý tưởng về lò phản ứng hạt nhân mới đã được thảo luận suốt 50 năm qua, từ tàu, máy bay cho đến trạm vũ trụ, nhưng ít được hiện thực hóa.

Jake Thompson cũng thừa nhận rằng việc sử dụng lò phản ứng vi mô tại các địa điểm xa xôi trên Trái Đất còn nhiều hạn chế, và chưa chắc đó là giải pháp tối ưu cho nhu cầu năng lượng.

Nick Cunningham, nhà phân tích tại Agency Partners, tin tưởng vào tiềm năng của lò phản ứng vi mô trong lĩnh vực không gian, kể cả khi chỉ là "thị trường ngách". Ông nhận định rằng lò phản ứng hạt nhân phù hợp nhất trong hai ứng dụng chính: tàu ngầm và tàu vũ trụ, đặc biệt là các tàu thăm dò không gian sâu hoặc trạm vũ trụ nằm ở vùng tối của Mặt Trăng.