Hàn Quốc tiếp cận lần đầu tiên với năng lượng hạt nhân vào những năm 1950 khi quốc gia này dốc toàn lực để vượt qua sự tàn phá do Chiến tranh Triều Tiên gây ra với nạn đói nghèo lan rộng, thu nhập quốc dân bình quân đầu người chỉ khoảng 80 đô la Mỹ mỗi năm. Từ một quốc gia đang phát triển, Chính phủ Hàn Quốc đã có tham vọng xây dựng kế hoạch chiến lược cho sự tự chủ về công nghệ nhà máy điện hạt nhân, đồng thời thiết lập thể chế và cơ cấu tổ chức của đất nước để thực hiện kế hoạch này. Hàn Quốc đã phát triển thành công công nghệ nhà máy điện hạt nhân nội địa trong khoảng thời gian dài hơn năm mươi năm. Chiến lược quốc gia dài hạn về nghiên cứu và phát triển (R&D) công nghệ cộng với vai trò quản lý hiệu quả của chính phủ Hàn Quốc là hai trụ cột quan trọng trong việc xây dựng thành công năng lực nội địa hóa công nghệ nhà máy điện hạt nhân (NPP). Dưới sự chỉ đạo quyết liệt của chính phủ, chương trình R&D quốc gia được triển khai đã giải quyết hiệu quả một số lượng lớn các vấn đề công nghệ, bằng cách tiếp thu tốt các công nghệ nhập khẩu và điều chỉnh chúng một cách hiệu quả cho phù hợp với tình hình trong nước.

1. Triết lý phát triển năng lực công nghệ: Góc nhìn kinh tế học

Thay đổi công nghệ được công nhận rộng rãi là một trong những động lực chính của tăng trưởng kinh tế. Kể từ những phát hiện của Abramovitz (1956) và Solow (1957), tiến bộ công nghệ đã được thừa nhận là yếu tố quyết định chủ yếu của sự phát triển công nghiệp và tăng trưởng kinh tế quốc gia, ở cả các nước phát triển và đang phát triển.

Quan điểm kinh tế học của Schumpeter và Neo-Schumpeterian thừa nhận sự tiến bộ công nghệ là lực lượng trung tâm trong các hiện tượng kinh tế. Cả hai lý thuyết cũng thừa nhận thay đổi công nghệ là một trong những yếu tố quyết định nội sinh của sự phát triển kinh tế. Tuy nhiên, hai lý thuyết này đưa ra các quan điểm khác nhau về loại thay đổi công nghệ nào đóng góp đáng kể hơn vào tăng trưởng kinh tế. Schumpeter tập trung vào sự thay đổi mang tính căn bản, làm nền tảng cho những đổi mới mang tính đột phá, mở rộng biên giới công nghệ quốc tế.

Khái niệm Neo-Schumpeterian về thay đổi công nghệ không hẳn là một sự kiện lớn duy nhất xuất phát từ một bước đột phá ban đầu của đổi mới triệt để, mà là một quá trình tiến hóa trong đó sự chưa hoàn thiện của đột phá ban đầu được cải thiện dần dần thông qua một loạt các đổi mới bổ sung trong công nghệ sản phẩm hoặc quy trình. Cách tiếp cận của Neo-Schumpeterian nhấn mạnh tầm quan trọng của thay đổi liên tục, xem thay đổi công nghệ như một quá trình tiến hóa của các giải pháp đa dạng về kỹ thuật và các cơ chế lựa chọn để thay thế các công nghệ kém ưu việt hơn, xét về lợi thế chi phí, sự vượt trội về kỹ thuật và tiềm năng phát triển.

Vào đầu những năm 1970, các nghiên cứu về đổi mới công nghệ, tức là sự thay đổi công nghệ và đóng góp kết quả của nó vào tăng trưởng kinh tế ở các nước đang phát triển đã bắt đầu thu hút sự chú ý đáng kể. Học hỏi công nghệ là quá trình xây dựng năng lực cho sự thay đổi công nghệ và sau đó là việc tạo ra giá trị kinh tế – xã hội ở các nước đang phát triển. Trường phái học hỏi công nghệ đi tìm câu trả lời cho câu hỏi làm thế nào công nghệ nhập khẩu từ nước ngoài thay đổi công nghệ ở nước tiếp nhận là các nước đang phát triển. Trường phái này nhận thấy với nỗ lực tích cực của bên tiếp nhận có thể thay đổi từng bước công nghệ nhập khẩu và tích lũy và cải thiện năng lực công nghệ (TCs: Technological Capacity) nội địa, góp phần vào quá trình công nghiệp hóa và tăng trưởng kinh tế của họ. Quan điểm học hỏi công nghệ này nhấn mạnh đến việc chuyển giao công nghệ từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển như một điểm khởi đầu để xây dựng các TCs ở các nước đang phát triển. Việc tiếp thu học hỏi ban đầu từ bên ngoài và sự chuyển đổi tiếp theo của năng lực công nghệ từ các giai đoạn thấp hơn lên các giai đoạn cao hơn đòi hỏi nỗ lực của quốc gia trong một thời gian dài. Hàn Quốc đã áp dụng thành công chính sách đổi mới công nghệ này và vươn lên thành quốc gia phát triển, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ hạt nhân.

2. Xây dựng tổ chức, khung pháp lý và phát triển năng lực từ hợp tác quốc tế

Chính sách ‘Nguyên tử vì Hòa bình’ của Tổng thống Mỹ Eisenhower thúc đẩy sự chuyển giao công nghệ quốc tế cả song phương và đa phương đã giúp Hàn Quốc phát triển năng lượng hạt nhân. Tính từ năm 1953 đến 1962, Mỹ đã cung cấp cho 45 quốc gia một số lò phản ứng nghiên cứu và thiết bị với giá trị tổng cộng 11,7 triệu đô la. Để đáp lại chính sách ‘Nguyên tử vì Hòa bình’ của Mỹ, ở cấp độ đa phương, các hội nghị quốc tế của Liên Hợp Quốc về sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình được tổ chức tại Geneva vào năm 1955 và 1958 đã đóng góp đáng kể vào việc phổ biến kiến thức khoa học và công nghệ quốc tế cho các ứng dụng hòa bình của năng lượng nguyên tử. Đặc biệt, các hội nghị này đã khuyến khích các nước nhỏ và đang phát triển đầu tư vào năng lượng hạt nhân, bao gồm cả lựa chọn điện hạt nhân.

Đến cuối những năm 1950, Hàn Quốc đã thể hiện sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình. Với nguồn cung năng lượng trong nước hạn chế nghiêm trọng, Hàn Quốc kỳ vọng năng lượng hạt nhân có thể giải quyết được vấn đề thiếu điện thường xuyên. Hội nghị quốc tế của Liên Hợp Quốc về sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình được tổ chức tại Geneva vào tháng 8 năm 1955 đã mang đến cho Hàn Quốc cơ hội đầu tiên để hiểu về khoa học và công nghệ hạt nhân cho các mục đích hòa bình, ví dụ như sản xuất điện hạt nhân, sử dụng đồng vị phóng xạ, v.v. Ba đại biểu Hàn Quốc tham dự đã thu thập được 1132 bài báo khoa học và công nghệ từ hội nghị. Khi trở về Hàn Quốc, ba người này đã thành lập một nhóm không chính thức gọi là ‘Nhóm Nghiên cứu’ và bắt đầu nghiên cứu khoa học và công nghệ tiên tiến về năng lượng hạt nhân. Nhóm Nghiên cứu này đã ươm mầm khoa học và công nghệ hạt nhân ở Hàn Quốc. Nhóm đã chuẩn bị dự thảo Luật Năng lượng Nguyên tử và cấu trúc tổ chức hành chính các cơ quan hạt nhân. Nhóm cũng đã xem xét tính khả thi của lò phản ứng nghiên cứu hạt nhân và kế hoạch đào tạo nhân lực.

Hiệp định Hợp tác giữa Chính phủ Hàn Quốc và Chính phủ Mỹ về Sử dụng Năng lượng Nguyên tử vì Mục đích Dân sự’ (‘hiệp định năm 1956’) đã được ký kết vào tháng 2 năm 1956. Đây là hiệp định song phương đầu tiên mà Hàn Quốc ký kết với một quốc gia tiên tiến để hợp tác trong việc sử dụng công nghệ hạt nhân, vật liệu và thông tin cho các mục đích phi quân sự. Sau hiệp định này, Hàn Quốc bắt đầu nghiên cứu về khoa học và công nghệ hạt nhân ở cấp chính phủ. Tiếp theo hiệp định năm 1956, chính phủ Hàn Quốc đã thành lập Ban Năng lượng Nguyên tử (NES: Nuclear Energy Section) thuộc Bộ Giáo dục vào tháng 3 năm 1956. Nhờ những nỗ lực của NES, vào tháng 3 năm 1958, Luật Năng lượng Nguyên tử đã được ban hành để cung cấp nền tảng pháp lý cho sự phát triển năng lượng hạt nhân. Văn phòng Năng lượng Nguyên tử (Office of Atomic Energy: OAE) được thành lập như một cơ quan chính phủ trung ương về phát triển năng lượng hạt nhân vào tháng 1 năm 1959. OAE bao gồm hai tổ chức chính cấp dưới: Ủy ban Năng lượng Nguyên tử (AEC) và Viện Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử (KAERI). AEC là tổ chức điều hành chịu trách nhiệm về định hướng chính sách tổng thể và việc ra quyết định cho sự phát triển năng lượng hạt nhân của Hàn Quốc. Là một trong những viện nghiên cứu và phát triển hiện đại đầu tiên trong cả khu vực công và tư ở Hàn Quốc, KAERI được thành lập vào tháng 2 năm 1959 và bắt đầu đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình học hỏi công nghệ hạt nhân của Hàn Quốc.

Mặt khác, sau bài phát biểu ‘Nguyên tử vì Hòa bình’ của Tổng thống Eiseihower, Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đã được thành lập dưới sự ủy quyền của Liên Hợp Quốc tại New York vào tháng 9 năm 1957. IAEA được giao nhiệm vụ kép là thúc đẩy và điều chỉnh sự thay đổi công nghệ hạt nhân. Hàn Quốc trở thành thành viên sáng lập của IAEA vào năm 1957. IAEA đã tài trợ cho người Hàn Quốc tham dự các hội nghị quốc tế về năng lượng hạt nhân. IAEA cũng trao học bổng để họ có thể theo học và đào tạo ở nước ngoài, đặc biệt là ở Mỹ, về khoa học và công nghệ hạt nhân. Vào tháng 6 năm 1959, Phái đoàn Hỗ trợ Kỹ thuật của IAEA đã đến thăm Hàn Quốc để thảo luận về sự hợp tác tổng thể và hỗ trợ kỹ thuật cho sự phát triển năng lượng hạt nhân của Hàn Quốc.

3. Phát triển năng lực hạt nhân từ lò phản ứng nhiên cứu

Chương trình phát triển năng lượng hạt nhân bắt đầu bằng việc nhập khẩu một lò phản ứng nghiên cứu. Hàn Quốc đã chọn lò phản ứng nghiên cứu TRIGA Mark-II (công suất nhiệt 100 kWth) với nhiên liệu urani làm giàu 20% dưới dạng ZrUH với các lý do như sau.

• Thứ nhất, Hàn Quốc nhận thấy lò phản ứng TRIGA đáp ứng được các mục tiêu nghiên cứu hạt nhân cơ bản và đào tạo nhân lực hạt nhân.
• Thứ hai, thay vì các tính năng kỹ thuật, Hàn Quốc đánh giá hiệu quả của lò phản ứng dựa trên doanh số bán sản phẩm. Do thiếu năng lực công nghệ, Hàn Quốc không thể xem xét đáng giá các đặc tính kỹ thuật của lò phản ứng. Vào thời điểm đó, TRIGA dẫn đầu về thị phần thị trường lò phản ứng nghiên cứu trên thế giới. Quan trọng hơn là giá mua rất ưu đãi dành cho Hàn Quốc. Theo chương trình ‘Nguyên tử vì Hòa bình’, chính phủ Mỹ đã đề nghị bán cho Hàn Quốc với giá 350.000 đô la, bằng khoảng một nửa giá thực tế. Hàn Quốc đã ký một hợp đồng chìa khóa trao tay với General Atomic Division của Tập đoàn General Dynamics (GA), Mỹ, vào tháng 12 năm 1958. Lễ động thổ khởi công xây dựng lò phản ứng TRIGA Mark II là sự kiện lịch sử của Hàn Quốc được thực hiện vào năm 1959. Kỷ nguyên nguyên tử bắt đầu ở Hàn Quốc khi lò phản ứng đạt tới trạng thái tới hạn đầu tiên và sau đó đạt 100 % công suất danh định 100 kWt vào tháng 3 năm 1962.

Vào cuối những năm 1960, Hàn Quốc phải đối mặt với tình trạng công suất lò TRIGA Mark-II không đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng về đồng vị phóng xạ và dòng neutron thông lượng cao. Chính phủ đã tăng cường nâng cấp công suất của lò phản ứng nghiên cứu hiện có và đồng thời xây dựng một lò phản ứng nghiên cứu thứ hai với công suất lớn hơn. Từ năm 1967 đến 1969, Hàn Quốc đã tăng công suất nhiệt của lò TRIGA Mark-II từ 100 lên 250 kWt. Điều này chủ yếu đạt được nhờ nỗ lực của chính KAERI. KAERI đã sắp xếp lại cơ chế kiểm soát độ phản ứng và các đầu dò neutron trong cấu trúc lò phản ứng, đồng thời lắp đặt các bơm và bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống làm mát sơ cấp. Vào tháng 12 năm 1968, Hàn Quốc đã ký một hợp đồng mới với GA để mua một lò TRIGA Mark-III. Lần này, quyết định của Hàn Quốc dựa trên các yếu tố khác so với những yếu tố chi phối quyết định đối với lò phản ứng đầu tiên. Chúng không dựa trên hiệu quả kinh doanh, mà dựa trên các tiêu chí hiệu suất kỹ thuật như độ an toàn và độ tin cậy của lò phản ứng, và nguồn cung cấp nhiên liệu hạt nhân cũng như tính linh hoạt nghiên cứu và độ tin cậy của lò phản ứng. Không giống như TRIGA-II, việc mua lò TRIGA Mark-III không phải là hình thức chìa khóa trao tay. Mặc dù công ty nước ngoài về cơ bản dẫn dắt dự án, nhưng Hàn Quốc đã nỗ lực tham gia vào quá trình xây dựng càng nhiều càng tốt để tích lũy năng lực công nghệ trong nước cho lò phản ứng nghiên cứu hạt nhân.

Công việc xây dựng bắt đầu vào tháng 4 năm 1969 và lò phản ứng đạt 100% công suất danh định 2 MWth vào tháng 3 năm 1972. Thông qua việc nhập khẩu, xây dựng và vận hành các lò phản ứng nghiên cứu của mình, Hàn Quốc đã tích lũy được năng lực vận hành và bảo trì, đồng thời đào tạo nhân lực cho chương trình hạt nhân. Thêm vào đó, Hàn Quốc đã hiểu được các đặc tính khoa học và công nghệ của năng lượng hạt nhân và các cơ sở nghiên cứu của nó.

Trong khi đó, kể từ năm 1958, một số trường đại học đã thành lập các khoa mới chuyên về kỹ thuật hạt nhân, hoặc họ đã sửa đổi chương trình giảng dạy của các khoa hiện có bằng cách nhấn mạnh tập trung vào kỹ thuật hạt nhân. Việc đào tạo nhân lực kỹ thuật được thực hiện thông qua hai hình thức: đào tạo ở nước ngoài và đào tạo theo mục tiêu công việc tại cơ sở (on-the-job training), chủ yếu tại các trường đại học và phòng thí nghiệm quốc gia của Mỹ. Ban đầu, có hai người Hàn Quốc đã đến Mỹ. Kể từ đó, nhiều nhà khoa học và kỹ sư có trình độ đã ra nước ngoài học tập khoa học và công nghệ hạt nhân. Đến năm 1964, số lượng nhân viên được đào tạo ở nước ngoài đã đạt 237 người.

Nhờ những nỗ lực này, năng lực nghiên cứu nội tại của Hàn Quốc đã có thể hoàn toàn làm chủ việc chế tạo thanh nhiên liệu hạt nhân vào cuối những năm 1960. Dựa trên những kinh nghiệm học hỏi trước đó ở Mỹ cũng như kinh nghiệm nghiên cứu cơ bản với lò phản ứng TRIGA ở Hàn Quốc, Hàn Quốc đã thành lập một bộ phận tại KAERI để nghiên cứu chế tạo nhiên liệu hạt nhân vào năm 1965. Tại Mỹ vào đầu những năm 1960, Hàn Quốc đã tham gia vào các thí nghiệm quy mô phòng thí nghiệm để chế tạo vật liệu thử nghiệm cho nhiên liệu lò phản ứng. Kinh nghiệm này đã được áp dụng vào nghiên cứu chế tạo thanh nhiên liệu hạt nhân sử dụng urani ở Hàn Quốc. Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne (ANL) của Mỹ đã cung cấp một số bộ phận và thiết bị, cùng với tư vấn kỹ thuật cho các thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm cho các nghiên cứu này. Đến năm 1968, KAERI đã thành công trong việc sản xuất thanh nhiên liệu với các viên urani được thiêu kết và đưa vào các ống Zircalloy sau đó được sản xuất tại phòng thí nghiệm. Đây là lần đầu tiên Hàn Quốc tự mình thực hiện tất cả các quy trình liên quan đến chế tạo thanh nhiên liệu hạt nhân. Hơn nữa, KAERI đã cải thiện quy trình chế tạo bao gồm thời gian và nhiệt độ thiêu kết mặc dù nó chỉ ở được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm.

4. Nhập khẩu theo hình thức chìa khóa trao tay, từng bước tiếp thu công nghệ và mở rộng quy mô điện hạt nhân

Nhập khẩu công nghệ

Hàn Quốc đã khởi động kế hoạch 5 năm phát triển kinh tế đầu tiên vào năm 1962. Được thúc đẩy bởi quá trình công nghiệp hóa và tăng trưởng kinh tế của quốc gia, năng lượng hạt nhân ban đầu được coi là một giải pháp thay thế rất tiềm năng cho việc cung cấp điện ổn định. Hàn Quốc đã thành lập ‘Ủy ban Khảo sát về Phát điện Hạt nhân’ do OAE lãnh đạo vào năm 1962 và tiến hành một nghiên cứu tiền khả thi để đưa năng lượng hạt nhân vào phục vụ sản xuất điện. IAEA đã hỗ trợ nghiên cứu này trong chuyến thăm Hàn Quốc vào tháng 10 năm 1963 và tháng 6 năm 1965. Nghiên cứu tiền khả thi này đề xuất xây dựng một nhà máy điện hạt nhân với công suất từ 200 đến 300 MWe do quy mô lưới điện của Hàn Quốc vào thời điểm đó còn tương đối nhỏ. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy, về mặt kinh tế, đây không phải là thời điểm thích hợp để xây dựng nhà máy điện hạt nhân ở Hàn Quốc. Các tổ máy điện hạt nhân có công suất trên 600 MWe được chứng thực có thể xây dựng vào giữa những năm 1970. Ngoài ra, công suất tối đa của một nhà máy điện hạt nhân bị giới hạn ở khoảng một phần mười tổng công suất lắp đặt của một mạng lưới truyền tải điện. Nếu không, sự cố ngừng hoạt động không có kế hoạch của nhà máy có thể dẫn đến mất điện trên toàn bộ lưới điện. Tuy nhiên, tổng công suất lắp đặt phát điện ở Hàn Quốc năm 1965 không lớn hơn 770 MWe.

Đến cuối những năm 1960, khi nền kinh tế trong nước phục hồi, tiêu thụ năng lượng tăng lên và dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong tương lai. Tổng nhu cầu năng lượng của Hàn Quốc được dự báo sẽ tăng nhanh chóng lên tương đương 48 triệu tấn than (TCE) trong mười năm, so với 25 TCE vào năm 1966. Đặc biệt, Hàn Quốc ước tính nhu cầu điện sẽ tăng gấp sáu lần trong cùng khoảng thời gian. Do đó, việc cung cấp năng lượng ổn định tin cậy hơn cho nền kinh tế quốc dân trở thành một trong những yếu tố quan trọng nhất trong kế hoạch phát triển kinh tế lần thứ ba của Hàn Quốc (1971-1976). Trong nước, than Antraxit và thủy điện là những nguồn năng lượng chính trong nước, tuy vậy chúng không đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Nhiên liệu hóa thạch duy nhất trong nước là than Antraxit có giá trị nhiệt trị thấp dưới 4.000 kcal/kg. Trữ lượng Antraxit dự trữ ước tính là 1,5 tỷ tấn – khoảng một nửa trong số này có thể thu hồi về mặt kinh tế – và sẽ cạn kiệt trong vòng hai mươi lăm năm. Tiềm năng thủy điện khoảng 3.000 MW, không đủ cho nhu cầu trong nước cả trong tương lai gần và dài hạn. Hơn nữa, các mỏ Urani được xác định là có hàm lượng thấp và không đáng để khai thác về mặt kinh tế. Việc tận dụng năng lượng hạt nhân đã được coi là một nguồn cung cấp năng lượng đáng tin cậy để đối phó với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và khắc phục tình trạng an ninh năng lượng kém.

Thêm vào đó, năng lượng hạt nhân được đánh giá là rất hiệu quả trong việc giảm sự phụ thuộc lớn vào dầu mỏ nhập khẩu. Vào những năm 1960, chương trình phát điện của Hàn Quốc tập trung vào các nhà máy đốt dầu. Tỷ lệ phát điện từ nhiên liệu hóa thạch đạt 80% vào cuối những năm 1960. Khi lượng dầu mỏ nhập khẩu tăng mạnh, Hàn Quốc lo ngại về sự phụ thuộc lớn vào dầu mỏ nước ngoài. Hàn Quốc cũng lo lắng về sự bất ổn của nguồn cung dầu toàn cầu. Do đó, quốc gia này đã hình thành ý tưởng ‘đa dạng hóa nguồn năng lượng’ và sau đó quyết định theo đuổi việc phát triển điện hạt nhân. Hàn Quốc nhận thấy rằng tính kinh tế tổng thể và chi phí vận hành thấp cùng với mật độ năng lượng cao của điện hạt nhân rất phù hợp với hệ thống phát điện phụ tải nền. Đối với Hàn Quốc, chi phí phát điện hạt nhân ở mức 530 MWe được tính toán là 6,42 mills/kWh, thấp hơn một chút so với 6,83 mills/kWh từ một nhà máy nhiệt điện đốt dầu (1 USD = 1000 mills). Năng lượng hạt nhân cũng có mật độ năng lượng cao. So với nhiên liệu hóa thạch, chỉ cần một lượng nhiên liệu hạt nhân ít hơn nhiều để sản xuất cùng một lượng điện. Mật độ năng lượng này kết hợp với tính kinh tế cao đã mang lại cho năng lượng hạt nhân một lợi thế cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác. Do đó, sự phát triển điện hạt nhân của Hàn Quốc đã gắn liền một cách mật thiết với sự phát triển kinh tế và công nghiệp hóa của quốc gia. Vào năm 1967, Hàn Quốc lại tiến hành một nghiên cứu khả thi cho việc triển khai xây dựng nhà máy điện hạt nhân. OAE đã xem xét lại quy mô công suất của nhà máy điện hạt nhân và kết luận rằng sự tăng trưởng kinh tế ở Hàn Quốc sẽ cần nhà máy điện hạt nhân với quy mô công suất lớn hơn 500 MW(e) vào năm 1974. Một lần nữa, Hàn Quốc đã tham vấn IAEA về chương trình điện hạt nhân tổng thể bao gồm các địa điểm nhà máy và các thỏa thuận tài chính cho việc xây dựng. Sau đó, chính phủ Hàn Quốc đã thiết lập ‘kế hoạch phát triển điện hạt nhân dài hạn’ đầu tiên vào năm 1968 và quyết định xây dựng hai nhà máy điện hạt nhân (2 x 500 MWe) vào năm 1976 như một phần của kế hoạch phát triển kinh tế năm năm lần thứ ba (1971-1976).

Vào tháng 6 năm 1968, KECO, một công ty thuộc sở hữu nhà nước, đã ban hành thư hướng dẫn đấu thầu cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên. Dựa trên các tiêu chí kỹ thuật về kinh nghiệm vận hành của các lò phản ứng hạt nhân như khả năng vận hành của nhà máy, chính phủ Hàn Quốc đã quyết định xây dựng một lò phản ứng nước áp lực (PWR) nhập khẩu từ Mỹ với công suất 587 MWe. Kế hoạch xây dựng hai tổ máy NPP của Hàn Quốc đã được thay đổi thành một sau khi xem xét các nguồn tài chính. Hàn Quốc đã đi theo một phương pháp truyền thống để có nguồn tài chính cho dự án NPP đầu tiên của mình. Họ yêu cầu các nhà cung cấp tiềm năng cung cấp vốn cùng với hồ sơ dự thầu. Khoảng 157 triệu đô la Mỹ đã được tài trợ thông qua khoản vay ECA (Cơ quan Tín dụng Xuất khẩu) từ các nhà cung cấp nước ngoài. Mặc dù nó chiếm hơn 50% tổng vốn đầu tư, nhưng khoản vay quốc tế được cấp chỉ đủ cho xây dựng một nhà máy PWR sau quá trình đàm phán. Một khoản vay thương mại hạn chế khác cũng được Ngân hàng Bank of America cung cấp với thời hạn trả nợ ngắn. Kết quả là, kế hoạch xây dựng hai tổ máy NPP của Hàn Quốc đã giảm xuống còn một.

Vào tháng 6 năm 1970, Hàn Quốc đã ký hợp đồng chìa khóa trao tay với Công ty Điện Quốc tế Westinghouse (WEICO) để xây dựng nhà máy NPP đầu tiên của Hàn Quốc vào tháng 6 năm 1970. Tháng 9 năm 1970, công tác chuẩn bị mặt bằng cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Hàn Quốc với công suất 587 MWe bắt đầu tại Kori, Jangan-eup, Yangsan-gun, cách Pusan khoảng 50 km về phía đông bắc, ở cuối phía nam bán đảo Triều Tiên. Theo thỏa thuận hợp đồng, việc vận hành thương mại dự kiến bắt đầu vào cuối tháng 12 năm 1975. Tuy nhiên, kế hoạch đã bị trì hoãn khoảng hai năm rưỡi. Sự thiếu hụt năng lực công nghệ của các dự án NPP trong nước và cuộc khủng hoảng dầu mỏ ở nước ngoài trong những năm 1970 là những nguyên nhân chính gây ra sự chậm trễ. Giấy phép xây dựng (CP) và giấy phép vận hành (OL) đã được cấp đồng thời cho Tổ máy Kori 1 vào tháng 3 năm 1976.

Về năng lực công nghệ, Hàn Quốc đánh giá việc xây dựng một nhà máy điện hạt nhân vượt quá khả năng hiện tại của họ do tính phức tạp về kỹ thuật và vốn đầu tư lớn. Vào thời điểm đó, Hàn Quốc chỉ tham gia vào các nghiên cứu khả thi cho dự án nhà máy điện hạt nhân, thực hiện các phân tích an toàn, v.v. Kinh nghiệm như vậy không đủ để đảm đương trách nhiệm xây dựng các nhà máy điện hạt nhân. Vì vậy, Hàn Quốc đã quyết định chọn hợp đồng chìa khóa trao tay. Theo hợp đồng chìa khóa trao tay, một công ty nước ngoài đóng vai trò là nhà thầu chính và chịu trách nhiệm toàn bộ trong việc hoàn thành tất cả các giai đoạn của dự án, từ quản lý dự án, quản lý chất lượng, sản xuất thiết bị, xây dựng, chạy thử và cấp phép cho nhà máy, cũng như đào tạo nhân sự. Trong khi tham gia một cách hạn chế vào phần kỹ thuật dân dụng và lắp đặt, Hàn Quốc đã học được những kiến thức cơ bản về cách thực hiện các công việc như quản lý dự án và vận hành thử các nhà máy điện đã hoàn thành. Kế hoạch nguồn nhân lực cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Hàn Quốc tập trung vào việc đảm bảo năng lực phù hợp cho việc vận hành. Do thiếu năng lực trong nước, người ta ước tính rằng cần số lượng nhân lực gấp khoảng 1,8 lần so với ở Mỹ. Số lượng học viên này được cung cấp từ các trường đại học trong nước, nơi đã đào tạo các kỹ sư hạt nhân trong vài năm. Hàn Quốc bắt đầu đào tạo đội ngũ kỹ thuật và vận hành cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên và các nhà máy tiếp theo với sự giúp đỡ của WEICO và IAEA cùng những tổ chức khác. Trong nước, KAERI đã khởi động một khóa đào tạo cơ bản về vận hành nhà máy điện hạt nhân bao gồm lý thuyết kỹ thuật hạt nhân vào năm 1968.

Về năng lực xây dựng, hầu hết vật liệu và công nghệ đều do các nhà thầu nước ngoài cung cấp. Các ngành công nghiệp trong nước chỉ cung cấp các vật liệu xây dựng dân dụng như thép cây, xi măng và cát. Tuy nhiên, năng lực xây dựng trong nước có thể cung cấp đủ kỹ thuật viên và thợ lành nghề nhờ một số nhà máy hóa dầu và nhà máy nhiệt điện đang được xây dựng trước nhà máy điện hạt nhân. Hàn Quốc đã xây dựng các nhà máy điện đốt nhiên liệu hóa thạch công suất 250 MWe vào thời điểm đó. Tuy nhiên, các thợ hàn và kỹ sư chuyên môn cao chủ yếu được cung cấp từ nước ngoài. Năng lực sản xuất chưa sẵn sàng cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên mặc dù chính sách của chính phủ Hàn Quốc nhằm phát triển các ngành công nghiệp nặng và hóa chất đã thúc đẩy việc nội địa hóa thiết bị và cơ sở vật chất cho các ngành này. Các dự án nhà máy điện hạt nhân của Hàn Quốc đã sử dụng các quy tắc và tiêu chuẩn của quốc gia cung cấp như 10CFR, Reg. Guide và Standard Review Plan của USNRC.

Luật pháp và các quy định trong nước chưa được thiết lập phù hợp cho việc xây dựng và vận hành nhà máy điện hạt nhân. ‘Đạo luật Năng lượng Nguyên tử’ lần đầu tiên được thông qua vào tháng 3 năm 1958 mà không xem xét đầy đủ đến việc xây dựng và vận hành các nhà máy điện hạt nhân. Để hỗ trợ nghiên cứu khả thi cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên ở Hàn Quốc, IAEA đã khuyến nghị thành lập các tổ chức pháp quy hạt nhân quốc gia trước khi hoàn thành nhà máy điện hạt nhân đầu tiên. Để thực hiện xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên, Đạo luật Năng lượng Nguyên tử đã được sửa đổi để phù hợp với các quy định về an toàn hạt nhân cũng như thúc đẩy năng lượng. Ngoài ra, chính phủ Hàn Quốc đã giao nhiệm vụ quản lý hạt nhân cho việc xây dựng Tổ máy Kori 1 cho Viện Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử (KAERI) trực thuộc Văn phòng Năng lượng Nguyên tử. Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Hàn Quốc đi vào hoạt động vào tháng 7 năm 1978.

Vào tháng 10 năm 1973, cuộc khủng hoảng dầu mỏ đã lan rộng khắp thế giới. Sự kiện này xảy ra sau khi chiến tranh bùng nổ ở Trung Đông. Các nước thành viên OPEC đã sử dụng tài nguyên dầu mỏ như một vũ khí kinh tế và quốc hữu hóa chúng. Giá dầu, vốn dao động dưới 3 đô la Mỹ một thùng vào năm 1972, đã tăng gần gấp bốn lần lên 11,20 đô la Mỹ vào năm 1974. Trong khi các nước tiêu thụ năng lượng lớn, bao gồm Nhật Bản và Pháp, vội vã nghĩ ra các biện pháp tự giải cứu, họ bắt đầu coi an ninh năng lượng là ưu tiên hàng đầu trong chương trình nghị sự quốc gia và mở rộng các nhà máy điện hạt nhân. Hàn Quốc, một quốc gia nghèo năng lượng, đã đi theo xu hướng này; họ quyết định mở rộng năng lực sản xuất điện hạt nhân của mình. Nhận thấy rằng các nhà máy điện hạt nhân có thể là giải pháp thay thế tốt nhất cho dầu mỏ, chính phủ Hàn Quốc đã quyết định xây dựng thêm hai tổ máy điện hạt nhân, Kori Unit 2 (lò PWR 650 MW(e)) và Wolsong Unit 1 (lò PHWR 679 MW(e)). Giống như Kori Unit 1, cả Kori Unit 2 và Wolsong Unit 1 đều được thực hiện theo hình thức chìa khóa trao tay. Tổng công ty Điện lực Hàn Quốc (KEPCO) đã ký một hợp đồng khác cho Kori Unit 2 với WEICO vào tháng 11 năm 1976. Nhờ việc học hỏi công nghệ, dù còn hạn chế, từ việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên, nhà máy điện hạt nhân thứ hai đã được hoàn thành trong một khoảng thời gian ngắn hơn nhiều so với nhà máy đầu tiên. Chính phủ Hàn Quốc cũng thành lập một công ty kiến trúc/kỹ thuật hạt nhân (A/E) tên là Korea Nuclear Engineering (KNE) để phát triển năng lực thiết kế và kỹ thuật vào tháng 11 năm 1976. Công ty này phần lớn được tách ra từ KAERI. KNE đã nghiên cứu các phương pháp nội địa hóa các bộ phận và thiết bị. Tuy nhiên, vào tháng 4 năm 1977, chính phủ đã giao nhiệm vụ phát triển năng lực thiết kế cho KAERI với sự hỗ trợ của KNE. Kori Unit 2 bắt đầu vận hành thương mại vào tháng 7 năm 1983.

Mở rộng quy mô và từng bước học hỏi làm chủ công nghệ

Vào cuối những năm 1970, chính phủ Hàn Quốc đã quyết định mở rộng thêm các nhà máy điện hạt nhân (NPP) để đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng do tăng trưởng kinh tế trong nước và sự bất ổn của nguồn cung năng lượng toàn cầu sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ. Sáu nhà máy điện hạt nhân đã được xây dựng trong những năm 1980. Hàn Quốc bắt đầu xây dựng các Tổ máy Kori 3 và 4 thuộc thế hệ 950 MWe vào tháng 1 năm 1978. Chúng được lên kế hoạch hoàn thành lần lượt vào tháng 9 năm 1984 và tháng 9 năm 1985. Từ các Tổ máy Kori 3 và 4 (2 lò PWR 950 MWe), đã có những thay đổi nhỏ trong các điều khoản hợp đồng liên quan đến chuyển giao công nghệ quốc tế. Theo chính sách của chính phủ, Hàn Quốc bắt đầu áp dụng phương pháp không tiến hành hợp đồng chìa khóa trao tay với mục tiêu tăng tỷ lệ tham gia trong nước vào xây dựng, sản xuất và kỹ thuật/kiến trúc. Thông qua các hợp đồng không chìa khóa trao tay và theo từng thành phần, dự án được chia thành nhiều gói thầu dựa trên năng lực công nghệ và chiến lược của chủ đầu tư cho dự án. Một số lượng lớn các nhà thầu phụ trong nước đã tham gia thực hiện và đảm bảo công việc của họ.

Tổng công ty Điện lực Hàn Quốc (KEPCO) chịu trách nhiệm chung. Tuy nhiên, các công ty nước ngoài vẫn tham gia với tư cách là nhà thầu chính trong việc thiết kế và cung cấp thiết bị và máy móc cốt lõi. Westinghouse chịu trách nhiệm cung cấp hệ thống cung cấp hơi nước hạt nhân (NSSS) và nhiên liệu, Bechtel Power của Mỹ chịu trách nhiệm về kiến trúc/kỹ thuật (A/E), thiết kế và mua sắm khu vực BOP (phần cân bằng nhà máy hay phần còn lại của nhà máy), và GEC chịu trách nhiệm về máy phát điện tuabin. Về sự tham gia của các tập đoàn công ty trong nước, Hàn Quốc đã có thể tham gia nhiều hơn vào các công việc của dự án với tư cách là nhà thầu phụ của các nhà thầu chính nước ngoài. Hyundai Engineering and Construction, một nhà thầu xây dựng trong nước, đảm nhận việc xây dựng. Các công trình dân dụng chủ yếu do các công ty trong nước tự chịu trách nhiệm thực hiện. Không giống như các hợp đồng chìa khóa trao tay, các nhà sản xuất trong nước, với tư cách là nhà thầu phụ, bắt đầu tham gia vào việc chế tạo hoặc lắp ráp các thiết bị được chọn ngoại trừ các công nghệ cốt lõi. Công ty Kỹ thuật Hạt nhân Hàn Quốc (KNE, hiện là KOPEC) đã tham gia vào thiết kế chi tiết cho dự án để hỗ trợ Bechtel Power của Mỹ và đã tích lũy được công nghệ A/E.

Về tài chính cho các Tổ máy Kori 3 và 4, Hàn Quốc đã dự trù 811 triệu đô la Mỹ vốn trong nước và 1,32 tỷ đô la Mỹ từ nước ngoài. Nguồn vốn vay quốc tế chính được thu xếp bởi US EXIM và thỏa thuận vay thương mại được khởi xướng thông qua các cuộc tham vấn trực tiếp từ ngân hàng Chase Manhattan Asia Limited (CMAL) có trụ sở tại Hồng Kông. Từ dự án các Tổ máy Kori 3 và 4, các thỏa thuận vay thương mại bắt đầu được bổ sung bằng các nguồn tài trợ chính. Tất cả các khoản vay do US EXIM và tập đoàn CMAL tổ chức đã có hiệu lực vào tháng 2 năm 1979, và việc xây dựng hai tổ máy bắt đầu vào tháng 4 năm 1979. Công việc đã hoàn thành vào tháng 9 năm 1985 cho Tổ máy Kori 3 và vào tháng 4 năm 1986 cho Tổ máy Kori 4.

Vào tháng 3 năm 1979, đã xảy ra một sự cố nghiêm trọng tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island (TMI) số 2 ở Mỹ. Chính phủ Hàn Quốc đã tăng cường các yêu cầu an toàn cho các Tổ máy Yonggwang 1 và 2. Cả hai tổ máy này lần đầu tiên được xây dựng ở tỉnh Jeolla để đáp ứng nhu cầu điện cho bờ biển phía tây. Các lò phản ứng nước áp lực có công suất 950 MWe mỗi tổ máy. Các Tổ máy Yonggwang 1 và 2 lần lượt được hoàn thành vào tháng 8 năm 1986 và tháng 6 năm 1987. Mặc dù các quy định an toàn được tăng cường, Hàn Quốc vẫn có thể rút ngắn thời gian xây dựng và tiết kiệm chi phí xây dựng các nhà máy điện hạt nhân bằng cách sử dụng vật liệu trong nước và kinh nghiệm thu được từ các Tổ máy Kori 3 và 4. Hàn Quốc đã nhập khẩu công nghệ của Pháp để xây dựng các tổ máy Ulchin đầu tiên với tổng công suất 900 MWe. Hàn Quốc đánh giá rằng thiết kế tiêu chuẩn P4 PWR của Pháp mang lại lợi thế trong việc giảm thiểu sự giao thoa trong thiết kế giữa các quy trình xây dựng và toàn bộ khối lượng công việc xây dựng so với các loại trước đó. Cơ chế lắp ráp vòng sơ cấp được nhập khẩu từ Framatom của Pháp. Cơ chế vòng thứ cấp, bao gồm cả máy phát điện tuabin, được cung cấp từ Alstom. Các đơn vị Hàn Quốc đảm nhận phần lớn các cụm lắp ráp và kết cấu cho việc xây dựng và sản xuất thiết bị của các Tổ máy Ulchin 1 và 2. Dong Ah Engineering and Construction thực hiện công tác xây dựng dân dụng, và KHIC (Tổng công ty Công nghiệp nặng và Xây dựng Hàn Quốc) chịu trách nhiệm lắp đặt các thiết bị điện. Công tác chuẩn bị mặt bằng bắt đầu vào tháng 1 năm 1981. Việc xây dựng và lắp đặt cho các nhà máy điện hạt nhân Ulchin 1 và 2 lần lượt hoàn thành vào tháng 9 năm 1988 và tháng 9 năm 1989.

Bị ảnh hưởng bởi sự cố TMI và số lượng nhà máy điện hạt nhân ngày càng tăng của Hàn Quốc, Đạo luật Năng lượng Nguyên tử đã được sửa đổi để tăng cường các quy định an toàn vào năm 1982. Một hệ thống cấp phép hai bước, hoặc Giấy phép Xây dựng (CP) và Giấy phép Vận hành (OL), đã chính thức được đưa vào luật. Đạo luật Năng lượng Nguyên tử năm 1982 này là cơ sở cho cơ cấu hiện tại của các thể chế pháp lý về phát triển năng lượng hạt nhân ở Hàn Quốc. Bên cạnh đó, Trung tâm An toàn Hạt nhân (NSC) được thành lập như một bộ phận chuyên trách thuộc KAERI vào tháng 12 năm 1981. Đây là tiền thân của Viện An toàn Hạt nhân Hàn Quốc (KINS) ngày nay. Phần lớn các quy tắc và tiêu chuẩn quan trọng áp dụng ở các quốc gia cung cấp (Mỹ và Pháp) vẫn được áp dụng cho việc cấp phép sáu nhà máy điện hạt nhân với chỉ một số sửa đổi nhỏ.

5. Phát triển năng lực công nghệ bản địa: Nội địa hóa thành công

Thích ứng bằng Hợp tác Thiết kế

Cuộc khủng hoảng dầu mỏ toàn cầu những năm 1970 đã khiến Hàn Quốc nhận ra sự cần thiết của tính độc lập công nghệ trong năng lượng hạt nhân. Nỗi lo ngại ngày càng gia tăng nếu Hàn Quốc không phát triển được tuyến cung cấp năng lượng độc lập của riêng mình, họ có thể không bao giờ thoát khỏi “hội chứng quốc gia kém phát triển”. Đối với Hàn Quốc, một quốc gia thiếu tài nguyên và nguồn năng lượng tự nhiên, việc nội địa hóa công nghệ điện hạt nhân đã trở thành một chương trình nghị sự quan trọng về an ninh quốc gia.

Vào tháng 9 năm 1984, chính phủ Hàn Quốc đã đặt ra mục tiêu tổng thể là nội địa hóa 95% công nghệ NPP vào năm 1995. Cụ thể, chính phủ đã lên kế hoạch nội địa hóa 95% thiết kế, 97% sản xuất và 100% xây dựng vào năm 1995. Mục tiêu của chính sách tự chủ kỹ thuật là phát triển năng lực công nghệ bản địa và bắt kịp các nước tiên tiến từ xây dựng và sản xuất đến công việc thiết kế. Một trong những mục tiêu chính là phát triển thiết kế hệ thống cung cấp hơi nước hạt nhân (NSSS) của riêng mình đồng thời cải thiện hiệu suất kinh tế và an toàn của các NPP thông thường. Cái gọi là kế hoạch tự chủ công nghệ đã được áp dụng cho các Tổ máy Yonggwang 3 và 4. Kế hoạch này kêu gọi hoàn thành Tổ máy Yonggwang 3 vào tháng 3 năm 1995 và Tổ máy 4 vào tháng 3 năm 1996. Kế hoạch táo bạo này phần lớn là kết quả của chính sách chính phủ dựa trên hàng loạt thành công trong xây dựng điện hạt nhân.

Để thực hiện thành công chính sách tự chủ, chính phủ đã áp dụng các chiến lược chính như R&D chung như một cách học hỏi và tiêu chuẩn hóa như một con đường kỹ thuật tích hợp cho kinh tế và an toàn. Nói chung, tiêu chuẩn hóa có nghĩa là xây dựng hàng loạt các nhà máy có cùng thông số kỹ thuật tiêu chuẩn để đạt được lợi thế kinh tế theo quy mô đồng thời điều chỉnh một công nghệ mới để nâng cao an toàn và hiệu suất của NPP. Mô-đun hóa các thành phần và thiết bị đã được sử dụng để tăng hiệu quả của tiêu chuẩn hóa. Như vậy, tiêu chuẩn hóa đã rút ngắn thời gian, tiết kiệm chi phí và nâng cao an toàn cho việc xây dựng và vận hành NPP.

Tiêu chuẩn hóa đã được thực hiện và học hỏi thành công ở các Tổ máy YGN 3 và 4, và sau đó kinh nghiệm này đã được chuyển giao cho các Tổ máy UCN 3 và 4. Tài liệu Yêu cầu Hiệu suất Tiện ích Tiêu chuẩn Hàn Quốc (K-SRED) và Báo cáo Phân tích An toàn Tiêu chuẩn Hàn Quốc (K-SSAR) đã được nghiên cứu và chuẩn bị để có được giấy phép cho NPP tiêu chuẩn hóa đồng thời xây dựng các công nghệ hiện có bao gồm các phương pháp thiết kế và phân tích, hệ thống con, thành phần và cấu trúc.

Chiến lược hợp tác thiết kế được áp dụng như một phản ứng đối với môi trường thay đổi của ngành điện hạt nhân toàn cầu. Vào giữa những năm 1980, ngành công nghiệp hạt nhân thế giới đã phải đối mặt với sự chậm lại trong tăng trưởng và do đó, một số nhà cung cấp bắt đầu gặp khó khăn trong việc quản lý hoạt động kinh doanh NPP. Xu hướng này đã được thúc đẩy nhanh chóng sau thảm họa Chernobyl vào tháng 4 năm 1986 ở Ukraine. Nhiều quốc gia đã quyết định giảm hoặc ngừng hoạt động kinh doanh NPP và ngành công nghiệp hạt nhân thế giới bước vào một thời kỳ đen tối. Bất chấp sự chậm lại của ngành công nghiệp hạt nhân ở Mỹ và châu Âu, Hàn Quốc vẫn phải tiếp tục thúc đẩy hoạt động phát điện hạt nhân để đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng. Do đó, các nhà cung cấp nước ngoài đã cạnh tranh khốc liệt hơn để giành được các hợp đồng ở thị trường đầy hứa hẹn này, tạo ra một “thị trường của người mua” cho Hàn Quốc cho đến khi ký kết hợp đồng và bắt đầu dự án vào tháng 4 năm 1986. Hàn Quốc đã biến tình hình toàn cầu này thành cơ hội cho ngành công nghiệp trong nước của mình.

Dự án tự chủ kỹ thuật bắt đầu với việc chuyển giao công nghệ quốc tế hệ thống ABB-CE 80+. Nhà máy điện hạt nhân ABB-CE với công suất 1000 MWe đã hoạt động ở Palo Verde, Hoa Kỳ. Năm 1987, Hàn Quốc đã xem xét nó như một tài liệu tham khảo để nội địa hóa các NPP, có tính đến hiệu suất kỹ thuật cao bao gồm cả an toàn, cũng như các điều khoản và điều kiện chuyển giao công nghệ. Hàn Quốc đã chọn ASEA Brown Boveri-Combustion Engineering (ABB-CE) của Hoa Kỳ để học hỏi về NSSS, General Electric (GE) cho máy phát tuabin và Sargent & Lundy (S&L) của Hoa Kỳ cho kỹ thuật kiến trúc. Ba tiêu chí đã được áp dụng cho việc lựa chọn – phương pháp thiết kế chung giữa nhà cung cấp và người nhận, nội dung công nghệ và năng lực kỹ thuật được chuyển giao từ các nhà cung cấp. Hàn Quốc đặc biệt chú ý không chỉ đến khả năng cạnh tranh toàn cầu của ABB-CE trong công nghệ NSSS mà còn đến sự sẵn lòng của công ty trong việc chuyển giao công nghệ phức tạp như NPP cho Hàn Quốc. Tận dụng “thị trường của người mua”, Hàn Quốc đã đặt ra nguyên tắc về chuyển giao công nghệ quốc tế từ các nhà cung cấp nước ngoài như một điều kiện tiên quyết của hợp đồng. Đến năm 1987, Hàn Quốc đã ký hợp đồng mười năm với ABB-CE để chuyển giao quốc tế các công nghệ NPP thương mại. Hàn Quốc muốn các nhà cung cấp nước ngoài cung cấp thông tin kỹ thuật, giấy phép bằng sáng chế, đào tạo trên lớp (CRT) và đào tạo tại chỗ (OJT), tham gia R&D và tư vấn. Hơn nữa, các điều kiện miễn phí bản quyền cho trường hợp xuất khẩu đã được thỏa thuận theo yêu cầu mạnh mẽ của Hàn Quốc. Nắm bắt cơ hội vàng do “thị trường của người mua” mang lại, đây là cách để học hỏi khả năng thiết kế công nghệ NPP hệ thống CE 80+ (SYS-80).

Dự án YGN 3 và 4 đã được tài trợ với các điều khoản thuận lợi hơn so với các dự án trước đó. Điều này là nhờ sự tăng trưởng thành công của nền kinh tế quốc dân. Vào cuối những năm 1970, nền kinh tế Hàn Quốc đã tăng trưởng rất nhanh. KEPCO đã dễ dàng tiếp cận hơn với các ngân hàng thương mại quốc tế. Công ty đã đảm bảo 85% vốn nước ngoài cần thiết thông qua các khoản vay thương mại. Vào tháng 6 năm 1987, KEPCO đã vay 100 triệu đô la Mỹ theo hạn mức tín dụng riêng của mình từ các ngân hàng thương mại quốc tế, tức là Banker’s Trust Company, với các điều khoản tài chính thuận lợi hơn trước. Trong số các điều khoản và điều kiện của khoản vay, lãi suất là Libor + 1,25% với thời gian ân hạn 5 năm và thời gian trả nợ 5 năm.

Cơ cấu tổ chức của các Tổ máy Yonggwang 3 và 4 được thiết lập để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao công nghệ quốc tế giữa các nhà cung cấp nước ngoài và các đơn vị tiếp nhận trong nước. Ban đầu, chính phủ Hàn Quốc xác định sự phân công lao động trong nước giữa các bên tham gia Hàn Quốc dựa trên chuyên môn. Sau đó, các đơn vị trong nước được ký hợp đồng phụ với các công ty nước ngoài để chuyển giao công nghệ hiệu quả. ABB-CE, S&L và GE hỗ trợ tổ chức trong nước về kỹ thuật, thiết bị và các công nghệ liên quan (KAERI, 2007). Do đó, nhóm NSSS bao gồm ABB-CE, KHIC (nay là Công ty Công nghiệp nặng Doosan, DHIC) và KAERI. ABB-CE và KAERI hợp tác thiết kế chung NSSS và vùng hoạt của lò phản ứng hạt nhân. ABB-CE và KHIC cung cấp NSSS và các thành phần. KHIC sản xuất các thành phần của Hệ thống Làm mát Lò phản ứng (RCS), ngoại trừ bơm và động cơ làm mát lò phản ứng. Công ty Nhiên liệu Hạt nhân Hàn Quốc (KNFC) sử dụng thiết kế và các thành phần của ABB-CE để sản xuất nhiên liệu hạt nhân 16×16. Công ty Kỹ thuật Điện lực Hàn Quốc (KOPEC) và S&L cung cấp dịch vụ kỹ thuật kiến trúc. KHIC cung cấp các máy phát tuabin trong hợp tác kỹ thuật với General Electric (GE). Tuy nhiên, việc quản lý dự án xây dựng hoàn toàn được thực hiện thông qua năng lực trong nước. KAERI cũng chịu trách nhiệm hỗ trợ chính phủ trong các hoạt động cấp phép và quản lý để đảm bảo an toàn hạt nhân. KAERI thực hiện các kiểm tra an toàn và đánh giá kỹ thuật trong tất cả các giai đoạn từ lựa chọn địa điểm, thiết kế, sản xuất, xây dựng, vận hành đến ngừng hoạt động. Các trường đại học hỗ trợ R&D khoa học và công nghệ và điều hành các chương trình học thuật để đào tạo nhân lực hạt nhân.

Về năng lực công nghệ, vào thời điểm đó, các nhà thầu chính trong nước không có đủ năng lực phù hợp để đảm bảo hiệu suất dự án cho việc xây dựng các NPP. Do đó, KEPCO đã ký các hợp đồng phụ đặc biệt với các nhà cung cấp nước ngoài, cụ thể là ABB-CE và S&L. Họ được yêu cầu đảm nhận trách nhiệm bảo hành ngay cả khi các công ty nước ngoài là nhà thầu phụ. ABB-CE có phần lớn nhất trong các nghĩa vụ bảo hành bao gồm hiệu suất đầu ra nhiệt tại cửa ra của bộ tạo hơi, lịch trình giao hàng, độ chính xác thiết kế hệ thống, tính chính xác của dữ liệu giao diện, cấp phép pháp lý từ cơ quan quản lý Hàn Quốc và chi phí chu trình nhiên liệu. Cả hai bên đều đồng ý rằng việc hoàn thành dự án YGN sẽ được đánh giá bằng việc chứng minh tất cả các điều kiện bảo hành. Dự án đã hoàn thành và đi vào vận hành thương mại vào tháng 3 năm 1995. Thông qua việc chuyển giao công nghệ quốc tế này thông qua thiết kế chung, Hàn Quốc đã thu được khoảng 4.700 tài liệu kỹ thuật và 110 chương trình máy tính trong khi tổng cộng 500 người Hàn Quốc đã được đào tạo trên lớp (300) và tại chỗ (200). Trong việc nội địa hóa hệ thống BOP và A/E cho dự án YGN 3 và 4, S&L đã chuyển giao các tài liệu kỹ thuật và chương trình máy tính cho KOPEC. Ban đầu, thiết kế được thực hiện bởi S&L. Sau khi công ty Hàn Quốc xây dựng được năng lực của mình, họ đã chịu trách nhiệm về thiết kế cuối cùng. Thông qua TT quốc tế, công ty Hàn Quốc đã thu được khoảng 1,3 triệu trang tài liệu kỹ thuật và 300 mã máy tính và đào tạo 650 người thông qua đào tạo trên lớp (550) hoặc tại chỗ (100).

Trong quá trình nội địa hóa NPP, công suất 1300 MWe của Hệ thống 80 của ABB-CE đã được giảm xuống 1000 MWe cho các tổ máy YGN. Việc giảm công suất nhà máy đã gây ra một số khó khăn trong việc cấp phép cho các tổ máy YGN. Sau khi an toàn thiết kế được xem xét và xác minh kỹ lưỡng không chỉ bởi đánh giá chuyên sâu của các tổ chức dự án mà còn với sự hỗ trợ của USNRC và IAEA, cơ quan quản lý đã cấp giấy phép xây dựng cho các Tổ máy YGN 3 và 4 vào tháng 12 năm 1989 và giấy phép vận hành cho Tổ máy YGN 3 vào tháng 9 năm 1994 và Tổ máy 4 vào tháng 6 năm 1995. Đến năm 1995, Hàn Quốc ước tính rằng sự tự chủ kỹ thuật về NPP đã đạt được theo kế hoạch.

Đáng ngạc nhiên là, do thiết kế chung, công suất 1300 MWe của NPP thế hệ ABB-CE đã được giảm xuống 1000 MWe cho YGN 3 và 4 để phù hợp với quy mô lưới điện tổng thể của quốc gia. Ngoài ra, Hàn Quốc đã thực hiện khoảng 100 sửa đổi đối với thiết kế ABB-CE cho các Tổ máy Yonggwang 3 và 4 để ngăn chặn hiệu quả hơn các sự cố nghiêm trọng so với Hệ thống 80. Trong quá trình tiêu chuẩn hóa, Hàn Quốc cũng bổ sung các giới hạn an toàn vượt quá các sự cố cơ sở thiết kế trên các tính năng an toàn thông thường. Hơn nữa, họ đã kết hợp các yếu tố công thái học được thiết kế đặc biệt để phù hợp với các kỹ sư vận hành người Hàn Quốc, những người có vóc dáng tương đối nhỏ hơn so với các đồng nghiệp phương Tây. Vào giữa dự án YGN 3 và 4, KINS đã được tách ra khỏi KAERI và thành lập như một tổ chức chuyên gia quản lý hạt nhân của Hàn Quốc vào năm 1990. Các Tổ máy YGN 3 và 4 đã đi vào vận hành thương mại vào tháng 3 năm 1995 và 1996. Kể từ đó, chúng đã trở thành các nhà máy tham chiếu cho mô hình KSNP (nay là OPR 1000).

Thích ứng với Tự chủ Thực sự

Khi Hàn Quốc đảm nhận toàn bộ nghĩa vụ bảo hành việc xây dựng NPP từ các Tổ máy Ulchin 3 và 4 (UCN 3 và 4), các Tổ máy Ulchin 3 và 4 được gọi là Nhà máy Điện hạt nhân Tiêu chuẩn Hàn Quốc (KSNP) đầu tiên. KAERI (sau này là KOPEC) chịu trách nhiệm toàn bộ nghĩa vụ bảo hành cho thiết kế NSSS của OPR và KOPEC chịu trách nhiệm phần còn lại của thiết kế và kỹ thuật kiến trúc. DHIC chịu trách nhiệm cung cấp các thiết bị chính bao gồm các thiết bị lò phản ứng, máy phát tuabin và KNFC chịu trách nhiệm về nhiên liệu hạt nhân. Thỏa thuận chuyển giao công nghệ kéo dài mười năm với ABB-CE đã được gia hạn dưới hình thức hợp tác công nghệ thêm mười năm vào ngày 15 tháng 5 năm 1997. Nhờ các năng lực công nghệ tích lũy được trong các giai đoạn trước, KEPCO đã có thể tài trợ cho dự án UCN 3 và 4 với lãi suất thấp nhất. Đối với UCN 3 và 4, tổng cộng 3.980 tỷ won đã được tài trợ, trong đó khoảng 3.500 tỷ won từ vốn trong nước và 554 triệu đô la Mỹ từ nước ngoài. Hàn Quốc bắt đầu xây dựng các KSNP đầu tiên vào tháng 5 năm 1989. Việc xây dựng các Tổ máy Ulchin 3 và 4 đã hoàn thành thành công vào năm 1998 và 1999, đánh dấu một cột mốc lịch sử trong sự phát triển điện hạt nhân của quốc gia.

Khi các Tổ máy UCN 3 và 4 vận hành thành công, KSNP đã được nhân rộng trong việc xây dựng thêm tám tổ máy bao gồm YGN 5 và 6 và UCN 5 và 6 với những cải tiến gia tăng. Trong khi đó, KSNP đã được đổi tên thành OPR-1000 vào năm 2005. Trong quá trình xây dựng liên tục, KSNP đã được cải tiến dần dần. Các Tổ máy Yonggwang 5 và 6 đã được cải thiện để tăng cường an toàn đồng thời tích hợp một số tính năng an toàn như kiểm soát mức trong CVCS, số hóa và nhân đôi hệ thống điều khiển quy trình, các yếu tố con người trong hệ thống dừng lò từ xa, PSA cho vận hành công suất thấp và dừng lò, và hệ thống thông gió có lọc, cùng nhiều tính năng khác. Dự án YGN 5 và 6 được cấp phép xây dựng vào tháng 6 năm 1997 và UCN 5 và 6 vào tháng 5 năm 1999. Thiết kế của các Tổ máy Ulchin 5 và 6 đã được cải tiến dần dần với các tính năng đặc biệt như hệ thống bảo vệ nhà máy kỹ thuật số và hệ thống kích hoạt tính năng an toàn được thiết kế (ESF). Nhờ sự đổi mới gia tăng này, dòng OPR đã hoạt động trơn tru và đạt được những kỷ lục xuất sắc cho đến nay.

Hàn Quốc đã phát triển một lò PWR thông thường thành thương hiệu riêng và các dịch vụ chế tạo nhiên liệu bản địa. Quan trọng nhất, các nhà máy điện hạt nhân của Hàn Quốc đã sản xuất điện rất rẻ với hiệu suất đẳng cấp thế giới về an toàn và khả năng vận hành của NPP. Năng lượng hạt nhân đã đạt đến chi phí thấp nhất trong tất cả các nguồn năng lượng ở Hàn Quốc; ví dụ, than đắt hơn năng lượng hạt nhân 40%. Hàn Quốc đang dẫn đầu các tiêu chuẩn toàn cầu về An toàn NPP, với biên độ an toàn cao hơn mức trung bình thế giới 10%. Hệ số công suất trung bình của nước này, thể hiện sự xuất sắc của hệ thống, cao hơn 1,2 lần so với hiệu suất toàn cầu vào năm 2009. Tính đến cuối năm 2010, mười lò OPR đang hoạt động: Ulchin 3 và 4, Yonggwang 5 và 6, Ulchin 5 và 6, Shin-Kori 1 và 2 và Shin-Wolsong 1 và 2.

6. Tóm lược

Hàn Quốc đã mở ra ‘Kỷ nguyên Nguyên tử’ của mình bằng việc nhập khẩu các lò phản ứng nghiên cứu hạt nhân vào năm 1962, đây là kết quả của sự tương tác giữa những thay đổi của môi trường bên ngoài và những nỗ lực công nghệ của Hàn Quốc. Trong số các yếu tố bên ngoài có sự thay đổi chính sách của Hoa Kỳ, thay đổi công nghệ toàn cầu, an ninh năng lượng trong nước, tăng trưởng kinh tế và chính sách của chính phủ đối với tăng trưởng công nghiệp và kinh tế. Những nỗ lực công nghệ bao gồm việc xây dựng chính sách hạt nhân, cơ cấu tổ chức, quản lý dự án lò phản ứng nghiên cứu, học hỏi tích cực trong và ngoài nước, và hợp tác quốc tế. Đến đầu những năm 1970, Hàn Quốc đã tích lũy được các năng lực công nghệ (TCs) cơ bản đến mức quốc gia này đã vận hành hai lò phản ứng nghiên cứu và chế tạo các thanh nhiên liệu hạt nhân.

Việc học hỏi công nghệ để phát triển điện hạt nhân bắt đầu vào cuối những năm 1960. Kế hoạch quốc gia đầu tiên về xây dựng điện hạt nhân được xây dựng vào năm 1968. Do thiếu năng lực công nghệ để xây dựng nhà máy điện hạt nhân (NPP), việc giới thiệu hai lò phản ứng nước áp lực đầu tiên, Kori Unit 1 và 2, hoàn toàn phụ thuộc vào các nhà thầu nước ngoài trong toàn bộ quá trình xây dựng nhà máy. Theo hợp đồng chìa khóa trao tay, sự tham gia của các ngành công nghiệp trong nước với tư cách là nhà thầu phụ chỉ giới hạn ở một số công trình dân dụng và kiến trúc cho các cơ sở dịch vụ. Mục tiêu chính của việc học hỏi công nghệ là tìm ra các hạng mục cần nội địa hóa cho các dự án NPP tiếp theo. Với các năng lực công nghệ cơ bản tích lũy được từ kinh nghiệm trước đó, Kori Unit 3 và 4, Yonggwang Unit 1 và 2 và Ulchin Unit 1 và 2 đã được xây dựng dựa trên hợp đồng theo từng hợp phần với các nhà thầu nước ngoài. Mặc dù các công ty nước ngoài cung cấp hệ thống chính của nhà máy thông qua phương thức hợp đồng theo từng hợp phần, một công ty điện lực trong nước, KEPCO, đã thực hiện quản lý dự án với sự hỗ trợ của các công ty Kiến trúc/Kỹ thuật (A/E) nước ngoài. Vai trò của các công ty trong nước đã được mở rộng để cung cấp thiết bị và xây dựng trong hệ thống phụ. Trong giai đoạn tiếp thu công nghệ nước ngoài về NPP này, việc xây dựng năng lực công nghệ của Hàn Quốc tập trung vào vận hành NPP và tham gia một phần vào xây dựng phần còn lại của nhà máy (BOP). Hầu hết các thiết kế không phải do người Hàn Quốc thực hiện.

Để mở rộng năng lực điện hạt nhân, Hàn Quốc quyết định phát triển năng lực công nghệ (TCs) bản địa trong các nhà máy điện hạt nhân (NPP) và nội địa hóa thiết kế và sản xuất hệ thống cung cấp hơi nước hạt nhân (NSSS), được xây dựng dưới cái gọi là ‘Kế hoạch Tự chủ Kỹ thuật’ vào tháng 9 năm 1984. Chính phủ Hàn Quốc đặt mục tiêu chiến lược là nội địa hóa 95% nhà máy điện hạt nhân vào năm 1995. Việc xây dựng TCs bản địa được thực hiện theo một cách khác so với các dự án chìa khóa trao tay và theo từng thành phần trước đó. Với sự hỗ trợ của giấy phép công nghệ từ các nhà thầu phụ nước ngoài, các tổ chức Hàn Quốc chịu trách nhiệm chung cho dự án. Để đẩy nhanh quá trình tự chủ công nghệ, thiết kế chung đã được áp dụng như một phương pháp học tập chính theo hợp đồng chuyển giao công nghệ quốc tế. Nhờ thiết kế chung do Viện Nghiên cứu Chính phủ (GRI) chuyên về phát triển năng lượng hạt nhân, KAERI, dẫn đầu, Hàn Quốc đã hấp thụ công nghệ NSSS và nhiên liệu, và điều chỉnh nó cho phù hợp với các điều kiện địa phương một cách hiệu quả. Khi các Tổ máy YGN 3 và 4 được kết nối với lưới điện vào năm 1995, Hàn Quốc đã đạt được thành công hoàn toàn mục tiêu chiến lược xây dựng TCs cho các NPP thông thường theo kế hoạch.

Năm 1991, Hàn Quốc chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ bảo hành cho dự án các Tổ máy Ulchin 3 và 4 và thách thức sự tự chủ kỹ thuật thực sự của các NPP thông thường. Hàn Quốc chịu trách nhiệm chung về mọi khía cạnh của dự án NPP trong khi vai trò của các nhà cung cấp nước ngoài giảm xuống chủ yếu là công việc tư vấn. Việc xây dựng các KSNP (Nhà máy Điện hạt nhân Tiêu chuẩn Hàn Quốc) đầu tiên, cụ thể là các Tổ máy Ulchin 3 và 4, đã bắt đầu vào tháng 5 năm 1992. Đến năm 1999, những nỗ lực công nghệ trong nước đã thành công trong việc xây dựng TCs bản địa để xây dựng mô hình PWR lớp 1000 MWe, được gọi là Nhà máy Điện hạt nhân Tiêu chuẩn Hàn Quốc (KSNP). Các Tổ máy Ulchin 3 và 4 đã được nhân rộng trong việc xây dựng thêm tám tổ máy OPR với những cải tiến gia tăng (KAERI, 2007), đặc biệt về an toàn và kinh tế. KSNP được đổi tên thành OPR-1000 vào năm 2005. Tính đến cuối năm 2012, mười lò OPR đang hoạt động với hiệu suất đẳng cấp thế giới về kinh tế và an toàn. Năm 2012, tổng cộng 22 tổ máy điện hạt nhân bao gồm mười lò OPR đã đi vào vận hành thương mại, sản xuất 151 TWh điện, chiếm 29,6% tổng sản lượng điện của Hàn Quốc.

Đến cuối những năm 2000, Hàn Quốc đã thành công trong việc bắt kịp công nghệ xây dựng và vận hành nhà máy điện hạt nhân lớp 1000 MWe. Thành công đáng chú ý này là nhờ cam kết kéo dài năm mươi năm của quốc gia cho việc sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình. Động lực xây dựng TCs của các NPP ở Hàn Quốc nói chung tuân theo các tài liệu thông thường về học hỏi công nghệ. Tuy nhiên, có một sự khác biệt đáng kể trong trường hợp này so với kiến thức hiện có. Khi Hàn Quốc phát triển việc xây dựng TCs bản địa, họ đã không đi theo con đường thông thường của việc xây dựng TCs, vốn thường được công nhận rằng việc học hỏi công nghệ ở các nước đang phát triển, cụ thể là việc bắt kịp công nghệ, diễn ra từng bước. Nói cách khác, các tài liệu hiện có quan niệm rằng việc điều chỉnh các công nghệ nhập khẩu cho phù hợp với các điều kiện địa phương đã không bắt đầu cho đến khi việc hấp thụ chúng hoàn tất.

Việc xây dựng TCs bản địa cho sản xuất điện hạt nhân chịu ảnh hưởng lớn của các yếu tố toàn cầu, chẳng hạn như điều kiện toàn cầu về cung cấp năng lượng, thay đổi công nghệ toàn cầu và sự cạnh tranh toàn cầu trong thị trường NPP dưới xu hướng nhu cầu điện trong nước ngày càng tăng. Đặc biệt, Hàn Quốc đã hưởng lợi từ sự cạnh tranh toàn cầu trong thị trường NPP, cụ thể là ‘Thị trường của người mua’ vào giữa những năm 1980. Tuy nhiên, chính những nỗ lực công nghệ trong nước, trong đó có quy hoạch chiến lược theo chính sách của chính phủ và chương trình R&D quốc gia, đã dẫn đến con đường bắt kịp công nghệ độc đáo của Hàn Quốc. Chính phủ đã chỉ đạo sự tự chủ kỹ thuật của ngành công nghiệp trong nước. Họ đã thiết lập mục tiêu chiến lược của kế hoạch là nội địa hóa 95% nhà máy điện hạt nhân vào năm 1995. Chính phủ cũng xác định sự phân công lao động trong nước giữa các bên tham gia dựa trên chuyên môn. Ngay từ đầu, chiến lược R&D quốc gia do KAERI dẫn đầu đã đóng một vai trò quan trọng trong việc nhập khẩu, hiểu, hấp thụ và điều chỉnh các vấn đề khoa học và công nghệ nước ngoài cho việc xây dựng và vận hành một công nghệ phức tạp như NPP.

Nguồn tài liệu: KAERI

Tổng hợp và biên dịch: PGS.TS. Nguyễn Văn Thái