Giống như nhiều người, quan điểm của Gates về điện hạt nhân vẫn bị ám ảnh từ những tai nạn thảm khốc trong quá khứ như các vụ Three Mile Islands và Chernobyl. Thế nên, tâm thế của vị tỷ phú này khi bắt đầu tìm hiểu về sự đổi mới năng lượng hạt nhân là vừa nghi ngờ vừa tò mò.

Tuy vậy Gates cũng quan tâm đến tiềm năng của năng lượng hạt nhân như một loại năng lượng sạch. Sau khi đọc một bài báo về thế hệ lò phản ứng hạt nhân mới được xây dựng với những tiến bộ kỹ thuật để đề phòng các tai nạn tương tự, năm 2008 ông đã thành lập TerraPower để phát triển lợi ích của những cải tiến này. Được chính phủ liên bang Hoa Kỳ lựa chọn thông qua Chương trình ARDP (Trình diễn Lò phản ứng Tiên tiến), TerraPower đặt mục tiêu xây dựng lò phản ứng hạt nhân hiện đại để hòa vào mạng lưới điện năm 2050 của Mỹ bao gồm năng lượng gió và năng lượng mặt trời.

Theo lời Chủ tịch và giám đốc điều hành TerraPower, Chris Levesque, dự án này sẽ giúp Hoa Kỳ trở thành một thế lực thống trị về điện hạt nhân, tái xuất khẩu các lò phản ứng được thiết lập theo tiêu chuẩn mới cho thế giới. Hai yếu tố quan trọng nhất để phát triển sản phẩm này là tiền và năng lực thì Bill Gates đã có sẵn. Vậy TerraPower đang được xây dựng theo cách nào?

Theo B. Gates, bất chấp tiếng xấu điện hạt nhân từng phải gánh, nếu được phân tích theo tỷ lệ tử vong trên mỗi đơn vị điện được tạo ra, nó thực sự là hình thức sản xuất điện an toàn nhất. Các nhà máy Natrium Reactor của TerraPower sẽ khiến con người yên tâm hơn phần lớn là nhờ vào hệ thống làm mát đáng tin cậy của các lò phản ứng. Sự phân hạch hạt nhân, quá trình các nguyên tử phân tách và giải phóng một lượng lớn năng lượng, tạo ra rất nhiều nhiệt. Trong các nhà máy điện hạt nhân thông thường, được gọi là lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ, nước sẽ hấp thụ lượng nhiệt đó để tạo thành hơi nước làm quay tuabin sản xuất ra điện.

Vấn đề là hơi nước đó cũng có thể tích tụ và tạo ra áp suất bên trong lò phản ứng tạo khả năng gây nổ. Vì vậy, Natrium Reactor của TerraPower đã đi tiên phong so với nhiều thập kỷ trước khi sử dụng một phương pháp khác, dùng natri lỏng như chất làm mát. Natri lỏng có nhiệt độ sôi cao hơn và hấp thụ được nhiệt nhiều hơn nước, tức là áp suất cao sẽ không tích tụ bên trong lò phản ứng. Ngoài ra, hệ thống làm mát của TerraPower không dựa vào bất kỳ nguồn năng lượng bên ngoài nào để hoạt động trong trường hợp lò phản ứng ngừng hoạt động khẩn cấp, mà thông qua không khí nóng bốc lên từ sự lưu thông tự nhiên trong hệ thống.

Điều này có thể ngăn ngừa những thảm họa như những gì đã xảy ra tại nhà máy Fukushima Daiichi ở Nhật Bản. Trận động đất năm ấy đã khiến cửa lò phản ứng của nhà máy đóng sập dẫn đến hệ thống làm mát dự phòng bị lỗi. Kế tiếp là trận sóng thần đã vô hiệu hóa hoạt động máy bơm chạy bằng máy phát điện diesel triệt khả năng làm mát lò phản ứng, dẫn đến các lõi tan chảy và nhiều vấn đề tai hại khác.

Công nghệ Natrium còn có khả năng lưu trữ nhiệt trong các bể chứa muối nóng chảy để sử dụng trong tương lai giống như một cục pin. Khả năng lưu trữ dạng này có thể tăng sản lượng điện của lò phản ứng từ khoảng 345 megawatt đến 500 megawatt trong năm giờ. Theo Levesque, đây là khái niệm hạt nhân đầu tiên tích hợp khả năng lưu trữ năng lượng quy mô lớn giúp giải quyết thách thức tồn tại xưa nay là mục tiêu khử cacbon.

Kế tiếp là vấn đề chi phí xây dựng. Ở Mỹ, chi phí xây dựng một nhà máy điện hạt nhân thông thường có thể lên tới nhiều tỷ đồng. Điển hình hai tổ máy đang được triển khai tại Nhà máy Vogtle ở Georgia dự kiến trị giá hơn 25 tỷ USD. Còn ở TerraPower, chi phí cho một nhà máy Natrium thương mại chỉ mất 1 tỷ USD bao gồm đầu tư kỹ thuật, mua sắm và xây dựng. Số tiền bỏ ra tính hạ hơn là nhờ những Natrium Reactors hoạt động ở áp suất thấp nên không cần đến những vật liệu đắt tiền, nặng nề. Tính quy mô diện tích các nhà máy TerraPower cũng nhỏ hơn so với các lò hạt nhân thông thường nên tiền vốn bỏ ra cũng giảm.

TerraPower cũng tạo ra ít chất thải hạt nhân nhờ dùng công nghệ Natrium, sử dụng nhiên liệu uranium phóng xạ hiệu quả và hoàn thiện hơn nhiều so với các nhà máy thông thường. Điều này thực hiện được là nhờ một quy trình thiết kế lò phản ứng rất chính xác, tận dụng lợi thế của máy tính hiệu suất cao và vật liệu tiên tiến ngày nay. Do đó, nhiên liệu đã qua sử dụng chiếm ít hơn 2/3 thể tích trên mỗi gigawatt-giờ năng lượng được tạo ra so với các lò phản ứng cũ.