Áp lực về xử lý các chất thải hạt nhân phóng xạ
(Tài chính) Nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt… phương án tối ưu là Phát triển công nghệ điện hạt nhân để thay thế. Tuy nhiên làm sao để xử lý chất thải hạt nhân như những sản phẩm phụ, chất thải phóng xạ… đã sản sinh trong quá trình vận hành lò phản ứng hạt nhân đang làm đau đầu các nhà khoa học và quản lý.
Trước bối cảnh nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt và nghiêm trọng hơn là đang góp phần gia tăng sự ô nhiễm môi trường do lượng khí thải độc hại của nó thải ra môi trường. Nhằm ứng phó với tình hình biến đổi khí hậu gia tăng và đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn về năng lượng, các quốc gia phát triển và đang phát triển đều theo đuổi những dự án nhà máy điện hạt nhân. Tuy nhiên làm sao để xử lý chất thải hạt nhân cũng như cơ chế tài chính cho xử lý chất thải phóng xạ… đã sản sinh trong quá trình vận hành lò phản ứng hạt nhân đang làm đau đầu các nhà khoa học và quản lý.
Quy trình xử lý chất thải hạt nhân truyền thống tích trữ trong hầm, kho chứa của nhà máy càng ngày càng lớn và trở thành gánh nặng của các quốc gia. Cụ thể như ở Pháp: Kể từ khi lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm đầu tiên được vận hành năm 1949 đến nay, các chất thải đã dồn đống. Trong vòng 40 năm, 58 lò phản ứng của Pháp đã cho ra hơn một triệu m3 chất thải, ước đến năm 2020, con số này sẽ lên đến 2 triệu. Các chất thải này tồn tại rất lâu, dưới dạng phóng xạ trong ít nhất trong 30 năm, nhưng cũng có thể đến cả … hàng trăm nghìn năm.
Ở Mỹ còn đáng lo ngại hơn. Theo Viện Năng lượng Hạt nhân Mỹ (DOE), hiện nay có khoảng 60.000 tấn nhiêu liệu qua sử dụng đang đợi được tiêu hủy, trong khi hàng năm các nhà máy năng lượng quốc gia vẫn thải ra thêm thêm khoảng 2.000 tấn phế thải nữa. Thậm chí, nếu công việc xây dựng kho chứa chất thải ở núi Yucca vẫn tiếp tục thì tới đầu những năm 2020, khi công trình hoàn thành, rác thải hạt nhân của quốc gia chắc chắn sẽ vượt quá khả năng tiếp nhận 70.000 tấn của kho chứa…
Đối mặt với tình trạng này, các nhà khoa học trên thế giới đã đưa ra nhiều giải pháp khác nhau song vẫn chưa đem lại hiệu quả thực sự, điều này cũng gây áp lực không nhỏ cho các nhà quản lý trước bối cảnh thúc bách về năng lượng và quá trình triển khai kế hoạch phát triển công nghệ hạt nhân.
Một số giải pháp mà các nhà khoa học trên thế giới đã đưa ra, tuy nhiên chưa được kiểm chứng nhiều trong thực tiễn, gồm:
Đưa vào không gian: Nỗi lo về chất thải hạt nhân sẽ tan biến và khó có thể gây hại cho con người nếu đưa số chất thải trên vào hệ mặt trời hay “thả” vào mặt trời. Tuy nhiên, nếu quá trình phóng tàu chứa chất thải hạt nhân vào không gian mà thất bại thì hậu quả đối với con người, sinh vật trên trái đất là khôn lường! Do đó, phải cân nhắc thật kỹ càng trước khi triển khai thực hiện giải pháp này. Bởi, theo giả thuyết mà các nhà khoa học đưa ra rằng: tuy việc phóng ra ngoài không gian thành công theo đúng lộ trình và an toàn nhưng một ngày nào đó, lượng chất thải này có thể sẽ quay trở lại.
Chôn sâu dưới lòng đất: Chôn chất thải hạt nhân xuống sâu dưới lòng đất là giải pháp được nhiều quốc gia đang lựa chọn để triển khai, bởi lợi thế là có thể khoan ngay gần các lò phản ứng hạt nhân, giảm khoảng cách để vận chuyển chất thải phóng xạ xuống nơi chôn lấp. Tuy nhiên, chôn như thế nào mới quan trọng. Trong thực tế, giải pháp này vẫn ở trên dạng bản thảo bởi vẫn còn nhiều tranh cãi là chôn làm sao để vùng đất đó không bị nhiễm xạ và ảnh hưởng tới môi sinh, gây nên khó khăn trong việc lựa chọn địa điểm chôn lấp. Có phương án cho rằng bỏ lượng chất thải đó vào hộp thép rồi chôn sâu hàng trăm km dưới bề mặt trái đất nhưng cũng có phương án là để nguyên như vậy và chôn lấp dưới sâu hàng trăm km… Tất cả đều thực sự chưa được kiểm chứng qua thực tiễn và chỉ ở dạng lý thuyết.
Chôn lấp dưới đáy biển: Phần lớn đáy của các đại dương đều cấu tạo từ lớp đất sét dày và nặng, một nguyên liệu hoàn hảo để hấp thụ phóng xạ của các chất thải hạt nhân phát ra. Biện pháp này được nhà hải dương học Charles Hollister, thuộc Viện Hải dương Woods Hole khởi xướng vào năm 1973. Việc lưu giữ chất thải hạt nhân dưới đáy biển được Quốc hội Mỹ thông qua năm 1986. Tuy nhiên, vấn đề nổi cộm với việc lưu trữ, đó là phải thực hiện khoan các giếng ngầm sâu dưới đáy biển. Thảm họa tràn dầu Deepwwater Horizon là lời cảnh báo đối với các hoạt động khoan, khai thác dưới đáy biển. Nhất là khi tranh cãi trong các diễn đàn đa phương của các quốc gia phát triển hạt nhân nói riêng và toàn cầu về vấn đề xử lý chất thải hạt nhân ra biển vẫn còn khá gay gắt, để có thể triển khai được giải pháp này thì cần xem xét bằng các thỏa ước quốc tế nhằm đem lại lợi ích chung.
Chôn dưới sông băng: Theo giải pháp này thì chất thải có thể được bảo quản vĩnh viễn bên dưới các lớp băng dày hàng chục m. Tuy nhiên, ý kiến này sớm bị loại bỏ, bởi lo ngại hiện tượng biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu sẽ làm tan chảy và xê dịch các khối băng. Hiện nay, đỉnh Quelccaya ở Nam Peru, đỉnh núi băng nhiệt đới lớn nhất thế giới, có tốc độ tan chảy khoảng 60 mét mỗi năm, tăng gấp 10 lần so với tốc độ tan băng của những năm 1960.
Cất giữ trong đá nhân tạo: Cách này sẽ ngăn chất thải phóng xạ và làm nhiễm độc đất, đá và nước xung quanh. Các nhà khoa học đã phát triển loại đá nhân tạo (synroc) từ những năm 1970 nhằm lưu giữ những chất thải hạt nhân có mức phóng xạ lớn. Các loại đá được thiết kế khác nhau phụ thuộc vào loại chất thải riêng biệt, dựa trên công thức cho phản ứng nước-ánh sáng cũng như hàm lượng chất plutonium. Một giải pháp tương tự là sử dụng vật liệu gốm nano trong bảo quản và lưu giữ chất thải phóng xạ. các nhà khoa học Australia dùng sơn với sợi gốm nano được làm từ oxit của titan để sơn lên bề mặt các bể hay thùng lớn bằng thép. Vật liệu gốm nano có ưu điểm là rất bền và có thời gian tồn tại lâu hơn các ion chất phóng xạ, có khả năng bẫy các ion dương của chất phóng xạ và giữ chặt chúng mãi trong đó. Chỉ cần quét một lớp sơn mỏng cỡ nano mét (một phần tỷ mét) sẽ tăng độ an toàn lên rất nhiều.
Quy trình xử lý chất thải hạt nhân truyền thống tích trữ trong hầm, kho chứa của nhà máy càng ngày càng lớn và trở thành gánh nặng của các quốc gia. Cụ thể như ở Pháp: Kể từ khi lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm đầu tiên được vận hành năm 1949 đến nay, các chất thải đã dồn đống. Trong vòng 40 năm, 58 lò phản ứng của Pháp đã cho ra hơn một triệu m3 chất thải, ước đến năm 2020, con số này sẽ lên đến 2 triệu. Các chất thải này tồn tại rất lâu, dưới dạng phóng xạ trong ít nhất trong 30 năm, nhưng cũng có thể đến cả … hàng trăm nghìn năm.
Ở Mỹ còn đáng lo ngại hơn. Theo Viện Năng lượng Hạt nhân Mỹ (DOE), hiện nay có khoảng 60.000 tấn nhiêu liệu qua sử dụng đang đợi được tiêu hủy, trong khi hàng năm các nhà máy năng lượng quốc gia vẫn thải ra thêm thêm khoảng 2.000 tấn phế thải nữa. Thậm chí, nếu công việc xây dựng kho chứa chất thải ở núi Yucca vẫn tiếp tục thì tới đầu những năm 2020, khi công trình hoàn thành, rác thải hạt nhân của quốc gia chắc chắn sẽ vượt quá khả năng tiếp nhận 70.000 tấn của kho chứa…
Đối mặt với tình trạng này, các nhà khoa học trên thế giới đã đưa ra nhiều giải pháp khác nhau song vẫn chưa đem lại hiệu quả thực sự, điều này cũng gây áp lực không nhỏ cho các nhà quản lý trước bối cảnh thúc bách về năng lượng và quá trình triển khai kế hoạch phát triển công nghệ hạt nhân.
Một số giải pháp mà các nhà khoa học trên thế giới đã đưa ra, tuy nhiên chưa được kiểm chứng nhiều trong thực tiễn, gồm:
Đưa vào không gian: Nỗi lo về chất thải hạt nhân sẽ tan biến và khó có thể gây hại cho con người nếu đưa số chất thải trên vào hệ mặt trời hay “thả” vào mặt trời. Tuy nhiên, nếu quá trình phóng tàu chứa chất thải hạt nhân vào không gian mà thất bại thì hậu quả đối với con người, sinh vật trên trái đất là khôn lường! Do đó, phải cân nhắc thật kỹ càng trước khi triển khai thực hiện giải pháp này. Bởi, theo giả thuyết mà các nhà khoa học đưa ra rằng: tuy việc phóng ra ngoài không gian thành công theo đúng lộ trình và an toàn nhưng một ngày nào đó, lượng chất thải này có thể sẽ quay trở lại.
Chôn sâu dưới lòng đất: Chôn chất thải hạt nhân xuống sâu dưới lòng đất là giải pháp được nhiều quốc gia đang lựa chọn để triển khai, bởi lợi thế là có thể khoan ngay gần các lò phản ứng hạt nhân, giảm khoảng cách để vận chuyển chất thải phóng xạ xuống nơi chôn lấp. Tuy nhiên, chôn như thế nào mới quan trọng. Trong thực tế, giải pháp này vẫn ở trên dạng bản thảo bởi vẫn còn nhiều tranh cãi là chôn làm sao để vùng đất đó không bị nhiễm xạ và ảnh hưởng tới môi sinh, gây nên khó khăn trong việc lựa chọn địa điểm chôn lấp. Có phương án cho rằng bỏ lượng chất thải đó vào hộp thép rồi chôn sâu hàng trăm km dưới bề mặt trái đất nhưng cũng có phương án là để nguyên như vậy và chôn lấp dưới sâu hàng trăm km… Tất cả đều thực sự chưa được kiểm chứng qua thực tiễn và chỉ ở dạng lý thuyết.
Chôn lấp dưới đáy biển: Phần lớn đáy của các đại dương đều cấu tạo từ lớp đất sét dày và nặng, một nguyên liệu hoàn hảo để hấp thụ phóng xạ của các chất thải hạt nhân phát ra. Biện pháp này được nhà hải dương học Charles Hollister, thuộc Viện Hải dương Woods Hole khởi xướng vào năm 1973. Việc lưu giữ chất thải hạt nhân dưới đáy biển được Quốc hội Mỹ thông qua năm 1986. Tuy nhiên, vấn đề nổi cộm với việc lưu trữ, đó là phải thực hiện khoan các giếng ngầm sâu dưới đáy biển. Thảm họa tràn dầu Deepwwater Horizon là lời cảnh báo đối với các hoạt động khoan, khai thác dưới đáy biển. Nhất là khi tranh cãi trong các diễn đàn đa phương của các quốc gia phát triển hạt nhân nói riêng và toàn cầu về vấn đề xử lý chất thải hạt nhân ra biển vẫn còn khá gay gắt, để có thể triển khai được giải pháp này thì cần xem xét bằng các thỏa ước quốc tế nhằm đem lại lợi ích chung.
Chôn dưới sông băng: Theo giải pháp này thì chất thải có thể được bảo quản vĩnh viễn bên dưới các lớp băng dày hàng chục m. Tuy nhiên, ý kiến này sớm bị loại bỏ, bởi lo ngại hiện tượng biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu sẽ làm tan chảy và xê dịch các khối băng. Hiện nay, đỉnh Quelccaya ở Nam Peru, đỉnh núi băng nhiệt đới lớn nhất thế giới, có tốc độ tan chảy khoảng 60 mét mỗi năm, tăng gấp 10 lần so với tốc độ tan băng của những năm 1960.
Cất giữ trong đá nhân tạo: Cách này sẽ ngăn chất thải phóng xạ và làm nhiễm độc đất, đá và nước xung quanh. Các nhà khoa học đã phát triển loại đá nhân tạo (synroc) từ những năm 1970 nhằm lưu giữ những chất thải hạt nhân có mức phóng xạ lớn. Các loại đá được thiết kế khác nhau phụ thuộc vào loại chất thải riêng biệt, dựa trên công thức cho phản ứng nước-ánh sáng cũng như hàm lượng chất plutonium. Một giải pháp tương tự là sử dụng vật liệu gốm nano trong bảo quản và lưu giữ chất thải phóng xạ. các nhà khoa học Australia dùng sơn với sợi gốm nano được làm từ oxit của titan để sơn lên bề mặt các bể hay thùng lớn bằng thép. Vật liệu gốm nano có ưu điểm là rất bền và có thời gian tồn tại lâu hơn các ion chất phóng xạ, có khả năng bẫy các ion dương của chất phóng xạ và giữ chặt chúng mãi trong đó. Chỉ cần quét một lớp sơn mỏng cỡ nano mét (một phần tỷ mét) sẽ tăng độ an toàn lên rất nhiều.
