Chất thải phóng xạ - thách thức của mỗi quốc gia

Vấn đề xử lý hiệu quả chất thải phóng xạ cũng như cơ chế tài chính cho xử lý chất thải phóng xạ sinh ra trong quá trình vận hành lò phản ứng hạt nhân hiện nay đang là vấn đề nan giải của cả thế giới. Nhiều tính toán cho thấy, trung bình 1 tổ máy của nhà máy điện hạt nhân 1.000 MW, hàng năm thải ra 30 m3 – 50 m3 chất thải phóng xạ hoạt độ thấp, trung bình và 30 tấn nhiên liệu đã cháy. Với chất

thải phóng xạ hoạt độ thấp và trung bình thì ít nguy hiểm, dễ bảo quản, sau 200-300 năm có thể coi như rác thải bình thường; còn đối với nhiên liệu hạt nhân đã cháy thì thông lệ thế giới vẫn đang làm là cất giữ toàn bộ khối nhiên liệu đã cháy, để chờ có biện pháp xử lý thích hợp trong tương lai. Tuy nhiên, các chất thải phóng xạ truyền thống đang lưu giữ trong hầm, kho chứa của nhà máy điện hạt nhân ngày càng lớn, đã và đang trở thành thách thức của mỗi quốc gia và làm đau đầu các nhà quản lý và nhà khoa học. Bởi chất thải này chứa nhiều sản phẩm phân hạch và nuclide siêu Uranium có hoạt độ phóng xạ cao và chu kỳ bán hủy dài, các chất phóng xạ này chiếm khoảng 3% khối lượng nhiên liệu đã cháy.

Chỉ tính riêng ở Pháp, kể từ khi lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm đầu tiên được vận hành (năm 1949), trong vòng 40 năm, 58 lò phản ứng của Pháp đã thải ra hơn một triệu m3 chất thải và ước đến năm 2020, con số này sẽ lên đến 2 triệu. Ở Mỹ còn đáng lo ngại hơn. Theo Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), hiện nay có khoảng 60.000 tấn nhiêu liệu qua sử dụng đang đợi được tiêu hủy, trong khi các nhà máy điện hạt nhân vẫn tiếp tục thải thêm khoảng 2.000 tấn phế thải ra môi trường mỗi năm. 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 nước này chắc chắn sẽ vượt quá khả năng tiếp nhận 70.000 tấn của kho chứa…

Kinh nghiệm quý báu đối với Việt Nam

Để giải quyết tình trạng này, các nhà khoa học trên thế giới đã đưa ra nhiều phương pháp xử lý chất thải hạt nhân khác nhau như:

Thứ nhất, cất giữ: Giống như đem thực phẩm để vào trong kho, chỉ khác là đòi hỏi biện pháp phải chặt chẽ, tinh vi và chính xác.

Thứ hai, chôn dưới đáy biển: Đem chất thải hạt nhân chứa trong ống thép chuyên dùng, rồi xếp dưới đáy biển, sử dụng ximăng làm kín cố định, chắc chắn; cất giữ tạm thời một vài năm, đợi tính phóng xạ của chất thải hạt nhân giảm đến mức thấp nhất sau đó lại đem nó ném vào khe rãnh dưới đáy biển ở độ sâu vài kilômét, cất giữ vĩnh cửu.

Thứ ba, chôn dưới lục địa: Đem chất thải hạt nhân chôn sâu trong kho xử lý chất thải hạt nhân thuộc cấu trúc tầng nham thạch ngầm dưới lòng đất. Nhật Bản hiện nay đang sử dụng phương pháp thứ ba. Theo phương pháp này, Nhật Bản đem các thùng chứa chất thải hạt nhân chôn sâu dưới đất, cất giữ vĩnh cửu qua các bước: Tập trung các chất thải hạt nhân đến nhà máy chuyên xử lý chất thải hạt nhân; trộn chúng với thủy tinh ở trạng thái nóng chảy; gia nhiệt ở nhiệt độ cao tạo thành hợp chất; thực hiện thủy tinh hóa chất thải hạt nhân, khiến thể tích thu nhỏ; làm lạnh hợp chất, nạp chúng vào trong thùng inox; hình thành khối thủy tinh thể rắn có tính chất vật lý ổn định, sau đó chôn sâu dưới đất tới vài trăm mét, hoàn toàn cách ly với vòng sinh thái, bao gồm cả nguồn nước. Kho chôn cất vĩnh cửu chất thải hạt nhân trong lòng đất của Nhật Bản là một loại công trình ngầm trong lớp đá hoa cương ở độ sâu dưới đất 30 - 1.000m, được đào theo phương thức đào hầm lò, kết cấu của nó phân thành hai loại thiết bị bảo hộ: Lá chắn tự nhiên và lá chắn công trình, bảo đảm chắc chắn các nguyên tố phóng xạ trong chất thải không thể rò rỉ… Tuy nhiên, Nhật Bản là quốc gia nhiều động đất, núi lửa, một khi có biến động địa chất, hoặc phát sinh khác ngoài ý muốn, có thể xuất hiện nguy cơ rò rỉ hạt nhân. Do đó, các nhà khoa học Nhật Bản đã nghiên cứu đưa ra loại thiết bị giúp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng hạt nhân và xử lý an toàn chất thải có tính phóng xạ: Nguyên lý chủ yếu là dùng giải pháp “giới hạn nhiên liệu hạt nhân”, tức là đem loại hạt nhân có tuổi thọ dài chuyển hóa thành loại hạt nhân có tuổi thọ ngắn. Đây là một bí quyết mà Việt Nam có thể học hỏi để áp dụng, chọn lọc xây dựng nên quy trình xử lý chất thải phóng xạ cho các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai.

Việt Nam hiện đang trong giai đoạn phát triển cơ sở hạ tầng, chuẩn bị các điều kiện cần thiết để xây dựng và vận hành những tổ máy phát điện hạt nhân đầu tiên tại Ninh Thuận. Tạo điều kiện triển khai hiệu quả vấn đề trên, ngày 11/12/2014, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Quyết định số 2241/QĐ-TTg, phê duyệt Kế hoạch tổng thể phát triển cơ sở hạ tầng điện hạt nhân giai đoạn đến năm 2020. Kế hoạch phát triển cơ sở hạ tầng điện hạt nhân được đưa ra nhằm phát triển một cách đồng bộ, toàn diện cơ sở hạ tầng điện hạt nhân quốc gia phù hợp với hướng dẫn của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) và thực tiễn Việt Nam, góp phần đáp ứng yêu cầu triển khai Dự án điện hạt nhân Ninh Thuận đảm bảo an toàn, an ninh, hiệu quả.

Được biết, nguyên liệu đầu vào sản xuất điện hạt nhân sẽ được nhập khẩu mà cụ thể đối với nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1, do Nga cung cấp công nghệ thì sẽ nhập từ Nga, nhà máy số 2 sẽ nhập từ Nhật Bản. Đối với nhà máy số 1, hiện tại có hai khả năng xử lý nguồn chất thải phóng xạ sau khi sử dụng đó là: Nhiên liệu đã cháy chuyển về Nga xử lý sau đó chuyển về Việt Nam lưu giữ hoặc thuê gửi ngay tại Nga. Bên cạnh đó, cả hai nước Nga và Nhật đều cam kết hỗ trợ giúp đỡ Việt Nam xử lý nguyên liệu đã qua sử dụng. Đây cũng là một trong những điều kiện bắt buộc khi được chỉ định là nhà cung cấp công nghệ.