Chất thải hạt nhân đe dọa tương lai con người

09:45 20/07/2018
So với các nguồn năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt, năng lượng hạt nhân vẫn chiếm ưu thế rõ rệt về sự ổn định và bài toán kinh tế. 

Do đó, nhiều quốc gia đã lựa chọn con đường phát triển những dự án nhà máy điện hạt nhân với công suất khổng lồ. Tuy nhiên, mặc dù thế giới đã đạt được nhiều bước tiến trong phát triển công nghệ xử lý chất thải hạt nhân nhưng vấn đề này vẫn làm đau đầu giới khoa học.

Trên thực tế, dù năng lượng hạt nhân đã tồn tại hàng nhiều thập kỷ, các quốc gia vẫn chưa thống nhất được phương pháp lưu trữ rác thải hạt nhân an toàn hay có các giải pháp xử lý dài hạn.

Nguy hiểm tiềm tàng

Giới quan sát đánh giá, sản xuất điện nguyên tử là ngành công nghiệp gây ô nhiễm nặng nề nhất và để lại cho nhiều thế hệ tương lai một loại rác thải nguy hiểm vô cùng.

Theo tính toán, tất cả công đoạn sản xuất điện nguyên tử đều thải chất phóng xạ độc hại, trong đó bao gồm uranium (95%) và plutonium (1%) có thể tái sử dụng, còn 4% chất thải hạt nhân còn lại không thể tái sử dụng.

Trung bình một tổ máy điện hạt nhân công suất 1.000MW hằng năm thải ra 30-50m³ chất thải phóng xạ và 30 tấn nhiên liệu đã cháy. Tất cả lượng chất thải này cần phải được xử lý theo một quy trình tuyệt đối an toàn theo các chuẩn mực quốc tế.

Rác thải hạt nhân như “quả bom nổ chậm” treo lơ lửng trên đầu, đe dọa tương lai của chính con người.

Thế nhưng, nhiều thập kỷ nghiên cứu và những khoản đầu tư khổng lồ vẫn chưa mang lại cho con người một giải pháp triệt để. Việc chuyển đổi các chất phóng xạ tồn tại lâu dài trong tự nhiên thành chất phóng xạ dễ phân rã trong tự nhiên cho tới nay vẫn chỉ là mơ ước của các chuyên gia hạt nhân, do khả năng trở thành hiện thực rất xa vời và chi phí thì không hề nhỏ.

Sau hơn nửa thế kỷ phát triển điện hạt nhân, quy trình xử lý chất thải hạt nhân truyền thống là tích trữ trong hầm, kho chứa của nhà máy càng ngày càng lớn và trở thành gánh nặng của các quốc gia.

Tại Pháp, trong vòng 40 năm, 58 lò phản ứng đã cho ra hơn một triệu m3 chất thải, và con số này sẽ lên đến 2 triệu vào năm 2020. Ngoài ra, 10.000 tấn nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng cũng được chứa tạm thời trong trung tâm xử lý rác thải hạt nhân Le Hague, cơ sở xử lý rác thải hạt nhân lớn nhất châu Âu.

Điều nguy hiểm là, các bể làm nguội thanh nhiên liệu đã qua sử dụng tại Le Hague không được đảm bảo an toàn chặt chẽ, dễ bị tấn công khủng bố. Chưa hết, việc Le Hague chỉ được khai thác đến năm 2030 đặt ra câu hỏi lớn về số phận của rác thải hạt nhân tại Pháp trong tương lai trước nguy cơ “không nơi chứa”.

Vấn đề xử lý chất thải hạt nhân ở Mỹ thậm chí còn đáng lo ngại hơn. Hiện Mỹ có khoảng 60.000 tấn nhiên liệu qua sử dụng đang đợi được tiêu hủy, trong khi hằng năm các nhà máy điện hạt nhân vẫn thải ra thêm khoảng 2.000 tấn phế thải. 

Mỹ đã xây dựng tại dãy núi Yucca (bang Nevada) một bãi rác hạt nhân ngầm. Đây là khu vực vô cùng khô ráo trong dãy Yucca giúp làm giảm khả năng nước ăn mòn đá và các thùng chứa rác thải hạt nhân được chôn ở độ sâu 4.500m.

Vấn đề là, nếu 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 Mỹ chắc chắn sẽ vượt quá khả năng tiếp nhận 70.000 tấn của kho chứa.

Bế tắc hướng đi

Do thiếu giải pháp, chôn lấp vĩnh viễn rác thải hạt nhân có nồng độ phóng xạ cao sâu trong lòng đất dường như được coi là phương pháp tối ưu. Giới nghiên cứu hiện đang tập trung vào ba phương pháp chôn lấp: trong lòng lớp đá granit, trong môi trường trầm tích (nhất là đất sét), hoặc lưu trữ bằng muối trong các mỏ muối.

Đáng kể nhất là khu chôn rác thải hạt nhân Onkalo tại Phần Lan, nơi được mệnh danh là“nghĩa địa hạt nhân đầu tiên trên thế giới”. Onkalo được khởi công xây dựng vào đầu năm 2017 ở độ sâu 450m dưới lòng đất. 

Với nền đá granit có niên đại gần 2 tỉ năm, trải qua vài thời kỳ băng hà, xung chấn gần như bằng 0, nên là khu vực địa chất ổn định, lý tưởng để chôn các thùng chứa rác thải hạt nhân.

Nếu được cấp phép chôn lấp, Onkalo sẽ là nơi chứa 5.500 tấn rác thải hạt nhân có nồng độ phóng xạ cao, từ giữa những năm 2020 đến khoảng năm 2100. Onkalo được thiết kế để tồn tại nguyên vẹn trong vòng ít nhất 100.000 năm - khoảng thời gian mà giới khoa học cho là “đủ lâu” để các chất phóng xạ trở nên vô hại.

Khu chôn rác thải hạt nhân Onkalo tại Phần Lan được thiết kế để tồn tại nguyên vẹn trong vòng ít nhất 100.000 năm.

Tuy nhiên, dự án này vấp phải sự phản đối mạnh mẽ của các nhà bảo vệ môi trường, chính quyền địa phương và cư dân trong khu vực sau những lo ngại về sự thiếu an toàn của các hầm chứa chất phóng xạ liên quan đặc biệt tới nền địa chất, chất liệu và độ bền thùng chứa rác thải hạt nhân.

Tương tự, tại Pháp, dự án xây dựng khu chôn lấp rác thải hạt nhân sâu 500m dưới lòng đất ở làng Bure dự kiến hoàn thành vào năm 2035 đã bị phản đối quyết liệt trong suốt nhiều năm khi người dân gọi đây là “thùng rác nguyên tử”.

Trước đó, nước Đức đã tiên phong trong các giải pháp xử lý rác thải hạt nhân khi có kế hoạch dùng một mỏ muối xưa ở Gorleben có thể làm kho chứa. Ngay từ ban đầu, người dân địa phương đã phản đối kịch liệt sau những tranh cãi về vị trí khu vực chứa chất thải, buộc chính phủ Đức đã ký quyết định dừng nghiên cứu kế hoạch này. 

Còn ở Anh, khu vực tiềm năng được thăm dò gần với trạm xử lý và tái chế hạt nhân Sellafield đã bị trì hoãn và hủy bỏ sau quá trình tham vấn khoa học và công chúng.

Bên cạnh đó, việc xử lý rác thải hạt nhân cũng đối mặt với bài toán chi phí. Theo ước tính, chi phí xử lý hiện tại ở Anh rơi vào khoảng 95 đến 219 tỉ euro, với tổng chi phí ước tính riêng cho năm 2017/2018 là 3,24 tỉ euro.

Ở Đức, các nhà máy năng lượng nguyên tử phải chịu phần lớn trách nhiệm về việc giải trừ lò phản ứng sau khi ngừng hoạt động. Đây cũng là nơi diễn ra quá trình dài hàng thế kỷ nằm loại bỏ nhiên liệu đã qua sử dụng và phá dỡ các lò phản ứng, với ngân sách ước chừng lên đến gần 30 tỉ euro.

Giới quan sát đánh giá, phương án xử lý cuối cùng là lưu trữ trong lòng đất cũng chỉ để “hoãn binh”, chứ không phải là giải pháp lâu dài, bền vững và an toàn.

Áp lực gia tăng

Không thể bó tay, giới khoa học đã đưa ra nhiều giải pháp độc đáo khác nhau với hi vọng sẽ giúp kiểm soát tình hình rác thải hạt nhân hiện nay. Trước hết, họ cho rằng sau khi chất thải được làm lạnh trong các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng, nó sẽ được đóng kín trong các thùng khô bằng thép và bê tông.

Các thùng khô tốn kém hơn nhiều so với lưu trữ trong môi trường nước, nhưng lại an toàn hơn nhiều khi ít bị ảnh hưởng bởi các thảm họa tự nhiên như lũ lụt hay động đất, từ đó không thể rò rỉ bức xạ. Tiếp đó, một số chuyên gia nhận định có thể chôn rác hạt nhân trong các lớp băng dày hàng chục mét để “bảo quản vĩnh viễn”. 

Tuy nhiên, ý kiến này nhanh chóng bị bác bỏ do lo ngại hiện tượng biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu sẽ làm tan chảy và xê dịch các khối băng.

Một trong những giải pháp nhận được nhiều quan tâm là chôn lấp dưới đáy biển, do phần lớn đáy đại dương đều cấu tạo từ lớp đất sét dày - một nguyên liệu hoàn hảo để hấp thụ phóng xạ của các chất thải hạt nhân.

Đây là những gì Liên Xô đã làm với các lò phản ứng hạt nhân ngừng hoạt động khi một lượng lớn chất thải phóng xạ được cho là đang nằm dưới đáy biển Kara ở Bắc Băng Dương. Tuy nhiên, vấn đề nổi cộm với việc lưu trữ đó là phải thực hiện khoan các giếng ngầm sâu dưới đáy biển.

Ý tưởng được chú ý hơn cả là tái chế plutonium làm nhiên liệu cho tàu vũ trụ.

Chưa hết, nếu “mồ chôn” hạt nhân nổ tung dưới nước hay rò rỉ phóng xạ thì hậu quả sẽ khôn lường. Ngoài ra, nguy cơ ô nhiễm đại dương là không thể tránh khỏi, tạo nên mối đe dọa tiêu diệt hệ sinh thái và làm biến đổi gen của sinh vật ở khu vực “có nguy cơ”.

Ý tưởng được chú ý hơn cả chính là tái chế plutonium làm nhiên liệu. Hiện nay, Cơ quan Vũ trụ châu Âu đang thí điểm một chương trình trị giá 1 triệu euro để sử dụng plutonium cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ trong các chuyến thám hiểm không gian, nhằm bù đắp chi phí khổng lồ của việc làm sạch và “không biết để rác thải hạt nhân đi đâu”.

Theo đó, pin hạt nhân có thể được chế tạo từ đồng vị americium-241 trong phân rã plutonium tại khu vực lưu trữ chất thải Sellafield của Anh, rồi xuất khẩu sang những quốc gia có nhu cầu. 

Tuy nhiên, phương pháp này một lần nữa vướng phải “bài toán” chi phí cũng như nguy cơ gây ô nhiễm nếu kĩ thuật tái chế không tốt, đồng thời khó có thể triển khai trong thời gian ngắn do chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu.

Nhìn chung, các phương pháp đề xuất xử lý rác thải hạt nhân hiện nay chưa đem lại hiệu quả thực sự và sự an toàn tuyệt đối, từ đó tạo nên áp lực rất lớn cho các quốc gia đang phát triển công nghệ hạt nhân.

Chuyện “hô biến” rác thải hạt nhân vẫn chưa có lời giải đáp thỏa đáng, và rằng khi thế giới ngày càng tiến bộ thì “quả bom nổ chậm” rác hạt nhân vẫn cứ âm ỉ treo lơ lửng trên đầu, đe dọa tương lai của chính con người khi có thể phát nổ bất cứ lúc nào, gây ra những tác hại khủng khiếp không thể dự báo trước...

Lê Nam