Xử lý nguyên liệu hạt nhân nóng chảy, Nhật Bản đối mặt thách thức lớn

Nhật Bản xả nước thải ô nhiễm hạt nhân đã qua xử lý ra Thái Bình Dương gây ra nhiều tranh cãi trong thời gian gần đây. Quốc gia hiện phải đối mặt với nhiều áp lực cả trong và ngoài nước, phản đối chương trình xả thải này của Nhật Bản.

Việc tháo dỡ nhà máy điện hạt nhân Fukushima bị tàn phá bởi động đất và sóng thần vào tháng 3/2011 đang là một trong những thách thức lớn của nước này. 

Ước tính, có gần 880 tấn nhiên liệu hạt nhân tan chảy ở ba trong số sáu lò phản ứng của nhà máy. Tuy nhiên, trạng thái chính xác của loại nhiên liệu này cho đến nay vẫn đang là ẩn số.

Theo Viện Nghiên cứu Tháo dỡ Hạt nhân Quốc tế, lò phản ứng số 1 bị ảnh hưởng nặng nề nhất trong số 3 lò phản ứng thiệt hại, nó tích tụ 279 tấn mảnh vụn nhiên liệu nóng chảy.

Một robot do thám vào tháng 3 xác nhận, nhiên liệu này đã đi qua bể chứa và làm hỏng tấm bê tông ngầm, ngăn các chất phóng xạ xâm nhập vào đất.  

Nhà khoa học Hideyuki Ban, Trung tâm Thông tin Hạt nhân Công dân (CNIC) cho biết: "Corium đã được hình thành. Nó có thể cứng như đá".

Đây là hỗn hợp được tạo ra từ uranium dioxide nóng chảy của nhiên liệu hạt nhân, hợp kim zirconium bị oxy hóa từ lớp bọc nhiên liệu và thép nhiệt hóa từ cấu trúc lõi lò phản ứng, điều kiện nhiệt độ để corium hình thành là 3.000 độ C. Đặc biệt, nó có tính phóng xạ rất cao và nguy hiểm cho con người.

Corium giải phóng ra lượng phóng xạ đủ mạnh để giết chết một người trưởng thành trong ít phút. Thậm chí đến ngày hôm nay, 13 năm sau thảm họa, nó vẫn đang bị đốt nóng bởi sự phân rã phóng xạ và gây nguy hiểm cho sức khỏe

Nhiều năm qua, hàng chục cuộc hội thảo được tổ chức, huy động các nhà khoa học hạt nhân hàng đầu trên thế giới để tìm cách xử lý chất thải hạt nhân này.

Giáo sư kỹ thuật an toàn hạt nhân, Naoyuki Takaki, Đại học Tokyo (Nhật Bản) cho rằng, corium này chỉ có thể được loại bỏ nếu nó được cắt thành từng mảnh nhỏ.

Công ty Điện lực Tokyo (Tepco) có kế hoạch sử dụng một cánh tay robot do Anh thiết kế để lấy vài gram chất này từ lò phản ứng số 2 trước khi đặt nó vào thùng chứa chân không để nghiên cứu thêm.

Hiện họ đang xem xét hoạt động này trước khi kết thúc năm tài chính hiện tại, vào tháng 3/2024. Tepco cũng chưa đưa mốc thời gian cụ thể để nghiên cứu chất thải phóng xạ từ lò phản ứng số 1 và số 3.

Một tập đoàn của Pháp bao gồm Viện Bảo vệ Bức xạ và An toàn Hạt nhân, Trung tâm Năng lượng Nguyên tử và công ty Onet Technologies được Bộ Công nghiệp Nhật Bản lựa chọn để thực hiện nghiên cứu liên quan đến việc cắt laser corium và thu thập khí dung để phục nghiên cứu.

Bốn mươi năm làm việc

Ngoài những khó khăn này, công việc nghiên cứu xử lý sau thảm họa cho đến nay luôn thực hiện trong bối cảnh khu vực nhà máy điện Fukushima có nguy cơ địa chấn cao.

Nhà khoa học Chihiro Kamisawa, CNIC lo lắng: "Đế của lò phản ứng số 1 có thể sụp đổ và thùng chứa lò phản ứng có thể rơi xuống".

Ngược lại, Tepco coi khả năng chống động đất của đế là đủ, ngăn chặn corium xâm nhập vào mặt đất bên dưới nhà máy.

Điều này đặt ra áp lực thời gian của công việc, lộ trình Chính phủ Nhật Bản liên quan đến việc khắc phục khắc phục hoàn toàn hậu thảm họa của nhà máy vẫn còn kéo dài đến bốn mươi năm nữa. 

Tháng 12/2011, Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản cho biết, nó sẽ mất hơn ba mươi năm để hoàn thành việc tháo dỡ.

Theo Shunsuke Kondo, giáo sư kỹ thuật hạt nhân, Đại học Tokyo (Nhật Bản) đánh giá con số Chính phủ đưa ra là chưa đủ.

"Bốn mươi năm là chưa đủ, chúng ta cần cộng thêm mười năm cần thiết để chuẩn bị loại bỏ nhiên liệu nóng chảy khỏi lò phản ứng, cộng thêm mười năm khác cho mỗi lò phản ứng để xử lý nhiên liệu nguy hiểm này", Kondo cho biết.

Câu hỏi được nhiều nhà khoa học quan tâm chính là liệu có nên dỡ bỏ hoàn toàn nhà máy theo lời hứa của Chính phủ nhằm loại bỏ mọi dấu vết của thảm họa hạt nhân ở khu vực Fukushima không? 

Hay chúng ta nên chọn cách làm sạch một phần bằng cách giữ nguyên nền móng vững chắc của lò phản ứng và một phần đất bị ô nhiễm trong khi chờ giải pháp thỏa đáng?

Trong một nghiên cứu năm 2021, Hiệp hội Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản, tập hợp các nhà khoa học hàng đầu đất nước, ước tính, kịch bản đầu tiên sẽ cần một trăm năm.

Trong khoảng thời gian này chúng ta sẽ xử lý 7,6 triệu tấn chất thải phóng xạ (bao gồm cả đất ô nhiễm). Kịch bản thứ hai sẽ yêu cầu loại bỏ nó khỏi 40 năm.