Chất thải hạt nhân thực sự nguy hiểm tới đâu?

Năng lượng hạt nhân là một trong những chủ đề gây tranh cãi nhất khi bàn về các phương pháp sản xuất điện.

Một luồng ý kiến cho rằng đây là lựa chọn vượt trội so với nhiên liệu hóa thạch, mở ra tương lai sạch hơn, ít ô nhiễm không khí và hạn chế sự suy thoái của tầng khí quyển.

Ngược lại, không ít người cảnh báo về mức độ nguy hiểm của chất thải hạt nhân, cho rằng rủi ro quá lớn để có thể triển khai trên quy mô rộng.

Trên thực tế, cả hai quan điểm này đều có cơ sở. Việc sử dụng năng lượng hạt nhân mang lại nhiều lợi ích rõ rệt trong bối cảnh than đá và dầu mỏ bị khai thác quá mức, gây ra những tổn hại khó có thể khắc phục đối với hành tinh, từ suy giảm tầng ozone đến ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng.

Tuy nhiên, cũng không thể phủ nhận rằng chất thải hạt nhân tiềm ẩn những rủi ro đáng kể nếu không được xử lý đúng cách. Trong những kịch bản xấu nhất, các sai sót trong quản lý có thể dẫn tới những tai nạn nghiêm trọng và thảm họa hạt nhân.

May mắn là sau thảm họa Chernobyl, nhân loại đã thận trọng hơn rất nhiều trong việc phát triển năng lượng hạt nhân, đặc biệt là khâu quản lý an toàn và kiểm soát rủi ro. Dù nguy cơ sai sót chưa bao giờ bị loại bỏ hoàn toàn, số ca tử vong liên quan đến điện hạt nhân, cả trực tiếp lẫn gián tiếp, nhìn chung vẫn thấp hơn so với nhiều phương thức sản xuất điện khác.

Thực tế cho thấy nguy cơ tai nạn chết người trên diện rộng tại các nhà máy thủy điện còn cao hơn, trong khi số ca tử vong gián tiếp do ô nhiễm từ nhiên liệu hóa thạch vượt xa tác động của phóng xạ từ chất thải hạt nhân. Dù vẫn tiềm ẩn nguy hiểm, chất thải hạt nhân không gây chết người ở mức độ lớn như phần đông công chúng vẫn lo ngại.

Điều gì khiến chất thải hạt nhân trở nên nguy hiểm?

Để hiểu rõ mức độ nguy hiểm của chất thải hạt nhân, trước hết cần xác định chính xác khái niệm này. Chất thải phát sinh từ các nhà máy điện hạt nhân thường được chia thành ba nhóm chính, dựa trên mức độ phóng xạ và yêu cầu xử lý.

Nhóm thứ nhất là chất thải mức độ thấp (LLW), bao gồm quần áo, dụng cụ hoặc vật liệu được sử dụng trong khu vực xảy ra phản ứng phân hạch. Nhóm thứ hai là chất thải mức độ trung bình (ILW), như các bộ lọc và thiết bị liên quan trực tiếp đến quá trình sản xuất điện. Nhóm còn lại là chất thải mức độ cao (HLW), chủ yếu là các chất phóng xạ độc hại còn sót lại sau khi uranium được sử dụng làm nhiên liệu.

Trên thực tế, chất thải mức độ thấp và trung bình không khác biệt nhiều so với các loại chất thải độc hại phát sinh từ những nhà máy điện không sử dụng công nghệ hạt nhân, và có thể được xử lý tương đối dễ dàng. Hai nhóm này chiếm khoảng 97% tổng lượng chất thải trong quá trình sản xuất năng lượng hạt nhân.

Phần còn lại, chiếm khoảng 3%, mới là loại chất thải thực sự nguy hiểm và cũng là đối tượng khiến công chúng lo ngại khi nhắc đến chất thải hạt nhân. Loại chất thải này chỉ gây nguy hiểm nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Trên thực tế, hầu hết mọi người gần như không bao giờ tiếp xúc trực tiếp với nó.

Chính vì vậy, năng lượng hạt nhân không chỉ được đánh giá là một trong những nguồn năng lượng an toàn nhất, mà còn nằm trong nhóm các nguồn năng lượng sạch nhất hiện nay. Xác suất để chất thải hạt nhân rò rỉ và gây ra sự cố nghiêm trọng được cho là cực kỳ thấp, ít nhất trong thế kỷ tới.

Mối nguy lớn nhất của chất thải hạt nhân nằm ở việc nó vẫn duy trì tính phóng xạ trong thời gian rất dài sau khi không còn được sử dụng làm nhiên liệu, cùng với bài toán xử lý lâu dài. Hiện nay, nhân loại chưa có giải pháp triệt để để xử lý chất thải hạt nhân trong hàng trăm nghìn năm.

Phần lớn các quốc gia lựa chọn lưu trữ loại chất thải này trong các thùng chứa đặc biệt, có khả năng chống xuyên thủng và được thiết kế để tồn tại trong vài chục năm. Tuy nhiên, khi chất thải hạt nhân có thể tồn tại tới hàng trăm nghìn năm, cách tiếp cận này chỉ mang tính tạm thời.

Một hướng đi khác là xây dựng các kho chứa bán vĩnh viễn, đủ khả năng cô lập chất thải trong thời gian rất dài. Phần Lan đã triển khai mô hình này, và nhiều quốc gia khác cũng đang nghiên cứu, lên kế hoạch áp dụng các giải pháp tương tự trong tương lai.

Chất thải hạt nhân có thể hữu ích

May mắn là nhân loại đã có những cách giúp giảm đáng kể lượng chất thải hạt nhân, dù đến nay các giải pháp này vẫn chưa được triển khai rộng rãi. Phương án quan trọng nhất là tái sử dụng phần chất thải hạt nhân vốn bị coi là bỏ đi như một dạng nhiên liệu, qua đó làm giảm mạnh khối lượng chất thải phát sinh.

Nghe có vẻ như một ý tưởng mang tính lý thuyết, nhưng trên thực tế, công nghệ này đã tồn tại hơn nửa thế kỷ. Một số quốc gia như Pháp, Ấn Độ và Nga đã áp dụng việc tái chế nhiên liệu hạt nhân ở quy mô lớn và thu được hiệu quả rõ rệt.

Mỹ và nhiều quốc gia khác lại lựa chọn không đi theo con đường này vì hai nguyên nhân chính. Thứ nhất, sau thảm họa Chernobyl và những lo ngại liên quan đến việc cố ý lạm dụng chất thải hạt nhân để chế tạo vũ khí quân sự, Mỹ từng ban hành lệnh cấm tái sử dụng nhiên liệu hạt nhân trong một thời gian dài. Dù lệnh cấm này sau đó đã được dỡ bỏ, nước này đã đầu tư sâu vào hệ thống nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hạt nhân theo mô hình dùng một lần.

Nguyên nhân thứ hai, và cũng là yếu tố then chốt, nằm ở chi phí. Việc mua thêm uranium mới và xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng rẻ và đơn giản hơn nhiều so với phát triển các nhà máy tái chế cùng hạ tầng hoàn toàn mới. Đây cũng là lý do khiến năng lượng hạt nhân chưa thể đáp ứng phần lớn nhu cầu điện năng toàn cầu.

Về mặt kỹ thuật, tái sử dụng chất thải hạt nhân đồng nghĩa với việc tách các thành phần nguy hiểm và khó xử lý nhất, chủ yếu là plutonium, khỏi phần còn lại có thể tiếp tục khai thác, tức uranium. Quá trình này giúp giảm đáng kể lượng chất thải, bởi cùng một lượng uranium có thể được sử dụng nhiều lần, thay vì chỉ một chu kỳ duy nhất.

Không chỉ vậy, tuổi thọ phóng xạ dài của chất thải hạt nhân bắt đầu ngay từ lần sử dụng đầu tiên. Việc tái sử dụng nhiên liệu đồng nghĩa với việc rút ngắn thời gian phải lưu trữ và quản lý chất thải trong trạng thái nguy hiểm. Pháp là ví dụ điển hình cho cách tiếp cận này, khi khoảng 70% tổng sản lượng điện của quốc gia này đến từ năng lượng hạt nhân.