Tiến sỹ Josef Oehmen, Viện Công nghệ Massachusetts, Boston (Mỹ) đã có bài viết với nhan đề "Tại sao tôi không lo ngại về lò phản ứng hạt nhân của Nhật Bản?", cho biết:
|
Khói trắng bốc lên từ lò phản ứng số 3 (trái) và lò phản ứng số 4 của nhà máy điện Fukushima No.1 ngày 16/3. |
Nhà máy điện hạt nhân Fukushima thuộc loại lò phản ứng nước sôi. Nguyên liệu hạt nhân đun nóng nước, nước sôi thành hơi nước, làm quay turbine và phát điện. Hơi nước sau đó được làm nguội trở lại dạng lỏng và được đưa về lò để tiếp tục chu trình. Lò phản ứng ở nhiệt độ khoảng 285 độ C. Nguyên liệu hạt nhân là uranium ôxit. Uranium ôxit là vật liệu ceramic có nhiệt độ nóng chảy rất cao, khoảng 3.000 độ C. Các mẩu nhiên liệu này được đựng trong một ống dài làm bằng hợp kim Zirconium và được đóng kín. Đây chính là bộ phận lõi của lò phản ứng.
Hợp kim Zirconium là lớp bảo vệ thứ nhất ngăn cách nguyên liệu phóng xạ (uranium ôxit) với bên ngoài, có nhiệt độ nóng chảy khoảng 2.200 độ C. Toàn bộ phần lõi này được đặt trong một bình áp suất, là lớp bảo vệ thứ hai. Bình này là một bộ phận vững chắc của lò phản ứng, được thiết kế để có thể chứa bộ phận lõi hạt nhân an toàn ở nhiệt độ vài trăm độ C. Bình áp suất này cùng hệ thống ống dẫn, hệ thống dự phòng nước làm mát được chứa trong lớp bảo vệ thứ ba là một bình thép chịu lực có dạng là một khối vỏ dày hình cầu đóng kín và làm bằng vật liệu thép cực bền. Lớp bảo vệ này được thiết kế với một mục đích duy nhất: Giữ lõi hạt nhân khi bị tan chảy hoàn toàn trong thời gian vô hạn. Lớp bảo vệ thứ ba này được bao quanh bởi tòa nhà của lò phản ứng - lớp vỏ ngoài được xây dựng để tránh ảnh hưởng của thời tiết (đây chính là phần hư hại trong vụ nổ đầu tiên). Uranium tạo nhiệt nhờ phản ứng phân rã hạt nhân.
Để kiểm soát phản ứng hạt nhân, người ta sử dụng một thanh điều khiển làm bằng chất boron hấp thụ neutron. Khi lò phản ứng hoạt động bình thường, các thanh điều khiển được dùng để duy trì trạng thái tới hạn và kiểm soát phản ứng phân rã dây chuyền của các thanh nhiên liệu. Các thanh điều khiển cũng có thể được dùng để dừng phản ứng phân rã hạt nhân và giảm hoạt động của lò xuống mức tối thiểu. Tuy nhiên, người ta chỉ có thể giảm công suất lò xuống đến 7% công suất bình thường, gọi là mức nhiệt lượng tàn dư. Thách thức đặt ra là ngay cả sau khi sử dụng thanh điều khiển để dừng các phản ứng phân rã hạt nhân dây chuyền của uranium, nhân của lò phản ứng vẫn tiếp tục sinh ra nhiệt. Uranium không tiếp tục phân rã, nhưng các sản phẩm phân rã của uranium, chủ yếu là đồng vị phóng xạ của Cesium và Iodine, vẫn tiếp tục quá trình phân rã hạt nhân thành những hạt nhỏ hơn, mất đi tính phóng xạ và tỏa nhiệt. Và xử lý phần nhiệt còn dư này đang là vấn đề của Fukushima 1.
Khi trận động đất 9 độ richter xảy ra, tất cả các lò phản ứng của Nhà máy điện hạt nhân Fukushima 1 đều được tắt một cách tự động. Vài giây sau, các thanh điều khiển được chèn vào giữa các lõi hạt nhân và các phản ứng hạt nhân dây chuyền của uranium chấm dứt. Tiếp theo, hệ thống làm mát phải làm nhiệm vụ giải tán lượng nhiệt tàn dư trong lò, lúc này bằng khoảng 7% lượng nhiệt của lò lúc vận hành bình thường. Nhưng trận động đất đã phá hủy hệ thống nguồn điện bên ngoài của lò phản ứng hạt nhân, vì vậy, tổ hợp máy phát điện điêzen dự phòng được đưa vào hoạt động. Tuy nhiên, cơn sóng thần tiếp theo cũng đã phá hủy hệ thống dự phòng này.
Khi các máy phát điện điêzen không còn tác dụng, hệ thống điều khiển lò tự động chuyển sang chế độ chạy bằng ắc quy dự phòng, có khả năng cung cấp điện cho việc làm mát trong 8 giờ. Trong 8 giờ đó, một nguồn cung cấp khác phải được lắp đặt và nối vào hệ thống cung cấp điện của lò. Và vấn đề nghiêm trọng đã xảy ra: Các máy phát điện ngoài không thể nối vào hệ thống của lò phản ứng bởi không có đầu cắm thích hợp. Do đó, khi ắc quy cạn, không còn hệ thống nào để giải tỏa lượng nhiệt tàn dư trong lò nữa. Đây cũng là thời điểm người ta nói về sự tan chảy của lõi hạt nhân.
Mục tiêu của giai đoạn này là xử lý lõi hạt nhân khi nó vẫn đang nóng dần lên, đảm bảo lớp bảo vệ thứ nhất (hợp kim Zirconium) và lớp bảo vệ thứ hai (bình áp suất) an toàn, nhằm kéo dài thêm thời gian cho các kỹ sư khắc phục sự cố hệ thống làm mát. Ưu tiên trước hết là đảm bảo sự toàn vẹn của vỏ hợp kim Zirconium (nghĩa là phải giữ nhiệt độ của lõi hạt nhân dưới 2.200 độ C), vì vậy, lượng hơi nước áp suất cao bên trong lớp bảo vệ thứ hai được luân phiên xả ra ngoài, nhằm điều khiển áp suất bên trong. Đây cũng là lúc những báo cáo về rò rỉ phóng xạ xuất hiện. Song, mặc dù việc xả khí ra ngoài về lý thuyết đồng nghĩa với việc thải chất phóng xạ ra môi trường, nhưng nó đã và hiện không hề gây độc hại. Đồng vị phóng xạ của nitơ cũng như của các khí trơ không gây ra mối đe dọa cho sức khỏe con người.
Tuy các lò phản ứng hiện đã đến gần tình trạng lõi nóng chảy, nhưng phản ứng hạt nhân dây chuyền đã được hãm từ lâu nên chỉ có rất ít nhiệt lượng được sinh ra. Nước biển được liên tục bơm vào sẽ lấy đi nhiệt lượng này. Thêm vào đó, người ta cũng trộn thêm axit boric vào nước biển để làm mát với mục đích tăng cường hấp thụ neutron, hãm tất cả các phản ứng hạt nhân có thể đang diễn ra. Lớp bảo vệ thứ ba sẽ được đóng kín để lõi dù nóng chảy nhưng không làm rò rỉ phóng xạ. Sau khi lõi bị nóng chảy, sẽ cần một khoảng thời gian để các chất phóng xạ trung gian phân hủy và các chất phóng xạ ổn định bên trong khoang chứa. Người ta sẽ dần khôi phục hệ thống làm mát, các nguyên liệu hạt nhân sẽ nguội về nhiệt độ kiểm soát được và đông lại dưới dạng rắn. Công việc cuối cùng là sửa chữa và tháo dỡ nhà máy điện này.
Như vậy, lò phản ứng hạt nhân Fukushima 1 đã và sẽ không bị rò rỉ đáng kể trong tương lai. Từ "đáng kể" ở đây là so sánh với lượng phóng xạ mà người bình thường nhận được trong một chuyến bay dài hay khi uống một cốc bia có nguồn gốc từ vùng có bức xạ tự nhiên cao.
TTK