Giải pháp biến chất thải hạt nhân thành thủy tinh gây chú ý
Giải pháp biến chất thải hạt nhân thành thủy tinh bằng cách nung nóng được đánh giá là công nghệ mang tính đột phá, có vai trò quan trọng giúp Trung Quốc đối phó với lượng chất thải phóng xạ ngày càng tăng trong tương lai.
Theo tờ South China Morning Post đưa tin, Trung Quốc vừa khai trương nhà máy xử lý chất thải hạt nhân bằng phương pháp thủy tinh hoá đầu tiên của nước này vào ngày 11/9.
Được biết, nhà máy đặt tại Quảng Nguyên, thuộc tỉnh Tứ Xuyên, phía Tây Nam Trung Quốc. Mỗi năm, cơ sở này có thể xử lý vài trăm mét khối chất thải hạt nhân thể lỏng có mức phóng xạ cao. Vì vậy, nhà máy sẽ có vai trò quan trọng giúp Trung Quốc đối phó với lượng chất thải phóng xạ ngày càng tăng. Với tốc độ xây dựng 7-8 nhà máy điện hạt nhân mỗi năm, Trung Quốc được dự báo sẽ tạo ra lượng chất thải hạt nhân khổng lồ trong những năm tới.
Tuy có thể tái chế một số nguyên tố như uranium ở cơ sở tái xử lý, phần nhiên liệu đã qua sử dụng còn lại cũng cần được xả thải an toàn. Giải pháp tạm thời là nghiền chất thải hạt nhân và trộn lẫn với nước để lưu trữ trong các thùng chứa kim loại.
Tuy nhiên, phương pháp này vẫn có độ rò rỉ phóng xạ cao, gây quan ngại về môi trường cũng như sức khỏe. Quá trình thủy tinh hóa hạt nhân, biến chất thải thành thủy tinh bằng cách nung nóng ở nhiệt độ cao, an toàn hơn về dài hạn do những nguyên tố có hại bị giữ lại và lưu trữ dưới lòng đất nên ít đe dọa môi trường hơn.
Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, ý tưởng này đã có từ lâu, nhưng việc ứng dụng vào thực tế không hề dễ dàng. Khoảng một nửa trong số 10 nhà máy thủy tinh hóa thành lập trong bốn thập kỷ qua đã phải đóng cửa do khó khăn về kỹ thuật hoặc tài chính.
Trong thời gian đầu, các kỹ sư trộn chất thải lỏng và vật liệu sản xuất thủy tinh như silica trong nồi nung chảy. Nhưng chất thải phóng xạ có tính ăn mòn cực mạnh ở nhiệt độ cao và Ấn Độ là quốc gia duy nhất xây dựng nhà máy sử dụng phương pháp này. Trong khi đó, hầu hết các nhà máy ở Hoa Kỳ và Châu Âu sử dụng công nghệ cải tiến, cụ thể như nung nóng chất lỏng trong lò điện ở nhiệt độ trên 1.100 độ C (2.100F) để tạo thành thủy tinh, với lớp sứ bao phủ nhằm bảo vệ kim loại.
Một ưu điểm khác của phương pháp này là do thủy tinh xuất hiện đầu tiên trên bề mặt bên ngoài, nơi nhiệt độ bắt đầu giảm, các nguyên tố ít độc hại hơn có thể thoát ra dưới dạng khí. Đây là công nghệ được áp dụng tại nhà máy Quảng Nguyên, được xây dựng một phần bằng công nghệ của Đức.
Theo đó, vào năm 1999, hệ thống nguyên mẫu được chuyển từ Đức tới Nhà máy 821, cơ sở quân sự Trung Quốc ở Tứ Xuyên, nơi chuyên sản xuất vũ khí hạt nhân với khu lưu trữ chất thải lớn nhất vùng tây nam, theo bài báo do nhóm nghiên cứu ở Viện Năng lượng hạt nhân Trung Quốc công bố. Tuy nhiên, Bắc Kinh đã trì hoãn kế hoạch xây dựng do các vấn đề kỹ thuật và chi phí cao. Công tác xây dựng nhà máy Quảng Nguyên được chính phủ Trung Quốc thông qua năm 2009.
Song công nghệ hiện nay cũng tồn tại nhiều vướng mắc. Một số nhà nghiên cứu tham gia dự án cho biết họ đang tìm cách để làm cho quy trình an toàn và rẻ hơn. Trong đó, một vấn đề nảy sinh từ công nghệ này là lò điện cần thay thế ít nhất 5 năm một lần do xói mòn. Do đó, các nhà khoa học hy vọng sẽ tìm ra cách duy trì hoạt động của thiết bị thông qua sử dụng nước làm mát thành bên trong lò. Quá trình này sẽ tạo ra một lớp thủy tinh mỏng khi bị nung nóng để tách chất thải tan chảy từ lò. Kỹ thuật trên do các nhà khoa học Nga phát minh nhưng chưa sẵn sàng sử dụng ở quy mô công nghiệp bởi các thách thức kỹ thuật.
Tuy nhiên, giới chức Trung Quốc cho biết một cơ sở thử nghiệm ở ngoại ô Bắc Kinh đã hoạt động liên tục trong 2 ngày bằng phương pháp này từ đầu năm nay. Dự kiến Trung Quốc sẽ bắt đầu xây dựng nhà máy xử lý chất thải hạt nhân sử dụng phương pháp mới vào năm 2024.
Giải pháp biến chất thải thành thủy tinh bằng cách nung nóng được đánh giá là công nghệ mang tính đột phá, đặt nền móng vững chắc cho việc sử dụng năng lượng hạt nhân an toàn trong tương lai.
Cho đến nay, cách tiếp cận này của Trung Quốc để xử lý chất thải hạt nhân là phương pháp tiên tiến nhất trên thế giới. Mặc dù hiện có ít nhà máy điện hạt nhân hơn so với Pháp hoặc Mỹ, song Trung Quốc đang nhanh chóng mở rộng việc sử dụng công nghệ này như một phần của nỗ lực cắt giảm lượng khí thải carbon.
Lan Anh (T/h)
