[youtube][/youtube]


Một video rất dễ hiểu về những gì đang xảy ra ở Fukushima
Daiichi, rất phù hợp cho những bạn không thích đọc nhiều chữ và muốn
hiểu 1 cách đơn giản nhất

Ars Technica vừa có một bài viết rất hay cung cấp cho chúng ta những
thông tin tổng quan về những gì đang diễn ra trong lò phản ứng hạt nhân
Fukushima ở Nhật Bản và phương thức các lò này hoạt động. Tinhte.vn
xin phép được dịch bài viết này để các bạn gạt bỏ những lo ngại vô căn
cứ do tình trạng thiếu thông tin hoặc có những thông tin sai lệch trước
đây.

Đâu là bản chất của phản ứng hạt nhân?
Các phản ứng hạt nhân xảy ra bởi sự phân tách các nguyên tố phóng xạ,
chủ yếu là uranium. Có rất nhiều sản phẩm được tạo ra sau các phản ứng
này nhưng chỉ có 1 sản phẩm tạo ra được năng lượng chính là nhiệt độ.
Người ta đã sử dụng nhiều cách để tạo ra năng lượng từ nhiệt độ nhưng
phương pháp phổ biến nhất lại tương tự với nguyên tắc của một đầu máy
hơi nước cổ điển: dùng nhiệt lượng thu được đun sôi nước và sử dụng áp
lực thu được này để chạy máy phát điện.

Các hiện tượng phóng xạ làm cho việc tạo năng lượng đơn giản hơn và
cũng phức tạp hơn. Vì sao lại đơn giản hơn? sự phân tách hạt nhân sẽ
được thực hiện dưới nước, chính vì vậy người ta chỉ cần đưa những nhiên
liệu hạt nhân vào nước là đã có thể tạo ra nhiệt lượng.

Tuy nhiên, hiện tượng phóng xạ cũng rất phức tạp và rất khó được kiểm
soát. Cho dù nguyên liệu được giữ trong những thanh kín nhưng không gì
có thể ngăn cản dòng nước chảy vào sẽ mang theo một số chất đồng vị
phóng xạ, hệ quả là bạn sẽ không thể xả dòng nước này ra ngoài môi
trường mà buộc phải giữ kín nó trong một vòng tuần hoàn khép kín. Nước
và các thanh nhiên liệu được giữ kín dưới áp suất cao trong hàng loạt
các đường ống được kết nối với nhau để tạo ra hơi nước hoặc nước nóng
cho máy phát điện hoạt động, sau đó chúng sẽ được phun trở lại lõi của
lò phản ứng để giữ cho lò luôn mát.

Việc phun nước trở lại lò phản ứng hoàn toàn không tạo ra năng lượng
nhưng nó là một quy trình bắt buộc để giữ cho lò hoạt động bình thường.
Nếu không kiểm soát được vấn đề này, nhiệt độ trong nhân sẽ tăng một
cách nhanh chóng, làm tan chảy nhiên liệu và các kết cấu bao bọc.

Phản ứng phân tách:

Về phần mình, các đồng vị uranium sử dụng trong phản ứng hạt nhân
sẽ bị phân hủy chậm chạp để tạo ra những nhiệt lượng rất nhỏ. Chính
sản phẩm của sự phân hủy là neutron mới tạo ra năng lượng chứ bản thân
uranium không tự thực hiện việc này. Neutron được tạo ra từ sự phân hủy
của uranium sẽ tác động làm cho các nguyên tử khác chia tách, tiếp tục
tạo ra những neutron khác và cứ thế để làm tăng mật độ neutron lên.
Đến mục lúc nào đó, chuỗi sản phẩm neutron-neutron này quá dày đặc và
sẽ tạo ra một vụ nổ hạt nhân. Tuy nhiên, chừng nào còn ở trong lò phản
ứng thì vụ nổ này hoàn toàn không nguy hiểm vì mật độ nguyên liệu vẫn
được giữ ở mức thấp. Hơn nữa, tốc độ phân tách hoàn toàn có thể được
kiểm soát bằng cách thêm vào hay bỏ bớt các thanh chứa những nguyên tố
hút neutron như boron.

Cho dù vậy, việc kiểm soát sự phân tách uranium ở những pha sau của
phản ứng cũng không gây ảnh hưởng đến những sản phẩm đã tạo ra trong
các pha đầu. Rất nhiều các nguyên tố được tạo ra từ sự phân tách
uranium cũng là các chất phóng xạ và chúng tự động phân tách mà không
cần sự can thiệp của các neutron. Các neutron từ uranium thậm chí còn
có thể bị hấp thụ bởi các nguyên tử khác hoặc dòng nước làm lạnh lò hạt
nhân, biến đổi chúng thành các đồng vị phóng xạ. Hầu hết các chất
phóng xạ phát sinh này sẽ tự phân hủy chỉ trong vài ngày nên nó không
phải là một vấn đề lớn. Tuy nhiên, chúng ta vẫn phải cẩn thận vì kể cả
khi phản ứng hạt nhân bị ngắt bởi các thanh điều khiển thì lượng phóng
xạ còn lại vẫn còn đủ để chúng nóng trong một thời gian dài nữa.

Tất cả những lý do trên làm cho hệ thống làm lạnh trở nên cực kỳ cần
thiết với một nhà máy điện hạt nhân. Tiếc rằng hệ thống ở nhà máy
Fukushima Daiichi lại gặp quá nhiều rắc rối và hoạt động không như mong
đợi.

Sống sót qua cơn động đất nhưng sóng thần đã dập nát tất cả:
Vì hệ thống làm lạnh mang ý nghĩa sống còn, các kỹ sư thiết kế đã phải
tạo ra nhiều lớp dự phòng khác nhau nhằm bảo đảm các máy bơm nước hoạt
động liên tục. Trong trường hợp phản ứng hạt nhân bị ngắt bên trong thì
hệ thống máy bơm vẫn có thể hoạt động nhờ vào năng lượng dự phòng bên
ngoài. Tiếc rằng trận động đất 9 độ richte đã làm phá sản kế hoạch này,
cách ly nhà máy Fukushima với mọi nỗ lực kết nối nguồn điện bên ngoài.
Trận động đất này cũng đồng thời làm tắt các phản ứng hạt nhân, ngắt
nguồn điện cần thiết để máy bơm hoạt động. Khi này, các kỹ sư phải kích
hoạt hệ thống dự phòng cho phép đốt nguyên liệu hóa thạch (diezen)nhằm
tạo cung cấp năng lượng cho máy bơm.

Thật đáng tiếc, bước dự phòng này chỉ tồn tại được vài phút trước khi
cơn sóng thần ập vào và làm ngập toàn bộ hệ thống. Pin được đưa vào để
thực hiện các biện pháp dự phòng trước đó nhưng nó cũng thất bại, không
thể giúp máy bơm ở Fukushima hoạt động. Các máy phát điện bổ sung cũng
không thể chuyển đến kịp thời vì phạm vi của thảm họa là quá rộng và
chúng cũng không thể kích hoạt máy bơm hoạt động trở lại.

Hệ quả như chúng ta đã biết, cho dù hầu hết các phản ứng uranium đã bị
ngắt ngay sau trận động đất nhưng nhân của nó vẫn tiếp tục nóng lên vì
sự phân hủy từ đồng vị phóng xạ được tạo ra qua những phản ứng trước
đó, điều mà chúng ta đã nhắc ở trên.

Những khả năng xấu:
Không có thể thống giải nhiệt, có rất nhiều khả năng xấu sẽ xảy ra với
các lò phản ứng hạt nhân. Nhiệt lượng từ lò tỏa ra sẽ làm nước nóng
lên, tạo ra hơi nước bên trong bình chứa, nâng cao áp lực và có thể làm
vỡ bình ở một điểm nào đó. Tuy lớp bảo vệ bên ngoài vẫn có thể giới
hạn sự phát tán các nhiên liệu hạt nhân ra ngoài nhưng sự đứt vỡ này
vẫn có thể làm hỏng tất cả mọi hy vọng phục hồi hệ thống làm lạnh.
Trong trường hợp xấu nhất thì toàn bộ lõi của lò phản ứng chứa các
thanh nhiên liệu hạt nhân sẽ phơi bày ra ngoài không khí mà không còn
được nước bao bọc nữa.

Khi đã “phơi” ra ngoài không khí, nhiệt độ của lõi hạt nhân sẽ càng
tăng cao nữa vì không khí không thể giải nhiệt tốt như nước. Đến một
lúc nào đó, nhiệt độ đạt 2865 độ C thì nhân bên trong sẽ bắt đầu bị
nóng chảy. Một trong những hậu quả khác của việc các lõi hạt nhân phơi
bày trong không khí là lớp bảo vệ Zirconium của các thanh nhiên liệu có
thể bị phản ứng với hơi nước, giảm sự nguyên chất của chúng và tạo ra
hydro.

Người ta đã sử dụng 2 phương thức để xử lý vấn đề này, đầu tiên
là bơm nước biển vào để giải nhiệt cho hệ thống làm lạnh trong lò. Tuy
nhiên, đây là một điều đặng chẳng đừng vì nước biển sẽ nhanh chóng ăn
mòn các kim loại trong lò, người ta buộc phải thay mới hoàn toàn nếu
muốn lò hoạt động trở lại sau này. Hơn nữa, những thành phần phức tạp
của nước biển cũng rất khó để được tẩy sạch hoàn toàn. Để cẩn thận hơn,
nước biển bơm vào lò không phải là nước biển nguyên chất mà chúng được
trộn thêm Boron nhằm hấp thụ neutron trong lò.

Phương pháp thử 2 là cố gắng làm giảm áp lực ra khỏi lò, qua đó giảm
nguy cơ làm lò phát nổ dưới áp suất cao. Tuy vậy, đây cũng là một
phương thức không mong muốn vì lượng hơi nước bị giảm có thể chứa các
tác nhân phóng xạ. Việc rút không khí ra khỏi lò để làm giảm áp ực cũng
đồng thời làm xuất hiện những dấu hiệu đầu tiên về việc các chất phóng
xạ đã bị thoát ra ngoài. Hydro đồng thời được thoát ra sẽ phản ứng với
oxy ngoài không khí và bùm, vụ nổ xảy ra đã thổi bay nóc tòa nhà chứa
lò hạt nhân.

Thật may mắn khi vụ nổ giữa hydro và oxy đã không ảnh hưởng đến phần
bảo vệ bên trong lò nên phần lớn các nhiên liệu hạt phân vẫn được giữ
an toàn. Tuy nhiên, người ta vẫn phải lo ngại về những vụ nổ khác có
thể sẽ làm hỏng phần bảo vệ.

Vụ nổ cũng đồng thời hé lộ một sự thật đáng sợ: mực nước trong lò đã bị
hạ xuống rất thấp, nếu không thì hydro không thể được tạo ra. Các kỹ
sư cho rằng một phần thanh nhiên liêu đã bắt đầu tan chảy.

Trong trường hợp xấu nhất, toàn bộ khối nhiên liệu bị tan chảy và nó có
thể tiếp xúc với sàn lò phản ứng, đục thủng lớp bảo vệ này nếu đủ nóng
và tiếp tục chảy xuống các tầng bảo vệ tiếp theo. Nếu gặp nước, phần
nhiên liêu tan chảy sẽ tương tác, tạo ra một vụ nổ lớn đi kèm với hơi
nước nhiễm phóng xạ. Vụ nổ và cháy này rất có khả năng sẽ tương tác với
những lò phản ứng hạt nhân gần đó trong trường hợp không ngăn chặn
kịp.

Một trường hợp đáng nguy hiểm khác thực ra lại không xảy ra bên trong
lò phản ứng của Nhật Bản mà nó nằm ở khu vực khác, khu vực chứa các
thanh nhiên liệu dự trữ. Người ta cho rằng chính những vụ nổ cũng đồng
thời làm thất thoát một lượng lớn nước dùng để giữ cho các thanh nhiên
liệu mát trong các bể chứa dự trữ. Hệ quả là nhiệt độ của các thanh
nhiên liệu này cũng nhanh chóng tăng lên và cũng có thể gây ra các vụ
nổ khác vì khí hydro được sinh ra tiếp xúc trực tiếp với oxy. Xin hãy
nhớ là khu vực dự trữ các thanh nhiên liệu này không được khép kín hoàn
toàn như các lò phản ứng hạt nhân mà chúng dễ dàng tiếp xúc với không
khí. Có lẽ đây chính là thủ phạm chính của những rò rỉ phóng xạ trong
thời gian gần đây mà không phải là các lò phản ứng hạt nhân. Các chuyên
gia và quân đội Nhật Bản đã có gắng làm mát toàn bộ nhà máy bằng các
túi nước thả xuống từ trực thăng hay các phương tiện cứu hóa truyền
thống nhưng hy vọng thật quá mong manh.

Tình hình hiện tại:
Trong thời điểm hiện tại thì các nguyên tố phóng xạ có thời gian tồn
tại lâu đều được giữ bên trong 5 lớp bảo vệ an toàn của nhà máy hạt
nhân Fukushima và người ta chủ yếu phát hiện ra các đồng vị phóng xạ có
thời gian tồn tại ngắn vốn là sản phẩm của đợt phân rã thứ 2.

Dù cho một số cơn gió đã mang những đồng vị phóng xạ của Fukushima bay
đi xa nhưng như đã nói ở trên, chúng dễ bị bị phân hủy trong một thời
gian ngắn. Hơn nữa, hầu hết các nguy hiểm chỉ diễn ra ở khu vực nhà máy
và những vùng lân cận nó. Trong một vài thời điểm thì lượng phóng xạ ở
đây đạt mức nguy hiểm nhưng chúng lại nhanh chúng sụt giảm. Hiện tại
chính phủ Nhật Bản đã giới hạn và sơ tán các khu vực này nên cuộc sống
của nhân dân đã bớt nguy hiểm đi.

Tại thời điểm này thì mọi nỗ lực của các kỹ sư nhà máy Fukushima là
nhằm giữ cho các lò phản ứng hạt nhân nguội đi nhưng nồng độ phóng xạ
tăng quá cao đã làm họ không thể tiếp xúc quá lâu. Dù chỉ làm việc 15
phút rồi đổi ca nhưng chắc chắn sức khỏe của các kỹ sư sẽ bị ảnh hưởng
rất nhiều trong thời gian sau này.

Dù vậy, vẫn có 1 tin tốt làm an lòng chúng ta, đó chính là nếu cứ mỗi
ngày trôi qua mà không xảy ra thảm họa, các đồng vị phóng xạ sẽ dần bị
phân hủy và hạ thấp mức độ nguy hiểm của toàn bộ thảm họa này. Dù vậy
thì việc khó tiếp cận với các lò phản ứng cũng gây ra khá nhiều rắc
rối. Hy vọng duy nhất hiện nay nằm ở việc kịp thời đưa nước biển vào
các lò phản ứng và khu nhiên liệu dự trữ để làm nguội chúng. Thật đáng
buồn khi ngày hôm qua thì cơ quan nguyên tử Nhật đã nâng mức độ trầm
trọng của sự việc này lên mức 5, mức nguy hiểm rộng rãi. Chừng nào mà
mức nguy hiểm này vẫn còn nằm ở con số 5 thì chúng ta vẫn còn hy vọng.

Sự kiện nguyên tử ở nhà máy Fukushima là một sự kiện độc nhất vô nhị
trong lịch sử thế giới, hết tai nạn này đến tai nạn khác ập đến mà
không ai có thể dữ báo trước được. Toàn bộ các phương án dự phòng bị
liên tiếp bị phá vỡ bởi thiên tai cũng là một điều cần cân nhắc kỹ
trong những nhà máy xây dựng sau này. Điều trớ trêu ở đây lại là
Fukushima đã xây dựng được 40 năm và một trong các lò phản ứng của nó
sẽ bắt đầu được nghỉ hưu ngay từ năm nay. Dù gì đi nữa, Fukushima vẫn
chỉ là 1 sự kiện mang tính cục bộ và hoàn toàn không có khả năng gây
ảnh hưởng đến Việt Nam như những thông tin mưa a xít... như một số
người đồn thổi.

Tham Tinhte- Ars Technica