ĐIỆN NGUYÊN TỬ

Tôi đặc biệt ngưỡng mộ những bài báo viết về một vấn đề khoa học lớn nhưng được diễn giải để ai ai cũng có thể hiểu được các nguyên lý cơ bản của nó. Cách đây không lâu, khi giáo sư Ngô Bảo Châu được giải thưởng Fields, tôi có được đọc một bài báo viết về Công trình Bổ đề Cơ bản Langlands của Nhà báo Ngô Vạn Phú, cũng được viết rất dễ hiểu. Tiếc rằng lần đó tôi đã không lưu lại.

Lần này, tình cờ tôi được đọc bài báo viết về nguyên lý hoạt động của một Nhà máy điện nguyên tử, nhân sự kiện các vụ nổ ở Nhà máy Fukushima Daiichi đang làm cả thế giới phát sốt. Bài của Nhà báo Tường Linh. Bài viết về một đề tài rất xương nhưng lại thể hiện thật dễ hiểu, dễ đọc. Tôi nghĩ, các em chân dài, vốn ngại vô cùng các đề tài khoa học kỹ thuật, đọc bài này cũng hiểu ngay. Tôi trích ra đây hầu như nguyên vẹn đoạn nói về cơ chế hoạt động của nhà máy điện nguyên tử để mọi người cùng đọc.

“Các thanh nhiên liệu trong một lò phản ứng, giống ở nhà máy điện Fukushima Daiichi tại Nhật Bản dài khoảng 4 m. Người ta gọi chúng là thanh không đúng lắm vì chúng không đặc ruột mà có cấu tạo rỗng trong lòng, như một ống hút nước vậy. Các ống hút này bản thân chúng được làm từ zirconium, bên trong lòng chứa uranium.

Khi lò phản ứng hoạt động, các viên uranium nhỏ bên trong thanh nhiên liệu sẽ tạo ra phản ứng phân hạch, qua đó sản sinh nhiệt lượng.

Nguyên tắc cốt lõi của việc sản xuất điện nguyên tử là tạo ra một môi trường, trong đó phản ứng phân hạch xảy ra, giống phản ứng hình thành bên trong một quả bom nguyên tử, nhưng được kiểm soát để không thể gây nổ. Thay vì thế, phản ứng tạo nhiệt ở mức độ kiểm soát được. Người ta sẽ dùng nhiệt đó để đun sôi nước. Nước sôi sẽ bốc hơi và hơi nước sẽ làm quay các turbine tạo điện. Đây là ý tưởng cơ bản nằm sau các lò phản ứng đã 40 năm tuổi của Nhật Bản.

Trong tình huống xảy ra sự cố, như trong trận động đất, phản ứng phân hạch sẽ bị ngăn chặn. Để làm việc đó, một lượng các thanh điều khiển sẽ được chuyển vào nằm cạnh các thanh nhiên liệu. Các thanh điều khiển này sẽ can thiệp, khiến phản ứng phân hạch không xảy ra, bằng một cách thức có trật tự.

Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ các thanh nhiên liệu, đặc biệt là những miếng uranium bên trong lớp vỏ zirconium, lại vô cùng nóng, ngay cả khi lò phản ứng đã ngừng hoạt động. Vì thế, các thanh nhiên liệu vẫn phải nằm dưới nước. Nếu không có nước làm mát, chúng sẽ tăng nhiệt và bước vào giai đoạn tan chảy.

Hiện tượng đầu tiên xảy ra khi một thanh nhiên liệu hạt nhân quá nóng là lớp vỏ zirconium bị ôxy hóa rất nhanh và bắt đầu nứt vỡ. Sự nứt vỡ trên thanh nhiên liệu như thế được gọi là tan chảy một phần.

Do sức nóng của thanh nhiên liệu, nước làm mát bị đun sôi, bốc hơi và nhanh chóng cạn đi. Khi nước cạn tới mức thanh nhiên liệu lộ ra ngoài không khí, phần vỏ zirconium sẽ phản ứng với hơi nước và tạo ra nhiều loại khí khác nhau, trong đó có hydro. Hydro kết hợp với khí oxy trong không khí sẽ tạo thành một hỗn hợp gây nổ. Nhà chức trách tin rằng hydro là thủ phạm đứng đằng sau 3 vụ nổ vừa qua ở nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi.

Nếu việc làm mát lò phản ứng tiếp tục không hiệu quả, khối uranium sẽ bắt đầu nóng chảy ở nhiệt độ lên tới vài ngàn độ C. Khối nham thạch phát xạ nóng bỏng đó sẽ tiêu hủy mọi thứ nằm xung quanh nó, bao gồm cả thành lò phản ứng làm từ vật liệu chịu nhiệt cao. Tới lúc này, chuyện phóng xạ có thoát được ra ngoài môi trường hay không chỉ còn phụ thuộc vào việc nhà chứa lò phản ứng còn nguyên vẹn hay không.

Nhật Bản vẫn đang nỗ lực làm mát các lò phản ứng nhằm ngăn chặn thảm họa xảy ra. Giới chuyên môn đánh giá dù tình hình ở Fukushima Daiichi vẫn chưa nằm trong tầm kiểm soát, nhưng sẽ khó xảy ra một thảm họa Chernobyl thứ 2”.

web counter