Những phế liệu hạt nhân
KS Đặng Đình Cung , Kiều bào Pháp
Như mọi ngành công nghệ, ngành năng lượng hạt nhân cũng sinh ra phế
liệu. Từ kinh nghiệm thực tế, những phế liệu hạt nhân không nguy hiểm, dễ
kiềm chế và dễ xử. Tuy nhiên, vì nhiều lý do, nhân loại vẫn sợ những phế
liệu hạt nhân hơn là những phế liệu độc hại hơn nhiều như là phế liệu của
các ngành hóa học hay nông thực phẩm.
Để đóng góp vào tham luận về vấn đề này chúng tôi xin khai triển những
điểm trên.
Nguồn gốc của các phế liệu hạt nhân
Những phế liệu hạt nhân sinh ra :
- Khi làm nổ một quả bom nguyên tử,
- Khi một nhà máy hạt nhân bị tai nạn và thải ra những sản phẩm phân
hạch,
- Do sự điều hành thường xuyên của những cơ sở liên quan đến sản xuất
năng lượng hạt nhân,
- Và từ những quần áo, dụng cụ làm việc và trắc nghiệm và những đồng vị
dùng trong các ngành y tế, nghiên cứu khoa học, trắc nghiệm vật liệu, xử lý
nông thực phẩm,...
Khi một quả bom nguyên tử nổ thì những phản ứng hạt nhân sinh ra những
tia neutron và tia gamma và một số sản phẩm phân hạch. Những vật này chỉ
sống có vài giây khắc cho tới trên dưới 30 năm. Nói một cách khác, chỉ cần
chờ vài chục năm là những nơi bị oanh tạc hạt nhân sẽ trở lại bình thường.
Những tỉnh Hiroshima và Nagasaki bây giờ là những thị xã phồn thịnh. Thổ
dân quần đảo Bikini, nơi Hoa kỳ thí nghiệm bom kinh khí khi xưa, đã được
phép hồi hương.
Ảnh hưởng đến môi trường của một tai nạn hạt nhân tương tự như một quả
bom nguyên tử nổ. Nếu tai nạn có quy mô lớn như ở Tchernobyl thì xung
quanh nhà máy có thể bị ô nhiễm trong một thời gian vô hạn định bởi
những sản phẩm phân hạch có chu kỳ dài chứa trong lò phản ứng.
Trong ngành năng lượng hạt nhân, những phế liệu thải từ khâu đào mỏ cho
đến khâu chế tạo những bó nhiên liệu thì không có hoạt tính phóng xạ.
Ngược lại, những vật liệu thường xuyên được rút ra từ lò phản ứng có hoạt
tính phóng xạ cao hay rất cao. Chúng gồm bởi những đồng vị uranium và
plutonium chưa bị đốt cháy, những sản phẩm phân hạch actinid như là
neptunium, americium và curium, và vài sản phẩm phân hạch nhẹ khác như
là cesium, strontium và iodium.
Ngoài ra những kim loại cấu trúc của những bó nhiên liệu và của lò phản
ứng sinh ra những sản phẩm hoạt hóa như là những đồng vị côban Co-60 và
sắt Fe-55.
Một phần nhỏ những đồng vị uranium và plutonium do các lò phản ứng hạt
nhân thải ra được dùng để chế taọ nhiên liệu MOX. Phần còn lại được tạm
trữ chờ ngày những lò phản ứng neutron nhanh được hiệu chỉnh để tiêu thụ
chúng. Vì thế chúng không phải là phế liệu của ngành năng lượng hạt nhân
mà phải coi chúng là những nhiên liệu để dành cho tương lai. Việc để dành
quặng mỏ, nguyên liệu và nhiên liệu để xử lý hay sử dụng khi những điều
kiện kinh tế hay công nghệ thuận lợi hơn rất thông thường trong mọi ngành
công nghệ.
Những đồng vị phóng xạ có chu kỳ ngắn hơn một năm có thể coi là phế liệu
nhưng không phải là phế liệu hạt nhân vì quy trình xử lý phế liệu của ngành
hạt nhân là mười năm, thời hạn để chúng mất hết hoạt tính phóng xạ.
Rút cục chỉ có những đồng vị phóng xạ có chu kỳ dài hơn một năm và
những vật liệu bị chúng ô nhiễm (quần áo, găng tay, công cụ, thành phần
cấu trúc,...) mới đúng là phế liệu hạt nhân.
Khối lượng những phế liệu hạt nhân
So với phế liệu công nghiệp thường thì khối lượng những phế liệu hạt nhân
không lớn mấy. Hiện nay, ở Pháp, nước có nhiều nhà máy điện hạt nhân
thứ nhì sau Hoa kỳ, mỗi năm thải ra :
- Một tỷ mét khối phế liệu công nghệ đủ loại, chiếm một khối một kilô-mét
mỗi cạnh,
- Trong số đó có 10 triệu mét khối phế liệu công nghệ độc hại, chiếm một
khối 215 mét mỗi cạnh,
- Trong số 10 triệu mét khối phế liệu công nghệ độc hại có 80.000 mét khối
phế liệu hạt nhân, chiếm một khối 43,1 mét mỗi cạnh, khối lượng một kho
hàng cỡ trung bình,
- Và trong số 80.000 mét khối phế liệu hạt nhân những phế liệu có hoạt tính
cao chiếm 5,3 mét khối, khối lượng nước sinh hoạt một gia đình Pháp tiêu
thụ trong một ngày.
Với tiến bộ của kỹ thuật xử lý phế liệu những khối lượng trên liên tục giảm
xuống.
Vì chiếm một khối lượng nhỏ như thế nên việc lưu trữ tạm thời hay vĩnh
viễn bỏ rơi những phế liệu hạt nhân không phải là một vấn đề nan giải có
ảnh hưởng quan trọng đến môi trường tự nhiên.
Những chính sách xử lý nhiên liệu hạt nhân đã được phóng xạ
Chúng ta có hai chính sách xử lý nhiên liệu hạt nhân đã được phóng xạ :
- Không xử lý trước khi chôn vùi,
- Phân loại phế liệu và sau đó chôn vùi tùy theo loại phế liệu.
Hoa-kỳ coi những vật đã được phóng xạ là phế liệu cuối cùng nên không có
chính sách xử lý trước khi chôn vùi những gì do những lò phản ứng dấn sự
thải ra. Lẽ cốt nhiên họ bố trí mọi quy định đề phòng thích ứng để làm tối
thiểu ảnh hưởng đến môi trường. Lý lẽ chính thức nêu lên là nếu phân loại
những thành phần nhiên liệu đã được phóng xạ thì có thể tách rời nguyên tử
plutonium và, do đó, có thể gây nên tăng sinh vũ khí hạt nhân. Thực ra họ
nghĩ rằng xử lý những bó nhiên liệu hạt nhân để phân loại những thành
phần phóng xạ là không kinh tế vì nước họ không thiếu chỗ hoang vu.
Pháp thì có chính sách xử lý những bó nhiên liệu để giải quyết khác nhau
mỗi loại phế liệu hạt nhân. Nhờ thế, thay vì giải quyết vấn đề do một triệu
mét khối phế liệu hạt nhân thải ra từ đầu kỷ nguyên hạt nhân, họ chỉ chú
trọng đến 10.000 mét khối phế liệu có hoạt tính cao hay có chu kỳ dài đang
chờ được xử lý dứt khoát. Giải pháp này nhất định là thuận lợi cho môi
trường. Về phương diện kinh tế thì giải pháp này cho phép dùng triệt để
những nguyên tử uranium lấy ra từ mỏ và nhân lên gần một trăm lần dự trữ
nhiên liệu hạt nhân tiềm tàng !
Chính sách của Pháp xử lý và phân loại trước khi chôn vùi đang được sự
nhất trí của giới chuyên gia hạt nhân. Mặc dù hoàn cảnh địa dư cũng thuận
lợi như Hoa-kỳ, Canada mới chuyển sang chính sách này nhưng chưa khởi
công gì cụ thể cả. Sau sự cố 11 tháng chín 2001, tổng thống Bush hình như
cũng có xu hướng thiên về chính sách xử lý và phân loại. Hiện nay Pháp
đang gia công chộn plutonium lấy từ những bom nguyên tủ Mỹ vào
uranium tự nhiên để chế tạo thử vài mẻ nhiên liệu cho những lò phản ứng
hạt nhân dân sự.
Đức nhờ Pháp gia công việc xử lý nhiên liệu đã được phóng xạ. Lý do
không phải vì áp lực của những đảng chính trị có chủ nghĩa bảo vệ môi
trường. Lý do là Đức có ít nhà máy hạt nhân nên xây một nhà máy để xử lý
phế liệu của mình tốn tiền hơn là thuê Pháp xử lý hộ. Trong khi chờ đợi xây
xong nhà máy của họ, Nhật-bản cũng giao cho Pháp việc xử lý nhiên liệu
đã được phóng xạ của họ. Sau khi được xử lý ở Pháp phế liệu của nước nào
thì mang về nước ấy.
Vì khối lượng tích lũy của họ chưa tới mức trầm trọng, những nước khác
tạm trữ nhiên liệu đã được phóng xạ trong những bể nước. Chỉ cần bốn mét
nước là ngăn cản tất cả những loại tia phóng xạ nên việc tạm trữ như thế rất
an toàn với điều kiện là phải canh phòng khắt khe.
Những loại phế liệu hạt nhân
Chúng ta xếp loại những phế liệu hạt nhân theo hai tiêu chuẩn :
- Theo hoạt tính, tính bằng becquerel, để quy định những biện pháp bảo vệ,
- Theo chu kỳ những đồng vị phóng xạ trong phế liệu, tính bằng đơn vị thời
gian, để ước lượng thời gian phải canh phòng.
Dựa trên đó các chuyên gia Pháp xếp phế liệu thành ba loại chính với ba
phương pháp xử lý khác nhau : những phế liệu có hoạt tính rất thấp, những
phế liệu có hoạt-tính thấp và chu kỳ dưới 30 năm, và những phế liệu có chu
kỳ hơn 30 năm.
Những phế liệu có hoạt tính rất thấp
Những phế liệu loại này có hoạt tính từ một đến một trăm Becquerel mỗi
gram. Chúng thể hiện dưới dạng bêton, gạch vụn, đất, kim khí vụn, plastic,
khung nhà, ống dẫn không khí, ống dẫn thủy,... Khối lượng của chúng chủ
yếu là những vật liệu xây dựng tháo gỡ từ những cơ sở hạt nhân đã ngưng
hoạt động. Một phần nhỏ những phế liệu loại này sinh ra từ những cơ sở
công nghiệp hóa học và luyện kim và từ việc chỉnh đốn và khôi phục những
địa hình xưa kia bị ô nhiễm bởi những chất phóng xạ.
Sau vài chục năm hoạt tính những phế liệu có hoạt tính sẽ giảm xuống mức
của mọi vật liệu sẵn có ngoài môi trường tự nhiên. Vì thế không có quy
định đặc biệt nào để xử lý chúng ngoài những quy định sẵn có của những
phế liệu công nghệp đặc biệt.
Những phế liệu có chu kỳ dưới 30 năm
Những phế liệu này được gọi là phế liệu loại A. Chúng do những phòng thí
nghiệm, những dịch vụ y tế hạt nhân, công nghiệp không liên quan đến
năng lượng hạt nhân (nông thực phẩm, luyện kim,...) và những nhà máy hạt