Xử lý nhiên liệu và lưu giữ chất thải phóng xạ (nhược điểm lớn nhất của điện hạt nhân)
Tôi xin nhắc lại vài chi tiết trình bày trong các bài về điện hạt nhân (ĐHN) đã viết.
Mỗi năm, một lò PWR 1000 MW (với nhiên liệu 238U + 3,5% 235U) có thể sản xuất 6 -7 tỷ kWh và sinh ra khoảng 21 tấn nhiên liệu phóng xạ. Khối lượng này gồm có 20 tấn U (0,9% 235U), 200 – (330) kg Pu, 21 kg Actinides nhỏ (10 kg 237Np + 10 kg 241Am + 1 kg 244Cm) và 1183 kg sản phẩm phân rã (có 80 kg hoạt tính cao với đời sống dài).
Lúc đầu, xử lý nhiên liệu hạt nhân chủ yếu là để lấy Pu (Plutonium) cho quân đội. Sau đó Pu được trích ra để dùng trong các lò siêu phản ứng như Phénix (250 MW) và Superphénix (1250 MW) của Pháp. (Chính phủ Pháp đã ra lệnh đóng cửa Superphénix năm 1998, vì nhà máy rất nguy hiểm, bị trục trặc liên tiếp làm tốn hao gần 10 tỷ USD!)
Phương pháp dùng PuO2, ở nhiên liệu phóng xạ trích ra, trộn với UO2 thành nhiên liệu MOX (Mixed Oxide Fuel) cho những lò PWR, sự thật không có lợi gì lắm về phương diện kinh tế cũng như môi trường. Vì vậy nên nhiều nước đã bỏ phương pháp này. Điều đáng lo ngại (vì sợ bọn khủng bố) là nhiều lúc phải chuyên chở nhiên liệu phóng xạ và Pu từ tỉnh này sang tỉnh khác hoặc ra ngoại quốc.
Ví dụ sau đây cho ta thấy tính cách vô cùng nguy hiểm của công nghiệp hạt nhân, đòi hỏi một giá quá cao, chưa kể vấn đề an ninh xã hội. Theo hiệp ước Start I và Start II (1991- 1993) giữa Mỹ và Liên Xô, về việc tước vũ khí nguyên tử, hai nước này đã thoả thuận (năm 2000) tìm cách giảm bớt mỗi bên 34 tấn Pu quân đội.
Vì vậy Mỹ quyết định giao cho Areva của Pháp dùng Pu này để chế tạo 4 tập hợp nhiên liệu MOX cho lò ĐHN của Mỹ. Hai chiếc tàu (giống nhau, 100m x 15m, để đánh lừa quân khủng bố) Pacific-Teal và Pacific- Pintail, với nhiều lính tráng và vũ khí, đã chở 140kg Pu, từ hai cảng quân sự Charleston (Mỹ) đến Cherbourg (Pháp) ngày 6-10-2004. Có cả vệ tinh theo dõi để bảo vệ!
Tổ chức Greenpeace (xem Pu này như chất thải phóng xạ chứ không phải nhiên liệu) đã bố trí phản đối mạnh. Trên đất Pháp, đoàn xe dưới sự bảo vệ của quân đội, sẽ chở Pu của Mỹ từ Cherbourg đến La Hague (trạm kĩ thuật) trước khi tiếp tục cuộc hành trình gần 1200 cây số đến Cadarache ngày 9/10/2004 (giá thành kWh như thế làm sao kinh tế?).
140kg Pu này (đủ để chế tạo 20 quả bom nguyên tử) không có nghĩa lý gì so với con số 1 triệu kg (1000 tấn!) Pu (quân đội và dân sự lẫn lộn) đang được tích trữ trên thế giới từ năm 1995, chủ yếu là ở Nga và ở Mỹ. Số lượng này, mỗi ngày một tăng, phần lớn vì các lò ĐHN! Đó là món quà độc hại của một số cường quốc tặng cho nhân loại, chưa kể Uranium giàu do các máy ly tâm được TS Abdul Khan (Pakistan) phổ biến kín đáo đó đây!
Từ lâu, cơ xưởng La Hague mang tiếng “thùng rác hạt nhân” của Pháp, đã nhận xử lý nhiên liệu phóng xạ của nhiều nước như Nhật, Đức, Bỉ… Ngày nay tìm một nước như Pháp lúc trước, phụ trách việc xử lý nhiên liệu cho các nước khác và đồng thời phải tìm vài địa điểm để tập trung chôn vùi chất thải phóng xạ, dưới sự kiểm tra quốc tế, không phải là chuyện dễ. Đề nghị này của một vài nước, có tính cách lý thuyết, sẽ khó thực hiện được.
Ngoại trừ Pháp, phần lớn các nước áp dụng chu trình mở, nghĩa là không thực hiện khâu xử lý nhiên liệu hạt nhân, rất phức tạp và tốn kém.
Chất thải phóng xạ gồm có hai thành phần chính:
- Những nguyên tố TRU - Trans Uraniens (Pu, N Neptunium, Am Americium v.v..) chiếm 1,1% nhiên liệu đã đốt, với chất độc phóng xạ có hiệu lực .
- Những mảnh phân rã chiếm 4% nhiên liệu đã đốt với chất độc phóng xạ kéo dài .
Với hệ thống lai ADS (Accelerator Driven System) của giải thưởng Nobel Carlo Rubbia và những thí nghiệm liên hệ FEAT (First Energy Amplifier Test) và TARC (Transmutation by Adiabatic Resonance Crossing), các nhà khoa học tìm cách loại bỏ trên 99,9% những nguyên tố TRU và trên 95% những mảnh phân rã có đời sống dài. Vì một số lý do kỹ thuật và kinh tế, nhiều công ty điện lực như EDF, không hưởng ứng hệ thống ADS này.
Sự thiêu đốt, hay chuyển vị (transmutation) nguyên tử có những quá trình hết sức lâu và vô cùng phức tạp. Không thể chuyển vị nguyên tử những sản phẩm phân rã có đời sống trung bình như 137Cs (Cesium) và 90Sr (Strontium).
Về việc lưu giữ chất thải phóng xạ, điểm yếu lớn nhất của ĐHN, sau nửa thế kỷ, khoa học và kỹ thuật vẫn chưa tìm ra lối thoát. Không có nước nào dám tuyên bố sẽ thành công trong tương lai gần hay xa (hàng chục năm hay thế kỷ). Giải pháp “tạm thời” rất tốn kém, tóm tắt là thủy tinh hóa chất thải, rồi tạm chôn sâu vào lòng đất có đất sét hoặc muối, với hy vọng một ngày kia khoa học sẽ giải quyết ổn thỏa vấn đề!
Điện hạt nhân không kinh tế
Đứng về phương diện kinh tế, kinh phí đầu tư một nhà máy ĐHN rất cao, so với các nhà máy chạy bằng than hay khí (và dầu). Giá thành kWh ở Châu Âu không rẻ như người ta tưởng. Ở Pháp, vì nhiều nhà máy được xây cất một loạt, cùng một kiểu lò, trong một thời gian ngắn, nên giá tương đối rẻ hơn so với các nước khác.
Tuy nhiên, nếu kể tỉ mỉ tất cả những chi phí từ khâu nghiên cứu sưu tầm (thường không tính hết vì có sự hợp tác giữa các cơ quan dân sự và quốc phòng), xử lý nhiên liệu, tháo gỡ, lưu giữ chất thải phóng xạ, bảo hiểm an toàn v.v… thì ĐHN không kinh tế, nhất là đối với những nước đang phát triển, còn thiếu rất nhiều điều kiện về khoa học kỹ thuật cũng như nhân viên chuyên môn.
Nhà máy
ở Châu Âu | Kinh phí đầu tư
USD/kW | Giá thành
USD/kWh | Thời gian xây dựng/năm |
Khí Than DHN | 400 - 800 900 - 1300 1500 - 2000 | 3 - 4,5 4 - 5 3 - 3,5 | 2 - 3 3 - 4 5 - 6 |
Riêng ở Mỹ, giá thành ĐHN cao hơn điện chạy bằng than hay khí 60%!
Nhà máy ở Mỹ (vận hành 40 năm) | USD/kWh |
Khí (giá hạ) | 3,8 |
Khí (giá trung bình) | 4,1 |
Than | 4,2 |
ĐHN | 6,7 |
Con đường bế tắc của ĐHN
Chẳng lẽ các nước nghèo phải tình nguyện xây cất hàng trăm, hàng ngàn lò ĐHN để tiêu thụ nhiên liệu MOX, giúp cho Nga, Mỹ nhẹ bớt gánh nặng Pu, không biết cất đâu cho an toàn?
Năm 1993, General Atomics (Mỹ) và Minatom (Nga) đã chung sức nghiên cứu lò nhiệt độ cao GT-MHR. Năm 1994, sau hiệp ước thỏa thuận việc ngưng sản xuất Pu cho quân đội và hạ mức lưu giữ chất Pu, Mỹ và Nga lúc bấy giờ đồng ý nghiên cứu lò nhiệt độ cao để sử dụng hàng trăm tấn Pu có thừa! Fuji Electric (Nhật), cũng tham gia vào chương trình, với mục đích chung là để bán cho các nước đang phát triển!
Nếu Areva Pháp, với 140kg phải cần 4 tháng để chế tạo nhiên liệu MOX, thì với trên 1000 tấn Pu hiện có, phải ít nhất là 20 thế kỷ! (trong lĩnh vực hạt nhân, dùng đơn vị thời gian lớn như thế là phải, để ta đừng quên rằng chu kỳ giảm một nửa phóng xạ của Pu là 240 thế kỷ!).
Cũng vì thế mà Mỹ đã cùng Areva thành lập một công ty tổ hợp DCS (Duke-Cogema-Stone Webster) để nghiên cứu việc xây cất ở Savannah River trong năm tới một xưởng Mỹ DEMOX. Nga cũng sẽ có xưởng CHEMOX để loại trừ bớt Pu.
Các nước nghèo, sau khi xử lý nhiên liệu, có thể tìm cách chế tạo vũ khí nguyên tử (mặc dù dân chúng đói rách, trường hợp này đã xảy ra!).Với lý do gì các cường quốc cấm họ? Iran đang kín đáo phản đối. Chạy vòng quanh (gọi là chu kỳ kín) - quân đội và dân sự lẫn lộn - nhưng rút cuộc, chất thải phóng xạ tuy bớt đi, mà vẫn còn đó! Nhiên liệu Uranium sẽ khan hiếm (điều hiển nhiên), nếu nước nào cũng sẽ tự hào có lò ĐHN, và chiến tranh nguyên tử (thay cho chiến tranh dầu mỏ) khó tránh khỏi. Các lò ĐHN, mục tiêu lý tưởng, sẽ được dội bom trước. Nói một cách khác, khi hòa bình bị lung lay, có lò ĐHN chẳng khác nào như chứa bom nguyên tử trong nhà!
Giá một thùng dầu càng cao (vừa mới vượt lên mức 55USD), công nghiệp ĐHN càng mừng.Vì quyền lợi riêng của mình, nước Mỹ, với số lượng dầu mỏ dự trữ quan trọng của họ - Strategic Petroleum Reserve (SPR), có khả năng lên đến 700 triệu thùng - có thể làm giá dầu hạ xuống bằng cách đổ vào thị trường mỗi ngày 4 triệu thùng (ba tháng tối đa và sau đó 1,8 triệu thùng), tức 50% mức sản xuất của Arap Saoudi. Trên thế giới không có nước nào có thể làm hạ giá nhiên liệu hạt nhân nhanh chóng như thế, nên cơn khủng hoảng, nếu xảy ra, sẽ tai hại cho hòa bình thế giới…
Làm ĐHN là khiêu khích tạo hóa. Với những lò hiện nay áp dụng hiện tượng phân rã hạt nhân (g uranium tương đương với 3 tấn than), các chuyên gia đã bắt chước lò thiên nhiên của tạo hóa trong lòng quả đất (lý thuyết này còn đang được tranh luận trong giới khoa học).
Mặt khác, theo đuổi các công trình nghiên cứu Điện nhiệt hạch hạt nhân (1g nhiên liệu tương đương với 45 thùng dầu) như lò nhiệt hạch thiên nhiên của mặt trời, mà không có gì bảo đảm kết quả, thì thật là phí thì giờ (hàng nửa thế kỷ) và tiền bạc (hàng chục tỷ USD).
Dự án ITER (Intenational Thermonuclear Exprerimental Reactor) cần ít nhất 12 tỷ USD nữa cho 30 năm tới. Phải đợi đến gần cuối thế kỉ 21 này mới biết có thể sử dụng điện nhiệt hạch hạt nhân hay không! Đến chân trời xa vời này, thì năng lượng tái tạo (NLTT) đã trưởng thành và kinh tế từ lâu (2030). Theo cá nhân tôi, thế giới đang đi vào một con đường bế tắc hết sức nguy hiểm.
ĐHN không phải là lời giải cho bài toán năng lượng và hòa bình của nhân loại và đặc biệt cho các nước như ta. Lời giải phù hợp cho năng lượng nước ta phải là Năng lượng tái tạo, như tôi vừa trình bày trong bài đăng trên Thời báo kinh tế Sài Gòn. Ta không nên mặc cảm: không đi vào con đường Điện hạt nhân không phải là ta “không có đầu óc thông minh”, ngược lại, tôi tin rằng người Việt Nam ta vốn không “nhẹ dạ, cả tin”, không “lên gân làm oai”, đủ tri thức để biết chọn con đường phát triển vững chắc, đồng thời tránh được “khuynh gia bại sản”, và hậu quả tai hại cho con cháu.
