Khung bảo hộ được xây dựng nhằm bảo vệ lò phản ứng hạt nhân. Ảnh chụp 27.04.2021 bởi RadioLiberty
Cố vấn của Tổng thống Ukraine Volodymyr Zelensky mới đây đã trả lời truyền thông rằng quốc gia này đã hoàn toàn mất quyền kiểm soát nhà máy hạt nhân Chernobyl vào tay quân đội Nga.
Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đã nhận được thông báo từ phía Ukraine rằng “có một lực lượng vũ trang không xác định” đã kiểm soát mọi cơ sở của nhà máy nhưng không xảy ra thương vong hoặc hư hại.
Hôm 24/02 vừa rồi, Tổng giám đốc IAEA - ông Rafael Mariano Grossi - thông báo rằng các bộ phận của IAEA đang cố gắng theo dõi tình hình Ukraine và kêu gọi kiềm chế tối đa các hành động bạo lực tại khu vực này, hạn chế tối đa trường hợp xấu xảy ra với cơ sở hạt nhân Chernobyl. Ngoài ra, IAEA cũng cho biết rằng các thông báo và dữ liệu họ thu thập cũng như nhận được đều cho thấy rằng nhà máy điện hạt nhân này vẫn an toàn.
Có một thực tế không thể phủ nhận là dù chiến sự còn phức tạp nhưng với Chernobyl việc giữ cho nó an toàn là điều bắt buộc, bởi an ninh hạt nhân - ngăn ngừa thảm họa hạt nhân luôn là ưu tiên tối quan trọng của mọi quốc gia trên thế giới.
THẢM HỌA HẠT NHÂN TỒI TỆ NHẤT LỊCH SỬ
Một trong những điều ít biết đến là nhà máy điện hạt nhân Chernobyl được xây dựng tại thành phố Pripyat, Ukraine, đi vào vận hành lần đầu tiên vào năm 1977 với công suất lắp đặt 3.515 MW. Tất cả các lò phản ứng đều là loại VVER do Nga thiết kế.
Ukraine sử dụng chủ yếu năng lượng điện hạt nhân, nhà máy Chernobyl với 15 lò phản ứng có thể đáp ứng tới 50% nhu cầu sử dụng năng lượng của đất nước này. Trong quá trình vận hành, nhà máy điện hạt nhân Chernobyl đã từng xảy ra một sự cố nghiêm trọng, để lại nhiều thiệt hại.
Thảm họa Chernobyl
Ngày 26 tháng 4 năm 1986, lò phản ứng số 4 của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Pripyat, Ukraine (khi ấy còn thuộc Liên bang Xô Viết) bị nổ. Đây được coi là một thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân, do tổn thất nặng nề về cả người và tài sản.
Nhà máy hạt nhân Chernobyl của Ukraine sau vụ nổ và hỏa hoạn ở lò phản ứng số 4 vào năm 1986. Ảnh A.P
Trước vụ tai nạn xảy ra, lò phản ứng số 4 chứa từ 180 đến 190 tấn nhiên liệu hạt nhân (uranium dioxide). Sau vụ nổ, do không có hệ thống tường chắn, các đám mây phóng xạ từ nhà máy đã nhanh chóng lan rộng ra nhiều vùng phía Tây Liên bang Xô Viết, Đông Âu và Tây Âu. Theo ước tính, khoảng từ 5% đến 30% khối lượng nhiên liệu hạt nhân nói trên đã thoát ra và gây ảnh hưởng lớn.
Đến hiện tại, vẫn chưa có kết luận chính xác về nguyên nhân xảy ra thảm họa Chernobyl. Các kịch bản đều xoay quanh việc tăng công suất hoạt động của nhà máy dẫn đến việc không thể kiểm soát mức năng lượng, gây ra vụ nổ nêu trên.
Vụ nổ đã khiến lò phản ứng số 4 bị hư hại hoàn toàn. Nguồn thealantic.com
Hậu quả quá lớn
Vụ nổ đã gây nhiễm xạ một khu vực rộng lớn (các phần được tô màu đỏ, hồng và vàng theo mức độ ô nhiễm phóng xạ). Nguồn: Wikipedia.org
Trong vòng 3 tháng đầu tiên sau vụ nổ, 31 người đã thiệt mạng do nguyên nhân của vụ nổ; từ năm 1987 đến năm 2004, có 19 người chết do ảnh hưởng của phóng xạ; 34 người tham gia khắc phục sự cố bị các bệnh cấp tính khác nhau và đều liên quan đến phóng xạ. Trong bán kính 30km tính từ trung tâm vụ nổ, khoảng 5 triệu ha đất nông nghiệp đã bị ảnh hưởng nặng nề làm mất khả năng trồng trọt và canh tác.
Sự cố khiến thiệt hại nặng nề cả về người và của. Nguồn: theatlantic.com.
Song, do chính quyền Xô Viết thời đó cố tình che giấu không tiết lộ chi tiết về thảm họa nên số liệu nêu trên chỉ là số liệu ước tính. Trên thực tế, con số thiệt hại về người và của có thể lớn hơn rất nhiều. Đến tận khi Nga giành được quyền kiểm soát Chernobyl hôm 24/2 vừa rồi, phóng xạ tại nơi đây vẫn còn tồn tại.
Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl có thể phát nổ lần nữa
Vào hồi tháng 5 năm ngoái, các thông tin IAEA nhận được đã cho thấy rằng hàng tấn nhiên liệu hạt nhân trong tầng hầm của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl đã bắt đầu nảy sinh phản ứng phân hạch và không có dấu hiệu dừng lại dù nhà máy đã dừng hoạt động.
Theo đó, các phản ứng hạt nhân đang diễn ra âm ỉ trong tầng hầm của nhà máy điện này. Khi đang theo dõi nhà máy điện sau thảm họa hạt nhân năm 1986, các nhà nghiên cứu đã nhận thấy số lượng neutron trong phòng 305/2 ở dưới tầng hầm của nhà máy tăng vọt.
Theo nhà hóa học vật liệu hạt nhân tại Đại học Sheffield Vương Quốc Anh - ông Neil Hyatt cho biết những vật liệu trong căn phòng đang bước vào giai đoạn phản ứng phân hạch mới, tạo ra năng lượng. Các vật liệu này giống như những cục than hồng có thể bùng lên nếu không bị tác động trong một khoảng thời gian dài, điều này có thể sẽ dẫn đến một vụ nổ khác.
Song, theo Maxim Saveliev - một nhà nghiên cứu cấp cao của Viện Nghiên cứu các vấn đề an toàn của nhà máy điện hạt nhân (IS PNPP) ở Kiev, Ukraine cho biết, vụ nổ này sẽ không có sức công phá khủng khiếp và gây ra thảm họa như năm 1986 bởi phần lớn vụ nổ sẽ được kiểm soát bên trong mái vòm thép và bê tông được xây dựng sau năm 1986.
Cấu trúc thép bảo vệ tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl. Ảnh A.P
Ông cũng cho biết rằng các mái vòm đã cũ nên nếu vụ nổ xảy ra, mái vòm có thể dễ dàng đổ sụp khiến khu vực nhà máy bị bao phủ bởi các mảnh vỡ và bụi phóng xạ, làm chậm quá trình dọn dẹp các vật liệu dưới tầng hầm.
BÊN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN CHERNOBYL
Nhà máy Chernobyl sau vụ nổ hạt nhân vào năm 1986. Ảnh A.P
Kể từ thảm họa hạt nhân năm 1986 đến nay, phía bên trong nhà máy hạt nhân luôn được che chắn cẩn thận và rất hạn chế cho người tiếp cận để tìm hiểu cũng như kiểm tra do lo sợ các phóng xạ còn tồn dư bên trong sẽ ảnh hưởng trực tiếp lên sức khỏe cũng như gây thiệt hại về tính mạng.
Ảnh chụp từ khu lò phản ứng số 3. Ảnh PetaPixel
Năm 2021, một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Bristol Vương Quốc Anh, cùng với các nhà nghiên cứu và kỹ sư Ukraine đã mạnh dạn vào tận phía bên trong nhà máy để nghiên cứu và lập bản đồ bức xạ mới. Nhóm nghiên cứu còn đặc biệt mang theo một chú chó robot để kiểm tra khả năng “đánh hơi” bức xạ của nó.
Các nhà nghiên cứu đã thăm quan một số khu vực của nhà máy, trong đó có lò phản ứng số 4.
Một khu trong nhà máy được đánh giá là an toàn để các nhà nghiên cứu có thể trực tiếp đi vào. Ảnh: IFLS
Giáo sư Tom Scott, Trưởng nhóm nghiên cứu của Đại học Bristol cho biết: “Khám phá phòng điều khiển của lò hạt nhân số 4 là một trải nghiệm vừa căng thẳng vừa thú vị”.
“Các dữ liệu khoa học chúng tôi thu thập được sau chuyến đi sẽ là tiền đề cho việc loại bỏ các nguyên liệu gây nguy hiểm cho nhà máy, đồng thời hỗ trợ chuyển đổi không gian nhà máy và các vùng xung quanh thành nơi an toàn” - theo tiến sĩ Maxim Saveliev.
Phòng giám sát lò phản ứng. Ảnh: IFLS
Hồ nhiên liệu cạn kiệt. Ảnh: IFLS
Cấu tạo bên dưới hồ nhiên liệu. Ảnh: IFLS
Phòng trích xuất nhiên liệu. Ảnh: IFLS
Phía dưới bể chứa nhiên liệu. Ảnh: IFLS
Tàu chở nhiên liệu phía ngoài. Ảnh: IFLS
Kiểm tra sau khi rời khỏi khu phức hợp. Ảnh: IFLS
Nhà kho chứa các thùng đựng rác thải phóng xạ. Ảnh: IFLS
Sơ đồ tầng trệt của nhà máy. Ảnh: IFLS
Các đường ống và dây điện khắp nơi. Ảnh: IFLS
Quá trình khám phá phía bên trong nhà máy Chernobyl. Nguồn: IFLS
Cơ chế hoạt động của lò phản ứng hạt nhân
Về cơ bản, cơ chế hoạt động của nhiệt điện và điện hạt nhân tương đối giống nhau, cả hai hệ thống đều lợi dụng cơ chế sinh nhiệt làm bốc hơi nước để quay tua-bin, từ đó sinh ra điện năng.
Sơ đồ lò phản ứng hạt nhân. Ảnh Howstuffworks.
Lò phản ứng hạt nhân được sử dụng với mục đích tạo ra nhiệt thông qua các phản ứng nhiệt hạch (khác với việc đốt than để sinh ra nhiệt ở các nhà máy nhiệt điện).
Các nhá máy điện hạt nhân sử dụng Urani oxit (UO2) phân hạch. Chất này sẽ được nén thành các viên nhiên liệu, sau đó được đóng gói thành các thanh nhiên liệu, nhiều thanh ghép lại thành các phần tử nhiên liệu. Các thánh này sau đó được ngâm trong nước bên trong một chiếc bình phản ứng có vỏ dày 20cm làm bằng thép.
Phản ứng phân hạch được kích thích ban đầu bằng việc bắn phá neutron hạt nhân, một neutron được bắn vào sẽ phá vỡ cấu trúc phân tử và sinh ra nhiều neutron khác, các neutron liên tiếp va đập vào các phân tử khác và tạo ra phản ứng dây chuyền - đây được gọi là quá trình phân hạch. Điều quan trọng trong phản ứng hạt nhân là phản ứng này phải được kiểm soát sao cho chỉ có duy nhất một neutron được giải phóng sau mỗi lần phân hạch.
Mô phỏng các phản ứng phân hạch bằng quá trình bắn phá nơtron hạt nhân.
Các neutron tự do còn lại bị bắt bớt bởi thanh điều khiển (được làm từ các nguyên tố hóa học có khả năng hấp thụ neutron mà không sinh ra phản ứng phân hạch mới).
Cấu tạo và vị trí đặt thanh điều khiển.
Các phản ứng phân hạch nêu trên sinh ra nhiệt làm sôi nước và sản sinh ra hơi nước. Hơi nước sau đó được dẫn đến tua-bin hơi nước làm quay cánh quạt. Do hơi nước được sản sinh nhanh và nhiều nhờ phản ứng hạt nhân sẽ tạo ra áp suất cao làm các cánh quạt quay nhanh ở tốc độ khoảng 1.500 vòng/phút.
Cấu tạo tua-bin và nhà máy phát điện.
Các cánh quạt tua-bin dẫn động tới máy phát điện và tạo ra điện áp khoảng vài trăm Vôn.
Điện áp sau đó được tăng lên hàng trăm ngàn Vôn thông qua hệ thống các máy biến thế nhằm hạn chế hao phí trên đường truyền tải.
Điện sau đó được hòa vào lưới điện phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người.
Video minh họa cơ chế hoạt động của lò phản ứng hạt nhân