Có gì bên trong 'ngôi mộ hạt nhân' - Nỗ lực đầu tiên của nhân loại nhằm xử lý chất thải phóng xạ trong 100.000 năm

Thế giới có một vấn đề lớn về chất thải hạt nhân. Hàng trăm nghìn tấn chất thải đã được sản xuất ra mà không có nơi nào đủ tốt để lưu trữ chúng. Thông thường, chúng được cất trữ trong các cơ sở tạm thời. Và hầu hết các chuyên gia đều đồng ý rằng cần phải có một giải pháp an toàn, lâu dài cho vấn đề này.

Phần Lan đang trên đà biến điều đó thành hiện thực, thậm chí đi trước cả các quốc gia như Trung Quốc, Mỹ và Anh để tạo ra ngôi mộ vĩnh viễn và đầu tiên trên thế giới cho chất thải phóng xạ.

Mang tên gọi Onkalo, nó là một địa điểm rộng lớn, với gần 5 km đường hầm dài đi sâu vào lòng đất tới 400 mét. Nhiệm vụ của nó rất đơn giản, đó là một nơi để đặt chất thải hạt nhân, cách xa mọi người, và quá trình tự phân hủy của chúng sẽ không bao giờ bị ai xáo trộn.

Nhưng điều đó có nghĩa là nó cần tồn tại khoảng thời gian 100.000 năm và con người chưa bao giờ phải lên kế hoạch cho một thứ gì đó có thể tồn tại lâu tới như vậy. Nhưng Onkalo vẫn ra đời, kết quả của gần 20 năm xây dựng không ngừng nghỉ. Nó có giá trị ước tính 3,5 tỷ euro (khoảng 3,7 tỷ USD) khi được lấp đầy toàn bộ các chỗ trống.

Đây là đường vào các đường hầm chứa, nhìn từ trên cao.

Hệ thống này bao gồm một nhà máy nơi các chất thải hạt nhân sẽ được bao bọc trong các thùng làm bằng sắt và đồng để bảo quản. Tiếp đó là 4,8 km đường hầm xoắn ốc, đi sâu vào lòng đất khoảng 400 mét. Nó cũng có một trục thang máy chạy thẳng từ trên xuống. Cùng với đó là một tổ hợp các đường hầm phụ, nơi chất thải hạt nhân sẽ bị chôn và bịt kín vĩnh viễn.

Cơ sở này có mục đích chứa khoảng 3.250 các hộp lớn, mỗi hộp dài khoảng 3 mét hoặc hơn. Số lượng chất thải mà nó có thể lưu trữ rơi vào khoảng 6.500 tấn nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Posiva, công ty điều hành Onkalo, ước tính rằng các đường hầm sẽ đầy trong khoảng 100 đến 120 năm.

Để đi tới tận cùng, bạn cần di chuyển trên một chiếc xe và càng đi xuống sẽ càng sâu. Đường hầm được thiết kế chỉ đủ rộng cho một chiếc xe di chuyển. Bạn sẽ cần mang theo thiết bị bảo vệ cá nhân như ủng và áo bảo hộ, cùng đèn pin. Mũ bảo hiểm đi kèm sẽ được gắn thiết bị theo dõi cho phép các nhân viên an ninh biết có bao nhiêu người trong đường hầm.

Các biển báo xuất hiện đều đặn nhắc nhở rằng bạn đã đi được bao xa. Biển báo màu xanh lục này đánh dấu mốc 3,1 km, quãng đường tính từ điểm vào trên mặt đất.

Điểm cuối sẽ là một cánh cửa kim loại cực nặng, đánh dấu sự khởi đầu của khu vực sẽ chứa chất thải hạt nhân. Sau khi các hoạt động cất trữ kéo dài hàng thế kỷ kết thúc, những đường hầm này sẽ bị phong tỏa và địa điểm này sẽ đóng cửa vĩnh viễn.

Toàn bộ cấu trúc xung quanh bạn lúc này sẽ là migmatit, một loại đá cứng với các vân đặc trưng. Để cất trữ thứ gì đó trong hàng nghìn năm, bạn cần một khu vực có địa chất gần như không thay đổi. Các nhà địa chất cần chắc chắn rằng cơ sở lưu trữ sẽ không bị nứt, xói mòn hoặc bị chia cắt bởi một trận động đất.

Khoang đá sẽ là ngôi nhà cuối cùng cho những thanh nhiên liệu hạt nhân như thế này. Trong ảnh là một mô hình mô phỏng, một thanh nhiên liệu thực sẽ chứa uranium tinh chế. Khoảng 250 đến 500 viên uranium dài 1,5 cm sẽ được tinh chế và xử lý bằng quy trình đặc biệt để biến chúng thành một loại gốm, sau đó đóng gói thành một thanh duy nhất. Hàng chục thanh này được kết hợp với nhau để tạo thành một cụm nhiên liệu. Mỗi tổ hợp chứa từ 167 đến 540 kg uranium, tùy thuộc vào lò phản ứng mà chúng được tạo ra.

Nhiên liệu chỉ có tính phóng xạ nhẹ trước khi đưa vào lò phản ứng. Sau khi được đưa ra khỏi lò phản ứng, nó có tính phóng xạ cao nhất. Nếu con người tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu thô tại thời điểm đó, nó có thể gây chết người. Nhưng các thanh nhiên liệu này sẽ được đóng gói và xử lý cẩn thận để tránh bất kỳ sự tiếp xúc nào. Điểm dừng chân đầu tiên của chúng là 40 năm trong các ao làm mát ở gần đó. Nhưng ao nước này có hai mục đích là làm nguội nhiên liệu và hoạt động như một hàng rào chống lại bức xạ. Tại Onkalo, các ao nước nằm ngay cạnh lò phản ứng.

Sau khi "đi bơi", các thanh nhiên liệu sẽ được đặt trong các ống kim loại khổng lồ như thế này. Đến thời điểm này, nhiên liệu đã mất 99,9% độ phóng xạ so với lúc dỡ khỏi lò phản ứng, nhưng vẫn cần để xa con người. Ống màu xám bên trong là gang dày và lớp ngoài là đồng. Gang để bảo vệ các thanh khỏi áp lực hoặc các lực bất ngờ khác, trong khi đồng có khả năng chống ăn mòn. Nước là kẻ thù chính của việc lưu trữ lâu dài và với đủ thời gian chúng sẽ thấm vào bất cứ thứ gì. Vì vậy cần phải tránh nước càng lâu càng tốt. Sẽ mất một thời gian rất lâu để nước ăn mòn qua các hộp đựng và tiếp xúc với các viên uranium bằng gốm.

Để tránh nước lọt vào ống đựng, biện pháp bảo vệ tiếp theo là một loại đất sét đặc biệt gọi là bentonit. Vật liệu này sẽ phồng lên khi tiếp xúc với nước, tạo ra một lớp niêm phong chặt xung quanh ống đựng.

Sau khi được niêm phong hoàn toàn, các hộp chứa sẽ vào thang máy để đưa xuống kho chứa cố định. Sau khi đến nơi, nó có thể được chôn cất trong ngách của các đường hầm, trong một quá trình gần như hoàn toàn tự động.

Một máy đào tự động sẽ đi dọc theo từng đường hầm để tạo hố cho mỗi hộp, giống như trong hình ảnh minh họa này.

Đây là nguyên mẫu của một chiếc máy khoan lỗ ngoài đời thực.

Một cỗ máy tự động khác sẽ khoét lỗ và đổ đẩy bằng bentonite để bảo vệ chúng khỏi nước. Hiện 5 đường hầm đã được xây dựng và đang chờ chính phủ Phần Lan ký duyệt để đưa nhóm chất thải đầu tiên xuống chôn cất.

Một chiếc máy thứ ba - cũng hoàn toàn tự động - sẽ lấy một các hộp từ một kho lưu trữ ngắn hạn để đem đi chôn.

Minh họa cảnh cỗ máy đưa các hộp chứa tới cái lỗ đã chuẩn bị và lót trước bằng bentonit.

Khi mỗi lỗ được lấp đầy, một chiếc máy khác sẽ đến và lấp đầy toàn bộ mọi thứ bằng nhiều bentonite hơn.

Mỗi đường hầm khi chứa đầy sẽ được bịt kín thêm bằng một nút bê tông khổng lồ, như thế này. Con người sẽ vẫn cần làm việc tại đây cho đến khi nó bị đóng cửa, vào khoảng năm 2120. Rác thải hạt nhân sẽ được chôn theo từng đợt và từng khu vực sẽ nhanh chóng được niêm phong. Nhưng mọi người vẫn cần phải tiếp cận khu phức hợp đường hầm để giám sát quá trình và đào thêm các đường hầm mới.

Khu phức hợp hang động này có phòng tắm với vòi hoa sen và nhà ăn, nơi các công nhân có thể nghỉ ngơi. Các công nhân sẽ làm việc từ 8 đến 12 giờ dưới lòng đất mỗi ca.

Các kỹ sư tự tin rằng họ đã nghĩ về mọi khả năng khả thi. Thậm chí đó có thể là các trận động đất hoặc núi lửa. Tuy nhiên, họ cho biết rằng sự kiện lớn được dự đoán tiếp theo là kỷ băng hà - vào khoảng 50.000 năm nữa. Khi đó, nước sẽ ngập mặt đất, gây ra áp lực lớn và cả động đất.

Nhưng ngay cả sau đó, địa điểm này sẽ không bị ảnh hưởng đáng kể. Và ngay cả trong trường hợp không chắc chắn, khi các hạt phóng xạ được giải phóng vào môi trường, tính toán của đơn vị điều hành Posiva cho thấy rằng đến lúc đó, rủi ro đối với con người và môi trường sẽ vẫn còn rất nhỏ. Tuy nhiên Posiva sẽ chỉ chịu trách nhiệm về hệ thống này cho đến khi nó bị đóng cửa, tức là trong 100 năm tới.

Nhiều quốc gia khác đã và đang cố gắng xây dựng hệ thống chứa chất thải hạt nhân của riêng mình. Trung Quốc gần đây đã bắt đầu thử nghiệm xem liệu họ có thể xây dựng một cơ sở xử lý địa chất ở sa mạc Gobi vào năm 2050 hay không. Còn Mỹ và Anh chậm hơn Phần Lan khoảng 20 đến 30 năm, vì họ thậm chí còn chưa chọn được địa điểm nào.

Tham khảo BI