Thông tin tài liệu
Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Vật lý Bộ môn: Vật lý hạt nhân nguyên tử Đề tài Seminar: XỬ LÝ CHẤT THẢI HẠT NHÂN SAU KHI NHÀ MÁY THÁO DỞ GVHD: TS Nguyễn Văn Hoa Nhóm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lê Anh Nguyễn Tố Ái Nguyễn Quốc Khánh Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I Lý chọn đề tài Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân nhà máy tạo điện quy mô công nghiệp, sử dụng lượng thu từ phản ứng hạt nhân Các loại máy điện nguyên tử phổ biến thực tế nhà máy nhiệt điện, chuyển tải nhiệt thu từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện Đa số thực phản ứng dây chuyền có điều khiển lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt nhân với nguyên liệu ban đầu đồng vị Uran 235 sản phẩm thu sau phản ứng thường Pluton, neutron lượng nhiệt lớn Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh tia phóng xạ rị rỉ ngồi) qua máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo nước áp suất cao làm quay turbine nước, quay máy phát điện, sinh điện Khi trình sản xuất vả xử lý chất thải bảo đảm an toàn cao, nhà máy điện nguyên tử sản xuất lượng điện tương đối rẻ so với nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt gây nhiễm mơi trường nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên Việc lưu giữ thải chất thải hạt nhân an toàn cịn thách thức chưa có giải pháp thích hợp Vấn đề quan trọng dòng chất thải từ nhà máy lượng hạt nhân nguyên liệu qua sử dụng Một lò phản ứng công suất lớn tạo mét khối (25–30 tấn) nguyên liệu qua sử dụng năm Nó bao gồm urani khơng chuyển hóa lượng lớn nguyên tử thuộc nhóm Actini (hầu hết plutoni curi) Thêm vào đó, có khoảng 3% sản phẩm phân hạch Nhóm actini (urani, plutoni, curi) có tính phóng xạ lâu dài, sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ ngắn Vì vậy, cần phải có phương pháp xử lý chất thải hạt nhân phóng xạ nguy hiểm cho người mơi trường Đó lý để nhóm chúng tơi thực đề tài Trong trình sư tầm tài liệu, dich thiết kế seminar tránh khỏi sai sót đáng tiếc, mong độc giả đóng góp ý kiến phản hồi cho chúng tơi Thay mặt nhóm tơi xin chân thành cảm ơn! Trang 1/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com II Đặc điểm chất thải hạt nhân Một thách thức lớn ngành công nghệ hạt nhân vấn đề xử lý cất giữ chất thải Lý đơn giản chất thải hạt nhân có đồng vị phóng xạ tồn sau hàng triệu năm Thông thường nhà máy điện hạt nhân hoạt động vịng vài chục năm Sau đóng cửa, người ta phải tiến hành hàng loạt biện pháp cần thiết sau đây: - Quản lý an toàn vật liệu hạt nhân; Quản lý an toàn chất thải hạt nhân phi hạt nhân; Khử độc chất phóng xạ phi phóng xạ; Tháo dỡ nhà máy; Phá huỷ cơng trình để phục hồi cảnh quan cho mơi trường Đối tượng tháo dỡ không nhà máy điện hạt nhân, mà tất sở có liên quan tới chu trình nhiên liệu quy mơ thương mại sở khai thác urani, nhà máy tái chế biến làm giàu nhiên liệu, nhà máy chế tạo nhiên liệu, lò phản ứng hạt nhân, sở cất giữ xử lý chất thải… Tính đến tháng năm 2001, tồn giới có 90 lị phản ứng lượng thương mại, 50 nhà máy chế biến nhiên liệu, khoảng 100 sở khai thác urani 150 sở nghiên cứu khác, đến lúc phải ngừng hoạt động Nhiều sở số tháo dỡ cách suôn sẻ Tuy nhiên vấn đề quản lý an tồn chất thải phóng xạ vấn đề gây nhiều tranh cãi Thông thường chất thải hạt nhân chia làm hai loại: chất thải phóng xạ “mức thấp” (Low Level Radioactive Waste) chất thải phóng xạ “mức cao” (High Level Radioactive Waste) Đối với chất thải phóng xạ “mức thấp”, hoạt độ lẫn chu kỳ bán rã tương đối nhỏ Trong vòng 10 – 15 năm, hầu hết chất thải nhóm phân rã hết; nơi chơn cất coi bãi phế thải thông thường Tiêu biểu chất thải phóng xạ thuộc nhóm Ba-140 (13 ngày), Sr-89 (54 ngày), Ru-106 (1 năm), Ce-144 (1,3 năm)… Ngành công nghiệp hạt nhân tạo lượng lớn chất thải phóng xạ cấp thấp dạng công cụ bị nhiễm quần áo, dụng cụ cầm tay, nước làm sạch, máy lọc nước, vật liệu xây lò phản ứng Ở Hoa Kỳ, Ủy ban điều phối hạt nhân (Nuclear Regulatory Commission) cố gắng xét lại phép giảm vật liệu phóng xạ thấp đến mức giống với chất thải thơng thường thải vào bãi thải, tái sử dụng Hầu hết chất thải phóng xạ thấp có độ phóng xạ thấp người ta quan tâm đến chất thải phóng xạ liên quan đến mức độ ảnh hưởng lớn Các chất thải phóng xạ “mức cao” nói chung chất có nguồn gốc từ lõi lò phản ứng hạt nhân chất nổ hạt nhân urani, plutoni, mảnh phân hạch chất phóng xạ nhân tạo đứng sau urani Các chất lại chia làm hai nhóm nhỏ: Nhóm mảnh phân hạch nhóm đồng vị siêu urani Nhóm mảnh phân hạch thường trải qua chuỗi phân rã α, β γ để cuối trở thành đồng vị bền Nói chung, sau 1000 Trang 2/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com năm chúng có mức phóng xạ thấp Để đạt tới mức phóng xạ vơ hại này, nhóm siêu urani phải cần tới 500.000 năm, thêm vào q trình toả nhiệt kéo dài 200 năm Điển hình chất thải phóng xạ thuộc nhóm thứ Te-99 (2.106 năm), I-129 (16.107 năm) Đại diện chất nhóm Pu-239 (24.000 năm), Pu-240 (6.500 năm) Am-243 (7.300 năm) Ngun liệu qua sử dụng có tính phóng xạ cao phải thận trong khâu vận chuyển hay tiếp xúc với Tuy nhiên, nguyên liệu hạt nhân sử dụng giảm khả phóng xạ sau hàng ngàn năm Có khoảng 5% cần nguyên liệu phản ứng sử dụng lại nữa, ngày nhà khoa học thí nghiệm để tái sử dụng cần để giảm lượng chất thải Trung bình, sau 40 năm, dịng phóng xạ giảm 99,9% so với thời điểm loại bỏ nguyên liệu sử dụng, cịn phóng xạ nguy hiểm Nhiên liệu qua sử dụng xếp vào loại chất thải có tính phóng xạ mật độ cao Đó tăng dần sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ cao nhiên liệu dùng lò phản ứng Khi nhiên liệu qua sử dụng loại khỏi lò phản ứng thay nhiên liệu mới, phải tích trữ thời gian bể chứa nhiên liệu qua sử dụng Nhiên liệu qua sử dụng phải giữ nước nhiệt tạo phân rã sản phẩm phân hạch, đồng thời nhằm giới hạn mức độ phóng xạ khu vực bể chứa Các bể chứa thường đặt chỗ Tuy nhiên, tùy vào lượng nhiên liệu mà nhà máy lượng phải dự trữ, có thêm bể chứa bổ sung Hiện chưa có thiết bị xử lý dành cho chất thải có tính phóng xạ cao mang tính thương mại Sau vài năm, giảm nhiệt tạo phân hủy sản phẩm phân hạch đủ phép lưu trữ nhiên liệu qua sử dụng làm mát khơng khí, sấy khơ Trang 3/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thiết bị lưu trữ mặt đất Các thiết bị phải thiết kế để loại bỏ nhiệt từ nhiên liệu qua sử dụng thiết kế để hạn chế phóng xạ khu vực xung quanh thiết bị Hình minh họa phần cắt ngang thiết bị lưu trữ (HSM) với ống đựng bảo vệ Nhiên liệu để bên hộp, sau đặt bên thiết bị lưu trữ Đây số mẫu thiết kế việc lưu trữ nhiên liệu khô, số phận theo mặt cắt ngang dọc Việc lưu giữ thải chất thải hạt nhân an tồn cịn thách thức chưa có giải pháp thích hợp Vấn đề quan trọng dòng chất thải từ nhà máy lượng hạt nhân nguyên liệu qua sử dụng Một lị phản ứng cơng suất lớn tạo mét khối (25–30 tấn) nguyên liệu qua sử dụng năm Nó bao gồm Urani khơng chuyển hóa lượng lớn nguyên tử thuộc nhóm Actini (hầu hết Plutoni Curi) Thêm vào đó, có khoảng 3% sản phẩm phân hạch Nhóm Actini (Urani, Plutoni, Curi) có tính phóng xạ lâu dài, sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ ngắn Trang 4/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com III Một số phương pháp xử lý chất thải hạt nhân Đưa vào khơng gian (Disposal in outerspace) Có ba lý tốt để gửi chất thải hạt nhân vào không gian Đầu tiên, an tồn Thứ hai, khơng gian xử lý tốt so với việc chôn cất lịng đất Thứ ba, cuối mở rộng cánh cửa cho việc chinh phục không gian người Vũ trụ nơi có hoạt động phóng xạ mạnh, hấp thụ phóng xạ Chất thải đóng gói để nguyên vẹn hầu hết kịch tai nạn tưởng tượng Một tên lửa hay tàu thoi không gian sử dụng để khởi động chất thải đóng gói vào khơng gian Có số điểm đến cuối cho chất thải xem xét, bao gồm đạo vào mặt trời Nỗi lo chất thải hạt nhân tan biến gây hại cho người đưa chúng vào hệ mặt trời, hay “thả” vào mặt trời Bằng cách giữ cho hệ thống khởi động mặt đất thay đặt xe, thiết kế xây dựng container phá vỡ xếp nhiều lớp phịng ngừa rủi ro, hoạt động cách đắn an toàn Tuy nhiên phương pháp xử lý chất thải thích hợp cho chất thải phóng xạ “mức thấp” (LLW) nhiên liệu qua sử dụng (tức tồn lâu dài vật liệu phóng xạ cao tương đối nhỏ khối lượng) Câu hỏi điều tra Hoa Kỳ NASA vào cuối năm 1970 đầu năm 1980 Bởi chi phí cao giải pháp khía cạnh an tồn liên quan với nguy thất bại khởi động, giải pháp bị bỏ Hiện có máy phát điện đồng vị phóng xạ nhiệt (TRGs) có chứa vài kg Pu-238 đưa NASA Nhưng vụ phóng tàu để đưa chất thải hạt nhân vào không gian thất bại, hậu khơn lường nào? Khi tàu phóng rơi xuống đại dương, phát nổ vùng thượng quyển… hậu với người, sinh vật Trái Đất khơn lường Do đó, việc đưa chất thải ngồi vũ trụ cần cân nhắc Thậm chí, giả sử việc phóng ngồi khơng gian thành cơng theo lộ trình an tồn, ngày đó, chất thải quay trở lại Trang 5/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chơn sâu lịng đất (Deep boreholes) Trong khoảng thời gian dài mà số chất thải cịn độ phóng xạ dẫn đến ý tưởng xử lý chất thải hạt nhân cách chôn sâu kho lòng đất tạo thành dạng địa chất ổn định Sự ngăn cách tạo kết hợp cản trở thiết kế tự nhiên (đá, muối, đất sét) có nghĩa vụ tích cực việc trì khơng cho thiết bị vượt giới hạn đến hệ tương lai Sự ngăn cách thường gọi với khái niệm “nhiều ngăn cách” (multi – barrier), với bao bì thải, kho thiết kế địa chất, tất cung cấp ngăn cách để ngăn chặn hạt nhân phóng xạ đến người môi trường Kho lưu trữ bao gồm đường hầm khai thác hang động đặt vào chất thải đóng gói Chất thải rắn đóng gói đặt lỗ khoan sâu khoan từ bề mặt tới độ sâu vài km với đường kính thường mét Các thùng chứa chất thải ngăn cách với lớp bentonite xi măng Các lỗ khoan khơng hồn tồn đầy chất thải Khoảng km niêm phong với vật liệu nhựa đường, bentonite bê tông Việc khai quật kho lưu trữ sâu lòng đất phải sử dụng công nghệ khai thác công nghệ kĩ thuật dân dụng giới hạn đến địa điểm (ví dụ đất gần bờ), để khai quật ổn định hợp lý khơng có dịng nước ngầm lớn độ sâu từ 250m đến 1000m Ở độ sâu lớn 1000m, việc khai quật trở nên ngày khó khăn nên tốn Việc chôn chất thải hạt nhân xuống sâu lịng đất lựa chọn ưa thích nhiều quốc gia, bao gồm Argentina, Australia, Bỉ, Cộng hòa Séc, Phần Lan, Nhật Bản, Hà Lan, Hàn Quốc, Nga, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sĩ Mỹ Tuy nhiên, chơn câu hỏi gây tranh cãi Do đó, có nhiều thông tin phương pháp xử lý khác Mục đích xây dựng kho lưu trữ địa chất ILW (Internmediate Level Radioactive Waste) tồn lâu dài mà cấp giấy phép cho hoạt động xử lý Mỹ Kế hoạch xử lý nhiên liệu qua sử dụng nâng cao Phần Lan, Mỹ Thụy Điển Tại Trang 6/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Canada Vương quốc Anh, xử lý chôn sâu lựa chọn trình lựa chọn nơi xử lý khởi công Giải pháp chôn sâu dự tính giấy, mơ tả việc đưa chất thải vào hộp thép chôn sâu hàng km bề mặt Trái Đất Một lợi việc chơn chất thải khoan chúng gần lò phản ứng hạt nhân, giúp giảm khoảng cách để vận chuyển chất thải “nguy hiểm cao độ” xuống nơi chôn lấp Tuy nhiên, nước vấp phải vấn đề liên quan đến lựa chọn địa điểm chôn lấp chất thải, nguyên tắc tiêu chuẩn để đảm bảo an tồn cho mơi trường sinh thái khu vực đó… Chơn lấp biển (Disposal at sea) Đáy biển với lớp phù sa dày hấp thụ phóng xạ, việc khoan hố chơn gặp phải rủi ro khoan nhầm giếng dầu gây thảm họa Phần lớn đáy đại dương cấu tạo từ lớp đất sét dày nặng, ngun liệu hồn hảo để hấp thụ phóng xạ chất thải hạt nhân phát Biện pháp nhà hải dương học Charles Hollister, thuộc Viện Hải dương Woods Hole khởi xướng vào năm 1973 Việc lưu giữ chất thải hạt nhân đáy biển Quốc hội Mỹ thông qua năm 1986 Tuy nhiên, vấn đề cộm với việc lưu trữ, phải thực khoan giếng ngầm sâu đáy biển Thảm họa tràn dầu Deepwater Horizon lời cảnh báo hoạt động khoan, khai thác đáy biển Chơn cất chất thải phóng xạ trầm tích đại dương sâu thực hai kỹ thuật khác nhau: đâm xuyên (penetrators) khoan lỗ (drilling placement) Độ sâu chôn cất thùng chứa chất thải đáy biển khác hai kĩ thuật Trong trường hợp đâm xuyên, thùng chứa chất thải đặt khoảng 50 mét vào lớp trầm tích Sự đâm xuyên nặng khoảng vài rơi xuống nước, đủ động lượng để chơn sâu vào lớp trầm tích Một khía cạnh quan trọng việc xử lý chất thải để vào trầm tích đáy biển chất thải cô lập đáy biển độ dày trầm tích Năm 1986, số tín hiệu khả quan trình thu thập từ thí nghiệm thực độ sâu khoảng 250 mét vùng biển Địa Trung Hải Các thí nghiệm chứng minh cho thấy hướng tạo đâm xuyên bị đóng cửa lấp đầy xung quanh trầm tích có mật độ giống không bị ảnh hưởng Trang 7/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chất thải đặt cách sử dụng thiết bị khoan dựa kỹ thuật sử dụng vùng biển sâu khoảng 30 năm Bằng phương pháp này, đống chất thải đóng gói đặt lỗ khoan đến độ sâu 800 mét đáy biển, với container cao khoảng 300 mét đáy biển Trong năm 1980, tính khả thi việc xử lý HLW trầm tích đại dương sâu thẳm điều tra báo cáo Tổ chức Hợp tác Phát triển Kinh tế (Organisation for Economic Co – operation and Development) Đối với phương pháp này, chất thải phóng xạ đóng gói thùng chứa thủy tinh ngăn cản ăn mòn, chúng đặt bên 4000 mét nước địa chất ổn định sâu đáy biển, lựa chọn cho dòng chảy chậm làm chậm khả chuyển động hạt nhân phóng xạ Hạt nhân phóng xạ vận chuyển thông qua phương tiện địa chất, xuất đáy khối nước biển, sau pha loãng, khuếch tán, phân tán hút thấm bề mặt ảnh hưởng đến chất thải phóng xạ xử lý biển Do đó, phương pháp xử lý giúp ngăn chặn tăng thêm hạt nhân phóng xạ so với việc xử lý chất thải trực tiếp từ đáy biển Ngồi ra, có đề xuất phương pháp công nghệ thấp (very low – tech method), sử dụng phi tiêu cỏ hạt nhân Kế hoạch dùng để niêm phong hai ba hộp đựng chất thải hạt nhân tráng men vào lõi cá ngừ khổng lồ thép không rỉ Cá ngừ cho vào tàu lớn Tại địa điểm xác định trước đại dương, thả qua bên Q trình lái xác thơng qua việc sử dụng cánh quạt lái Với thiết kế thủy động lực thích hợp, chúng có khả đạt tốc độ hợp lý Điều cần đủ để chơn vùi hồn tồn trong bùn sâu (Đương nhiên, nơi phù hợp với bùn mềm thích hợp, cần phải chọn) Bên cạnh đó, cịn nhiều tranh cãi diễn đàn đa phương quốc gia phát triển hạt nhân nói riêng tồn cầu vấn đề xử lý chất thải hạt nhân biển Vì vậy, giải pháp chơn lấp đáy biển cần xem xét thỏa ước quốc tế nhằm đem lại lợi ích chung Trang 8/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chôn sông băng (Disposal in ice sheets) Chôn sông băng gặp phải nhiều trở ngại khách quan tượng nóng lên tồn cầu làm sơng băng, núi băng tan chảy nhiều Container chất thải tạo nhiệt phương pháp đặt tảng băng ổn định nơi Greenland Nam Cực Các container làm tan băng xung quanh lôi sâu vào dải băng, mà nơi băng đơng lạnh lại chất thải tạo lớp rào cản dày Mặc dù xử lý tảng băng xem xét mặt kỹ thuật cho tất loại chất thải phóng xạ, nghiên cứu cho HLW, nơi nhiệt tạo chất thải sử dụng lợi tự chất thải chôn chất thải băng cách làm nóng chảy băng Các phương pháp xử lý dạng băng không thực nơi Việc đặt cầu chất thải hạt nhân xuống phiến băng ổn định, để chảy xuống bên dưới, sau lớp băng khác đặc lại Chất thải bảo quản vĩnh viễn bên lớp băng dày hàng chục mét Tuy nhiên, ý kiến sớm bị loại bỏ Lý giải cho việc bác bỏ, lo ngại việc dịch chuyển mảng băng tượng biến đổi khí hậu nóng lên tồn cầu Nó bị từ chối nước ký Hiệp ước Nam Cực năm 1959 cam kết cung cấp giải pháp quản lý chất thải phóng xạ họ phạm vi biên giới quốc gia Kể từ năm 1980, xem xét phương pháp Hiện nay, đỉnh Quelccaya Nam Peru, đỉnh núi băng nhiệt đới lớn giới, có tốc độ tan chảy khoảng 60 mét năm, tăng gấp 10 lần so với tốc độ tan băng năm 1960 Trang 9/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chơn lấp vùng hút chìm (Disposal at a subduction zone) Giải pháp gợi ý việc đưa thùng chứa chất thải hạt nhân xuống dọc theo vùng hút chìm mảng kiến tạo Khái niệm vùng hút chìm lạ lẫm với nhiều người Đây thuật ngữ địa chất học, nơi diễn trình hội tụ biên giới mảng kiến tạo: mảng kiến tạo di chuyển xuống mảng kiến tạo khác, sau bị chìm xuống lớp vỏ trái đất Tỉ lệ hút chìm khoảng vài cm năm (trung bình từ 2-8 cm) Về mặt lý thuyết, việc chôn lấp chất thải hạt nhân vùng hút chìm đưa thùng chứa nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng dọc theo đai băng chuyền mảng kiến tạo vào lớp vỏ Trái Đất Tuy nhiên, giải pháp gặp phải nhiều vấn đề liên quan đến chủ quyền lãnh thổ quốc gia tham gia nhiều bên liên quan, giống dự án chôn lấp đáy biển Cất giữ đá nhân tạo Các loại đá nhân tạo có khả lưu trữ chất thải hạt nhân lâu dài Lựa chọn tốt thực việc cô lập chất thải phóng xạ loại đá tổng hợp nhân tạo sau chơn xuống lịng đất Cách ngăn chất thải phóng xạ làm nhiễm độc đất, đá nước xung quanh Các nhà khoa học phát triển loại đá nhân tạo (synrock) từ năm 1970 nhằm lưu giữ chất thải hạt nhân có mức phóng xạ lớn Các loại đá thiết kế khác phụ thuộc vào loại chất thải riêng biệt, dựa công thức cho phản ứng nước – ánh sáng hàm lượng chất plutonium Trang 10/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Một giải pháp tương tự sử dụng vật liệu gốm nano bảo quản lưu giữ chất thải phóng xạ nhà khoa học Australia dùng sơn với sợi gốm nano làm từ oxit titan để sơn lên bề mặt bể hay thùng lớn thép, dùng để chứa chất thải phát sinh trình khai thác chất phóng xạ nước thải trình làm mát lị phản ứng Vật liệu gốm nano có ưu điểm bền có thời gian tồn lâu ion chất phóng xạ, có khả bẫy ion dương chất phóng xạ giữ chặt chúng Chỉ cần quét lớp sơn mỏng cỡ nano mét (một phần tỷ mét) tăng độ an toàn lên nhiều Rút ngắn chu kỳ bán rã (Giant laser transmutes nuclear waste) Máy Laser Vulcan Hiện nay, số nhà khoa học tính tới việc giảm chu kỳ bán rã chất thải phóng xạ, qua đó, xử lý nhanh chóng chất này, thay tìm cách chơn chúng chờ chúng phân rã hết Một laser khổng lồ cắt giảm thời gian sống hạt chất thải phóng xạ từ hàng triệu năm cịn vài phút Chiến tích làm dấy lên hy vọng có giải pháp để hạn chế vấn đề lớn điện hạt nhân chất thải – hi vọng vào ngày Máy Laser Vulcan thiết bị đời từ ý tưởng Máy tạo xung điện mạnh ngắn, triệu tỷ Watts, bắn vào cục vàng nhỏ, tạo đủ xạ gamma để đánh bật neutron đơn lẻ khỏi chất thải phóng xạ Iodine 129 Iodine129 nhiều đồng vị phóng xạ tạo Uranium bị đốt lò phản ứng hạt nhân Tuy nhiên, nhà khoa học đánh giá, máy Laser không giải triệt để vấn đề chất thải xong giảm độ mức độ phóng xạ Chuyển hố thực cách sử dụng Laser Vulcan, có kích thước khách sạn nhỏ lưu giữ Phịng thí nghiệm Rutherford Appleton Oxfordshire Khoảng triệu nguyên tử Iodine– 129 biến thành Iodine–128 Chu kỳ bán rã Iodine–129 15,7 triệu năm, có nghĩa cịn phóng xạ thời gian dài Ngược lại, chu kỳ bán rã Iodine–128 25 phút Và có kỹ thuật tương tự áp dụng cho chất thải phóng xạ khác Technetium–99, Stronti–90 đồng vị Caesium Tuy nhiên, trình khác yêu cầu chất thải khác tồn lâu dài Plutonium Americium Trang 11/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cũng chuyển hố chất thải hạt nhân lò phản ứng máy gia tốc hạt Tuy nhiên, giới khoa học cần phải phát triển máy laser nhỏ gọn, phù hợp Q trình phải tới 30 năm Các phương pháp sử dụng nhiều lượng Hiện nhóm nghiên cứu phải bắn laser Vulcan 1017 lần vào cục Iodine–129 nặng 46 gam để chuyển hoá tất nguyên tử Karl Krushelnick, chuyên gia vật lý Laser ĐH Hoàng gia, London, khuyến cáo: “Chúng ta cần cần xây dựng số nhà máy điện để chuyển hoá chất thải từ nhà máy điện hạt nhân” Ngay có thiết bị Laser hiệu quả, cơng nghệ Laser phải đối mặt với trở ngại khác Theo McKinley thuộc Công ty chất thải hạt nhân Thuỵ Sĩ Nagra, giảm đột ngột chu kỳ bán rã đồng vị làm mức xạ phát giây tăng vọt Bức xạ ban đầu từ Iodine–128 cao gấp hàng trăm tỷ lần so với từ iodine–129, gây nguy hiểm nhân viên vận hành Phương pháp thực phịng thí nghiệm có khả áp dụng giai đoạn xử lý ban đầu chất thải hạt nhân Tái chế chất thải hạt nhân Uranium sử dụng lò phản ứng hạt nhân lấy 5% lượng, nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng đến 95% giá trị lượng, việc tái chế không giúp khai thác giá trị lượng cách đáng kể mà cịn giảm khối lượng độc tính phóng xạ chất thải hạt nhân,trong nhà máy điện nguyên tử chưa thể tái sử dụng nhiên liệu Những nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng giữ hồ mát nhà máy hạt nhân Yongbyon, Triều Tiên năm 2003 Nguyên nhân dạng phổ biến Uranium, Ion uranyl có cơng thức hóa học [UO2]2+ khó phân tách từ nhiên liệu qua sử dụng Trang 12/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các nhà khoa học vừa sáng chế loại phân tử “ăn” chất phóng xạ uranium giúp chuyển đổi chất thải hạt nhân thành nhiên liệu Loại phân tử mà nhà khoa học Đại học Edinburgh, Scotland tạo có dạng mạch vịng Nó giống hàm tiếp xúc với chất uranyl, “ăn” phần lớn ion Nhờ vậy, cấu trúc uranyl bị suy yếu giúp nhiên liệu cháy dễ dàng phản ứng với chất có khả dễ tách lọc khỏi chất thải, không gây ô nhiễm môi trường Các nhà nghiên cứu đưa nhiều thách thức khác cần vượt qua trước phân tử Pac-Man sử dụng rộng rãi Ví dụ, phân tử mạch vịng khơng có tác dụng tốt mơi trường nước khơng khí Song nhà khoa học cho kết nghiên cứu mở kỷ nguyên – kỷ nguyên lượng hạt nhân thân thiện môi trường Phương pháp Rolfs (Rolfs Method) Klaus Rolfs tin ơng làm cho độ an tồn chất thải phóng xạ nhiều thập kỷ, khơng phải kỷ Nếu hoạt động, phương pháp Rolfs làm tốn chi phí xử lý ngầm khơng cần thiết Ơng tun bố cắt giảm nửa thời gian đồng vị phóng xạ natri 1% cách nhúng kim loại palladium làm lạnh đến vài độ 00K Tiếp theo, ông muốn nhắm mục tiêu Radium–226 với chu kỳ bán rã 1600 năm, phần quan trọng chất thải hạt nhân Ơng nghĩ đưa xuống 100 năm ỏi Kết ơng bị bác bỏ với ý tưởng lâu phân rã hạt nhân không bị ảnh hưởng môi trường Rolfs, Đại học Ruhr Bochum, Đức, nói 10 năm để giải lý thuyết kỹ thuật cần thiết để làm cho công nghệ ông thực tế 10 Phương pháp đơn giản xử lý Iodine phóng xạ Chuyên gia thuộc Đại học Sheffied phát phương thức nhằm cố định dạng Iodine phóng xạ cách sử dụng sóng vi ba Đồng vị phóng xạ Iodine tạo phân rã nhiên liệu Uranium phản ứng hạt nhân Iodine phóng xạ quan tâm nhiều chuyển động nhanh môi trường hấp thu chọn lọc qua tuyến giáp gây nguy ung thư nghiêm trọng tiếp xúc thời gian dài Hơn nữa, đồng vị Iodine–129, loại Iodine phóng xạ, có thời gian tồn lâu, 15,7 nghìn năm, mối nguy hiểm lớn dài hạn mà người phải đối mặt phát thải suốt q trình xử lý địa chất chất thải hạt nhân Giáo sư Neil Hyatt thuộc Khoa Kỹ thuật Khoa học Vật liệu, Đại học Sheffied tìm cách khóa đồng vị phóng xạ Iodine loại vật liệu rắn, bền thích hợp cho xử lý sau Iodovanadinite Pb5(VO4)3I Nghiên cứu, đăng tạp chí Nuclear Materials, chứng minh phương thức nhanh chóng, đơn giản, rẻ tiền thực áp suất khơng khí Giáo sư Hyatt nhóm nghiên cứu tạo vật liệu rắn nhằm cố định Iodine với công thức Pb5(VO4)3I cách gia nhiệt hỗn hợp Iodine chì, Oxit chì Oxit Vanadi Trước đây, hỗn hợp đạt sử dụng áp suất cao bình chứa kín Iodine bay nhiệt độ cao Tuy nhiên, sử dụng Vanadi, chất hấp thu tốt vi sóng 2.45 Trang 13/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hz, tần số sử dụng lò vi sóng nội địa, nhóm nghiên cứu gia nhiệt hỗn hợp chất hóa học lị vi sóng để tạo Pb5(VO4)3I phút Chìa khóa thành cơng (Pb5(VO4)3I) chất hấp thu vi sóng 2.45 Hz, chất hình thành, chất thử nghiệm khơng thể hấp thu vi sóng nên nhiệt độ khơng lên tới đủ cao để làm bay iot Iot 131 khí có hại thải từ nhà máy điện nguyên tử Fukushima Nhật Bản trận động đất sóng thần tháng 4/2011 nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng tới sức khỏe người từ thử nghiệm nổ bom nguyên tử từ năm 1950, thải thảm họa Chernobyl Nghiên cứu trông đợi giảm thiểu tác động tới sức khỏe cộng đồng rị rỉ iot phóng xạ môi trường cách cung cấp phương pháp đơn giản, rẻ tiền để cố định iot phóng xạ vật liệu rắn, chất triển khai nhanh chóng có cố GS Nei Hyatt cho biết, dự trữ nhiên liệu hạt nhân, iot khơng bị cố định, bể chứa bị rị rỉ, chúng dễ dàng phân tán ngồi Hiện nay, iot 129 rị rỉ từ q trình tái sản xuất nhiên liệu hạt nhân đào thải trực tiếp bờ biển Sellafied biển Ailen Một lượng đáng kể chất phóng xạ thải biển Nhật Bản cố Fukushima Phương pháp đưa cách thức chứa hạt nhân phóng xạ cách an tồn nhanh chóng, làm giảm tác động tiềm tàng lâu dài tới sức khỏe người xả thải môi trường Trang 14/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com IV Tài liệu tham khảo A Modest Proposal for Nuclear Waste Disposal – by Willis Eschenbach Radioactive Waste Management - USNRC Technical Training Center Storage and Disposal Options - Radioactive Waste Management Appendix (Updated November 2010) http://www.world-nuclear.org/ http://www.newscientist.com/ http://www.xaluan.com/modules.php?name=News&file=article&sid=197094 http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=EN_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RC N=26110 http://www.vista.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/2987/seo/Phuong-phapdon-gian-xu-ly-iot-phong-xa/language/vi-VN/Default.aspx Trang 15/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com V I Mục lục Lý chọn đề tài II Đặc điểm chất thải hạt nhân III Một số phương pháp xử lý chất thải hạt nhân Đưa vào không gian (Disposal in outerspace) Chơn sâu lịng đất (Deep boreholes) Chôn lấp biển (Disposal at sea) Chôn sông băng (Disposal in ice sheets) Chôn lấp vùng hút chìm (Disposal at a subduction zone) 10 Cất giữ đá nhân tạo 10 Rút ngắn chu kỳ bán rã (Giant laser transmutes nuclear waste) 11 Tái chế chất thải hạt nhân 12 Phương pháp Rolfs (Rolfs Method) 13 10 IV Phương pháp đơn giản xử lý Iodine phóng xạ 13 Tài liệu tham khảo 15 V Mục lục 16 Trang 16/16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... chất thải hạt nhân Một thách thức lớn ngành công nghệ hạt nhân vấn đề xử lý cất giữ chất thải Lý đơn giản chất thải hạt nhân có đồng vị phóng xạ tồn sau hàng triệu năm Thông thường nhà máy điện hạt. ..I Lý chọn đề tài Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân nhà máy tạo điện quy mô công nghiệp, sử dụng lượng thu từ phản ứng hạt nhân Các loại máy điện nguyên tử phổ biến thực tế nhà máy. .. nhân hoạt động vịng vài chục năm Sau đóng cửa, người ta phải tiến hành hàng loạt biện pháp cần thiết sau đây: - Quản lý an toàn vật liệu hạt nhân; Quản lý an toàn chất thải hạt nhân phi hạt nhân;
Ngày đăng: 01/11/2022, 15:02
Xem thêm:
