Việc chôn lấp chất thải hạt nhân ở vùng hút chìm sẽ đưa những thùng chứa nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng dọc theo đai băng chuyền giữa các mảng kiến tạo và đi vào trong lớp vỏ Trái [r]
(1)XỬ LÝ CHẤT THẢI HẠT NHÂN SAU KHI THÁO DỞ NHÀ MÁY GVHD: NGUYỄN VĂN HOA SV THỰC HIỆN: 1/ NGUYỄN LÊ ANH 2/ NGUYỄN TỐ ÁI 3/ NGUYỄN QUỐC KHÁNH (2) ĐẶC ĐIỂM CỦA CHẤT THẢI HẠT NHÂN (3) Thông thường nhà máy điện hạt nhân có thể hoạt động vòng vài chục năm Sau đóng cửa, người ta phải tiến hành hàng loạt các việc cần thiết sau đây: Các việc cần phải làm sau đóng cửa Quản lý an toàn các vật liệu hạt nhân Quản lý an toàn các chất thải hạt nhân và phi hạt nhân Khử độc các chất phóng xạvà phi phóng xạ Tháo dỡ nhà máy Phá huỷ các công trình để phục hồicảnh quan cho môi trường (4) Đối tượng tháo dỡ không là các nhà máy điện hạt nhân, mà là tất các sở có liên quan tới chu trình nhiên liệu quy mô thương mại các sở khai thác urani, các nhà máy tái chế biến và làm giàu nhiên liệu, các nhà máy chế tạo nhiên liệu, các lò phản ứng hạt nhân, các sở cất giữ và xử lý chất thải… Vấn đề đặt bây là làm nào để xử lý chất thải hạt nhân cách an toàn? (5) PHÂN LOẠI Chất thải hạt nhân Chất thải có mức phóng xạ thấp (LLW) Chất thải có mức phóng xạ cao (HLW) (6) XỬ LÝ BAN ĐẦU Khi nhiên liệu đã lấy khỏi lò phóng xạ thì nó phải tích trữ bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng thời gian Nhiên liệu đã qua sử dụng phải giữ nước nhiệt tạo phân rã các sản phẩm phân hạch, đồng thời nhằm giới hạn mức độ phóng xạ khu vực bể chứa Sau vài năm, giảm nhiệt tạo phân hủy các sản phẩm phân hạch thì người ta bắt đầu xử lý trên khô Các thiết bị xử lý phải thiết kế để loại bỏ nhiệt phân hạch tạo và phải đảm bảo độ phóng xạ an toàn cho khu vực xung quanh (7) (8) MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI HẠT NHÂN (9) ĐƯA VÀO KHÔNG GIAN (DISPOSAL IN OUTERSPACE) Một tên lửa hay tàu thoi không gian sử dụng để khởi động các chất thải đóng gói vào không gian Phương pháp xử lý chất thải này có thể thích hợp cho chất thải phóng xạ “mức thấp” (LLW) nhiên liệu đã qua sử dụng Nhưng các vụ phóng tàu để đưa các chất thải (10) CHÔN SÂU LÒNG ĐẤT (DEEP BOREHOLES) (11) CHÔN SÂU LÒNG ĐẤT (DEEP BOREHOLES) Chất thải rắn đóng gói đặt các lỗ khoan sâu khoan từ bề mặt tới độ sâu vài km với đường kính thường ít mét Các thùng chứa chất thải ngăn cách với lớp bentonite xi măng Khoảng trên km niêm phong với các vật liệu nhựa đường, bentonite bê tông Ở độ sâu lớn 1000m, việc khai quật có thể trở nên ngày càng khó khăn nên tốn kém Một lợi việc chôn chất thải là có thể khoan chúng gần các lò phản ứng hạt nhân, giúp giảm khoảng cách để vận chuyển chất thải “nguy hiểm cao độ” xuống nơi chôn lấp Tuy nhiên, các nước vấp phải vấn đề liên quan đến lựa chọn địa điểm chôn lấp chất thải, (12) CHÔN LẤP DƯỚI BIỂN (DISPOSAL AT SEA) Chôn cất chất thải phóng xạ các trầm tích đại dương sâu có thể thực hai kỹ thuật khác nhau: đâm xuyên (penetrators) khoan lỗ (drilling placement) Sự đâm xuyên nặng khoảng vài rơi xuống nước, đủ động lượng để chôn sâu vào các lớp trầm tích Chất thải phóng xạ đóng gói các thùng chứa thủy tinh ngăn cản ăn mòn, chúng đặt bên ít là 4000 mét (13) CHÔN LẤP DƯỚI BIỂN (DISPOSAL AT SEA) Ngoài ra, có đề xuất phương pháp sử dụng phi tiêu cỏ hạt nhân (nuclear lawn darts) Niêm phong hai ba hộp đựng chất thải hạt nhân tráng men vào lõi cá ngừ khổng lồ thép không rỉ Cá ngừ này cho vào tàu lớn Quá trình lái chính xác thông qua việc sử dụng các cánh quạt lái Còn nhiều tranh cãi các diễn đàn đa phương các quốc gia phát triển hạt nhân nói riêng và (14) CHÔN DƯỚI SÔNG BĂNG (DISPOSAL IN ICE SHEETS) Các container làm tan băng xung quanh và lôi sâu vào dải băng, mà nơi đó băng đông lạnh lại trên các chất thải tạo lớp rào cản dày Chỉ nghiên cứu cho HLW, nơi nhiệt tạo các chất thải có thể sử dụng lợi tự chất thải chôn chất thải băng cách làm nóng chảy băng Lo ngại việc dịch chuyển các mảng băng (15) CHÔN LẤP Ở VÙNG HÚT CHÌM (DISPOSAL AT A SUBDUCTION ZONE) Nơi diễn quá trình hội tụ biên giới các mảng kiến tạo Việc chôn lấp chất thải hạt nhân vùng hút chìm đưa thùng chứa nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng dọc theo đai băng chuyền các mảng kiến tạo và vào lớp vỏ Trái Đất Giải pháp này gặp phải nhiều vấn đề liên quan đến chủ quyền lãnh thổ quốc gia tham gia (16) CẤT GIỮ TRONG ĐÁ NHÂN TẠO Cô lập các chất thải phóng xạ các loại đá tổng hợp nhân tạo sau đó chôn xuống lòng đất → ngăn chất thải phóng xạ và làm nhiễm độc đất, đá và nước xung quanh Các nhà khoa học đã phát triển loại đá nhân tạo (synrock) từ năm 1970 nhằm lưu giữ chất thải hạt nhân có mức phóng xạ lớn Một giải pháp tương tự là sử dụng vật liệu gốm nano bảo quản và lưu giữ chất thải phóng xạ (17) RÚT NGẮN CHU KỲ BÁN RÃ (GIANT LASER TRANSMUTES NUCLEAR WASTE) Một laser khổng lồ cắt giảm thời gian sống hạt chất thải phóng xạ từ hàng triệu năm còn vài phút Máy laser Vulcan có thể tạo các xung điện mạnh và ngắn, triệu tỷ Watts, bắn vào cục vàng nhỏ, tạo đủ xạ gamma để đánh bật các neutron đơn lẻ khỏi chất thải phóng xạ Iodine 129 Phương pháp này thực phòng thí nghiệm và có khả áp dụng (18) TÁI CHẾ CHẤT THẢI HẠT NHÂN Việc tái chế không giúp khai thác giá trị lượng cách đáng kể mà còn giảm khối lượng và độc tính phóng xạ chất thải hạt nhân,trong các nhà máy điện nguyên tử chưa thể tái sử dụng nhiên liệu này Nguyên nhân là dạng phổ biến Uranium, Ion uranyl có công thức hóa học là [UO2]2+ khó phân tách từ các nhiên liệu đã qua sử dụng Các nhà khoa học vừa sáng chế loại phân tử (19) PHƯƠNG PHÁP ROLFS (ROLFS METHOD) Klaus Rolfs tin ông có thể làm cho độ an toàn chất thải phóng xạ nhiều thập kỷ, không phải kỷ Nếu nó hoạt động, phương pháp Rolfs làm tốn kém chi phí xử lý ngầm không cần thiết Ông tuyên bố đã cắt giảm nửa thời gian đồng vị phóng xạ natri 1% cách nhúng nó kim loại palladium làm lạnh đến vài độ trên 00K Kết ông bị bác bỏ với ý tưởng lâu phân rã hạt nhân không bị ảnh hưởng môi trường (20) 10 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN XỬ LÝ IODINE PHÓNG XẠ Chuyên gia thuộc Đại học Sheffied đã 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 Giáo sư Neil Hyatt thuộc Khoa Kỹ thuật và Khoa học Vật liệu, Đại học Sheffied đã tìm cách khóa đồng vị phóng xạ Iodine loại vật liệu rắn, bền thích hợp cho xử lý sau cùng là Iodovanadinite Pb5(VO4)3I Phương pháp đưa cách thức chứa các hạt nhân phóng xạ này cách an toàn và nhanh chóng, làm giảm tác động tiềm tàng lâu dài tới sức khỏe người xả thải môi trường (21) TƯ 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=art icle&sid=197094 http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=EN_NEWS&ACTIO N=D&SESSION=&RCN=26110 http://www.vista.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /2987/seo/Phuong-phap-don-gian-xu-ly-iot-phong-xa/languag e/vi-VN/Default.aspx (22) CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE (23)