- Gần đây, dư luận bàn luận nhiều đến thông tin Triều Tiên sắp cho ra đời một lò phản ứng nước nhẹ mới ở Trung tâm Yongbyon với mục tiêu được đồn đoán là để chế tạo bom nguyên tử. Không ít bạn đọc liên tưởng đến Lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ ở Đà Lạt và đặt câu hỏi: Hai loại lò nước nhẹ này khác nhau như thế nào?
Lò phản ứng Đà Lạt vì mục đích hoà bình
|
| Lò phản ứng Đà Lạt, Viện Năng lượng Hạt nhân, thành phố Đà Lat. |
Du khách một lần đi qua thành phố du lịch Đà Lạt, nhìn quang cảnh khuôn viên Viện Nghiên cứu Hạt nhân sẽ không khỏi ngạc nhiên khi biết có một lò phản ứng hạt nhân nằm bên trong ngôi nhà tròn xinh xắn.
Lò phản ứng hạt nhân và Viện Nghiên cứu Hạt nhân nằm ở ven thành phố, trên một ngọn đồi thoai thoải, bên cạnh là vườn hoa thành phố và đi quá nữa là hồ Xuân Hương, những đồi cỏ xanh non tiếp tiếp nhau. Lò phản ứng duy nhất của nước ta thực sự gần gũi thiên nhiên và thân thiện với cộng đồng, chẳng có nét nào là đồ sộ, kín đáo, bí ẩn, cách xa khu dân cư hàng chục cây số và cách ly dân chúng bởi tầng tầng lớp lớp cổng kín, tường cao, lính tráng bảo vệ cẩn mật như Trung tâm hạt nhân Yongbyon ở xứ người.
Khác với lò Yongbyon có công suất lớn, lò phản ứng hạt nhân Ðà Lạt thuộc loại lò nghiên cứu, chỉ có công suất nhiệt 500 KW hay 0,5 MW. Trên thế giới có những 160 lò phản ứng nghiên cứu, nhiều nhất là ở Nga (với 62 lò), tiếp theo là Hoa Kỳ (54), Nhật (18), Pháp (15), Đức (14) và Trung Quốc (13). Nhiều nước nhỏ hoặc đang phát triển cũng có lò nghiên cứu, như: Bangladesh, Algeria, Colombia, Ghana, Jamaica, Libya, Thái Lan.
Về nguyên lý công nghệ, lò Đà lạt tương tự với hầu hết các lò nghiên cứu khác đều là lò nước thường. Nước thường hay còn gọi là nước nhẹ, tức nước H2O sử dụng ở các lò này có hai chức năng.
Một là, chức năng làm chậm nơtron. Nước nhẹ ngập đầy vùng hoạt chứa các bó nhiên liệu Uranium có tác dụng làm chậm (tức giảm vận tốc) các hạt nơtron sinh ra trong phản ứng phân hạch hạt nhân U235, nhằm làm tăng hiệu suất tạo ra phân hạch kế, và như vậy sẽ tạo ra phản ứng dây chuyền và duy trì hoạt động của lò phản ứng.
Hai là, chức năng làm mát hay làm nguội lò phản ứng. Khi phản ứng phân hạch xẩy ra, một lượng nhiệt lớn cũng toả ra làm nóng vùng hoạt của lò, và chính chất nước thường thực hiện chức năng làm nguội vùng hoạt theo chế độ đối lưu tự nhiên với hai hệ làm nguội (sơ cấp và thứ cấp). Ở lò Đà Lạt, nước làm nguội sơ cấp được chứa trong thùng lò bằng nhôm có đường kính 1,98m, chiều cao 6,26m. Nhiệt năng trong thùng lò được chuyển cho hệ nước thứ cấp, nối tiếp nhau qua bình trao đổi nhiệt, và hệ này có nhiệm vụ thải ra môi trường thông qua tháp làm mát đặt ở bên ngoài nhà lò phản ứng.
Lò Đà Lạt hoàn toàn khác lò Yongbyon
Lò phản ứng hạt nhân và Viện Nghiên cứu Hạt nhân nằm ở ven thành phố, trên một ngọn đồi thoai thoải, bên cạnh là vườn hoa thành phố và đi quá nữa là hồ Xuân Hương, những đồi cỏ xanh non tiếp tiếp nhau. Lò phản ứng duy nhất của nước ta thực sự gần gũi thiên nhiên và thân thiện với cộng đồng, chẳng có nét nào là đồ sộ, kín đáo, bí ẩn, cách xa khu dân cư hàng chục cây số và cách ly dân chúng bởi tầng tầng lớp lớp cổng kín, tường cao, lính tráng bảo vệ cẩn mật như Trung tâm hạt nhân Yongbyon ở xứ người.
Khác với lò Yongbyon có công suất lớn, lò phản ứng hạt nhân Ðà Lạt thuộc loại lò nghiên cứu, chỉ có công suất nhiệt 500 KW hay 0,5 MW. Trên thế giới có những 160 lò phản ứng nghiên cứu, nhiều nhất là ở Nga (với 62 lò), tiếp theo là Hoa Kỳ (54), Nhật (18), Pháp (15), Đức (14) và Trung Quốc (13). Nhiều nước nhỏ hoặc đang phát triển cũng có lò nghiên cứu, như: Bangladesh, Algeria, Colombia, Ghana, Jamaica, Libya, Thái Lan.
Về nguyên lý công nghệ, lò Đà lạt tương tự với hầu hết các lò nghiên cứu khác đều là lò nước thường. Nước thường hay còn gọi là nước nhẹ, tức nước H2O sử dụng ở các lò này có hai chức năng.
Một là, chức năng làm chậm nơtron. Nước nhẹ ngập đầy vùng hoạt chứa các bó nhiên liệu Uranium có tác dụng làm chậm (tức giảm vận tốc) các hạt nơtron sinh ra trong phản ứng phân hạch hạt nhân U235, nhằm làm tăng hiệu suất tạo ra phân hạch kế, và như vậy sẽ tạo ra phản ứng dây chuyền và duy trì hoạt động của lò phản ứng.
Hai là, chức năng làm mát hay làm nguội lò phản ứng. Khi phản ứng phân hạch xẩy ra, một lượng nhiệt lớn cũng toả ra làm nóng vùng hoạt của lò, và chính chất nước thường thực hiện chức năng làm nguội vùng hoạt theo chế độ đối lưu tự nhiên với hai hệ làm nguội (sơ cấp và thứ cấp). Ở lò Đà Lạt, nước làm nguội sơ cấp được chứa trong thùng lò bằng nhôm có đường kính 1,98m, chiều cao 6,26m. Nhiệt năng trong thùng lò được chuyển cho hệ nước thứ cấp, nối tiếp nhau qua bình trao đổi nhiệt, và hệ này có nhiệm vụ thải ra môi trường thông qua tháp làm mát đặt ở bên ngoài nhà lò phản ứng.
Lò Đà Lạt hoàn toàn khác lò Yongbyon
 |
| Trung tâm Hạt nhân Yongbyon, nước Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Triều Tiên. |
Sự chú ý và bàn luận đối với lò nghiên cứu, lò nước thường ở Trung tâm hạt nhân Yongbyon ở Triều Tiên chính ở mối nghi ngờ vào khả năng chế tạo hai loại nhiên liệu “chất nổ” hạt nhân - Plutonium Pu239 và Uranium U235. Có nhiều căn cứ để tin rằng nghi vấn này là đúng. Nhưng với lò Đà Lạt thì không thể nghi ngờ như vậy.
Trước hết về “chất nổ” Pu239. Mặc dù đồng vị Pu239, hay nguyên tố Pu nói chung, không tồn tại trong tự nhiên, nhưng có thể điều chế trong lò phản ứng theo nguyên lý như sau: các hạt nhân U238 trong thanh nhiên liệu bắt nơtrôn chậm và trở thành hạt nhân U239, đến lượt U239 phát ra liên tiếp 2 hạt bêta để biến thành một hạt nhân hoàn toàn mới, một đồng vị khác của nguyên tố Plutoni, đồng vị Pu239. Vấn đề còn lại là phương pháp hoá học tách chiết Plutonium từ thanh nhiên liệu.
“Chất nổ” Pu239 được chế tạo theo quy trình công nghệ trên cũng có thể thực hiện ngay ở lò phản ứng nước nhẹ với chất làm chậm là nước thường. Nhưng nếu so sánh với lò phản ứng dùng chất làm chậm nước nặng (D2O) và nhiên liệu Uranium tự nhiên thì hiệu suất chế tạo rất thấp. Ở quy mô công nghiệp, lò nước nặng là công cụ lý tưởng cho mục tiêu chế tạo nhiên liệu hạt nhân Pu239.
Hơn nữa, khác với lò Yongbyon, lò hạt nhân nước nhẹ Đà Lạt có công suất rất bé, chỉ 0,5 MW. Theo ước tính, ở đây số Pu239 được tạo ra chỉ khoảng dưới một trăm gram mỗi năm, nên phải rất lâu (trên 60 năm) mới đủ lượng “chất nổ” tối thiểu (khoảng 6 kg hay 6.000 gram Pu239) cho một quả bom. Đó là chưa kể theo Hiệp ước chống phổ biến hạt nhân NPT mà Việt Nam đã tham gia từ tháng 06 năm 1982, mọi hoạt động như thế đều không được phép xảy ra.
Về chất nổ U235? Lượng Urani tự nhiên tồn tại trong quả đất tương đối ít và kim loại Urani này chỉ gồm hai thành phần đồng vị chủ yếu - U238 và U235, trong đó U238 chiếm hàm lượng áp đảo với 99,7%, còn đồng vị nhiên liệu phân hạch U235 lại quá nghèo, chỉ chiếm 0,3% (3 phần ngàn). Muốn tách được U235 khỏi kim loại Uranium tự nhiên phải sử dụng các công nghệ làm giàu.
Hiện nay, có nhiều phương pháp để làm giàu Uranium nhưng phổ biến nhất là phương pháp ly tâm. Nhưng muốn đạt độ giàu U235 cao, khoảng 80, 90% và thu được khối lượng nhiên liệu lớn đáp ứng yêu cầu làm bom nguyên tử, cần có nhiều máy ly tâm, hàng trăm, hàng nghìn và thậm chí hàng chục nghìn cỗ máy cùng hoạt động liên tục.
Ở nước ta, và Lò Đà Lạt nói riêng, chưa hề triển khai công nghệ này. Và dù có muốn cũng không thể, vì sự ràng buộc của Hiệp ước NPT nói trên. Ngay cả các thanh nhiên liệu với độ giàu Uranium cao (gọi tắt là HEU) với hàm lượng 36% sử dụng cho hoạt động của Lò Đà Lạt từ năm 1983 và các thanh nhiên liệu với độ giàu Uranium thấp (gọi tắt là LEU) với hàm lượng dưới 20% từ năm 2007 đến nay cũng do nước Nga cung cấp.
Không những thế, lò phản ứng Đà Lạt cũng được khuyến cáo không sử dụng Uranium độ giàu cao (HEU) vì, về mặt lý thuyết, có nguy cơ bị kẻ xấu đánh cắp để khai thác chế biến thành nhiên liệu làm bom nguyên tử. Và để thực thi một dự án quốc tế được Liên Hiệp Quốc bảo trợ và các thoả thuận song phương Việt - Mỹ và Nga - Mỹ, lò phản ứng Đà Lạt của Việt Nam từ tháng 9/2007 đến tháng 10/2011 đã được chuyển đổi từ sử dụng nhiên liệu uranium làm giàu ở mức cao 36% (HEU) sang nhiên liệu uranium làm giàu ở mức thấp dưới 20% (LEU).
Với sự kiện nói trên, Việt Nam đã cộng tác với Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA, hợp tác chặt chẽ với hai cường quốc hạt nhân Nga và Mỹ, thực hiện cam kết quốc tế không phổ biến vũ khí hạt nhân và một lần nữa khẳng định mục tiêu sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình của mình.
Như vậy, lò phản ứng Đà Lạt hoàn toàn xa lạ đối với các hoạt động của một công nghệ “tử thần”, và chỉ phục vụ các hoạt động nghiên cứu vì mục đích hoà bình.
Trần Thanh Minh
Trước hết về “chất nổ” Pu239. Mặc dù đồng vị Pu239, hay nguyên tố Pu nói chung, không tồn tại trong tự nhiên, nhưng có thể điều chế trong lò phản ứng theo nguyên lý như sau: các hạt nhân U238 trong thanh nhiên liệu bắt nơtrôn chậm và trở thành hạt nhân U239, đến lượt U239 phát ra liên tiếp 2 hạt bêta để biến thành một hạt nhân hoàn toàn mới, một đồng vị khác của nguyên tố Plutoni, đồng vị Pu239. Vấn đề còn lại là phương pháp hoá học tách chiết Plutonium từ thanh nhiên liệu.
“Chất nổ” Pu239 được chế tạo theo quy trình công nghệ trên cũng có thể thực hiện ngay ở lò phản ứng nước nhẹ với chất làm chậm là nước thường. Nhưng nếu so sánh với lò phản ứng dùng chất làm chậm nước nặng (D2O) và nhiên liệu Uranium tự nhiên thì hiệu suất chế tạo rất thấp. Ở quy mô công nghiệp, lò nước nặng là công cụ lý tưởng cho mục tiêu chế tạo nhiên liệu hạt nhân Pu239.
Hơn nữa, khác với lò Yongbyon, lò hạt nhân nước nhẹ Đà Lạt có công suất rất bé, chỉ 0,5 MW. Theo ước tính, ở đây số Pu239 được tạo ra chỉ khoảng dưới một trăm gram mỗi năm, nên phải rất lâu (trên 60 năm) mới đủ lượng “chất nổ” tối thiểu (khoảng 6 kg hay 6.000 gram Pu239) cho một quả bom. Đó là chưa kể theo Hiệp ước chống phổ biến hạt nhân NPT mà Việt Nam đã tham gia từ tháng 06 năm 1982, mọi hoạt động như thế đều không được phép xảy ra.
Về chất nổ U235? Lượng Urani tự nhiên tồn tại trong quả đất tương đối ít và kim loại Urani này chỉ gồm hai thành phần đồng vị chủ yếu - U238 và U235, trong đó U238 chiếm hàm lượng áp đảo với 99,7%, còn đồng vị nhiên liệu phân hạch U235 lại quá nghèo, chỉ chiếm 0,3% (3 phần ngàn). Muốn tách được U235 khỏi kim loại Uranium tự nhiên phải sử dụng các công nghệ làm giàu.
Hiện nay, có nhiều phương pháp để làm giàu Uranium nhưng phổ biến nhất là phương pháp ly tâm. Nhưng muốn đạt độ giàu U235 cao, khoảng 80, 90% và thu được khối lượng nhiên liệu lớn đáp ứng yêu cầu làm bom nguyên tử, cần có nhiều máy ly tâm, hàng trăm, hàng nghìn và thậm chí hàng chục nghìn cỗ máy cùng hoạt động liên tục.
Ở nước ta, và Lò Đà Lạt nói riêng, chưa hề triển khai công nghệ này. Và dù có muốn cũng không thể, vì sự ràng buộc của Hiệp ước NPT nói trên. Ngay cả các thanh nhiên liệu với độ giàu Uranium cao (gọi tắt là HEU) với hàm lượng 36% sử dụng cho hoạt động của Lò Đà Lạt từ năm 1983 và các thanh nhiên liệu với độ giàu Uranium thấp (gọi tắt là LEU) với hàm lượng dưới 20% từ năm 2007 đến nay cũng do nước Nga cung cấp.
Không những thế, lò phản ứng Đà Lạt cũng được khuyến cáo không sử dụng Uranium độ giàu cao (HEU) vì, về mặt lý thuyết, có nguy cơ bị kẻ xấu đánh cắp để khai thác chế biến thành nhiên liệu làm bom nguyên tử. Và để thực thi một dự án quốc tế được Liên Hiệp Quốc bảo trợ và các thoả thuận song phương Việt - Mỹ và Nga - Mỹ, lò phản ứng Đà Lạt của Việt Nam từ tháng 9/2007 đến tháng 10/2011 đã được chuyển đổi từ sử dụng nhiên liệu uranium làm giàu ở mức cao 36% (HEU) sang nhiên liệu uranium làm giàu ở mức thấp dưới 20% (LEU).
Với sự kiện nói trên, Việt Nam đã cộng tác với Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA, hợp tác chặt chẽ với hai cường quốc hạt nhân Nga và Mỹ, thực hiện cam kết quốc tế không phổ biến vũ khí hạt nhân và một lần nữa khẳng định mục tiêu sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình của mình.
Như vậy, lò phản ứng Đà Lạt hoàn toàn xa lạ đối với các hoạt động của một công nghệ “tử thần”, và chỉ phục vụ các hoạt động nghiên cứu vì mục đích hoà bình.
Trần Thanh Minh
.svg){kind=icon}
