Vào ngày 6/6/2023, một vụ nổ đã phá hủy đập Kakhovka trên sông Dnieper ở miền đông Ukraine. Sự kiện này đã làm mực nước trong hồ chứa ở thượng nguồn tại Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhzhia ở thành phố Enerhodar bị hạ thấp. Hồ chứa cung cấp nước cần thiết để làm mát các lò phản ứng đã ngừng hoạt động của nhà máy và nhiên liệu đã qua sử dụng - uranium đã bị tiêu thụ phần lớn nhưng không bị cạn kiệt hoàn toàn bởi phản ứng phân hạch vận hành các nhà máy điện hạt nhân.
Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), cơ quan có các thanh tra viên tại chỗ để theo dõi tác động của chiến tranh tại nhà máy, đã đưa ra một tuyên bố nói rằng không có mối nguy hiểm nào đang đến gần. Tuy nhiên, việc phá hủy con đập làm tăng nguy cơ xảy ra thảm họa tại nhà máy. Nguy cơ này vốn đã cao do chiến sự vẫn đang diễn ra trong khu vực.
The Conversation đã hỏi ý kiến Najmedin Meshkati, giáo sư và chuyên gia an toàn hạt nhân tại Đại học Nam California, để giải thích mực nước giảm có ý nghĩa gì đối với sự an toàn của nhà máy điện hạt nhân, và những rủi ro vẫn tiếp tục duy trì đối với nhiên liệu đã qua sử dụng của nhà máy.
Tại sao mực nước giảm là mối đe dọa đối với nhà máy điện?
Tình hình trước mắt đang trở nên rất bấp bênh. Con đập nằm ở hạ lưu nhà máy, có nghĩa là lũ lụt sẽ không gây nguy hiểm cho nhà máy. Nhưng nhà máy lấy nước từ một hồ chứa lớn trên sông cho hệ thống làm mát của nó. Hồ chứa này đang cạn nước vì đập ở hạ lưu đã bị hư hại.
Nhà máy không cần lượng nước khổng lồ như trước đây vì sáu lò phản ứng của nó đang ở trạng thái ngừng hoạt động. Nhưng nó vẫn cần nước cho ba mục đích: giảm nhiệt dư từ các lò phản ứng ngừng hoạt động, làm mát nhiên liệu đã qua sử dụng và làm mát các máy phát điện diesel khẩn cấp nếu nhà máy mất nguồn điện từ bên ngoài.
Những người vận hành nhà máy đã bơm nước từ hồ chứa vào một ao làm mát, đó là lý do tại sao IAEA cho biết nhà máy có đủ nước trong vài tháng. Nhưng đó là giải pháp cuối cùng, đó là lý do tại sao cơ quan này cũng nói rằng điều quan trọng là ao làm mát vẫn còn nguyên vẹn. Nếu nhà máy mất ao làm mát, thì chúng ta chỉ còn cách làm điều gì đó giống như người Nhật Bản đã làm ở nhà máy điện hạt nhân Fukushima sau trận động đất và sóng thần năm 2011. Họ đã mang những máy bơm nước khổng lồ để bơm nước mặn từ Thái Bình Dương vào trong lò phản ứng để làm mát chúng. Đối với nhà máy Zaporizhzhia, những người điều hành có thể cần cố gắng bơm nước từ sông Dnepr.
Hai huyết mạch của bất kỳ nhà máy hạt nhân nào, dù đang hoạt động hay đã đóng cửa, là nước và điện. Cuộc phản công mới được phát động của Ukraine đặt hai huyết mạch này vào tình thế nguy hiểm hơn nữa. Kể từ khi bị Nga chiếm đóng, nhà máy đã gặp nhiều khó khăn và mất điện từ bên ngoài đến 7 lần. Mối lo ngại trước mắt của tôi là nếu nhà máy bị mất nguồn điện cuối cùng còn lại để cung cấp năng lượng cho các máy bơm làm mát, thì nó cần phải dựa vào các máy phát điện diesel khẩn cấp. Có 20 máy phát điện với kho dự trữ tại chỗ chỉ đủ cung cấp nhiên liệu từ 10 đến 15 ngày. Việc tìm kiếm nhiên liệu trong khi cuộc phản công đang diễn ra cũng là một thách thức lớn khác.
Việc có một lò phản ứng hạt nhân ở trạng thái tắt nguội có nghĩa là gì?
Phản ứng phân hạch tạo ra nhiệt trong nhà máy điện hạt nhân được tạo ra bằng cách đặt một số thanh nhiên liệu uranium ở gần nhau. Việc tắt một lò phản ứng hạt nhân liên quan đến việc chèn các thanh kiểm soát vào giữa các thanh nhiên liệu để chặn phản ứng phân hạch.
Lò phản ứng sau đó ở chế độ làm mát khi nhiệt độ giảm. Theo Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ, khi nhiệt độ dưới 200 độ F (93 độ C) và hệ thống làm mát lò phản ứng ở áp suất khí quyển, lò phản ứng sẽ ở trạng thái tắt nguội (cold shutdown).
Khi lò phản ứng đang hoạt động, nó cần được làm mát để hấp thụ nhiệt và giữ cho các thanh nhiên liệu không bị tan chảy cùng nhau, gây ra phản ứng dây chuyền hàng loạt. Khi một lò phản ứng ở trạng thái ngừng hoạt động, nó không còn cần mức tuần hoàn như trước.
Làm thế nào việc tắt nguội cải thiện sự an toàn của nhà máy điện hạt nhân?
Việc tắt lò phản ứng đã loại bỏ một yếu tố rủi ro rất lớn. Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhzhia là một lò phản ứng nước áp lực. Những lò phản ứng này cần được làm mát liên tục và các máy bơm làm mát là những cỗ máy khổng lồ ngốn nhiều điện.
Tắt nguội là trạng thái mà bạn không cần chạy liên tục các máy bơm làm mát chính để luân chuyển nước làm mát trong vòng tuần hoàn làm mát chính. Hiện tại, ít nhất là nếu nhà máy bị mất điện bên ngoài, những người vận hành sẽ không phải lo lắng về việc cố gắng làm mát một lò phản ứng đang vận hành bằng các máy phát điện diesel cũ kỹ.
Và bằng cách tắt tất cả các lò phản ứng, các nhà điều hành nhà máy đã giảm bớt một khối lượng công việc đáng kể trong việc giám sát các lò phản ứng trong bối cảnh những bất ổn đang diễn ra xung quanh địa điểm này. Điều này làm giảm đáng kể nguy cơ sai sót do con người.
Công việc của những người điều hành có thể sẽ ít đòi hỏi và căng thẳng hơn nhiều so với trước đây. Tuy nhiên, họ vẫn cần liên tục theo dõi tình trạng của các lò phản ứng đã ngừng hoạt động và các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng.
Những rủi ro từ nhiên liệu đã qua sử dụng tại nhà máy
Nhà máy vẫn cần một nguồn điện đáng tin cậy để làm mát sáu bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng khổng lồ bên trong các cấu trúc bảo vệ (containment structure) và loại bỏ nhiệt dư từ các lò phản ứng đã ngừng hoạt động. Máy bơm làm mát cho các bể nhiên liệu đã qua sử dụng cần ít điện hơn nhiều so với máy bơm làm mát trên các vòng tuần hoàn chính và phụ của lò phản ứng, và hệ thống làm mát nhiên liệu đã qua sử dụng có thể chịu được sự cố mất điện trong thời gian ngắn.
Một yếu tố quan trọng nữa là các giá chứa nhiên liệu đã qua sử dụng trong các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng tại Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhzhia đã được nén chặt để tăng dung lượng, theo một báo cáo năm 2017 của chính phủ Ukraine gửi cho IAEA. Số lượng thanh nhiên liệu đã qua sử dụng được lưu trữ càng nhiều và càng nén chặt thì chúng càng tạo ra nhiều nhiệt và do đó cần nhiều năng lượng hơn để làm mát chúng.
-
- Những hình bê tông khổng lồ này lưu trữ các thanh nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhzhia lưu trữ phần lớn nhiên liệu đã qua sử dụng ở ngoài trời trong những cấu trúc như thế này. (Ảnh: Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ)
Ngoài ra nhà máy cũng có một cơ sở lưu trữ khô nhiên liệu đã qua sử dụng. Lưu trữ khô nhiên liệu đã qua sử dụng liên quan đến việc đóng gói các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng vào các bình hoặc thùng lớn mà không cần nước hoặc các chất làm mát khác. Các thùng được thiết kế để giữ các thanh nhiên liệu trong ít nhất 50 năm. Tuy nhiên, các thùng này không nằm dưới các cấu trúc bảo vệ tại nhà máy, và mặc dù chúng được thiết kế để chống lại việc bị máy bay đâm vào, vẫn chưa rõ liệu các cuộc pháo kích và oanh tạc từ trên không, đặc biệt là các cuộc tấn công lặp đi lặp lại, có thể làm nứt các thùng và giải phóng bức xạ vào khuôn viên của nhà máy hay không.
Theo một nghiên cứu chuyên đề của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ, kịch bản dễ xảy ra với tình huống này nhất là một cuộc tấn công khủng bố làm thủng một thùng chứa nhiên liệu khô và dẫn đến việc giải phóng chất phóng xạ từ nhiên liệu đã qua sử dụng. Việc giải phóng này có thể xảy ra thông qua sự phân tán của các hạt hoặc mảnh nhiên liệu hoặc giọt nhỏ khí phóng xạ, tương tự như việc kích nổ một “quả bom bẩn”, tùy thuộc vào hướng gió và bán kính phân tán, có thể dẫn đến ô nhiễm phóng xạ. Điều này đến lượt nó có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho việc tiếp cận và làm việc tại nhà máy.
Các bước tiếp theo từ IAEA và Liên Hợp Quốc
Vào ngày 30/5/2023, Rafael Mariano Grossi, người đứng đầu IAEA, đã thông báo cho Hội đồng Bảo an Liên hợp quốc về tình hình tại nhà máy Zaporizhzhia. Ông kêu gọi Nga và Ukraine đảm bảo rằng cuộc xung đột không khiến nhà máy gặp nguy hiểm. Grossi đã nhiều lần đến Hội đồng Bảo an. Ông cho rằng ông đã đưa ra báo cáo quan trọng nhất của mình cho hội đồng vào thời điểm một tuần trước khi con đập bị vỡ. Cho đến nay, Hội đồng Bảo an vẫn chưa đưa ra bản dự thảo nghị quyết nào.
Tình hình này đang phát triển nhanh chóng. Và nếu có điều gì đó xảy ra làm cho phóng xạ bị rò rỉ, thì phóng xạ sẽ lan ra khắp thế giới.
Theo The Conversation
Văn Thiện biên dịch
