Khả năng ngăn chặn nguy cơ phát tán chất phóng xạ diện rộng tại nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản phụ thuộc rất nhiều vào may mắn và mức độ kịp thời của các hành động can thiệp.

Lò phản ứng số 3 của nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi trước khi vụ nổ xảy ra hôm 14/3. Ảnh: AP.

Giải pháp nhanh nhất đối với các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi (còn gọi là Fukushima I) là cấp điện cho hệ thống làm lạnh của chúng, Time cho biết. Điều này dẫn tới một thực tế buồn cười là nhà máy điện lại không thể tự cấp điện cho chính nó.

Thế khó của nhà máy bắt đầu khi trận động đất khủng khiếp hôm 11/3 làm mất điện tại nhà máy, còn các máy phát điện dự phòng lại hỏng vì sóng thần nhấn chìm. Kenneth Bergeron, một nhà vật lý của Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia của Mỹ, nói rằng xác suất để cả hệ thống phát điện chính và phụ của một nhà máy điện hạt nhân cùng bị phá hủy thấp đến nỗi chỉ có vài nhà thống kê nghĩ nó có thể xảy ra. Ấy thế mà nó đã xảy ra tại nhà máy Fukushima Daiichi.

Điện mất nên lò phản ứng số 1, 2 và 3 không thể bơm đủ nước để làm lạnh các thanh nhiên liệu ở lõi. Vì thế mà ban quản trị nhà máy buộc phải bơm nước biển vào lò, bất chấp nguy cơ nước biển sẽ ăn mòn các bộ phận và khiến cho các lò phản ứng không còn sử dụng được nữa. Giải pháp hiệu quả nhất vẫn là phục hồi các máy phát điện tại nhà máy hoặc đưa máy phát điện tới nhà máy. Các máy phát điện từ bên ngoài phải đủ mạnh để có thể bơm nước vào lò với tốc độ cao và khối lượng lớn để làm nguội lò.

Khó khăn của con người nằm ở chỗ khả năng tránh được thảm họa hay không phụ thuộc vào may mắn và mức độ kịp thời của các hành động can thiệp. Cơ quan An toàn Hạt nhân Nhật Bản thông báo họ phát hiện chất phóng xạ Cesium 127 bên ngoài nhà máy. Sự hiện diện của Cesium 127 là bằng chứng cho thấy lõi lò phản ứng đã ở trong tình trạng quá nóng, dù tình trạng đó chỉ diễn ra trong vài giây. Chất phóng xạ rò rỉ ra ngoài khi lõi nhô lên phía trên bề mặt nước và trở nên quá nóng. Quá trình đó phải diễn ra từ 20 tới 50 phút thì Cesium 127 mới có thể phát tán.

Các nhân viên y tế kiểm tra phóng xạ trong cơ thể một người dân tại thành phố Koriyama, tỉnh Fukushima hôm 13/3. Ảnh: AP.

Khi lõi lò phản ứng trở nên quá nóng, nó sẽ sinh ra nhiều sản phẩm phụ, trong đó có khí hydro. Khí này được tạo ra khi chất ziriconi (được dùng để bọc bên ngoài các thanh nhiên liệu) gây nên một phản ứng hóa học với hơi nước dưới sự xúc tác của nhiệt. Các chuyên gia cho rằng sự kết hợp giữa khí hydro bên trong lò với khí oxy bên ngoài gây nên vụ nổ của lò phản ứng số 1 và 3.

Những diễn biến tiếp theo phụ thuộc vào việc lò phản ứng được cung cấp đủ nước làm lạnh hay không và tốc độ giảm nhiệt của các thanh nhiên liệu. Sau khi động đất xảy ra, lò phản ứng ngừng hoạt động và do đó các thành nhiên liệu cũng bắt đầu nguội dần. Nhưng phải sau vài ngày chúng mới nguội tới mức an toàn. Những thanh nhiên liệu mới mất nhiệt nhanh hơn so với những thanh cũ. Tin xấu là các lò phản ứng của nhà máy Fukushima Daiichi đã hoạt động vài thập kỷ và lò phản ứng số 1 “già cỗi” đến nỗi nó sẽ ngừng hoạt động trong tháng 3.

Trong trường hợp độ nóng của các thanh nhiên liệu vẫn duy trì ở mức cao và chúng tiếp tục nhô lên cao hơn so với mặt nước thì chúng sẽ tan chảy. Nếu hiện tượng tan chảy không được phát hiện kịp thời, nhiên liệu hạt nhân sẽ tràn xuống và phá hủy sàn của bể chứa lò. Sau đó chất phóng xạ phát tán ra môi trường bên ngoài.

Ngay cả khi lò phản ứng nhận đủ nước khi các thanh nhiên liệu nóng chảy, khả năng làm nguội các thanh nhiên liệu của nước cũng giảm đáng kể. Vì thế nhiên liệu vẫn tiếp tục chảy xuống, phá hủy sàn của bể chứa rồi phát tán ra môi trường.

'Nóng chảy hạt nhân' là gì?

Hiện tượng nóng chảy của các thanh nhiên liệu hạt nhân khi nhiệt độ trong lõi của lò phản ứng tăng lên mức quá cao được gọi là "nóng chảy hạt nhân".

Khi mực nước quá thấp, những thanh nhiên liệu hạt nhân nhô ra khỏi nước và trở nên quá nóng. Ảnh: NHK.

Tuy nhiên, đây không phải là thuật ngữ chính thức của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế.

Các thanh nhiên liệu hạt nhân đang nóng chảy một phần trong hai hoặc ba lò phản ứng của nhà máy Fukushima Dai-ichi của Nhật Bản. Nhưng nhiều người vẫn chưa hiểu “nóng chảy hạt nhân” là gì.

“Nóng chảy hạt nhân là hiện tượng nóng chảy của urani dioxit (UO2). Nhiệt độ nóng chảy của UO2 là 2.865 độ C”, Livescience dẫn lời Martin Bertadono, một chuyên gia hạt nhân của Đại học Purdue tại Mỹ.

Nóng chảy hạt nhân thường xảy ra khi hệ thống làm lạnh không thể đưa nước tới lõi của lò phản ứng - nơi chứa các thanh nhiên liệu.

Livescience cho biết, trong những điều kiện bình thường, các thanh nhiên liệu UO2 được đặt trong nước để nhiệt độ trong thanh không đạt tới ngưỡng nóng chảy. Nước được bơm liên tục qua lõi của lò phản ứng. Nhưng nếu nước không được bơm với tốc độ đủ lớn, nó sẽ nóng rất nhanh do nhận lượng nhiệt lớn. Khi nhiệt độ đạt tới ngưỡng sôi, nước sẽ bốc hơi.

“Do nước sôi, mực nước trong lò phản ứng sẽ giảm. Khi mực nước tụt xuống dưới đỉnh của các thanh nhiên liệu, các thanh sẽ nóng lên. Nếu thanh nhiên liệu nhô ra khỏi nước khoảng một giờ, urani bắt đầu nóng chảy. Trong trường hợp nước bốc hơi hết, mọi thanh nhiên liệu trong lò phản ứng sẽ nóng chảy”, Bertadono giải thích.

Bằng cách bơm nước biển vào lò phản ứng khi hệ thống làm lạnh không hoạt động, các chuyên gia kỹ thuật của nhà máy Fukushima Dai-ichi muốn ngăn chặn hiện tượng nóng chảy toàn bộ các thanh nhiên liệu. Tuy nhiên, các thanh nhiên liệu đã tan chảy một phần.

Nếu các thanh nhiên liệu nhô ra khỏi nước đủ lâu, chúng sẽ tan chảy. Ảnh: NHK.

Điều gì xảy ra khi thanh nhiên liệu nóng chảy một phần?

“Khi nhiên liệu hạt nhân nóng chảy, các sản phẩm của phản ứng phân rã hạt nhân sẽ thoát khỏi lõi lò và xâm nhập vào bể nén. Sau đó chúng thoát ra ngoài bể nén nếu nước rò rỉ ra khỏi bể”, Taiwo Temipote, một nhà nghiên cứu hạt nhân của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Mỹ, nói.

Tất nhiên, sau khi thoát ra khỏi bể nén, chất phóng xạ vẫn phải vượt qua một “cửa ải” nữa để phát tán ra ngoài. Đó là lớp vỏ bọc bằng kim loại bao quanh lò phản ứng. Lớp vỏ này được thiết kế để ngăn chặn sự phát tán của chất phóng xạ. Nếu lớp vỏ này bị hư hại hoặc phá hủy bởi một vụ nổ bên trong hoặc bên ngoài, tình hình sẽ trở nên nghiêm trọng.

Bạn làm gì để tránh phơi nhiễm phóng xạ?

Bạn biết gì về sự tiếp xúc (còn gọi là phơi nhiễm) phóng xạ. Nếu xảy ra sự cố rò rỉ phóng xạ gần nơi ở, bạn cần làm gì để sống sót.

Nỗi lo lắng của những người đang trú ẩn ở Fukushima (Nhật Bản), nơi vừa xảy ra 3 vụ nổ tại ba lò phản ứng hạt nhân đang tăng lên. Dưới đây là 5 sự thực sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về việc phơi nhiễm phóng xạ, do tiến sĩ Richard Besser đưa ra trên ABC:

Khi có tình huống khẩn cấp về phóng xạ, bạn nên ẩn náu ở sâu, kín nhất có thể, chẳng hạn dưới hầm, trong phòng kín, chất nhiều đồ đạc bên ngoài. Với mỗi centimet dày hơn, lớp chắn này sẽ bảo vệ bạn tốt hơn khỏi nguy cơ chết người. Ảnh: ki4u. com.

- Phóng xạ vẫn phát sinh trong môi trường tự nhiên, và gần như có mặt ở khắp nơi trên trái đất. Nhiệt độ, ánh sáng và vi sóng đều giải phóng ra một vài dạng bức xạ. Urani, thori và radi vẫn thường phát xạ tự nhiên trong lớp đất trên bề mặt. Chúng ta hàng ngày vẫn tiếp xúc với dạng phóng xạ này song nó thường không bị xem là nguy hiểm.

- Cơ thể chúng ta luôn phải tiếp xúc với một lượng nhỏ phóng xạ. Theo Trung tâm Kiểm soát và Ngăn ngừa bệnh dịch Mỹ, khoảng 80% sự tiếp xúc này đến từ các nguồn tự nhiên, và 20% còn lại từ các nguồn phát xạ nhân tạo, chủ yếu là chụp X quang. Nhìn chung, các nhà khoa học không tìm thấy lượng phóng xạ mà chúng ta tiếp xúc hàng ngày gây ra nguy hiểm gì.

- Trong một vụ nổ hạt nhân, mọi người tiếp xúc với một lượng lớn phóng xạ trong một thời gian ngắn và có thể xuất hiện hội chứng nhiễm xạ cấp tính (ARS). Trong vòng vài tiếng đầu sau khi tiếp xúc, người nhiễm xạ có thể thấy buồn nôn, ói mửa, tiêu chảy và da bị xạm đen. Qua thời gian, phóng xạ có thể gây hủy hoại tủy xương và gây ra chảy máu trong cũng như các bệnh nhiễm trùng khác. Hầu hết những người không hồi phục được sau cơn ARS sẽ chết trong vòng vài tháng.

- Chính quyền địa phương nên có kế hoạch trong trường hợp có sự cố khẩn cấp về phóng xạ. Hãy tìm đọc để hiểu kỹ kế hoạch chuẩn bị khẩn cấp này và có lộ trình sơ tán hợp lý.

- Trong tình huống khẩn cấp về phóng xạ, chẳng hạn lo ngại sẽ có một vụ nổ hạt nhân, bạn được khuyến cáo nên tạo ra "nơi trú ẩn tại chỗ". Điều đó có nghĩa là bạn nên ở trong nhà hoặc công sở, hoặc một khu vực phòng kín. Để giúp cho nơi trú ẩn của mình an toàn hơn, bạn nên: Đóng và khóa tất cả các cửa ra vào và cửa sổ; Tắt quạt, điều hòa không khí hoặc bất kỳ thiết bị nào làm cuộn khí từ ngoài vào; Chui xuống hầm hoặc vào phòng hẹp; Bật radio để nghe xem các bản tin mình phải làm gì.