Chứa chất thải phóng xạ trong điều kiện an toàn là một trong những vấn đề lớn nhất mà ngành hạt nhân đang đối mặt. Điều đó có ý nghĩa quan trọng nếu thế giới muốn tăng sản lượng điện hạt nhân để góp phần làm đảo ngược xu hướng ấm hoá toàn cầu.

Một số nhà bảo vệ môi trường hiện cho rằng phát triển điện hạt nhân là không thể tránh khỏi vì cùng nguyên nhân. Theo họ, hậu quả của sự thay đổi khí hậu có thể đe doạ Trái đất nhiều hơn so với những nguy cơ hạt nhân mà họ cảnh báo trước đây. Tuy nhiên, ngay cả khi những người chống điện hạt nhân thay đổi quan điểm thì ngành này cũng cần có một giải pháp dài hạn đối với vấn đề chất thải - chất phóng xạ mới và toàn bộ thanh nhiên liệu đã qua sử dụng cũng như vật liệu liên quan được cất trữ dưới nhiều hình thức.

Các nhà khoa học tin rằng ngành hạt nhân đang hướng tới mục tiêu đó bằng cách tìm kiếm những công nghệ chứa mới để nhốt kỹ chất thải hạt nhân có tính phóng xạ cao trong hàng nghìn năm cho tới khi chúng phân rã hoàn toàn. Hiện nay, sau một thời kỳ cất trữ tạm thời, chất thải hạt nhân được bọc trong thuỷ tinh borosilicate và thả vào thùng sắt không gỉ, hàn kín. Tuy nhiên, đây chỉ là một giải pháp ngắn hạn bởi phóng xạ từ chất thải sẽ chậm chạp tấn công cấu trúc của thùng chứa. Phóng xạ từ chất thải đẩy các nguyên tử của vật liệu chứa ra khỏi cấu trúc ngăn nắp của chúng. Cuối cùng, hành động này có thể làm cho vật liệu nở ra và nứt, khiến chất thải độc hại rò rỉ.

Nhiều nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm các loại vật liệu thay thế, chẳng hạn như gốm có thể chịu đựng tốt hơn các cuộc tấn công của phóng xạ. Tại Viện Cambridge-MIT (CMI) của Anh, các nhà khoa học đang hướng về thế giới tự nhiên. Họ đang kiểm tra khả năng chứa nguyên tố phóng xạ của khoáng chất zircon (ZrSiO4). Zircon là quặng sản xuất zirconium hình lập phương. Có thể cắt và đánh bóng zirconium để làm đá quý, giống như kim cương nhân tạo. GS Martin Dove tại CMI cho biết nhóm của ông đã phát triển mô hình trên máy tính để chỉ ra cách các nguyên tử trong zircon tự sắp xếp lại khi chúng bị phóng xạ xô đẩy.

Mô phỏng cho thấy khi zircon bị hư hại nặng, các nguyên tử của nó tự sắp xếp giống như lũ kiến chạy toán loạn để hình thành một vòng bảo vệ chống lại kẻ xâm nhập. Điều đó có nghĩa là vật liệu phóng xạ sẽ khó thoát khỏi cấu trúc tinh thể này. Nói cách khác, nguyên tử của zircon sẽ tự sắp xếp ngẫu nhiên trong khu vực bị hư hại để hình thành một lớp vỏ bảo vệ. Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành một số thử nghiệm để chứng minh mô phỏng. Sử dụng kỹ thuật hình ảnh cộng hưởng từ, các nhà nghiên cứu đã đếm được số nguyên tử di chuyển để phản ứng với sự phân rã phóng xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X cũng có thể chỉ ra mức độ hư hỏng. Tuy nhiên, họ bị hạn chế do các biện pháp kiểm soát chặt chẽ đối với thử nghiệm về vật liệu phóng xạ.

Theo GS Dove, thách thức lớn nhất của nhóm là chứng minh nguyên lý của họ cũng như tìm kiếm những nguyên liệu tương tự để có thể sản xuất trên quy mô công nghiệp. Ông nói: ‘’Mọi người sẽ không chấp nhận năng lượng hạt nhân cho tới khi chúng ta giải quyết được vấn đề chất thải. Đây là một tồn tại đã lâu và nó trở thành vấn đề đạo đức. Điều chúng tôi đang làm có ý nghĩa quan trọng cho tương lai'’.

Theo Bộ Thương mại và Công nghiệp Anh, quản lý chất thải hạt nhân của nước này sẽ tốn kém trên 47 tỷ bảng trong những năm tới và chất thải phải được cất giữ an toàn trong nhiều thế kỷ. Yêu cầu chính thức là mọi phương pháp cất giữ phải chịu được những thay đổi về môi trường, thậm chí là kỷ băng hà. Hiện có trên 30 địa điểm cất giữ chất thải khắp nước Anh và Sellafield chứa 98% vật liệu hạt nhân độc hại nhất cũng như 60 tấn plutonium dạng bột. Uỷ ban Quản lý Chất thải Phóng xạ của chính phủ được giao nhiệm vụ tìm kiếm giải pháp mà công chúng có thể chấp nhận được để cất giữ sản phẩm phụ phóng xạ và phải trình chính phủ vào năm 2006.

Minh Sơn - Theo Guardian