11 vấn đề và giải pháp xử lý chất thải hạt nhân lớn nhất

Sự xuất hiện của năng lượng hạt nhân mang lại cơ hội đầy hứa hẹn cho các nguồn năng lượng chi phí thấp và hiệu quả cao. Tuy nhiên, việc xử lý chất thải hạt nhân đúng cách vẫn còn rất nhiều thách thức.

Chất thải hạt nhân là một trong những loại chất thải khó quản lý nhất vì nó có tính nguy hại cao. Do đó, chúng ta sẽ khám phá các vấn đề và giải pháp xử lý chất thải hạt nhân lớn nhất.

Các vật liệu từ quá trình hạt nhân có tính phóng xạ tự nhiên hoặc bị nhiễm các nguyên tố phóng xạ khác được gọi là chất thải hạt nhân.

Đó là chất thải tỏa ra trong quá trình sản xuất năng lượng hạt nhân. Có nhiều tranh luận về cách xử lý chất thải này và điều này đặc biệt đúng trong trường hợp chất thải cấp độ cao (HLW).

Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), chất thải hạt nhân được phân thành sáu loại chung. Bao gồm các:

• Nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng từ các lò phản ứng hạt nhân
• Chất thải của nhà máy uranium từ việc khai thác và nghiền quặng uranium
• Chất thải cấp độ cao từ quá trình tái xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng
• Chất thải cấp thấp
• Chất thải siêu uranium từ các chương trình quốc phòng.
• Vật liệu phóng xạ xuất hiện tự nhiên và được tạo ra bằng máy gia tốc.

Xử lý chất thải hạt nhân hoặc quản lý chất thải phóng xạ là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất điện hạt nhân và một số hướng dẫn rất quan trọng và nghiêm ngặt phải được các nhà máy điện hạt nhân và các công ty khác tuân theo.

Những hướng dẫn này đảm bảo rằng tất cả chất thải hạt nhân được xử lý một cách an toàn, cẩn thận và gây ít thiệt hại nhất có thể cho sự sống (dù là động vật hay thực vật). Nhà máy hạt nhân tạo ra chất thải hạt nhân phóng xạ, có thể gây thiệt hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người và môi trường

Người ta phải tránh tiếp xúc với chất thải hạt nhân phóng xạ như vậy. Người ta không thể thảo luận về năng lượng hạt nhân ở một số quốc gia mà không có cái gọi là vấn đề 'chất thải hạt nhân' nổi lên, tuy nhiên ở những quốc gia khác, vấn đề đó hầu như không phải là một vấn đề.

10 vấn đề và giải pháp xử lý chất thải hạt nhân lớn nhất

Chúng ta sẽ khám phá các vấn đề và giải pháp xử lý chất thải hạt nhân và nó hứa hẹn sẽ hấp dẫn.

Các vấn đề xử lý chất thải hạt nhân

• Không có giải pháp lưu trữ lâu dài
• Đắt tiền để dọn dẹp
• Thời gian bán hủy dài
• Vấn đề về đặc điểm kỹ thuật
• Nhặt rác
• Tái chế chất thải hạt nhân có hại

1. Không có giải pháp lưu trữ lâu dài

Không có kho lưu trữ chất thải dài hạn an toàn, mặc dù các nhà máy điện hạt nhân cung cấp 11% điện năng cho thế giới từ 449 lò phản ứng hạt nhân đang vận hành.

Cách xử lý chất thải phóng xạ chính của chúng ta hiện nay chỉ đơn giản là lưu trữ nó ở đâu đó và cố gắng tìm ra những việc cần làm với nó sau này. Một “nơi lưu trữ” thường được sử dụng trong nhiều thập kỷ là biển và đại dương của chúng ta vì khả năng làm loãng bức xạ to lớn của chúng.

Ví dụ, nhà máy Nhiên liệu Hạt nhân của Anh tại Sellafield đã thải chất thải hạt nhân xuống Biển Ireland từ những năm 1950. Các hoạt động tương tự cũng được ghi nhận ở nhiều địa điểm khác, chẳng hạn như việc đổ các lò phản ứng phóng xạ từ tàu ngầm và vũ khí của Liên Xô ở Bắc Băng Dương hoặc vô số thùng chứa chất thải hạt nhân dọc theo bờ biển San Francisco.

Tuy nhiên, cách xử lý loại vật liệu nguy hiểm này không an toàn, vì ô nhiễm phóng xạ lan rộng khắp hệ sinh thái biển của chúng ta, từ đó làm tổn hại đến vùng nước và các loài sinh vật trong đó.

2. Tốn kém để dọn dẹp

Do tính chất nguy hiểm vốn có của chất thải hạt nhân nên việc dọn dẹp rất tốn kém và có thể tác động tiêu cực đến sức khỏe của những người tham gia dọn dẹp.

Ví dụ, một kịch bản khó chịu đã xảy ra bên dưới những khu rừng xinh đẹp ở miền bắc nước Đức. Mỏ muối Asse trước đây từng được sử dụng làm kho chứa chất thải hạt nhân chứa 126,000 thùng chứa chất thải phóng xạ vào những năm 1970, có dấu hiệu sụp đổ.

Mặc dù một số vết nứt nghiêm trọng trên tường đã xuất hiện từ năm 1988, chính phủ chỉ mới gần đây mới quyết định rằng chất thải hạt nhân phải được di chuyển!” Đức phải tốn 140 triệu euro mỗi năm chỉ để tuân theo các biện pháp an ninh đối với những người tham gia vào cuộc điều tra chứ không phải đối với việc di dời chất thải thực tế.

Ngoài ra, chỉ riêng việc vận chuyển chất thải hạt nhân cũng có rủi ro đáng kể. Nếu tai nạn xảy ra trong quá trình vận chuyển đến cơ sở lưu trữ, hậu quả là ô nhiễm môi trường có thể rất nghiêm trọng.

Chi phí để dọn dẹp mọi thứ và đảm bảo mọi thứ trở lại an toàn cho con người, động vật và thực vật là rất cao. Không có con đường nào đơn giản và dễ dàng khi cố gắng làm sạch chất phóng xạ bị đổ tràn; thay vào đó, có thể mất nhiều năm để đảm bảo rằng một khu vực đó là an toàn để sinh sống hoặc thậm chí để ghé thăm một lần nữa.

Trong trường hợp xảy ra tai nạn rất nghiêm trọng, có thể phải mất hàng chục năm mọi thứ mới bắt đầu phát triển hoặc sinh hoạt bình thường trở lại.

3. Thời gian bán hủy dài

Nếu bạn đang thắc mắc về chu kỳ bán rã của các nguyên tố phóng xạ thì đó chỉ đơn giản là khoảng thời gian cần thiết để hạt nhân phóng xạ trải qua quá trình phân rã 50%.

Hiện nay, sản phẩm của phản ứng phân hạch hạt nhân có thời gian bán hủy dài. Điều này có nghĩa là chúng sẽ tiếp tục phát xạ trong nhiều nghìn năm, tức là phát xạ trong một thời gian dài, do đó vẫn là mối đe dọa tiềm tàng. Vì vậy, chúng không thể được xử lý ở một khu vực mở.

Hơn nữa, nếu có điều gì xảy ra với các thùng chứa chất thải hạt nhân, vật liệu này có thể cực kỳ dễ bay hơi và nguy hiểm trong nhiều năm tới. Tuổi thọ của sản phẩm chất thải hạt nhân phóng xạ rất dài.

4. Vấn đề về đặc điểm kỹ thuật

Vấn đề xử lý chất thải phóng xạ chính là việc các chính phủ nhất quyết xác định nhiên liệu hạt nhân bị ngạt tro để dành là chất thải phóng xạ và khẳng định một cách không trung thực rằng lý do giữ nó trong kho không phải vì nó chưa bao giờ gây hại gì ở đó và có giá trị trong tương lai. , nhưng không có cách nào loại bỏ nó vĩnh viễn như chất thải được biết đến

Một lời nói dối khác của chính phủ là nó gây ra mối nguy hiểm đáng kể khi được lưu trữ. Nếu được tin tưởng, điều này đặt ra một tình thế tiến thoái lưỡng nan: có nguy cơ chôn vùi nó hoặc có nguy cơ giữ nó nhưng che chắn họ khỏi bị đổ lỗi vì kiếm tiền từ nhiên liệu hóa thạch, chất thải của chúng gây tổn hại cho con người.

5. Nhặt rác

Một vấn đề đặc biệt tồi tệ ở các quốc gia đang phát triển là người dân thường đi nhặt rác thải hạt nhân vẫn còn phóng xạ. Ở một số quốc gia, có thị trường bán những loại hàng hóa nhặt được này, điều đó có nghĩa là mọi người sẽ sẵn sàng tiếp xúc với mức độ phóng xạ nguy hiểm để kiếm tiền.

Tuy nhiên, thật không may, các chất phóng xạ có thể rất dễ bay hơi và gây ra một số vấn đề. Thông thường, những người nhặt những loại vật liệu này sẽ phải vào bệnh viện và thậm chí có thể chết vì các vấn đề liên quan hoặc do chất phóng xạ gây ra.

Thật không may, một khi ai đó đã tiếp xúc với chất thải hạt nhân, họ có thể khiến những người khác không chọn cách thu gom chất thải hạt nhân tiếp xúc với vật liệu phóng xạ.

6. Tái xử lý chất thải hạt nhân có hại

Quá trình tái xử lý chất thải hạt nhân rất ô nhiễm và là một trong những nguồn phóng xạ lớn nhất do con người tạo ra trên hành tinh.

Trong quá trình này, plutonium được tách ra thông qua một loạt phản ứng hóa học từ nhiên liệu uranium đã qua sử dụng. Plutonium sau đó được sử dụng làm nhiên liệu mới hoặc chế tạo vũ khí hạt nhân.

Trong khi một số người tin rằng ý tưởng tái xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng mang lại lợi ích to lớn cho chúng ta, thì vẫn có quan điểm cho rằng tái xử lý hạt nhân không phải là giải pháp cho vấn đề chất thải; đúng hơn, nó là một vấn đề của riêng nó.

Lượng rác thải để lại ngày càng cao. Các quá trình hóa học được sử dụng để hòa tan các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng tạo ra một khối lượng đáng kể chất thải lỏng phóng xạ cần được lưu trữ an toàn (vấn đề lưu trữ lại lặp lại).

Plutonium được xếp hạng trong số những chất độc hại nhất mà con người từng biết đến. Nó tích tụ trong xương và gan và gây khó khăn cho việc ước tính tác động của nó đối với từng cá nhân.

Tái chế hạt nhân là một quá trình cực kỳ bẩn. Một số chất phóng xạ do cơ sở tái xử lý hạt nhân lớn nhất La Hague ở Pháp tạo ra đã được tìm thấy ở Vòng Bắc Cực.

Giải pháp cho vấn đề xử lý chất thải hạt nhân

• Xây dựng lò phản ứng Thorium muối nóng chảy
• Lưu trữ nhiên liệu đã qua sử dụng
• Xử lý địa chất sâu
• Duy trì một tâm trí tích cực trong việc giải quyết các vấn đề
• Giảm chất thải ngay từ đầu

1. Xây dựng lò phản ứng Thorium muối nóng chảy

Một cách để giải quyết vấn đề chất thải hạt nhân là xây dựng các lò phản ứng thorium muối nóng chảy. Những loại lò phản ứng này có thể được chế tạo an toàn vốn có, nghĩa là chúng không thể “bùm” như Chernobyl và cũng sẽ không tan chảy như Fukushima nếu mất điện hoàn toàn.

Các lò phản ứng thorium có thể được cung cấp chất thải hạt nhân hiện có theo thời gian để “đốt cháy” trong các phản ứng hạt nhân bên trong lò phản ứng. Ngoài ra, các lò phản ứng sẽ sản xuất năng lượng điện.

Đúng, phản ứng thori cũng tạo ra chất thải hạt nhân, nhưng đường phân rã thori tạo ra các nguyên tố ổn định nhanh hơn nhiều. Chất thải hạt nhân chỉ cần được lưu trữ an toàn trong vài trăm năm thay vì hàng trăm nghìn năm với các lò phản ứng dựa trên uranium và plutonium.

Công nghệ Thorium có thể được thiết kế để “đốt cháy” Actinide (phần còn lại của họ nằm ngang trong bảng tuần hoàn).

Việc xây dựng một nhà máy thorium rẻ hơn đáng kể. 'Dấu chân' của một lò phản ứng 450 Mw có thể bị chôn vùi và chỉ có lán phát điện, kết nối với lưới điện và đường vào mới hiển thị. Năng lượng mặt trời sẽ rộng hơn 1000 mẫu Anh và (hiện tại) có thời gian sử dụng hữu ích là 20–30 năm.

Thorium làm cho việc quản lý năng lượng và chất thải trở nên đơn giản hơn nhiều.

2. Lưu trữ nhiên liệu đã qua sử dụng

Đối với nhiên liệu đã qua sử dụng được coi là chất thải phóng xạ mức độ cao (HLW), bước đầu tiên là lưu trữ để cho phép phân rã phóng xạ và nhiệt, giúp việc xử lý an toàn hơn nhiều.

Việc lưu trữ nhiên liệu đã qua sử dụng thường được ngâm dưới nước ít nhất 5 năm và sau đó thường được bảo quản ở nơi khô ráo. Việc lưu trữ nhiên liệu đã qua sử dụng có thể ở trong ao hoặc thùng khô, tại khu vực lò phản ứng hoặc ở trung tâm.

Ngoài việc lưu trữ, nhiều phương án đã được nghiên cứu nhằm tìm cách cung cấp các giải pháp được công chúng chấp nhận, an toàn và thân thiện với môi trường để quản lý cuối cùng chất thải phóng xạ. Giải pháp được ưa chuộng nhất là xử lý địa chất sâu.

3. Xử lý địa chất sâu

Chất thải phóng xạ được lưu trữ để tránh mọi nguy cơ phơi nhiễm phóng xạ cho con người hoặc bất kỳ sự ô nhiễm nào. Độ phóng xạ của chất thải giảm dần theo thời gian, tạo động lực mạnh mẽ để lưu trữ chất thải cấp độ cao trong khoảng 50 năm trước khi thải bỏ. 

Việc xử lý địa chất sâu được đồng ý rộng rãi là giải pháp tốt nhất cho việc xử lý cuối cùng đối với hầu hết chất thải phóng xạ được tạo ra.

Hầu hết chất thải phóng xạ ở mức độ thấp (LLW) thường được gửi đến xử lý trên đất liền ngay sau khi đóng gói để quản lý lâu dài.

Điều này có nghĩa là đối với phần lớn (90% theo thể tích) tất cả các loại chất thải được tạo ra bởi công nghệ hạt nhân, một phương tiện xử lý phù hợp đã được phát triển và đang được triển khai trên khắp thế giới.

Trọng tâm là làm thế nào và ở đâu để xây dựng các cơ sở như vậy. Thay vào đó, nhiên liệu đã qua sử dụng không nhằm mục đích thải bỏ trực tiếp có thể được tái xử lý để tái chế uranium và plutonium chứa trong đó.

Một số chất lỏng tách ra (HLW) phát sinh trong quá trình tái xử lý; cái này được thủy tinh hóa trong thủy tinh và được lưu trữ chờ xử lý lần cuối. Chất thải phóng xạ mức độ trung bình (ILW) có chứa đồng vị phóng xạ tồn tại lâu dài cũng được lưu giữ trong kho lưu trữ địa chất chờ xử lý.

Một số quốc gia xử lý (ILW) chứa đồng vị phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn tại các cơ sở xử lý gần bề mặt, như được sử dụng để xử lý (LLW).

Một số quốc gia đang ở giai đoạn đầu xem xét loại bỏ ILW và HLW, trong khi các quốc gia khác, đặc biệt là Phần Lan, đã đạt được tiến bộ tốt.

Hầu hết các quốc gia đã nghiên cứu việc xử lý chất thải hạt nhân sâu và chính sách chính thức là trở thành một phương tiện hiệu quả để xử lý chất thải hạt nhân.

4. Duy trì tâm trí tích cực khi giải quyết vấn đề

Đầu tiên, chúng ta có thể ngừng phóng đại và nhấn mạnh những nguy hiểm và khó khăn khi xử lý chất thải phóng xạ và năng lượng hạt nhân ở mọi cơ hội có thể.

Hiện tại ở Mỹ có hàng đống chất thải phóng xạ cấp độ cao từ các lò phản ứng phân hạch, từ các nguồn y tế dùng để điều trị ung thư, cũng như hàng đống chất thải phóng xạ cấp độ thấp trên khắp đất nước.

Điều này hoàn toàn không gây nguy hiểm cho sức khỏe. Nhưng đó không phải là giải pháp lâu dài và cũng không phải là điều tốt nhất có thể làm được nhưng không phải tất cả chúng ta đều bị bao phủ trong đám mây bụi phóng xạ.

Chúng ta có thể bắt đầu bằng cách so sánh hợp lý với các vấn đề xử lý chất thải và ô nhiễm liên quan đến các phương pháp sản xuất điện khác.

Điều đó đã được thực hiện, sau đó chúng ta có thể xây dựng các lò phản ứng tạo phổ nhanh để đốt cháy các Actinide tồn tại lâu dài trong “dòng chất thải” từ nước nhẹ, nước nặng và các lò phản ứng nhiệt được điều tiết bằng than chì, nhiều trong số đó có khả năng phân hạch, hầu hết trong số đó có khả năng phân hạch.

Ngoài ra, chúng ta có thể học cách đối phó với sự gia tăng dân số thế giới. Kiểm soát sự tăng trưởng đó, sau đó giảm dân số xuống mức hợp lý và ổn định, và các vấn đề về sản xuất năng lượng và xử lý chất thải sẽ đột nhiên trở nên dễ quản lý hơn nhiều, bất kể nguồn năng lượng cuối cùng được sử dụng là gì.

5. Giảm rác thải ngay từ đầu

Phương pháp này tập trung đặc biệt vào việc lưu trữ và xử lý chất thải từ các lò phản ứng hạt nhân. Tuy nhiên, ngay từ đầu cũng đã có sự đầu tư đáng kể vào việc tìm cách giảm lượng chất thải được tạo ra.

Hiện có 55 công ty khởi nghiệp hạt nhân với số vốn tài trợ 1.6 tỷ USD. Lĩnh vực hạt nhân rất hạn chế và đặt ra những rào cản lớn đối với những người chơi mới vì lịch sử của NRC (Ủy ban điều tiết hạt nhân) là một thực thể có mục đích ngăn chặn phổ biến vũ khí hạt nhân chứ không phải là một cơ quan tập trung vào việc thu hút các doanh nhân đổi mới.

Kết luận

Tóm lại, từ bài viết này và xu hướng xã hội hiện nay, việc xử lý chất thải hạt nhân đúng cách vẫn là một vấn đề đầy thách thức cản trở sự phát triển của điện hạt nhân.

Vấn đề chính nằm ở chu kỳ bán rã do đồng vị phóng xạ tạo ra rất dài. Một số trong số chúng đã hơn một triệu năm tuổi. Do đó, điều này làm cho việc kiểm soát và quản lý chất thải hạt nhân trở nên khó khăn hơn nhiều.

Tuy nhiên, phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xử lý chất thải hạt nhân là lưu trữ, sử dụng các ống trụ bằng thép làm lá chắn phóng xạ hoặc sử dụng các phương pháp xử lý địa chất sâu.

Nhưng sau đó, việc xử lý chất thải hạt nhân bằng cách lưu trữ vẫn còn nhiều lo ngại, bởi việc rò rỉ chất thải hạt nhân có thể gây ra thảm họa môi trường rất lớn cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Khuyến nghị

• 7 tác động môi trường của việc khai thác quặng sắt
  .
• 8 Chương trình Thạc sĩ Quản lý Chất thải Tốt nhất
  .
• 14 Phương pháp xử lý chất thải hóa học
  .
• 10 tác động tiêu cực hàng đầu của việc xử lý chất thải không đúng cách đối với môi trường
  .
• Chi phí của việc cắt giảm các góc: Nguy cơ tiềm ẩn của việc xử lý chất thải kinh doanh không đúng cách