Trong tập phim thứ hai của "Chernobyl", miniseries của HBO về vụ tai nạn năm 1986 đã trở thành thảm họa điện hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử loài người, tình hình khá tồi tệ. Một đám cháy lớn hoành hành trong đống đổ nát của lò phản ứng số 4 của Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl. Một bệnh viện ở thị trấn Pripyat gần đó tràn ngập nạn nhân phóng xạ. Bụi phóng xạ chết người đã trôi dạt ra khỏi Liên Xô và vào Thụy Điển. Không khí phía trên lò phản ứng phát sáng theo nghĩa đen nơi lõi uranium bị lộ ra ngoài. Và những người dẫn đầu ứng phó thảm họa quyết định đổ hàng ngàn tấn cát và boron vào lõi.
Đây là ít hơn những gì đã xảy ra trong thảm họa thực tế vào tháng 4 năm 1986. Nhưng tại sao những người phản ứng đầu tiên sử dụng cát và boron? Và nếu một thảm họa hạt nhân tương tự đã xảy ra vào năm 2019, đây có phải là những gì lính cứu hỏa vẫn sẽ làm?
Bạn thực sự không muốn một đám cháy ngoài trời vào lõi hạt nhân bị phơi bày
Tiếp xúc với lõi hạt nhân đang cháy trong không khí là một vấn đề ở ít nhất hai cấp độ, như kỹ sư lò phản ứng hạt nhân và Đại học Illinois tại Urbana-Champaign, giáo sư Kathryn Huff nói với Live Science.
Vấn đề đầu tiên của bạn là bạn đã có phản ứng phân hạch hạt nhân đang diễn ra. Uranium đang bắn ra neutron, chúng đang đập vào các nguyên tử uranium khác và tách chúng ra. Những nguyên tử uranium đó đang giải phóng nhiều năng lượng hơn và cung cấp cho toàn bộ mớ hỗn độn nóng. Phản ứng này, không còn tồn tại, cũng đang tạo ra mức độ phóng xạ trực tiếp đáng kinh ngạc, gây nguy hiểm chết người cho bất cứ ai cố gắng đến gần nó.
Vấn đề thứ hai, liên quan - và nghiêm trọng hơn nhiều của bạn là ngọn lửa đang thải ra rất nhiều khói và bụi và mảnh vụn vào không khí. Tất cả các gunk đó đang đến ngay từ một lò phản ứng hạt nhân, và một số trong đó thực tế là vấn đề trực tiếp từ lõi hạt nhân. Điều đó bao gồm một loại các loại (hoặc đồng vị) của các nguyên tố tương đối nhẹ hình thành khi các nguyên tử urani tách ra.
"Đây là phần nguy hiểm của một vụ tai nạn như thế này", Huff nói. "Những đồng vị đó, một số trong số chúng, độc hại với con người. Và một số trong số chúng có tính phóng xạ cao hơn những gì bạn sẽ gặp trong cuộc sống hàng ngày. Và một số trong số chúng, ngoài độc hại và phóng xạ, còn rất độc hại. di động trong môi trường. "
Điện thoại di động, trong trường hợp này, có nghĩa là những đồng vị đó có thể xâm nhập vào cơ thể của các sinh vật sống để gây ra vấn đề. Lấy ví dụ, iốt-131, một đồng vị phóng xạ của iốt mà các tế bào sống đối xử giống như iốt thông thường.
Một chùm khói như Chernobyl chứa nhiều iốt-131, có thể trôi dạt hàng trăm dặm. Nó có thể kết thúc ở các con sông và xâm nhập vào thực vật, động vật và con người. Các tuyến giáp của chúng ta dựa vào iốt và sẽ hấp thụ iốt-131 giống như iốt thông thường, tạo ra một nguồn phóng xạ nghiêm trọng lâu dài bên trong cơ thể chúng ta.
(Đây là lý do tại sao, ngay sau khi xảy ra thảm họa hạt nhân, người dân ở khu vực bị ảnh hưởng phải uống thuốc i-ốt, để làm đầy dự trữ của cơ thể và ngăn tuyến giáp của họ hấp thụ bất kỳ đồng vị phóng xạ nào.)
Cát và boron
Đổ cát và boron (hỗn hợp thực tế của Chernobyl cũng bao gồm đất sét và chì) là một nỗ lực để giải quyết cả hai vấn đề thứ nhất và thứ hai.
Cát đập vào lò phản ứng lộ ra, quằn quại mà khói mù mịt. Và boron, theo lý thuyết, có thể bóp nghẹt phản ứng hạt nhân.
"Trong một lò phản ứng hạt nhân, có những đồng vị làm cho phản ứng đi và đồng vị làm cho phản ứng chậm lại", Huff nói.
Để giải quyết phản ứng dây chuyền hạt nhân, cô giải thích, bạn cần phải có đủ các đồng vị phóng xạ gần nhau để các neutron của chúng, bắn dữ dội vào không gian, có xu hướng đâm vào các hạt nhân nguyên tử khác, tách chúng ra.
"Khi một neutron tương tác với một đồng vị, có một xác suất nhất định, do cấu trúc của hạt nhân của nó, rằng nó sẽ hấp thụ neutron," cô nói. "Uranium, cụ thể là uranium-235, có xu hướng hấp thụ neutron và sau đó tách ra ngay lập tức. Nhưng boron có xu hướng chỉ hấp thụ neutron. Do cấu trúc hạt nhân của nó, nó rất khát neutron."
Vì vậy, lý thuyết đã đổ đủ boron vào lõi số 4 của lò phản ứng tiếp xúc, theo lý thuyết, và nó sẽ hấp thụ rất nhiều những neutron bắn dữ dội đến mức phản ứng sẽ dừng lại.
Tuy nhiên, trong trường hợp của Chernobyl, việc đổ boron và các chất hấp thụ neutron khác vào lò phản ứng hóa ra không hoạt động, một phần do cách tiếp cận bán phá giá trực thăng ad hoc mà thiết kế của nhà máy cần có.
"Bức xạ cực mạnh đã giết chết một số phi công", BBC đưa tin vào năm 1997, nói thêm, "Hiện tại người ta biết rằng, bất chấp những hy sinh đó, hầu như không có chất hấp thụ neutron nào chạm tới lõi".
Tuy nhiên, Huff cho biết, nguyên tắc mà Liên Xô đã sử dụng - chất hấp thụ neutron để ngăn chặn phản ứng, kết hợp với vật liệu để đánh bật các đồng vị phóng xạ ra khỏi không khí - là âm thanh. Và trong trường hợp xảy ra thảm họa tương tự ngày hôm nay, các đội phản ứng sẽ có cách tiếp cận dựa trên cùng một lý thuyết cơ bản.
Sự khác biệt lớn, cô nói, là các nhà máy hạt nhân hiện đại (ít nhất là ở Hoa Kỳ) được thiết kế để tự thực hiện rất nhiều công việc đó.
Các lò phản ứng hiện đại là cách an toàn hơn và chuẩn bị nhiều hơn cho các vấn đề - nhưng họ vẫn sử dụng boron trong sổ tay khẩn cấp của họ
Huff đã chỉ ra rằng các lò phản ứng hạt nhân của Hoa Kỳ (và các loại tiên tiến đúng đắn khác) ít có khả năng gặp phải bất kỳ thảm họa nào - không bao giờ chạy như nóng và hoạt động trong các tàu mạnh hơn. Và bản thân các tòa nhà được thiết kế để thực hiện nhiều công việc để dập tắt đám cháy lò phản ứng hạt nhân và chùm khói phóng xạ, cô nói thêm.
Các lò phản ứng hiện đại được trang bị các thuốc xịt hóa học có thể làm ngập tòa nhà lò phản ứng, đẩy các đồng vị phóng xạ ra khỏi không khí trước khi chúng có thể thoát ra. Và không giống như Chernobyl, các cơ sở hạt nhân ở Hoa Kỳ hoàn toàn được chứa trong các cấu trúc kín của xi măng và thép cây (một lưới các thanh thép gia cường). Những chiếc vỏ kín này được chế tạo quá mức đến mức, theo lý thuyết, ít nhất, một vụ nổ đáng kể sẽ không vi phạm chúng. Bạn có thể đâm một chiếc máy bay phản lực nhỏ vào một bên của một trong những tòa nhà này, và nó sẽ không làm lộ lõi. Trên thực tế, như là một phần của thử nghiệm, chính phủ Hoa Kỳ đã làm điều đó với một tàu chứa rỗng vào năm 1988. NRC tuyên bố rằng các nghiên cứu về tác động của máy bay phản lực lớn vẫn đang tiếp diễn.
Tất cả những điều đó làm cho một thảm họa ở quy mô Chernobyl khó xảy ra, mặc dù Liên minh các nhà khoa học quan tâm viết rằng rò rỉ phóng xạ nhỏ hơn (nhưng vẫn nguy hiểm) là mối đe dọa thực sự mà Hoa Kỳ chưa chuẩn bị đầy đủ.
Điều đó nói rằng, Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ (NRC), cứ một trong số 98 lò phản ứng điện hạt nhân hoạt động ở nước này, đã soạn thảo sổ tay khẩn cấp dài hàng trăm trang. Những hướng dẫn này đưa ra những gì người trả lời nên làm trong trường hợp tất cả các trường hợp có thể hợp lý cho các trường hợp khẩn cấp rất khó xảy ra).
Những cuốn sổ tay này có sẵn bằng tiếng Anh trên trang web của NRC. Đây là một cái cho Palo Verde, một nhà máy lớn ở phía tây Arizona. Bạn có thể tìm thấy hướng dẫn khi nào nên nhét nhiều boron vào lõi (ngay khi lò phản ứng không tắt bình thường). Nó đã thấy phải làm gì nếu các thế lực thù địch tấn công nhà máy (trong số những thứ khác, bắt đầu chuẩn bị sơ tán khu vực ngay khi thấy rõ rằng các lực lượng có thể gây ra rò rỉ phóng xạ đáng kể). Và, trong trường hợp một lượng đáng kể chất phóng xạ thoát vào khí quyển, nó nói ai tuyên bố sơ tán (thống đốc bang Arizona, dựa trên các khuyến nghị từ các giám sát viên của trang web).
Những kế hoạch đó không đi sâu vào chi tiết về các sự kiện theo phong cách Chernobyl, mặc dù kể từ ngày 9/11, NRC đã phát triển các hướng dẫn cho các thảm họa cực đoan hơn. Tuy nhiên, Huff cho biết, việc chữa cháy trên lõi uranium bị phơi bày sẽ luôn chuyển sang các phiên bản ít nhiều ưa thích của việc đổ boron và cát.
