LUẬN văn sư PHẠM vật lý TÌNH HÌNH hạt NHÂN ở IRAN và NHỮNG KINH NGHIỆM CHO VIỆT NAM

Ta cũng không nghiên cứu sâu những bí mật quốc gia của Iran về vấn đề hạt nhân mà chỉ đưa đến một cái nhìn tổng quan về tình hình hạt nhân bao gồm lịch sử, tính chất, sự phát triển và ứn

ThS.Hoàng Xuân Dinh Nguyễn Ngọc Bích

MSSV : 1090233

Cần Thơ, 2012

LỜI CẢM ƠN

…………

Sau một thời gian dài nghiên cứu, em đã hoàn thành đề tài luận văn ―Tình Hình Hạt Nhân Ở Iran Và Những Kinh Nghiệm Cho Việt Nam‖ Đó là kết quả của sự cố gắng của bản thân sau bốn năm học tập cùng với sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô, sự động vên, giúp đỡ và cỗ vũ nhiệt tình của gia đình, bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ, Khoa Sư Phạm, Bộ môn Vật lý đã truyền đạt kiến thức và

kinh nghiệm

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh đã tận tình chỉ dẫn cho em trong suốt quá trình

thực hiện luận văn

Em cũng rất cảm ơn những ý kiến đóng góp của các anh chị đi trước Cảm

ơn sự cổ vũ, giúp đỡ của bạn bè đặc biệt là lớp Sư phạm Vật lý-Tin học K35 trong suốt thời gian cùng nhau học tập

Gửi lời cảm ơn đến gia đình và người thân đã khuyến khích, động viên

và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt việc học của mình

Trong quá trình thực hiện đề tài, dù đã cố gắng hết sức nhưng do kiến thức có giới hạn nên cũng không tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè để luận văn của em được hoàn thiện hơn

Lời cuối, em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và công tác tốt Chúc các bạn thành công trên con đường tương lai

Cần Thơ, Ngày 22 tháng 10 năm 2012

Sinh viên thưc hiện

Nguyễn Ngọc Bích

MỤC LỤC

…………

Phần MỞ ĐẦU 1

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2

4.1 Phương pháp thực hiện 2

4.2 Phương tiện thực hiện 2

5 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 3

Phần NỘI DUNG 4

1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI 4

1.1 Sự khởi đầu của công nghệ hạt nhân 4

1.2 Sự phát triển đột phá của công nghệ hạt nhân 6

1.3 Công nghệ lò phản ứng hạt nhân 7

1.3.1 Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân 7

1.3.2 Nguyên liệu hạt nhân 13

1.3.3 Các loại lò phản ứng hạt nhân được dùng phổ biến trên thế giới 15

1.3.4 An toàn kỹ thuật tại các cơ sở hạt nhân 16

1.4 Hạt nhân-nguồn năng lượng cần thiết 17

1.5 Những tác hại tiêu cực trong việc ứng dụng công nghệ hạt nhân 20

1.5.1 Các vụ nổ hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử 20

1.5.2 Chất độc phóng xạ 23

1.5.3 Lạm dụng chế tạo vũ khí hạt nhân và chạy đua vũ trang 26

1.5.4 Nguy cơ xảy ra chiến tranh hạt nhân 38

2 TÌNH HÌNH HẠT NHÂN Ở IRAN 41

2.1 Sơ lược về sự hình thành và phát triển hạt nhân ở Iran 41

2.1.1 Sơ lược về Iran 41

2.1.2 Bước đầu của công nghệ hạt nhân 43

2.1.3 Phát triển công nghệ hạt nhân tiến đến chế tạo vũ khí hạt nhân 46

2.2 Iran ứng dụng hạt nhân trong nhiều lĩnh vực 49

2.2.1 Hạt nhân phục vụ đời sống, xã hội 49

2.2.2 Phục vụ quân sự 49

2.3 Những chính sách, chủ chương, đường lối cứng rắn của Chính quyền Iran tạo sơ hở về mặt luật phát quốc tế 51

2.3.1 Đường lối cứng rắn của Iran 51

2.3.2 Dùng sức mạnh quân sự để bảo về chương trình hạt nhân 52

2.3.3 Trả đũa về kinh tế đối với các nước can thiệp 53

2.4 Những vấn đề đặt ra đối với Iran liên quan việc phát triển công nghệ hạt nhân 54

2.4.1 Nguyên nhân sâu xa và sự can thiệp của các cường quốc 54

2.4.2 Ảnh hưởng đến con người 54

2.4.3 Những hệ lụy mà Iran đang phải gánh chịu 55

3 Ý NGHĨA RÚT RA ĐỐI VỚI VIỆC PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Ở VIỆT NAM 56

3.1 Sự cần thiết của phát triển công nghệ hạt nhân ở Việt Nam 56

3.2 Ứng dụng của công nghệ hạt nhân phục vụ lợi ích phát triển kinh tế xã hội tại Việt Nam 57

3.2.1 Ứng dụng trong y tế 58

3.2.2 Ứng dụng trong công nghiệp 58

3.2.3 Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong nông nghiệp 59

3.2.4 Sử dụng kỹ thuật hạt nhân để nghiên cứu các quá trình trong tự nhiên 61

3.2.5 Kỹ thuật hạt nhân trong nghiên cứu và bảo vệ môi trường 62

3.2.6 Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong khử trùng,bảo quản và biến tính vật liệu 62

3.2.7 Phát triển năng lượng hạt nhân phục vụ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước 62

3.3 Những thách thức và bài học kinh nghiệm rút ra cho việc phát triển công nghệ hạt nhân ở Việt Nam 64

3.4 Quan điểm, chủ trương nhất quán về phát triển công nghệ hạt nhân ở Việt Nam 66

3.4.1 Đường lối, chủ trương và quan điểm đúng đắn của Việt Nam 66

3.4.2 Kết quả đạt được 67

3 5 Về công tác tuyên truyền và giáo dục 70

Phần KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

y khoa, công nghiệp và các lĩnh vực khác… Như thế, bạn sẽ có thể tự khám phá những nỗ lực của nhiều quốc gia nhằm phát triển và làm chủ thứ công nghệ đầy sức mạnh này Có thể nói nước nào làm chủ được năng lượng hạt nhân và có nhiều vũ khí hạt nhân xem như là chủ

cả thế giới Đó cũng chính là nguyên nhân dẫn đến sự mâu thuẫn và chiến tranh hạt nhân Iran là một quốc gia Hồi giáo nằm ở vùng Trung Đông thuộc Tây Nam Á, giàu tài nguyên thiên nhiên đặc biệt là dầu mỏ và uranium Được biết trước đây, Iran chưa phát triển vượt trội về công nghệ hạt nhân Do đó quốc gia này dùng uranium để xuất khẩu là chủ yếu

và làm giàu nhờ uranium Trong những năm gần đây, đất nước Iran có những nhiều biến động Sự mâu thuẩn, xung đột gia tăng trong nước lẫn ngoài nước và có những ảnh hưởng xấu liên quan đến năng lượng hạt nhân Nhiều nước cáo buộc Iran hiện tại đang chế tạo vũ khí hạt nhân, lợi dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích quân sự Song điều này chưa được làm sáng tỏ Tình hình hạt nhân ở Iran vẫn đang diễn biến phức tạp và nhiều bí ẩn Liệu năng lượng hạt nhân đã đem đến lợi ích gì cho đất nước con nghèo nàn này? Và nó cũng để lại hậu quả như thế nào? Hướng khắc phục ra sao? Bên cạnh đó ta cũng xem lại chúng ta đã

là được gì và định hướng con đường phát triển ra sao? Trước tình hình hạt nhân của Iran chúng ta cần phải rút ra kinh nghiệm để có quyết định đúng đắn cho sự phát triển của đất nước, từ đó định hướng dư luận và tuyên truyền giáo dục cho người dân Từ những lý do

trên mà tôi lựa chọn đề tài “Tình Hình Hạt Nhân Ở Iran Và Những Kinh Nghiệm Cho Việt Nam” Mong rằng qua đào sâu nghiên cứu, tôi cũng như bạn đọc sẽ hiểu thêm về năng

lượng hạt nhân, vũ khí hạt nhân, lợi ích và cả những mặt tiêu cực của hạt nhân đến thế giới nói chung và đất nước Iran nói riêng và có những bài học quý giá cho con đường phát triển của nguồn năng lượng tương lai

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Khái quá quá trình hình thành phát triển công nghệ hạt nhân; nghiên cứu phân tích, đánh giá sâu phần vật lý hạt nhân, nâng cao nhận thức về lợi ích của việc ứng dụng và phát triển công nghệ hạt nhân phục vụ đời sống xã hội

- Phân tích đánh giá tác hại, lạm dụng tiêu cực mà nhân loại và các quốc gia trên thế giới mà điển hình là vấn đề hạt nhân tại quốc gia Iran để có cái nhìn từ khái quát đến

cụ thể về đường lối, hướng đi cho việc phát triển công nghệ hạt nhân

- Khái quát về tình hình hạt nhân ở Iran Cho người đọc hiểu thêm về các vấn đề nóng bỏng đang diễn ra trên đất nước Iran

- Đề ra hướng khắc phục và giải quyết ổn thoải những căng thẳng xoay quanh vấn đề hạt nhân

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Trong phạm vi đề tài nghiên cứu, ta không đi sâu vào tìm hiểu cơ chế, bản chất hạt nhân, vũ khí hạt nhân hay tình hình chính trị của các quốc gia, đặc biệt là Iran Ta cũng không nghiên cứu sâu những bí mật quốc gia của Iran về vấn đề hạt nhân mà chỉ đưa đến một cái nhìn tổng quan về tình hình hạt nhân bao gồm lịch sử, tính chất, sự phát triển và ứng dụng công nghệ hạt nhân trong đời sống, xã hội, cũng như những mặt ảnh hưởng tiêu cực của ―Năng lượng hạt nhân‖ đối với Iran Mặt khác chúng ta cũng xem xét những cái nhìn

của thế giới đối với vấn đề hạt nhân ở Iran Đề tài nghiên cứu “Tình hình hạt nhân ở Iran”

từ năm 2009 đến 2012

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

4.1.Phương pháp thực hiện

Để hoàn thành đề tài, tôi đã thực hiện các phương pháp sau:

- Sưu tầm tài liệu

- Đọc và nghiên cứu tài liệu

- Phân loại và tổng hợp các lý thuyết có liên quan đến đề tài

- Nhờ sự chỉ dẫn của thầy

- Viết và chỉnh sửa nội dung đề tài

4.2 Phương tiện thực hiện

- Sách, báo, bài giảng, Luận văn tốt nghiệp đại học, giáo trình, tài liệu do thầy hướng dẫn cung cấp

- Các mạng truyền thông

- Phương tiện hỗ trợ: máy vi tính, máy tính, USB

- Ý kiến nhận được từ: giáo viên hướng dẫn, các thầy cô trong bộ môn và các bạn

5 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Nhận đề tài, xác định nhiệm vụ cần đạt của đề tài

- Xây dựng đề cương tổng quát

- Thu thập, tìm kiếm các dữ liệu, tài liệu liên quan đến đề tài, tham khảo ý kiến của thầy cô, bạn bè

- Tổng hợp và nghiên cứu tài liệu

- Thực hiện đề tài

- Nộp bản thảo cho thầy hướng dẫn

- Chỉnh sửa và hoàn tất nội dung đề tài

- Viết luận văn hoàn chỉnh

- Báo cáo luận văn

Phần NỘI DUNG

………

1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Sự khởi đầu của công nghệ hạt nhân

Các nhà triết học Hi Lạp cổ đại là những người đầu tiên phát triển quan niệm rằng toàn thể vật chất cấu thành từ những hạt không nhìn thấy gọi là nguyên tử Từ nguyên tử phát sinh từ tiếng Hi Lạp, atomos, nghĩa là không thể chia cắt

Các nhà khoa học vào thế kỉ XVIII và XIX đã làm hồi sinh khái niệm này dựa trên những thí nghiệm của họ Năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel và sau đó là ông bà Pierre Curie và Marie Curie phát hiện ra rằng các hợp chất của uranium có khả năng tự phát

ra những tia không không nhìn thấy được, có thể xuyên qua những vật mà tia sáng thường không đi qua được gọi là các tia phóng xạ Đến năm 1898, Sau khi chiết hết uranium từ quặng pitchblende thì hai vợ chồng nhận thấy rằng hãy còn một chất liệu nào đó phát xạ

Họ tiếp tục phân tích quặng pitchblende và phát hiện ra nguyên tử polonium có hoạt tính mạnh hơn 400 lần uranium Để tưởng nhớ đến nước mẹ đẻ của Marie Curie, nước Ba- lan, nguyên tử mới này được đặt tên là polonium Sau khi chiết hết polonium rồi, Pierre

và Marie Curie lại khám phá thêm một nguyên tử khác, nguyên tử radium, có hoạt tính còn mạnh hơn nguyên tử polonium, mạnh tới 900 lần uranium

Vào năm 1900, các nhà khoa học biết rằng nguyên tử chứa những lượng lớn năng lượng Năm 1912, nhà vật lý Ernest Rutherford (1871 - 1937) người Anh được gọi là cha đẻ của ngành khoa học hạt nhân vì sự đóng góp của ông cho lí thuyết cấu trúc nguyên tử Vào năm 1904, ông đã viết: Nếu người ta có thể điều khiển tốc độ phân rã của các nguyên tố phóng xạ, thì người ta có thể thu được một lượng lớn năng lượng từ một lượng nhỏ vật chất Ernest Rutherford sau khi phát hiện ra hạt nhân nguyên tử đã cùng với nhà vật lý Niels Bohr (1885 - 1962) người Đan Mạch đề xuất một mô hình nguyên tử: Nguyên tử gồm một hạt nhân tích điện dương được bao quanh bởi các electron Năm 1913, Rutherford phát hiện ra proton Năm 1932, nhà vật lý James Chadwick (1891 - 1974) người Anh phát hiện ra nơtron

Einstein đã phát triển lí thuyết của ông về mối quan hệ giữa năng lượng và khối lượng vào năm sau đó Biểu thức toán học ấy là E = mc2

, hay ―năng lượng bằng khối lượng nhân với bình phương tốc độ ánh sáng‖ Mất gần 35 năm để người ta chứng minh cho lí thuyết của Einstein

Năm 1934, nhà vật lí Enrico Fermi đã chỉ đạo các thí nghiệm ở Rome chứng tỏ rằng neutron có khả năng phân tách nhiều loại nguyên tử Các kết quả khiến cả Fermi cũng lấy làm ngạc nhiên Khi ông dùng neutron bắn phá uranium, ông không được những nguyên tố

mà ông trông đợi Các nguyên tố này nhẹ hơn nhiều so với uranium

Enrico Fermi, nhà vật lí người Italy, đã lãnh đạo một đội khoa học tạo ra được phản ứng hạt nhân dây chuyền tự duy trì đầu tiên

Mùa thu năm 1938, các nhà vật lí người Đức Otto Hahn và Fritz Strassman đã bắn các neutron phát ra từ một nguồn chứa các nguyên tố radium và beryllium vào uranium (số nguyên tử 92) Họ thật bất ngờ tìm thấy các nguyên tố nhẹ hơn, ví dụ như barium (số nguyên

tử 56), trong chất liệu còn lại Những nguyên tố này có khối lượng nguyên tử khoảng bằng phân nửa của uranium Cuối năm 1938, Otto Hahn và Lise Meitner khám phá phản ứng phân hạch Họ nhận thấy khi dùng một neutron để phân hạch hạt nhân uranium thì sinh ra một lượng năng lượng rất lớn so với động năng của neutron dùng để đập vỡ nó Họ đã nêu giả thuyết lượng năng lượng đó là năng lượng liên kết (binding energy) những hạt cơ bản cấu tạo hạt nhân uranium

Đầu năm 1939, mặc dù chưa biết đến giả thuyết Meitner- Frisch, Frédéric Joliot-Curie (1900 - 1958) người Pháp đã chứng minh hiện thực những phản ứng phân hạch và năng lượng sinh ra khi phản ứng đó xảy ra Ông và học trò của ông, Hans Von Halban và Lew Kowarski, nêu giả thuyết và chứng minh hiện thực dây chuyền phản ứng phân hạch uranium kéo theo sự toả nhiệt rất lớn Ông nhờ một đồng nghiệp, Francis Perrin, tính hộ những điều kiện để chuỗi phản ứng hạt nhân có thể duy trì được Việc phát hiện ra phản ứng dây chuyền sau này cho phép khai thác năng lượng hạt nhân Nhận thấy tầm quan trọng công nghiệp và quân sự của phản ứng dây chuyền, Joliot-Curie cùng với Von Halban, Kowarski và Perrin, nhân danh CNRS (Caisse Nationale de la Recherche Scientifique, Quỹ Quốc gia Nghiên cứu Khoa học), đăng ký xin cấp bằng sáng chế về những áp dụng phản ứng dây chuyền hạt nhân

Để tránh quốc xã Đức có thể lợi dụng sáng chế để sản xuất vũ khí hạt nhân Frédéric Joliot- Curie yêu cầu CNRS vơ mua tàng trữ tất cả những nguồn uranium và nước nặng có thể mua được trên thế giới

Đầu năm 1942, một nhóm nhà khoa học do Fermi đứng đầu đã tập trung tại trường Đại học Chicago để phát triển các lí thuyết của họ Tháng 11 năm 1942, mọi thứ đã sẵn sàng cho việc bắt đầu xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới

Vào buổi sáng ngày 2 tháng 12 năm 1942, các nhà khoa học đã sẵn sàng để bắt đầu một trình diễn của Cột Chicago 1 Fermi ra lệnh rút các thanh điều khiển ra mỗi lần một vài inch trong vài giờ sau đó Cuối cùng, lúc 3:25 chiều, giờ Chicago, phản ứng hạt nhân trở thành tự duy trì Fermi và nhóm của ông đã chuyển hóa thành công lí thuyết khoa học thành thực tại công nghệ Thế giới đã bước vào kỉ nguyên hạt nhân

1944 Frédéric Joliot-Curie hội tụ học đồng nghiệp và trò cũ của mình và đặt nền móng

để hồi phục ngành vật lý hạt nhân cho nước Pháp Đội khoa học này xây lò phản ứng hạt nhân đầu tiên của nước Pháp gọi là Pile Zoe ((Z: zéro, O: oxyde uranium, E: eau lourde nước nặng Vào thời đó người ta gọi những bộ phận sinh ra năng lượng hạt nhân là pin nguyên tử Cùng lúc đó họ xây dựng Trung tâm Nghiên cứu Hạt Nhân Saclay, khởi động dự

án xây dựng trường Đaị học Khoa học Orsay và một số trung tâm nghiên cứu khác

1.2 Sự phát triển đột phá của công nghệ hạt nhân

Khái niệm nguyên tử đã tồn tại trong nhiều thế kỉ Nhưng chỉ gần đây, chúng ta mới bắt đầu hiểu được sức mạnh khủng khiếp chứa trong khối lượng nhỏ xíu ấy Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên chỉ mới là cái khởi đầu Đa phần nghiên cứu nguyên tử lúc đầu tập trung vào việc phát triển một loại vũ khí hiệu quả dùng trong Thế chiến thứ hai Công việc được thực hiện dưới cái tên mật danh là Dự án Manhattan Sau chiến tranh, chính quyền Mĩ khuyến khích phát triển năng lượng hạt nhân cho các mục đích dân sự hòa bình Quốc hội Mĩ đã thành lập Ủy ban Năng lượng Nguyên tử (AEC) vào năm 1946 AEC đã ủy quyền xây dựng

Lò Tái sinh Thực nghiệm I tại một địa điểm ở Idaho Lò phản ứng ấy phát điện lần đầu tiên

từ năng lượng hạt nhân vào ngày 20 tháng 12 năm 1951 Lò phản ứng Tái sinh Thực nghiệm

I phát ra điện năng thắp sáng 4 bóng đèn 200W vào hôm 20/12/1951 Đây là dấu mốc khởi đầu của nền công nghiệp điện hạt nhân

Một mục tiêu chính trong nghiên cứu hạt nhân vào giữa thập niên 1950 là chứng tỏ rằng năng lượng hạt nhân có thể phát điện dùng cho mục đích thương mại Nhà máy phát điện thương mại đầu tiên chạy bằng năng lượng hạt nhân đặt tại Shippingport, Pennsylvania

Nó đạt tới công suất thiết kế trọn vẹn vào năm 1957 Các lò phản ứng nước nhẹ kiểu như Shippingport sử dụng nước bình thường để làm nguội lõi lò phản ứng trong phản ứng dây chuyền Chúng là mẫu thiết kế tốt nhất khi ấy cho nhà máy điện hạt nhân

Ngành công nghiệp điện hạt nhân ở Mĩ phát triển nhanh chóng trong thập niên 60 của thế kỷ XX Các công ti thực dụng đã nhìn thấy dạng sản xuất điện này thật kinh tế, sạch về mặt môi trường, và an toàn Ngành điện hạt nhân cho tới nay đã có lịch sử hơn 50 năm hình thành và phát triển Năng lượng hạt nhân cung cấp gần 22% điện năng sản xuất ở nước Mĩ

và chiếm khoảng 16% sản lượng điện toàn thế giới

Tuy nhiên, vào thập niên 1970 và 1980, sự tăng trưởng bị chậm lại Nhu cầu điện giảm

đi và các lo ngại về điện hạt nhân ngày càng tăng, ví dụ như sự an toàn lò phản ứng, vấn đề chất thải, chiến tranh hạt nhân và những xem xét môi trường khác Ngay sau Đệ nhị Thế chiến, Mĩ là nước duy nhất có bom nguyên tử và chiến tranh lạnh đã bắt đầu

Nghiên cứu trong những lĩnh vực hạt nhân khác vẫn tiếp tục trong thập niên 1990 Công nghệ hạt nhân giữ vai trò quan trọng trong y khoa, công nghiệp, khoa học, và thực phẩm và nông nghiệp, cũng như phát điện Ví dụ, các bác sĩ sử dụng các đồng vị phóng xạ

để nhận dạng và nghiên cứu các nguyên nhân gây bệnh Họ còn dùng chúng để tăng liệu pháp điều trị y khoa truyền thống Trong công nghiệp, các đồng vị phóng xạ được dùng để

đo những chiều dày vi mô, dò tìm những dị thường trong vỏ bọc kim loại, và kiểm tra các mối hàn Các nhà khảo cổ sử dụng kĩ thuật hạt nhân để xác định niên đại các vật thời tiền sử một cách chính xác và định vị các khiếm khuyết ở các tượng đài và nhà cửa Bức xạ hạt nhân được dùng để bảo quản thực phẩm Nó giữ được nhiều vitamin hơn so với đóng hộp, đông lạnh hoặc sấy khô Trong nông nghiệp sử dụng các tia bức xạ để tạo ra những đột biến, lai tạo giống có năng suất cao, chống sâu bệnh cho cả cây trồng lẫn vật nuôi,… đến cải thiện nguồn nước và chất đất để tăng sản lượng và cải thiện chất lượng các sản phẩm nông nghiệp Cuối năm 1991, 31 quốc gia có nhà máy điện hạt nhân đang khai thác thương mại hoặc đang xây dựng Tính đến tháng 5/2008, có trên 400 lò phản ứng đang hoạt động trên khắp

thế giới Đó là một sự chuyển giao công nghệ điện hạt nhân rộng khắp và ấn tượng Các nước có thể coi đứng đầu về nguồn năng lượng hạt nhân như: Mĩ, Pháp, Anh, Đức, Nga, Triều Tiên, Nhật, Trung Quốc, Paskistan

Hình 1.1: Công suất lắp đặt và phát điện từ năng lượng hạt nhân, 1980 – 2007

Nghiên cứu hạt nhân còn mang lợi ích cho nhân loại theo nhiều kiểu Nhưng ngày nay, ngành công nghiệp hạt nhân phải đối mặt trước những vấn đề lớn, rất phức tạp Làm thế nào chúng ta có thể giảm tối thiểu các rủi ro? Tương lai sẽ tùy thuộc vào kĩ nghệ tiên tiến, nghiên cứu khoa học, và sự tham gia của mọi công dân đã giác ngộ

1.3 Công nghệ lò phản ứng hạt nhân

1.3.1 Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân

Lò phản ứng hạt nhân là một thiết bị để khởi động, kiểm soát, và duy trì một chuỗi phản ứng hạt nhân Mặc dù lò phản ứng hạt nhân đã được cải tiến rất nhiều, cấu tạo cơ bản của chúng hầu như không thay đổi kể từ chúng ra đời cách đây gần 50 năm Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thanh nguyên liệu, chất làm chậm, chất tải nhiệt… thì ở mỗi lò phản ứng hạt nhân có cấu tạo khác nhau

Cấu tạo cơ bản lò phản ứng hạt nhân:

Hình 1.3: Bên trong lõi thép của lò phản ứng

Toàn bộ quá trình phân hạch xảy ra trong trong lõi bằng thép của lò phản ứng Nhiệt

mà phản ứng tạo khiến nước sôi và bốc hơi Luồng hơi nóng của nước làm quay các turbin

và tạo ra điện

Hình 1.4: Thanh nhiên liệu nằm trong lõi của lò phản ứng

Trong lõi của lò phản ứng, nguyên tố urani hoặc plutoni được nạp vào các thanh nhiên liệu (màu đỏ) chìm trong nước Các thanh điều khiển (màu đen) để làm nhanh hoặc chậm quá trình phân hạch của nhiên liệu hạt nhân được đặt bên dưới các thanh nhiên liệu

Khi sự cố bất ngờ, như động đất, xảy ra thì các thanh điều khiển tự động kích hoạt và trồi lên, nằm xen kẽ với các thanh nhiên liệu nhằm hấp thụ neutron từ các thanh nhiên liệu

Do bị hấp thụ, các hạt neutron không thể bắn phá nguyên tử urani hoặc plutoni nên phản ứng dừng lại

Lớp vỏ bảo vệ sinh học: Bao quanh vùng phản ứng là lớp vỏ bê tông dày, được gọi là lớp vỏ bảo vệ sinh học, có nhiệm vụ làm giảm cường độ các tia phóng xạ đến mức độ cho

phép Giữa lớp vỏ bảo vệ sinh học và lớp vỏ của lò phản ứng hạt nhân, thường có thêm một lớp vỏ bảo vệ ―nóng‖, có nhiệm vụ giảm bớt cường độ các tia phóng xạ chiếu vào lớp bảo vệ sinh học

Hình 1.5: Lớp bảo vệ sinh học

Vùng phản ứng (Thùng lò): Một lò phản ứng hạt nhân có nhiều bộ phận khác nhau,

nhưng quan trọng nhất là vùng phản ứng (hoạt động), nơi diễn ra các phản ứng dây truyền Năng lượng tỏa ra từ phản ứng dây truyền được các chất dẫn nhiệt truyền ra ngoài

Vỏ lò phản ứng: Lò phản ứng được đặt trong một bể chứa bằng sắt không rỉ Bên

ngoài bể chứa được gia cố bằng lớp tường xi măng có độ dày hàng mét để ngăn chặn chất phóng xạ rò rỉ ra ngoài trong trường hợp sự cố xảy ra

Hệ thống điều khiển: Để điều khiển các phản ứng dây truyền, người ta sử dụng hệ thống điều khiển và bảo vệ, hệ thống này được làm từ các vật liệu có khả năng hấp thụ các

hạt notron cao (Bo, Cd).Thanh điều khiển có thể di chuyển lên cao hoặc xuống thấp gần các thanh nhiên liệu nhờ các nam châm điện (trong trường hợp khẩn cấp, người ta ngắt điện và các chất hấp thụ nơtron rơi vào tâm lò, làm ngừng phản ứng hạt nhân)

Thanh nhiên liệu: Nguyên liệu thường được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân là

Uran-235, Uran-233, hoặc Plutoni-239 Phản ứng dây truyền được xảy ra dưới tác động ban đầu của các nơtron

Hình 1.6: Thanh nhiên liệu

Chất làm chậm: Có nhiệm vụ làm giảm năng lượng của các hạt notron hình thành

trong phản ứng dây truyền Chất làm chậm thường sử dụng là nước H2O, nước nặng D2O hoặc graphite (than chì) Nước nặng có giá thành cao, nên chỉ sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nguyên liệu là Uran tự nhiên chưa qua làm giàu Thông thường sử dụng nước làm chất làm chậm

Chất phản xạ: Có nhiệm vụ làm tăng số lượng các hạt nơtron trong vùng phản ứng,

không cho các hạt nơtron bắn ra ngoài, và làm các hạt nơtron phân bố đều trong vùng phản ứng (hoạt động) Có thể kết hợp chất làm chậm và chất phản xạ (nước, graphite) hoặc có thể dùng Uran tự nhiên

Chất truyền nhiệt: Truyền nhiệt năng từ vùng phản ứng ra ngoài Chất truyền nhiệt có

thể chạy trong các ống áp lực, hoặc trực tiếp chạy qua vùng phản ứng Chất truyền nhiệt thông thường được sử dụng là nước, khí gas, hoặc kim loại nóng chảy (Natri)

Phân loại các lò phản ứng hạt nhân:

Có nhiều cách phân loại lò phản ứng hạt nhân, dưới đây là cách phân loại phổ biến nhất, dựa vào các chất làm chậm và chất truyền nhiệt sử dụng trong lò phản ứng

Lò phản ứng nước – nước: Các thanh nhiên liệu được xếp trong hộp đặt trong vùng

phản ứng Nước vừa làm chất truyền nhiệt, vừa làm chất làm chậm Nước làm chất truyền nhiệt được đưa vào bên trong lò phản ứng, chạy dọc theo vùng phản ứng từ dưới lên trên Áp suất trong lò phản ứng nước – nước khoảng 1-2MPa

Lò nước áp lực tạo hơi gián tiếp: Chất tải nhiệt vòng sơ cấp, được giữ ở trạng thái

lỏng dưới áp suất cao, mang nhiệt từ lò hạt nhân tới thiết bị sinh hơi, tại đây diễn ra trao đổi nhiệt với vòng thứ cấp và hơi được tạo ra rồi dẫn tới turbin Trong kiểu lò nước áp lực, nước được bơm vào lõi để hấp thu nhiệt từ các thanh nhiên liệu Sau đó nó chảy qua một hệ thống kín để sôi Hơi nước được dẫn sang buồng chứa turbin để làm quay turbin Chuyển động quay của turbin được truyền sang máy phát điện

Hình 1.7: Lò áp lực nước

Lò nước sôi sinh hơi trực tiếp: Trong lò nước sôi, nước sôi ngay sau khi hấp thu nhiệt

từ các thanh nhiên liệu và hơi được dẫn sang buồng chứa turbin Ra khỏi turbin, nước được làm nguội tại một tháp để quay trở lại dạng lỏng Sau đó nước tiếp tục chảy tới buồng tạo hơi

Hình 1.8: Lò nước sôi

Lò phản ứng graphite: Graphite được sử dụng làm chất làm chậm, chất truyền nhiệt

trong lò phản ứng graphite có thể là nước nhẹ, nước nặng, gas, hoặc kim loại nóng chảy Các thanh nhiên liệu được xếp trong các ống dẫn cùng các chất truyền nhiệt Bao quanh các ống dẫn là graphite Ở nhiệt độ cao, graphite xảy ra phản ứng với không khí, do đó chất làm chậm graphite được xếp vào trong các hộp kín làm bằng kim loại Lớp bảo vệ sinh học được làm bằng bê tông dày, khí trơ Heli hoặc CO2 bơm vào bên trong lò phản ứng

Lò phản ứng sử dụng notron kích hoạt năng lượng lớn (notron nhanh): Nguyên

liệu sử dụng trong lò là hỗn hợp U235 và Pu239 được làm giàu (15%) Phản ứng dây truyền xảy ra dưới tác động kích hoạt của các nơtron nhanh Bao quanh vùng phản ứng là các tấm U238 hoặc Th232 có nhiệm vụ hấp thu toàn bộ các hạt nơtron nhanh, còn gọi là vùng tái sinh nguyên liệu Các tấm U238 và Th232 khi hấp thụ nơtron sẽ trở thành Pu239, U233, nó

sẽ tách ra trong quá trình tái chế Trong lò phản ứng sử dụng nơtron nhanh kích hoạt, không cần dùng chất làm chậm nơtron Kim loại lỏng (Na, K, hoặc hỗn hợp Na – K) được sử dụng làm chất truyền nhiệt Lò phản ứng sử dụng notron nhanh kích hoạt không cần chất làm chậm, sử dụng các thanh nguyên liệu được làm giàu, và sắp xếp gần nhau, nên nhiệt lượng tỏa ra rất lớn (1000 kW/l), do đó công suất của loại lò phản ứng này lớn Chất truyền nhiệt phải có khả năng trao đổi nhiệt nhanh, thường được sử dụng là kim loại lỏng (Na, K, hoặc hỗn hợp Na – K) được sử dụng làm chất truyền nhiệt Cũng do sử dụng nguyên liệu là các thanh Uran được làm giàu nên mức độ an toàn cũng thấp hơn các loại lò khác

Lò nhiệt độ cao tải nhiệt bằng tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm: Loại lò này vẫn chưa được vận hành thương mại, là một phương án thay thế cho thiết

kế thông thường Nó dùng graphite là chất làm chậm và khí helium là chất tải nhiệt Đặc điểm nổi bật của loại lò là có độ an toàn cao Nhiên liệu của chúng được bọc trong lớp vỏ

gốm chịu được nhiệt độ trên 1.600oC trong khi nhiệt độ làm việc hiệu quả của lò là 95oC Helium được dẫn trực tiếp tới turbin

Ngoài ra, còn có một số lò cải tiến khác với tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ được nâng lên đang trong quá trình xin cấp phép ở một số nước và có thể được xây dựng vào năm 2010

1.3.2 Nguyên liệu hạt nhân

Uranium tồn tại ở dạng đông đặc có trong lòng đất Uranium đã được gọi là món quà của tự nhiên cho phát triển kinh tế sạch do nó có thể sản xuất ra rất nhiều năng lượng mà chỉ

để lại một lượng chất thải nhỏ Chúng được khai thác, tuyển, tinh chế và làm giàu để tạo thành U235 Muốn tách được U235 khỏi kim loại uranium tự nhiên phải sử dụng các công nghệ làm giàu Hiện nay, có nhiều phương pháp để làm giàu uranium như: Tách đồng vị điện từ, khuyếch tán nhiệt, khuyếch tán khí, khí động học, tách đồng vị bằng Lasde, trao đổi ion và hoá học, tách Plasma và khí ly tâm

Quặng tinh chế - hay uranium oxide - được gọi là ―bánh vàng‖, được chế biến thành khí uranium, sau đó trải qua nhiều cấp độ làm giàu khác nhau Uranium được làm giàu ở cấp độ thấp được sử dụng làm nhiên liệu hạt nhân Còn uranium được làm giàu ở cấp độ cao hơn dùng để chế tạo vũ khí hạt nhân

Trong thực tế, khó có thể tách được một lượng U235 ròng tuyệt đối Chỉ có thể làm giàu đồng vị U235 trong hỗn hợp kim loại uranium đến một tỉ lệ nhất định Với độ giàu khoảng 5% (hay U235 giàu 5%), kim loại hỗn hợp uranium đã có thể dùng làm nhiên liệu cho lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân Nhưng để làm chất nổ cho bom nguyên tử thì U235 phải đạt độ giàu trên 90%

Khác với trường hợp uranium, trong tự nhiên hầu như không tồn tại nguyên tố Plutonium, nên việc điều chế Pu239 dựa trên một công nghệ hoàn toàn khác Quá trình xảy

ra như sau: Hạt nhân U238 bắt một nơtron chậm và trở thành hạt nhân U239 Gần như tức thời, hạt nhân mới này phát ra liên tiếp 2 hạt  để biến thành một hạt nhân hoàn toàn mới, một đồng vị khác của nguyên tố Plutoni, đồng vị Pu239

Điều may mắn là trong quặng urani tự nhiên có thành phần U238 áp đảo nên phương pháp điều chế Pu239 theo nguyên lý nói trên là tối ưu nhất về kinh tế

Việc chế tạo ―chất nổ‖ hạt nhân Pu239 theo công nghệ nói trên cũng có thể thực hiện ngay ở trên lò phản ứng nước nhẹ với chất làm chậm là nước thường

Nhưng với mục tiêu chế tạo Pu239 ở quy mô công nghiệp, hiện nay, lò phản ứng với chất làm chậm nước nặng (D2O) là công cụ lý tưởng nhất Trong loại lò này chỉ dùng uranium tự nhiên (không cần làm giàu) để làm nhiên liệu Nước nặng đóng vai trò làm chậm các nơtron nhanh sinh ra trong quá trình hoạt động của lò phản ứng, tạo thuận lợi cho sự biến đổi hạt nhân U238 thành hạt nhân Pu239

Như đã nhấn mạnh ở trên, nhiên liệu ―chất nổ‖ hạt nhân trong bom nguyên tử không phải là tất cả các loại đồng vị của nguyên tố Uranium hay Plutonium nói chung Trong quả

bom urani chất nổ đó chỉ là đồng vị U235 và trong quả bom Plutoni chỉ là đồng vị Pu235 Thực vậy, chỉ có hai loại đồng vị U235 và Pu239 là có khả năng gây ra các phản ứng phân hạch dây chuyền Dưới tác dụng của nơtron, hạt nhân U235 hay Pu239 được phân ra hai mảnh, toả ra một năng lượng lớn khoảng 200 MeV (200 triệu điện tử-vôn), đồng thời giải phóng 2 - 3 nơtron mới

Đến lượt mình, các nơtron vừa sinh ra lại gây ra phản ứng phân hạch kế tiếp, quá trình này cứ tiếp diễn và số hạt nhân phân hạch và năng lượng phát ra tăng lên nhanh chóng Phản ứng dây chuyền này có thể kiềm chế ở trong lò phản ứng nhưng cũng có thể không chế ngự

để tạo nên sức nổ khủng khiếp trong bom nguyên tử (bom A)

Hình 1.9: Chu trình nguyên liệu hạt nhân

Chu trình nguyên liệu hạt nhân bắt đầu khi uranium được khai thác, làm giàu, và chế tạo thành nguyên liệu hạt nhân (1) đưa đến nhà máy năng lượng hạt nhân Sau khi sử dụng ở nhà máy, nguyên liệu đã qua sử dụng được đưa tới nhà máy tái xử lý (2) hoặc kho chứa cuối cùng (3) Trong quá trình tái xử lý 95% nguyên liệu đã sử dụng có thể được thu hồi để đưa trở lại nhà máy năng lượng (4)

Lò phản ứng hạt nhân là một phần trong chu trình năng lượng hạt nhân Quá trình bắt đầu từ khai thác mỏ Các mỏ urani nằm dưới lòng đất, được khai thác theo phương thức lộ thiên, hoặc các mỏ đãi tại chỗ Khi quặng uranium được chiết tách, nó thường được chuyển

thành dạng ổn định và nén chặt như bánh vàng (yellowcake), và sau đó vận chuyển đến nhà

máy xử lý Ở đây, bánh vàng được chuyển thành urani hexaflorua, loại này sau đó lại được đem đi làm giàu để sử dụng cho các ngành công nghệ khác nhau Uranium sau khi được làm giàu chứa hơn 0,7% U235 tự nhiên rồi được ép và nung thành những viên dài 1 cm, nặng khoảng 7 gam Các viên này được xếp lần lượt vào ống kim loại dài khoảng 4 m bịt kín 2

đầu để tạo thành các thanh nhiên liệu được sử dụng trong lò phản ứng đặc biệt Mỗi nhà máy điện hạt nhân cần hơn 40.000 thanh nhiên liệu Cứ 264 thanh được kết lại thành những bó hình vuông gọi là bó thanh nhiên liệu Một lò phản ứng hạt nhân 900 MW cần khoảng 157

bó thanh nhiên liệu (chứa khoảng 11 triệu viên) Các bó này được sắp xếp thành tâm lò phản ứng

Các cần nguyên liệu sẽ trải qua khoảng 3 chu trình vận hành (tổng cộng khoảng 6 năm) trong lò phản ứng, về mặt tổng quát chỉ có khoảng 3% lượng urani của nó tham gia vào phản ứng phân hạch, sau đó chúng sẽ được chuyển tới một hố nguyên liệu đã sử dụng, ở đây các đồng vị có tuổi thọ thấp được tạo ra từ phản ứng phân hạch sẽ phân rã Sau khoảng 5 năm trong hố làm lạnh, nguyên liệu tiêu thụ nguội đi và giảm tính phóng xạ đến mức có thể xách được, và nó được chuyển đến các thùng chứa khô hoặc đem tái xử lý

1.3.3 Các loại lò phản ứng hạt nhân được dùng phổ biến trên thế giới

Ngày nay, công nghệ lò phản ứng hạt nhân phát triển rất phong phú và đa dạng Hiện

có trên 10 loại lò đang được sử dụng, nghiên cứu phát triển

Lò nước nhẹ: (bao gồm cả lò nước sôi - BWR và lò nước áp lực - PWR): Đóng vai trò

chủ đạo, chiếm tỷ trọng lớn tại nhiều nước có điện hạt nhân Đây là công nghệ không những

đã được phát triển, hoàn thiện và thương mại hóa rộng rãi trên thế giới mà còn là công nghệ tiềm năng cho những cải tiến mạnh mẽ trong tương lai gần Các lò nước nhẹ công suất lớn đang được nâng cấp thành các lò cải tiến với công suất lớn hơn

Lò nước nặng: Bắt đầu phát triển từ Canada, cho đến nay công nghệ lò này cũng được

áp dụng tại nhiều nước, đặc biệt một số nước bắt đầu phát triển công nghệ hạt nhân từ kiểu nước nặng như Trung Quốc, Ấn Độ chú trọng phát triển lò nước nặng và đã tự chủ trong công nghệ này Gần đây nhất, Rumani đã nhập công nghệ này và xây dựng hai tổ máy Lò nước nặng có chu trình nhiên liệu linh hoạt, có thể sử dụng urani tự nhiên, urani có độ giàu thấp hoàn nguyên từ tái chế nhiên liệu đã cháy của PWR, nhiên liệu oxide hỗn hợp, thorium

Lò khí nhiệt độ cao: Được phát triển ở Mỹ, Anh và Tây Đức, lò này sử dụng Graphit

làm chậm nơtron, heli làm chất tải nhiệt và nhiên liệu là viên urani-thorium có độ giàu cao được bao bọc bởi graphit Tuy nhiên, công nghệ lò khí hiện nay dường như chững lại Các hướng nghiên cứu phát triển tập trung vào lò khí nhiệt độ cao, lò tầng cuội kiểu nhiên liệu viên tròn với vỏ bọc Graphite Một khả năng lớn cho việc ứng dụng lò khí là dùng để sản xuất Hydro cho pin nhiên liệu

Lò nơron nhanh: Sử dụng urani hoặc plutoni có độ giàu cao làm nhiên liệu, vùng hoạt

được bao bọc xung quanh bởi urani tự nhiên và kim loại lỏng được dùng làm chất tải nhiệt

Tổ máy dùng lò nơtron nhanh có 3 vòng tuần hoàn, vòng 1 qua vùng hoạt, vòng 2 qua trung gian và vòng 3 là vòng của chất sinh công, qua tuốc bin

Hệ lò dùng máy gia tốc: Một phát triển gần đây là kết hợp công nghệ lò phân hạch và

máy gia tốc để phát điện và chuyển hóa các đồng vị sống lâu trong chất thải phóng xạ Chùm proton năng lượng cao đập vào bia kim loại nặng làm sản sinh nơtron

Tên và kí hiệu các loại lò phản ứng thông dụng trên thế giới:

ABWR - Lò nước sôi cải tiến

AGR - Lò cải tiến, dùng graphite làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt

BWR - Lò nước sôi

FBR - Lò phản ứng sử dụng notron kích họat năng lượng lớn (notron nhanh)

GCR - Lò phản ứng dùng graphite làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt

HTGR - Lò nhiệt độ cao, tải nhiệt bằng khí gas, với graphite làm chất làm chậm

HWGCR - Lò phản ứng dùng nước nặng làm chất làm chậm, gas làm chất truyền nhiệt HWLWR - Lò phản ứng dùng nước nhẹ làm chất truyền nhiệt, nước nặng làm chất làm

ВВЭР - Lò phản ứng nước-nước (kiểu Nga, tương đương lò PWR)

1.3.4 An toàn kỹ thuật tại các cơ sở hạt nhân

Đảm bảo an toàn là vấn đề quan trọng nhất trong thiết kế, xây dựng và vận hành các lò phản ứng hạt nhân Trong thiết kế, nhiều hệ thống khác nhau được thực hiện để đảm bảo an toàn như hệ thống khóa tự động Các hệ thống khóa này có nhiệm vụ ngăn những sự cố có thể xảy ra Ngoài ra cón có hệ thống an toàn dự phòng, nếu mất điện các thanh kiểm tra có thể được hạ xuống tâm lò bằng thủy lực

Để ngăn chặn các chất phóng xạ thoát ra ngoài môi trường, các rào ngăn sẽ đảm bảo nhiệm vụ này Hệ thống có 5 rào ngăn tính từ trong ra ngoài: Rào thứ nhất là khi Urani đã được làm thành các thanh rắn; rào thứ hai là khi các thanh Urani được bọc các vỏ bằng hợp kim Zirconi; rào thứ ba là khi nhiên liệu được đặc trong thùng lò; rào thứ tư là thùng lò và các thiết bị quan trọng đặt trong nhà kín bằng thép hoặc bê tông cốt thép; rào thứ năm là tòa nhà làm bằng bê tông rất dày

Thông thường để đảm bảo an toàn, trong nhà máy điện hạt nhân sử dụng 2 đến 3 vòng truyền nhiệt để truyền nhiệt năng từ tâm lò phản ứng đến bộ phận tạo hơi

Vòng truyền nhiệt sơ cấp: Chất dẫn nhiệt được bơm vào vùng phản ứng, nhận năng lượng sinh ra từ phản ứng dây truyền, đi đến bộ phận trao đổi nhiệt, truyền nhiệt năng nó mang theo cho vòng truyền nhiệt thứ hai

Vòng truyền nhiệt thứ cấp: Chất dẫn nhiệt được bơm vào vùng trao đổi nhiệt với vòng truyền nhiệt thứ nhất, nhận nhiệt năng đem đến bộ phận tạo hơi nước làm quay turbin Trong một số lò phản ứng hạt nhân, để đảm bảo an toàn có thể có hai vòng thứ cấp

Chất dẫn nhiệt của vòng sơ cấp là nước, nước nặng, khí gas… kim loại lỏng, tùy thuộc vào cấu tạo lò phản ứng hạt nhân Chất dẫn nhiệt của vòng thứ cấp thường là nước Thiết bị của các vòng truyền nhiệt sơ cấp được đặt trong một lớp vỏ bảo vệ sinh học

Trong những năm vừa qua, sự phát triển cũng hướng tới việc cải tiến công tác bảo trì

và tăng độ tin cậy của hệ thống thiết bị bằng việc giảm bớt các thiết bị phức tạp, một trong những hướng đó là áp dụng các hệ thống an toàn thụ động

1.4 Hạt nhân-nguồn năng lượng cần thiết

Trong thế kỷ 21, các hoạt động của con người có thể sẽ làm tăng gấp đôi lượng khí nhà kính, vốn là các loại khí giữ nhiệt Nếu nhìn lại lịch sử của loài người thì sự gia tăng khí nhà kính riêng trong thế kỷ 21 là quá đột ngột Hầu hết các năng lượng ngày nay đều bắt nguồn

từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, đây là những nhiên liệu để tạo ra điện, để vận hành các nhà máy, các phương tiện đi lại và để giúp sưởi ấm trong các hộ gia đình Các nguồn nhiêu liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt tự nhiên đang được tiêu thụ nhanh tới mức chúng sẽ gần như cạn kiệt trong thế kỷ tới Ðối với các loại nhiên liệu hóa thạch, các chất thải đều được thải trực tiếp vào trong không khí Trong số này nhiều loại chất thải tồn tại đưới dạng khí nhà kính như đi-ô-xít các-bon Mỗi năm các chất thải từ nhiên liệu hóa thạch đã đưa thêm 25 tỉ tấn đi-ô-xít cácbon vào khí quyển, như vậy là 70 triệu tấn mỗi ngày, hay 800 tấn mỗi giây Mặt khác, các nguồn năng lượng tái tạo cung cấp năng lượng cường độ thấp hơn, chi phí sản xuất điện từ các nguồn tái tạo khá cao Ðể có thể bình ổn quá trình gia tăng khí nhà kính, lượng khí thải trên toàn thế giới cần phải giảm đi 50% Tuy nhiên, do nhu cầu sinh hoạt, sản xuất,…của con người quá lớn nên không thể nào nhanh chóng giảm lượng khí thải đến mức thấp nhất Mặc khác, dân số thế giới tăng với tốc độ chóng mặt, đòi hỏi phải có một lượng năng lượng khổng lồ để:

- Cung cấp nước sạch

- Dùng trong sinh hoạt, sản xuất

- Vận hành các nhà máy, nhà cửa và phương tiện giao thông

- Giúp tạo ra cơ sở hạ tầng cho giáo dục và y tế

…

Ðể đáp ứng được những nhu cầu này, con người cần huy động năng lượng từ mọi nguồn Nhưng quá trình sản xuất ra năng lượng cho thế giới cần phải được tiến hóa dần khỏi việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch Giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch sẽ bảo vệ môi trường và duy trì những nguồn năng lượng không thể thay thế cho các thế hệ tương lai Ngoài ra, do nguồn tài nguyên dần cạn kiệt nên đã đẩy giá của chúng lên khá cao Ví dụ như giá dầu thô hiện nay đạt đến mức kỷ lục từ trước đến nay Nếu như, bước vào đầu năm 2004, giá dầu 28 USD/1 thùng, đến tháng 8/2004 đã trên 41 USD/1 thùng thì đến nay đã là trên 50 USD/1 thùng

Vấn đề đặt ra cho nhân loại là phải có những biện pháp giảm khí thải nhưng đồng thời vẫn tăng sản xuất năng lượng và đưa vào sử dụng gấp những công nghệ dùng năng lượng có

ít khí thải Như vậy có thể tưởng tượng ra những thành phố lớn trong tương lai thải ra rất ít chất thải trực tiếp do dùng điện, ắc quy sạc điện và các loại khí đốt dùng hydro tạo ra từ điện Có thể nói điện là cách duy nhất để phân phối năng lượng Nhưng làm thế nào để tạo ra nguồn điện theo một quy trình sản xuất sạch? Và con người đã phát hiện ra nguồn năng lượng dồi giàu có thể giải quyết các vấn đề trên Đó là năng lượng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân không những cung cấp nguồn điện sạch mà còn có những ứng dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực:

- Nâng cao khả năng chẩn đoán bệnh tật

- Chữa bệnh cho con người

- Tăng cường dinh dưỡng cho con người

- Giảm ô nhiễm môi trường

- Phát triển nguồn nước

- Loại bỏ các loài vật gây hại

- Tăng năng suất trong nông nghiệp

- Bảo quản thực phẩm

- Ðẩy mạnh kiểm tra chất lượng trong công nghiệp

- Thúc đẩy khoa học phát triển

Ở các quốc gia có năng lượng hạt nhân, chất thải phóng xạ chiếm ít hơn 1% trong tổng lượng chất thải công nghiệp độc hại Nhìn chung, năng lượng hạt nhân tạo ra ít chất thải hơn

so với các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch Các nhà máy đốt than đặc biệt tạo

ra nhiều chất độc hại và một lượng tro phóng xạ mức trung bình do sự tập trung các kim loại xuất hiện trong tự nhiên và các vật liệu phóng xạ có trong than Tính bình quân lượng ảnh hưởng đến dân số từ các nhà máy sử dụng than cao gấp 100 lần so với các nhà máy hạt nhân Theo một tin tức trên chương trình năm 2007, năng lượng hạt nhân làm cho nước Pháp

có không khí sạch nhất trong các quốc gia công nghiệp, và có giá điện rẽ nhất trong toàn châu Âu

Sự phát triển các lò năng lượng hạt nhân ngày nay hướng tới sự hoàn thiện các hệ thống an toàn Ngày 15/6/2012, Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã công bố nghiên cứu "Công nghệ hạt nhân vì tương lai bền vững," trong đó nêu bật những lĩnh vực đang được công nghệ hạt nhân thúc đẩy nhằm đảm bảo an ninh, hòa bình và thịnh vượng trên toàn cầu Tổng Giám đốc IAEA Yukiya Amano nhấn mạnh phát triển bền vững cần hợp tác quốc tế và sử dụng hiệu quả công nghệ hạt nhân Hàng triệu người trên thế giới đang được hưởng lợi từ các ứng dụng của công nghệ này Thông qua chương trình hợp tác kỹ

thuật rộng rãi, IAEA giúp các nước sử dụng công nghệ hạt nhân vào hàng loạt ứng dụng trong các lĩnh vực năng lượng, nông nghiệp, y tế, môi trường… Nghiên cứu của IAEA nêu bật 6 lợi ích to lớn của công nghệ hạt nhân trong nỗ lực xây dựng tương lai bền vững, bao gồm:

Thứ nhất, góp phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và hạn chế tình trạng khai thác quá

mức các nguồn tài nguyên gây tổn hại "các dịch vụ tự nhiên" như đa dạng sinh học, nguồn nước ngọt, không khí sạch và đất canh tác cũng như đe dọa sự phát triển bền vững IAEA đã phát triển phương pháp mới, cho phép phân tích đồng thời và đồng bộ các tương tác phức tạp giữa thời tiết, sử dụng đất, các chiến lược năng lượng và nước , nhằm tạo điều kiện thuận lợi giúp các nước dễ thích nghi hơn với các tình huống mới

Thứ hai, giúp xác định và xây dựng bản đồ các nguồn nước ngầm khả thi và nhanh

hơn so với các công nghệ khác, từ đó nhân loại có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn nước sạch

và an toàn Công nghệ hạt nhân cũng cải thiện hiệu quả các hệ thống thủy lợi hiện đang sử dụng tới 70% nguồn nước ngọt của thế giới

Thứ ba, giúp các nước sử dụng năng lượng hạt nhân an toàn và bền vững hơn, giảm

thiểu lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và tác động của biến đổi khí hậu Trong bối cảnh nhu cầu điện của thế giới được dự báo tăng từ 60 - 100% vào năm 2030, năng lượng hạt nhân với sự giám sát trực tiếp của IAEA sẽ góp phần tăng cường hòa bình và an ninh trên thế giới

Thứ tư, góp phần tăng sản lượng lương thực, đánh giá để bảo tồn và nâng cao độ phì

nhiêu của các nguồn đất và quản lý nguồn nước trong bối cảnh an ninh lương thực vẫn là thách thức lớn của toàn cầu trong thập kỷ tới

Thứ năm, giúp nhận thức và bảo vệ tốt hơn các đại dương của thế giới thông qua giám

sát quá trình axít hóa trong các đại dương Công nghệ hạt nhân cũng là công cụ để phát triển bức tranh tổng thể về quá khứ của các đại dương

Thứ sáu, cung cấp các chẩn đoán chính xác và quan trọng giúp phát hiện và điều trị

các bệnh lây nhiễm và không lây nhiễm Hàng triệu người trên thế giới hàng ngày đang phụ thuộc vào các phương pháp chẩn đoán và điều trị bệnh từ ứng dụng của công nghệ hạt nhân như dược phẩm phóng xạ Sử dụng an toàn và phối hợp tốt công nghệ hạt nhân trong điều trị bệnh đang góp phần tích cực nâng cao sức khỏe và ổn định xã hội trên thế giới

Mặc dù năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng ai cũng đều biết hiểm hoạ nếu có sự cố xảy ra Vì vậy, những người ủng hộ và phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục có những tranh luận về vấn đề này và dường như khó đạt được sự đồng thuận Những người ủng hộ cho rằng công nghệ năng lượng hạt nhân hầu như không phát tán chất gây nhiễm không khí vì ít chất thải hơn nhiều so với các nhà máy chạy bằng nhiên liệu than, khí, dầu mà hiệu quả kinh tế lại hơn nhiều Ngược lại, những người tham gia chiến dịch chống hạt nhân quả quyết rằng lợi ích về chi phí không là gì so với các mối lo ngại về

an toàn liên quan đến chất thải hạt nhân trước mắt cũng như lâu dài, ảnh hưởng đến tính mạng con người

Trên thực tế, phát triển năng lượng hạt nhân là một "nhu cầu" không chỉ đối với các chế

độ độc tài mà còn đối với các chế độ dân chủ Các quốc gia đều mong muốn sở hữu năng lượng hạt nhân bởi họ thấy được tầm quan trọng của quyền lực hạt nhân

Một mặt khác, để cải thiện kinh tế thì công suất của một tổ máy ngày càng được tăng lên Trong khi đó, lượng Uranium tự nhiên tồn tại trong quả đất tương đối ít và kim loại Uranium này chỉ gồm hai thành phần đồng vị chủ yếu là U238 và U235, trong đó U238 chiếm hàm lượng áp đảo với 99,7%, còn đồng vị nhiên liệu phân hạch U235 lại quá nghèo, chỉ chiếm 0,3% Do đó các nước hướng tới phát triển tổ máy với gam công suất lớn ở mức

1600 Mwe

1.5 Những tác hại tiêu cực trong việc ứng dụng công nghệ hạt nhân

1.5.1 Các vụ nổ hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử

Theo thống kê từ giai đoạn hình thành và phát triển cho đến nay đã có hơn hai ngàn vụ

nổ hạt nhân và thử nghiệm hạt nhân, chủ yếu là do các quốc gia sau đây thực hiện: Hoa Kỳ, Liên Xô, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Pakistan Vũ khí phân hạch đầu tiên có sức công phá đo được là vài ngàn kiloton, tương đương với hàng ngàn và hàng triệu tấn thuốc nổ

TNT (tri-nitro-toluen), trong khi đó vụ nổ bom khinh khí lớn nhất chỉ đo được là 10

megaton Trên thực tế vũ khí hạt nhân có thể tạo ra các sức công phá khác nhau, từ nhỏ hơn một kiloton ở các vũ khí hạt nhân cầm tay như Davy Crockett của Hoa Kỳ cho đến 54 megaton như Bom Sa hoàng (Tsar-Bomba) của Liên Xô ( vào ngày 30/10/1961 )

Năng lượng từ vụ nổ vũ khí hạt nhân thoát ra ở bốn loại sau đây:

Hiệu ứng quan trọng nhất của vũ khí hạt nhân là áp lực và bức xạ nhiệt có cơ chế phá hủy giống như các vũ khí quy ước Sự khác biệt cơ bản là vũ khí hạt nhân có thể giải thoát một lượng lớn năng lượng tại một thời điểm Tàn phá chủ yếu của bom hạt nhân không liên quan trực tiếp đến quá trình hạt nhân giải thoát năng lượng mà liên quan đến sức mạnh của

vụ nổ

Mức độ tàn phá của ba loại năng lượng đầu tiên khác nhau tùy theo kích thước của bom Bức xạ nhiệt suy giảm theo khoảng cách chậm nhất, do đó, bom càng lớn thì hiệu ứng phá hủy do nhiệt càng mạnh Bức xạ ion bị suy giảm nhanh chóng trong không khí, nên nó chỉ nguy hiểm đối với các vũ khí hạt nhân hạng nhẹ Áp lực suy giảm nhanh hơn bức xạ nhiệt nhưng chậm hơn bức xạ ion

* Hai quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima và Nagasaki

Lúc 8 giờ 15 (giờ Hiroshima), chiếc Enola Gay thả quả bom nguyên tử "Little Boy"

(Cậu bé) trên bầu trời trung tâm Hiroshima Quả bom nổ cách mặt đất khoảng 600 m với đương lượng nổ 13 kiloton (vũ khí nguyên tử sử dụng U235 bị coi là không có hiệu năng cao, chỉ có 1,38% khối lượng của chúng phân hạch), ngay lập tức giết chết ít nhất 90.000 người

Đó là quả bom nguyên tử đầu tiên được sử dụng trong chiến tranh, gây ra thảm hoạ

kinh hoàng đối với thành phố này "Little Boy" đã xóa sổ thành phố của Nhật Bản khỏi mặt

đất Chỉ trong mấy giây, hàng trăm nghìn người dân đã bị thiêu cháy trong ngọn lửa vòi rồng chết chóc từ vụ nổ, những người khác thì tử vong sau đó vì vết thương và các căn bệnh nhiễm xạ

Ba ngày sau đó, lại diễn ra khung cảnh tương tự với thành phố Nagasaki cách đó 300

km, Quả bom thứ hai dài khoảng 3,25 mét, đường kính 1,52 cm, nặng 4,5 tấn, được đặt cho

một cái tên khá hài hước là "Fat Man" (Chàng Béo) Quả bom Fat Man, mang lõi khoảng

6,4 kg Plutonium 239 được thả xuống thung lũng công nghiệp của thành phố 43 giây sau,

nó nổ ở 469 mét cách mặt đất, ở giữa xưởng thép và vũ khí của Misubishi Vụ nổ có đương lượng 21 kiloton, nhiệt độ cao nhất đạt được là 3.871°C (7.000° Fahrenheit) và sức gió khoảng 1.000 km/giờ (624 mph) Quả bom Plutoni nặng mấy tấn này cũng chỉ chứa vài kg nhiên liệu ròng Plutonium với thành phần chủ yếu là đồng vị ―chất nổ‖ Pu239 nhưng sức tàn phá của quả bom Plutoni còn lớn hơn, tương đương gần 21.000 tấn thuốc nổ TNT, phá huỷ hoàn toàn 6,7 km2 nhà cửa (1/3 số nhà của thành phố Nagasaki) và tàn sát 2/3 số dân thành phố (7,3 vạn người chết và 7,5 vạn người bị thương) Mỹ đã công nhiên phô diễn trên đất Nhật Bản sức mạnh phá hoại khủng khiếp của thứ vũ khí mới

Hình 1.10: Bom nguyên tử thả xuống Hiroshima

140.000 người dân Hiroshima đã chết bởi vụ nổ cũng như bởi hậu quả của nó Số người thiệt mạng ở Nagasaki là 74.000 Ở cả hai thành phố, phần lớn người chết là thường dân

Đáng sợ và thương tâm nhất là 65% nạn nhân bom nguyên tử đã là trẻ em chưa đầy 9 tuổi Riêng ở Hiroshima, khoảng 6.500 trẻ em trở thành mồ côi

Hai quả bom nguyên tử này cũng là một phần trong việc chấm dứt Chiến tranh Thế giới Thứ II Đã 65 năm nay, người ta tranh cãi về hệ quả của những trận ném bom nguyên tử hủy diệt các thành phố Nhật Bản Giới chính trị học và sử học Mỹ giữ quan điểm rằng việc sử dụng bom nguyên tử đã đẩy nhanh đến sự đầu hàng vô điều kiện của Nhật Bản Cũng có thể

là thế Nhưng hàng trăm nghìn con người đã chết - đó là cái giá quá đắt

Hình 1.11: Nagasaki 3 ngày sau vụ nổ

* Cháy nhà máy điện hạt nhân Windscale ở Kamberlend, Anh

Ngày 10.10.1957, một lò phản ứng hạt nhân tại nhà máy điện Windscale ở Kamberlend, Anh bị cháy làm rò rỉ một lượng lớn chất phóng xạ ra môi trường xung quanh

Vụ hỏa hoạn tạo ra một đám mây phóng xạ thoát ra ngoài và bị gió cuốn đi khiến cho một phần của châu Âu chịu ảnh hưởng Sự cố tại Windscale đã được xếp vào mức 5 trên 8 nấc thang sự cố hạt nhân quốc tế (INES)

* Sự cố của nhà máy điện hạt nhân “Three Mile Island” bang Pennsylvania, Mỹ

Ngày 28.3.1979, sự cố nghiêm trọng đầu tiên trong lịch sử ngành năng lượng nguyên tử

Mỹ xảy ra tại tổ máy số 2 của nhà máy điện nguyên tử ―Three Mile Island‖ bang Pennsylvania, Mỹ

Sự cố bắt nguồn từ việc nước làm nguội chảy ra khỏi lò phản ứng hạt nhân số 2 làm cho thùng lò bị nóng chảy khiến cho những chất phát xạ thấm vào lòng đất Đây được coi là một trong những tai nạn hạt nhân dân sự nghiêm trọng nhất của Mỹ và được xếp ở mức 5 trên 8 nấc thang sự cố hạt nhân quốc tế (INES) được dùng để thông báo mức độ nghiêm trọng của các sự cố hạt nhân Ngay sau khi sự cố xảy ra, lệnh di tản dân chúng khẩn cấp trong phạm vi bán kính 9 km xung nhà máy được ban bố May mắn thay, những hành

động khắc phục sự cố được thực hiện nhanh chóng và kịp thời, do đó đã ngăn chặn được chất phóng xạ thoát ra ngoài môi trường, không để ảnh hưởng tới sức khỏe con người

* Thảm họa Chernobyl

Thảm hoạ nguyên tử Chernobyl xảy ra vào ngày 26 tháng 4 năm 1986 khi nhà máy điện nguyên tử Chernobyl ở Pripyat, Ukraina (khi ấy còn là một phần của Liên bang Xô viết) bị nổ Đây được coi là vụ tai nạn hạt nhân trầm trọng nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân Do không có tường chắn, đám mây bụi phóng xạ tung lên từ nhà máy lan rộng ra nhiều vùng phía tây Liên bang Xô viết, Đông và Tây Âu, Scandinavia, Anh quốc, và đông Hoa Kỳ Nhiều vùng rộng lớn thuộc Ukraina, Belarus và Nga bị ô nhiễm nghiêm trọng, dẫn tới việc phải sơ tán và tái định cư cho hơn 336.000 người Khoảng 60% đám mây phóng xạ

đã rơi xuống Belarus Theo bản báo cáo năm 2006 của TORCH, một nửa lượng phóng xạ đã rơi xuống bên ngoài lãnh thổ ba nước cộng hoà Xô viết Thảm hoạ này phát ra lượng phóng

xạ lớn gấp bốn trăm lần so với quả bom nguyên tử được ném xuống Hiroshima

Lò phản ứng hạt nhân tại Chernobyl có lỗi thiết kế nghiêm trọng và các biện pháp an toàn kém tới mức không loại trừ được những lỗi của con người Với những chuyên gia hàng đầu thế giới về phóng xạ, Liên hiệp quốc đã thực hiện nhiều nghiên cứu kỹ càng về ảnh hưởng của vụ Chernobyl đối với sức khỏe con người 31 người đã thiệt mạng ngay trong vụ tai nạn đó Có khoảng 1.800 trường hợp ung thư tuyến giáp và các dự báo mang tính lý thuyết về ảnh hưởng lâu dài của vụ nổ ở Chernobyl cho rằng sẽ có khoảng 3.000 người chết

vì bệnh ung thư lúc về già

* Cuộc khủng hoảng hạt nhân Fukushima, Nhật

Vụ nổ nhà máy điện hạt nhân số 1 Fukushima (miền Đông Bắc Nhật Bản) vào lúc 15h30 chiều ngày 12/3/2011 Mức phóng xạ cao nhất từ nhà máy điện hạt nhân Fukushima

bị hư hại cao gấp tám lần mức trung bình mà một người có thể hấp thu trong một năm

Cuộc khủng hoảng hạt nhân Fukushima đang làm xói mòn nỗ lực giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính nhiều năm nay của Nhật Bản, do các nhà máy điện chạy dầu và khí tự nhiên phải tăng cường sản xuất bù cho việc các lò phản ứng hạt nhân bị đóng cửa kể từ ngày 6/5/2012

1.5.2 Chất độc phóng xạ

Thông thường, 90% lượng phóng xạ mà con người tiếp xúc với con người là phóng xạ

tự nhiên và 10% là phóng xạ trong y khoa Lượng phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân mà con người tiếp xúc là không đáng kể Tại các nhà máy điện hạt nhân, những lớp chắn phóng

xạ tạo môi trường an toàn cho hàng triệu người sống xung quanh khu vực nhà máy Tuy nhiên, phóng xạ hạt nhân ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người Nếu như có sự rò rỉ chất phóng xạ ra bên ngoài hay các lò phản ứng hạt nhân xảy ra sự cố thì hậu quả khó lường Việc lưu giữ và thải chất thải hạt nhân an toàn vẫn còn là một thách thức

và chưa có một giải pháp thích hợp Vấn đề quan trọng nhất là dòng chất thải từ các nhà máy năng lượng hạt nhân là nguyên liệu đã qua sử dụng Không những các nguyên liệu này ảnh

hưởng đến môi trường, sức khỏe con người mà nó tồn tại khá lâu Phải mất vài trăm năm hay vài nghìn năm thì lượng phóng xạ giảm xuống mức an toàn Một lò phản ứng công suất lớn tạo ra 3 mét khối (25–30 tấn) nguyên liệu đã qua sử dụng mỗi năm Nó bao gồm urani không chuyển hóa được cũng như một lượng khá lớn các nguyên tử thuộc nhóm Actini (hầu hết là plutoni và curi) Thêm vào đó, có khoảng 3% là các sản phẩm phân hạch Nhóm actini (urani, plutoni, và curi) có tính phóng xạ lâu dài, trong khi đó các sản phẩm phân hạch có tính phóng xạ ngắn hơn

Hiệp hội Hạt nhân Thế giới đưa ra mức quy định về an toàn phóng xạ:

Bảng 1:

Lượng

Đơn vị: millisieverts/năm (mSv/năm) Sievert tương đương như đơn vị Gy

2 mSv/năm Lượng phóng xạ cơ bản mọi người thường trải qua (trung bình 1,5 mSv ở

Australia, 3 mSv Bắc Mỹ)

9 mSv/năm Mức độ phơi nhiễm đối với phi hành đoàn bay trên tuyến New York-Tokyo

20 mSv/năm Mức giới hạn trung bình hiện tại cho các nhân viên làm trong ngành hạt nhân

50 mSv/ năm

Mức giới hạn trước đây cho các nhân viên làm trong ngành hạt nhân Đây cũng là lượng thường thấy trong tự nhiên ở nhiều nơi như Iran, Ấn Độ và châu Âu

100 mSv/năm Lượng tối đa không thấy sự gia tăng rõ ràng nào đối với bệnh ung thư

350 mSv/cả

đời Mức tiêu chuẩn để di chuyển nơi ở sau thảm họa hạt nhân.

400 mSv/một

lần

Cơ thể bắt đầu làm suy giảm quá trình sản xuất tế bào máu trong tủy xương và

có khả năng làm tăng nguy cơ ung thư gây tử vong lên 2-4%

Theo nghiên cứu và khảo sát nếu người bình thường tiếp xúc với chất độc phóng xạ ở mức trung bình (400 mSv/một lần- 1000 mSv/một lần) sẽ dẫn đến các triệu chứng ban đầu như buồn nôn, mệt mõi kèm theo nổi ban đỏ hay sốt kéo dài và tiêu chảy Tiếp theo là thời

kỳ ủ bệnh với thời gian khác nhau (2-4 tuần) sẽ xuất hiện các triệu chứng viên nhiễm, chảy máu, bệnh dạ dày và ruột, thiếu các tế bào máu, thương tổn da, rụng lông, tóc, chảy máu răng, máu mũi và có thể tử vong sau đó

Về lâu dài những nạn nhân bị nhiễm phóng xạ sống sót, tùy theo liều lượng và thời gian tiếp xúc chất phóng xạ, sẽ có thể mắc những bệnh khác nhau như: ung thư máu, ung thư phổi, ung thư tuyến gián và các căn bệnh nội tạn khác…Chúng gây đột biến tế bào trong cơ thể và có khả năng duy truyền cho con cái, dẫn đến dị tật, cơ thể phát triển không bình thường, biểu hiện: đầu nhỏ, kích thước nảo không bình thường, kém thong minh, mắt kém,

mù lòa, dị tật cơ thể…

Thực phẩm có thể bị nhiễm phóng xạ khi bụi phóng xạ rơi vào cây trồng, hoa quả và thậm chí cả cỏ mà trâu bò ăn, nguồn nước…Con người sử dụng các thực phẩm này vè lâu dài có thể tích thành bệnh

Nhiễm độc phóng xạ hạt nhân nguy hiễm hơn các loại phóng xạ khác Chúng gây ô nhiễm môi trường trầm trọng hơn và con người bị ảnh hưởng nhanh hơn Tốc độ lan rộng và ảnh hưởng về lâu dài hơn

Các nhà khoa học đã chia chất thải phóng xạ thành hai nhóm Nhóm chất thải phóng xạ cao và nhóm chất thải phóng xạ thấp

* Chất thải phóng xạ cao

Nguyên liệu đã qua sử dụng có tính phóng xạ rất cao và phải rất thận trọng trong khâu vận chuyển hay tiếp xúc với nó.Tuy nhiên, nguyên liệu hạt nhân đã sử dụng sẽ giảm khả năng phóng xạ sau hàng ngàn năm

Có khoảng 5% cần nguyên liệu đã phản ứng không thể sử dụng lại được nữa, vì vậy ngày nay các nhà khoa học đang thí nghiệm để tái sử dụng các cần này để giảm lượng chất thải Trung bình, cứ sau 40 năm, dòng phóng xạ giảm 99,9% so với thời điểm loại bỏ nguyên liệu đã sử dụng, mặc dù nó vẫn còn phóng xạ nguy hiểm Cần nguyên liệu hạt nhân đã sử dụng được chứa trong các bồn nước chống phóng xạ Nước có chức năng làm lạnh đối với các sản phẩm phân hạch vẫn còn phân rã và che chắn tia phóng xạ ra môi trường Sau vài chục năm các bồn chứa trở nên lạnh hơn, nguyên liệu ít phóng xạ hơn sẽ được chuyển đến nơi chứa khô, ở đây nguyên liệu được chứa các thùng bằng thép và bê tông cho đến khi độ phóng xạ của nó giảm một cách tự nhiên ("phân rã") đến mức an toàn đủ để tiếp tục thực hiện các quá trình xử lý khác Việc chứa tạm thời này kéo dài vài năm, vài chục năm thậm chí cả ngàn năm tùy thuộc vào loại nguyên liệu

Phương pháp chứa dưới lòng đất ở núi Yucca ở Hoa Kỳ đã được đề xuất là cách chôn chất thải vĩnh viễn Sau 10.000 năm phân rã phóng xạ, theo tiêu chuẩn Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, nguyên liệu hạt nhân đã qua sử dụng sẽ không còn là mối đe dọa đối với sức khỏe và an toàn của cộng đồng

* Chất thải phóng xạ thấp

Ngành công nghiệp hạt nhân cũng tạo ra một lượng lớn các chất thải phóng xạ cấp thấp

ở dạng các công cụ bị nhiễm như quần áo, dụng cụ cầm tay, nước làm sạch, máy lọc nước,

và các vật liệu xây lò phản ứng Ở Hoa Kỳ, Ủy ban điều phối hạt nhân (Nuclear Regulatory Commission) đã cố gắng xét lại để cho phép giảm các vật liệu phóng xạ thấp đến mức giống với chất thải thông thường như thải vào bãi thải, tái sử dụng Hầu hết chất thải phóng xạ thấp có độ phóng xạ rất thấp và người ta chỉ quan tâm đến chất thải phóng xạ liên quan đến mức độ ảnh hưởng lớn của nó

Lượng chất thải có thể được giảm thiểu bằng nhiều cách, đặc biệt là tái xử lý Pháp là nước đi đầu trong việc tái xử lý chất thải hạt nhân để giảm lượng chất thải và tạo ra nhiều năng lượng hơn Lượng chất thải còn lại sẽ có độ phóng xạ ổn định sau ít nhất 300 năm ngay

cả khi loại bỏ các nguyên tố trong nhóm actini, và lên đến hàng ngàn năm nếu chưa loại bỏ các nguyên tố trên Các lò phản ứng hợp hạch có thể làm giảm số lượng chất thải này Người

ta cũng tranh luận rằng giải pháp tốt nhất đối với chất thải hạt nhân là chứa tạm thời trên mặt đất cho đến khi công nghệ phát triển thì các nguồn chất thải này sẽ trở nên có giá trị trong tương lai

Chất thải hạt nhân là một vấn đề của nhà nước rất khó giải quyết và cũng là vấn đề chung không quốc gia nào có thể giải quyết được

1.5.3 Lạm dụng chế tạo vũ khí hạt nhân và chạy đua vũ trang

Vũ khí hạt nhân đơn giản là lấy năng lượng từ quá trình phân hạch (còn gọi là phân rã

hạt nhân) Một vật liệu có khả năng phân rã được lắp ráp vào một khối lượng tới hạn, trong

đó khởi phát một phản ứng dây chuyền và phản ứng đó gia tăng theo tốc độ của hàm mũ, giải thoát một năng lượng khổng lồ Quá trình này được thực hiện bằng cách bắn một mẫu vật liệu chưa tới hạn này vào một mẫu vật liệu chưa tới hạn khác để tạo ra một trạng thái gọi

là siêu tới hạn Ta có thể dùng khối U-235 có dạng hình cầu và có kích thướt vượt quá kích thước tới hạn để cho phản ứng dây chuyền xảy ra-kích thướt tới hạn này chỉ khoảng 10cm, tương ứng với một khối lượng Urani vào khoảng 50kg Thông thường vũ khí như vậy được

gọi là bom nguyên tử, còn gọi là bom A

Các loại vũ khí cao cấp hơn thì lấy năng lượng nhiều hơn từ quá trình nhiệt hạch (còn

gọi là tổng hợp hạt nhân) Trong loại vũ khí này, bức xạ nhiệt từ vụ nổ phân rã hạt nhân

được dùng để nung nóng và nén đầu mang tritium, deuterium, hoặc liti, từ đó xảy ra phản ứng nhiệt hạch với năng lượng được giải thoát lớn hơn rất nhiều Thông thường vũ khí như

vậy được gọi là bom khinh khí, còn gọi là bom hydro, bom H hay bom nhiệt hạch Nó có

thể giải thoát một năng lượng lớn hơn hàng ngàn lần so với bom nguyên tử (bom A)

Vụ nổ hạt nhân được thực hiện nhờ một luồng bức xạ neutron xung quanh vũ khí hạt nhân, sự có mặt của các vật liệu phù hợp (như Coban hoặc vàng) có thể gia tăng độ ô nhiễm phóng xạ Người ta có thể thiết kế vũ khí hạt nhân có thể cho phép neutron thoát ra nhiều

nhất; những quả bom như vậy được gọi là bom nơtron

Những vũ khí hạt nhân đầu tiên được Hoa Kỳ chế tạo cùng với sự giúp đỡ của Anh Quốc trong Đệ nhị thế chiến, đó là một phần của dự án Manhattan tối mật Liên Xô chế tạo

và thử nghiệm vũ khí hạt nhân đầu tiên vào năm 1949 Cả Hoa Kỳ và Liên Xô đều phát triển

vũ khí hạt nhân nhiệt hạch vào những năm giữa của thập niên 1950 Việc phát minh ra các

tên lửa hoạt động ổn định vào những năm 1960 đã làm cho khả năng mang các vũ khí hạt

nhân đến bất kỳ nơi nào trên thế giới trong một thời gian ngắn trở thành hiện thực Và người

ta còn tạo ra các vũ khí tinh vi hơn cho một số mục đích đặc biệt

(1) Bom hấp dẫn:

Hình 1.12: Bom hấp dẫn

Bom hấp dẫn là loại bom được thiết kế để được thả xuống từ các máy bay Yêu cầu của loại bom này là phải chịu được các dao động và thay đổi về nhiệt độ và áp suất của không khí Ví dụ bom B61 là một loại bom như vậy, được Mỹ chế tạo rất nhiều và lưu trữ trong các kho chứa đạn dược trong nhiều thập kỷ Những quả bom hấp dẫn đầu tiên chỉ có

thể được mang bằng pháo đài bay B-29 Thế hệ bom tiếp theo vẫn rất lớn và nặng, chỉ có các pháo đài bay B-52, máy bay ném bom lớn V mới có thể mang được Nhưng vào giữa

những năm 1950, người ta có thể chế tạo được các vũ khí nhỏ, nhẹ hơn và có thể được mang bằng các máy bay chiến đấu kiêm ném bom bình thường

(2) Tên lửa đạn đạo mang đầu đạn hạt nhân:

Hình 1.13: Mô hình tên lửa đạn đạo

Tên lửa đạn đạo có thể mang nhiều đầu đạn hạt nhân trong một lần phóng Các tên lửa đạn đạo là các tên lửa có chất nổ, được máy tính hoặc người điều khiển Tên lửa đạn đạo dùng để mang các đầu đạn với tầm xa từ mười cho đến vài trăm km Các tên lửa đạn đạo liên

lục địa hoặc các tên lửa đạn đạo vượt đại châu được phóng từ các tàu ngầm có thể theo các

lộ trình dưới quỹ đạo hoặc quỹ đạo với tầm xa xuyên lục địa Các tên lửa đầu tiên chỉ có thể mang một đầu đạn, thường với sức công phá khoảng megaton Các tên lửa như vậy yêu cầu phải có khả năng hoạt động với tính chính xác rất cao để đảm bảo phá hủy mục tiêu

Từ những năm 1970, các tên lửa đạn đạo hiện đại được phát triển với khả năng nhắm tới mục tiêu với độ chính xác cao hơn nhiều Điều này làm cho một tên lửa, trong một lần phóng, có thể mang đến hơn một chục đầu đạn và nhắm tới các mục tiêu độc lập với nhau Mỗi đầu đạn có thể có sức công phá vài kiloton Đây là một điểm mạnh quan trọng của tên lửa đạn đạo có nhiều đầu đạn Nó không chỉ cho phép phá hủy các mục tiêu khác nhau, độc lập với nhau mà còn có thể cùng công phá một mục tiêu theo kiểu bủa vây hoặc có thể tác chiến với các vũ khí chiến thuật khác để vô hiệu hóa tất cả các hệ thống phòng thủ của đối phương Vào những năm 1970, Liên Xô công bố kế hoạch nhằm chế tạo ra các tên lửa đạn đạo nhiều đầu đạn Tên lửa mang đầu đạn ở trong các kho lưu trữ đạn được của Hoa Kỳ

được ký hiệu bằng chữ "W" ở đầu, ví dụ W61 có các tính chất như B61 nói ở trên nhưng có

các yêu cầu về môi trường khác hẳn

(3) Tên lửa hành trình mang đầu đạn hạt nhân:

Hình 1.14: Tên lửa hành trình

Tên lửa hành trình có thể mang đầu đạn hạt nhân, bay ở độ cao rất thấp, khoảng cách ngắn và được dẫn đường bởi các hệ thống điều khiển bên trong hoặc bên ngoài (như hệ thống định vị toàn cầu - GPS) làm cho chúng khó có thể bị đối phương phát hiện và ngăn chặn Tên lửa hành trình mang được trọng lượng nhỏ hơn tên lửa đạn đạo rất nhiều nên sức công phá của đầu đạn mà nó mang thường là nhỏ Tên lửa hành trình không thể mang nhiều đầu đạn nên không thể công phá nhiều mục tiêu Mỗi tên lửa như vậy chỉ mang một đầu đạn

mà thôi Tuy nhiên, do gọn nhẹ nên tên lửa hành trình quy ước có thể được phóng đi từ các

bệ phóng di động trên mặt đất, từ các chiến hạm hoặc từ các máy bay chiến đấu

(4) các loại khác:

Các vũ khí và phương pháp mang đầu đạn hạt nhân khác gồm: súng cối, mìn, bom phá tàu ngầm, ngư lôi, Vào những năm 1950, Hoa Kỳ còn phát triển một loại đầu đạt hạt nhân với mục đích phòng không có tên là Nike Hercules Sau đó, nó được phát triển thành loại tên lửa chống tên lửa đạn đạo với đầu đạn lớn hơn Một loại vũ khí chiến thuật nhỏ,

nhẹ, hai người mang (thường hay bị gọi nhầm là bom xách tay) cũng khá phổ biến mặc dù

nó

Vũ khí hạt nhân từng là biểu tượng cho sức mạnh quân sự và sức mạnh quốc gia Việc thử nghiệm hạt nhân thường để kiểm tra các thiết kế mới cũng như là gửi các thông điệp chính trị Các nước hiện nay công bố đang sở hữu vũ khí hạt nhân là Hoa Kỳ, Nga, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan và CHDCND Triều Tiên Pakistan thử nghiệm vũ khí đầu tiên của họ vào năm 1998, CHDCND Triều Tiên công bố đã phát triển vũ khí hạt nhân vào năm 2004 Thêm vào đó, Israel luôn được cộng đồng quốc tế cho là sở hữu bom hạt nhân mặc dù nước này chưa bao giờ chính thức khẳng định hay phủ định Iran và Syria bị Hoa Kỳ cáo buộc là có sở hữu vũ khí hạt nhân Có năm quốc gia không tự sở hữu và sản xuất vũ khí hạt nhân nhưng đang được chia sẻ bởi Hoa Kỳ, đó là Bỉ, Đức, Italia, Thổ Nhĩ Kỳ

và Hà Lan Trước đây, Canada và Hy Lạp cũng tham gia chương trình này Các quốc gia này được Hoa Kỳ chia sẽ vũ khí hạt nhân (quyền sở hữu vẫn thuộc Hoa Kỳ) để sử dụng cho huấn luyện và tác chiến trong các chiến dịch của NATO

Do sự nguy hiểm cao của vũ khí hạt nhân cũng như những tác hại mà năng lượng hạt

nhân gây ra dẫn đến sự căng thẳng trong cộng đồng quốc tế nên năm thành viên của "câu lạc bộ các nước có vũ khí hạt nhân" là Hoa Kỳ, Liên Xô, Anh Quốc, Pháp, Trung Quốc

đã đồng ý một thỏa hiệp hạn chế việc phổ biến vũ khí hạt nhân ở các quốc gia khác mặc dù

có ít nhất hai nước (Ấn Độ, Nam Phi) đã chế tạo thành công và một nước (Israel) có thể đã phát triển vũ khí hạt nhân vào thời điểm đó Vào đầu những năm 1990, Nga cùng với Hoa

Kỳ cam kết giảm số đầu đạn hạt nhân dự trữ để gia tăng sự ổn định quốc tế và chấp nhận một chiến dịch nhằm hạn chế việc chạy đua vũ khí hạt nhân nhằm duy trì một nền hòa bình mong manh lúc đó Cơ quan quốc tế của Liên Hiệp Quốc giám sát các vấn đề liên quan tới

vũ khí hạt nhân là Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) Có bốn quốc gia từng

sở hữu vũ khí hạt nhân nhưng đã từ bỏ Kazakhstan, Belarus và Ukraina từng sở hữu một số lớn đầu đạn hạt nhân cũ từ thời Liên Xô, tuy nhiên cả ba quốc gia đã giao nộp lại cho Nga và

kí vào NPT Nam Phi cũng từng sản xuất ít nhất 6 quả bom hạt nhân vào những năm 1980 nhưng đã phá hủy chúng vào đầu thập kỉ 90 của thế kỉ trước và tham gia NPT

Mặc dù vậy, việc phổ biến vũ khí hạt nhân vẫn tiếp tục Vì năng lượng hạt nhân không chỉ là nguồn năng lượng cần thiết và hữu ích đối với con người mà nó còn được coi là biểu tượng sức mạnh phi thường của con người trong việc sử dụng sức mạnh của tự nhiên để hủy diệt con người Trong thập kỷ tới, các cường quốc hạt nhân có kế hoạch chi tiêu hàng trăm tỉ USD nhằm hiện đại hóa và nâng cấp các loại vũ khí nguyên tử cùng với hệ thống tên lửa chuyên dụng Theo một báo cáo được Hội đồng Thông tin An ninh Mỹ - Anh công bố, các cường quốc hạt nhân vẫn sẽ chi không tiếc tay để sở hữu những loại vũ khí hạt nhân mới có

độ chính xác cao, đồng thời nâng cao khả năng tác chiến cũng như tầm hoạt động của loại tên lửa mang đầu đạn hạt nhân chuyên dụng

Ngoài ra, những nước vốn sử dụng vũ khí hạt nhân nhằm mục đích răn đe đã và đang phát triển chúng trở thành nòng cốt của quân đội trong thập kỉ tới Điều đó là lí do để các quốc gia vốn coi đầu đạn hạt nhân là thế mạnh tấn công lo ngại bị vượt mặt và đầu tư thêm tiền để nâng cấp loại vũ khí

Dưới đây là những cường quốc hạt nhân và kế hoạch chi tiêu không tiếc tay của họ trong thập kỉ tới

Hoa Kỳ

Hình 1.15: Tên lửa liên lục địa Atlas của Mỹ được chế tạo để mang theo đầu đạn hạt nhân

Các nhà máy điện nguyên tử của Mỹ có 103 lò phản ứng với tổng công suất thiết bị là 101.000 MW chiếm vị trí thứ nhất trên thế giới Cơ cấu nguồn điện năm 2000 là: điện than chiếm 52%, điện hạt nhân chiếm 20%, tiếp theo là 16% điện khí và 7 % thuỷ điện Vì Mỹ có nguồn khí thiên nhiên phong phú nên 90% nhà máy điện đang xây dựng là nhiệt điện khí Các quy chế an toàn lò phản ứng ở Mỹ ngày càng được nâng cao, tính kinh tế của nhà máy điện nguyên tử giảm nên từ sau năm 1974 không có nhà máy mới nào được xây dựng Nhưng trong ―Chính sách năng lượng quốc gia‖ được tổng thống Bush phát biểu vào tháng 5/2001, việc mở rộng sử dụng điện nguyên tử đã trở thành một yếu tố rất quan trọng và cần thiết Trong thời gian tới, có khả năng các nhà máy điện nguyên tử mới sẽ được xây dựng Mặt khác, tuy đến thời điểm năm 1990, tỷ lệ sử dụng thiết bị của các nhà máy điện nguyên

tử đang vận hành đã giảm xuống dưới 65% nhưng sau đó lại tăng dần lên và đến năm 2000

đã đạt kỷ lục cao nhất là 89,6% Hiệu suất vận hành và tuổi thọ của lò phản ứng tăng lên nên chi phí phát điện của các nhà máy điện nguyên tử năm 1999 là 1,83 cent/kWh, rẻ hơn cả điện than là 2,07 cent/kWh

Washington đang có kế hoạch chi tiêu 700 tỉ USD để phát triển và nâng cấp các loại vũ khí hạt nhân của mình trong vòng một thập kỉ tới Ngoài ra, một khoản 92 tỉ USD sẽ được

sử dụng để nghiên cứu phát triển các loại đầu đạn hạt nhân mới cùng với 12 tàu ngầm nguyên tử có khả năng mang theo tên lửa đạn đạo, tên lửa hành trình có khả năng mang theo đầu đạn và bom hạt nhân

Chính phủ Mỹ dự định tiến hành cuộc hiện đại hóa kho vũ khí hạt nhân tốn kém nhất trong lịch sử Nỗ lực nâng cấp và duy trì 5.113 đầu đạn mà Mỹ hiện có, nhằm thay thế các

hệ thống cũ kỹ và đổi mới các cơ sở hạt nhân lâu năm Ước tính chi phí sẽ lên tới ít nhất 352

tỷ USD trong thập kỷ tới Một số nguồn tin khác thì cho rằng con số thậm chí có thể còn cao hơn nhiều, đặc biệt nếu công việc nâng cấp bị trì hoãn lâu hơn Chỉ riêng việc nâng cấp bom B61, một trong số 7 loại vũ khí trong kho hạt nhân, cũng có khả năng tiêu tốn tới 10 tỷ USD trong vòng 5 năm Văn phòng Ngân sách Quốc hội Mỹ thì ước tính việc chế tạo 12 chiến hạm thay thế cho những chiếc tàu ngầm lớp Ohio già nua sẽ tiêu tốn tới 110 tỷ USD Việc nâng cấp các tên lửa đạn đạo Minuteman III đang được tiến hành và sẽ "đốt: của Mỹ khoảng

7 tỷ USD Cùng thời gian này, một phi đội chiến đấu cơ hạt nhân F-35 đang được chế tạo để thay thế những phi cơ hiện tại Chi phí cho một chiếc vào khoảng 162 triệu USD Hiện đại hóa các tòa nhà và phòng thí nghiệm, nơi những quá trình nâng cấp sẽ được tiến hành, cũng được cho là sẽ ngốn ít nhất 88 tỷ USD trong vòng 10 năm tới

Pháp

Hình 1.16: Máy bay ném bom hạt nhân Mirage 2000N của Pháp

Pháp hiện có 57 lò phản ứng phát điện với tổng công suất thiết bị là 63.000 MW chiếm

vị trí thứ 2 trên thế giới sau Mỹ Điện nguyên tử chiếm 76% trong tổng lượng phát điện, tỉ lệ cao nhất thế giới Tỷ lệ tự cung cấp năng lượng từ 23% vào năm 1973 đã vượt 50% vào năm

2000 Hơn nữa, Pháp là nước xuất khẩu điện, năm 2000 Pháp đã xuất khẩu 72, 2 tỷ kWh điện nguyên tử sang các nước xung quanh như Thuỵ Sỹ, Italia, Anh và tăng hơn 9 tỷ kWh so với năm 1999 Theo khảo sát dư luận gần đây, 68% người ủng hộ sử dụng năng lượng nguyên tử, 88% người cho rằng năng lượng nguyên tử rất có hiệu quả trong việc giảm thiểu hiệu ứng nhà kính

Thực lực hạt nhân của Pháp gồm có 4 tàu ngầm SSBNs và 84 máy bay, mang theo tổng cổng khoảng 300 đầu đạn hạt nhân Năm 2008, lực lượng chiến lược trên biển của Pháp gồm một hạm đội 3 tàu ngầm tác chiến SSBNs thế hệ Triomphant Tất cả các tàu SSBN của Pháp được trang bị 16 tên lửa Aerospatiale M45, mỗi chiếc có thể mang tới 6 đầu đạn hạt nhân TN-75 Trong giai đoạn từ 2010 đến 2015, các tàu SSBNs sẽ được trang bị thêm các loại tên lửa tầm xa M51.1 SLBM, cũng có khả năng mang tới 6 đầu đạn hạt nhân TN-75 M51.1 SLBM có tầm bắn tối đa từ 6000 đến 8000 km Tính tới tháng 1/2009, tên lửa M51.1 SLBM

đã được bắn thử 3 lần và đều thành công

Paris vừa cho hạ thủy bốn tàu ngầm thế hệ mới được trang bị hệ thống tên lửa tầm xa trang bị đầu đạn hạt nhân được đánh giá là ―mạnh mẽ hơn‖ Ngoài ra, nước này cũng đang tiến hành hiện đại hóa phi đội máy bay ném bom hạt nhân của mình

Nhật Bản

Hình 1.17: Nhà máy điện hạt nhân ở Nhật Bản

Tại thời điểm năm 2000, Nhật Bản có 51 lò phản ứng phát điện đang vận hành, công suất thiết bị là 45.000 MW, trở thành nước sử dụng điện nguyên tử đứng thứ 3 trên thế giới sau Mỹ và Pháp Trong số 51 lò phản ứng, 28 lò theo công nghệ BWR và 23 lò theo công nghệ PWR Ở Nhật Bản, việc phát triển điện nguyên tử do các Công ty điện lực tư nhân tiến hành Sau khi lập ra công ty điện nguyên tử Nhật Bản (JAPC), 9 công ty điện lực tập trung nguồn nhân lực và xây dựng thể chế phát triển điện nguyên tử Đầu tiên JAPC đã đưa vào áp dụng loại lò làm mát bằng khí từ Anh, tiếp đó là BWR từ Mỹ Các chuyên gia điện nguyên

tử, sau khi được đào tạo ở JAPC đã trở về công ty điện lực của mình và xây dựng các nhà máy điện nguyên tử Như vậy, ngành điện nguyên tử của Nhật Bản đã phát triển đặc biệt ấn

tượng Nhật Bản là nước nghèo tài nguyên năng lượng và phải dựa vào nhập khẩu khoảng 80% tài nguyên năng lượng Đặc biệt, dầu mỏ chiếm 52,4% tổng cung năng lượng sơ cấp và hầu như phải nhậpkhẩu, trong đó 80% nguồn nhập là từ khu vực Trung Đông Do vậy, ở Nhật Bản để đảm bảo ổn định năng lượng, năng lượng nguyên tử là hết sức cần thiết Tuy điện nguyên tử đang duy trì 1/3 nhu cầu điện lực nhưng trong thời gian tới vẫn cần tăng hơn nữa con số này Mặt khác, để sử dụng một cách hiệu quả nhiên liệu Uranium, Nhật Bản vẫn kiên trì chính sách tái xử lý nhiên liệu để có thể sử dụng được nguồn Plutonium Ngoài ra, việc phát triển các loại lò nước nặng, lò tái sinh nhanh, lò khí nhiệt độ cao hiện đang được các cơ quan, tổ chức của chính phủ triển khai

Nhật Bản chưa phát triển vũ khí hạt nhân bởi vì họ xem xét đến tình hình quốc gia, nhưng chỉ cần họ quyết tâm, thì chỉ trong 90 ngày là có thể chế tạo được vũ khí hạt nhân và đưa lên bệ phóng tên lửa Hiện nay, Nhật chưa thuộc hàng những nước ―sở hữu vũ khí hạt nhân‖, nhưng Nhật sở hữu những thiết bị li tâm làm giàu uranium, chỉ cần ―quyết tâm‖ là họ

có thể chuyển chúng thành thiết bị quân dụng, thực hiện làm giàu uranium, chế tạo đầu đạn hạt nhân Ngoài ra, Nhật cũng có khả năng hàng năm tái xử lý 800 tấn thanh nhiên liệu đã quan sử dụng, nên chỉ cần họ muốn là có thể chế tạo đầu đạn hạt nhân Đồng thời, Nhật còn

có thiết bị thí nghiệm nhiệt hạch tên là ―GEKKO-XII‖, nhờ có thiết bị này, Nhật không cần tiến hành thí nghiệm hạt nhân thực sự, mà chỉ cần thông qua máy vi tính là có thể tiến hành thí nghiệm nghiên cứu chế tạo vũ khí hạt nhân

Hơn nữa, Nhật đã đủ mọi điều kiện từ nguyên liệu đến vận chuyển, thử nhiệm để có thể chế tạo vũ khí hạt nhân cần thiết

Nga

Hình 1.18: Tên lửa Baluva của Nga có khả năng mang theo 6 tới 10 đầu đạn hạt nhân

Tại thời điểm cuối năm 2000, Nga có 29 lò phản ứng phát điện đang vận hành với tổng công suất thiết bị là 21.000 MW đứng vị trí thứ 5 trên thế giới Lịch sử phát triển điện nguyên tử ở Nga bắt đầu từ việc vận hành nhà máy điện nguyên tử (6000kW) đầu tiên trên thế giới ở Obninsk vào năm 1954 Trong thời kỳ chiến tranh lạnh, Nga đã phát huy nội lực trong công tác nghiên cứu phát triển Năng lượng nguyên tử không những được Nga áp dụng trong các nhà máy phát điện thông thường mà còn sử dụng rộng rãi như lò phản ứng chuyên

cung cấp nhiệt, lò phản ứng công suất thấp cho các khu vực xa xôi, tàu phá băng nguyên tử Mặt khác, để sử dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên, Nga cũng đang kiên trì chính sách cho chu trình nhiên liệu mà cụ thể là có lịch sử phát triển lò phản ứng nhanh và kinh nghiệm vận hành phong phú Do tai nạn lò phản ứng Chernobyl xảy ra vào năm 1986 và những khó khăn

về kinh tế do sự sụp đổ của Liên Xô cũ năm 1991, mặc dù không có những tiến triển trong ngành năng lượng nguyên tử như trước kia, Nga vẫn không từ bỏ chính sách phát triển năng lượng nguyên tử

Tính đến tháng 1/2009, Nga có khoảng 4.834 đầu đạn hạt nhân tác chiến, 68 tên lửa đạn đạo xuyên lục địa hạng nặng RS-20 ICBM thực hiện nhiệm vụ chiến đấu, có 72 tên lửa RS-18 cũng đang được triển khai Tên lửa RS-18 có thể mang 6 đầu đạn hạt nhân, được đưa vào sử dụng kể từ năm 1980 và tuổi thọ của tên lửa này đã được kéo dài lên 33 năm Dự kiến, RS-18 trong tương lai sẽ được thay thế bằng RS-24, được phóng thử thành công năm

2007 và đưa vào sử dụng từ tháng 12/2009

Moscow sẽ đầu tư khoảng 70 tỉ USD để cải thiện bộ ba chiến lược của mình, bao gồm trên bộ, trên biển và hệ thống tên lửa đạn đạo cho tới năm 2020 Theo đó, Nga đang phát triển hệ thống tên lửa đạn đạo liên lục địa có khả năng mang theo nhiều đầu đạn hạt nhân tấn công riêng rẽ, đồng thời phát triển hệ thống tàu ngầm nguyên tử thế hệ mới có khả năng mang theo những loại tên lửa trên Có thông tin cho rằng, Nga đang có kế hoạch xây dựng

hệ thống tên lửa hạt nhân tầm ngắn trang bị cho 10 lữ đoàn trong thập kỉ tới

Trung Quốc

Hình 1.19: Tên lửa Đông Phong-21D của Trung Quốc

Tại thời điểm cuối năm 2000, Trung Quốc có 3 lò phản ứng phát điện với tổng công suất 2.300 MW và 8 lò đang được xây dựng có tổng công suất 6.600 MW Trung Quốc áp dụng nhiều loại lò từ nước ngoài, ví dụ như PWR từ Pháp và Nga và lò nước nặng từ Canada

và hiện đang phát triển cả loại PWR nội địa bằng công nghệ trong nước

Ba phần tư điện của Trung Quốc là từ nguồn than đá, vì năng lượng quá phụ thuộc vào than đá nên vấn đề ô nhiễm không khí và mưa axit đang đang trở nên khá nghiêm trọng

Hiện nay, nguồn điện nguyên tử rất thấp, chỉ chiếm 1% Người ta cho rằng trong thời gian tới cần triển khai điện nguyên tử nhiều hơn Tuy nhiên, hiện nay Trung Quốc đặt trọng điểm vào khai thác thuỷ điện nên tốc độ phát triển điện nguyên tử sẽ bị chậm đi một chút Song vấn đề hạt nhân đối với Trung Quốc rất quan trọng Nước này đã bỏ ra khá nhiều USD cho quá trình nghiên cứu và phát triển hạt nhân

Trung Quốc hiện ước tính có khoảng 186 đầu đạn hạt nhân tác chiến được trang bị chủ yếu cho các tên lửa và máy bay chiến đấu Ngoài ra, Trung Quốc cũng có một lượng đầu đạn hạt nhân dự trữ Ước tính tổng số đầu đạt hạn nhân của Trung Quốc lên tới 240 đầu đạn Bộ Ngoại giao Trung Quốc nói rằng, nước này sở hữu kho hạt nhân nhỏ nhất, tuy nhiên các chuyên gia quân sự cho rằng, kho hạt nhân của Trung Quốc hiện đã vượt qua Pháp và Anh Tính tới đầu năm 2009, Trung Quốc có 4 loại tên lửa đạn đạo xuyên đại dương (ICBM) được triển khai,

Trung Quốc cũng đang vận hành một tàu ngầm trang bị tên lửa đạn đạo là Type 92 (lớp Hạ) SSBN được trang bị 12 tên lửa đạn đạo tầm ngắn đầu đạn đơn JL SLBM Ngoài ra, Trung Quốc đang phát triển tàu ngầm Type 95 SSBN được trang bị 12 tên lửa JL-2 SLBM tầm bắn trên 7.200 km Năm 2008, Trung Quốc được cho là đang trong các giai đoạn lắp đặt

4 tàu ngầm lớp Tấn SSBN nhưng các hình ảnh vệ tinh thương mại chỉ phát hiện được 3 tàu Bắc Kinh đang khẩn trương phát triển hệ thống tên lửa tầm trung và xa, có khả năng mang theo nhiều đầu đạn Ngoài ra, nước này đang tiến hành đóng mới 5 tàu ngầm có khả năng triển khai 36 đến 60 tên lửa đạn đạo từ trên biển

Ấn Độ

Hình 1.19: Tên lửa mang đầu đạn hạt nhân Agni của Ấn Độ

Theo ước tính, Ấn Độ hiện có khoảng 60-70 đầu đạn hạt nhân tác chiến Học thuyết hạt nhân xuất bản năm 1999 của Ấn Độ dựa trên nguyên tắc "răn đe tối thiểu và không sử dụng hạt nhân đầu tiên" Tuy nhiên, năm 2003, Ấn Độ ấn hành bản hướng dẫn tuyên bố rằng nước này sẽ sử dụng hạt nhân để răn đe hoặc chống lại việc sử dụng vũ khí hóa học và sinh học Hiện tại, không quân được coi là nhân tố mạnh nhất trong thực lực tấn công hạt nhân của Ấn