Các nhà khoa học đã dành gần 3 thập kỷ để dọn dẹp 177 bể chứa chất thải phóng xạ khổng lồ của Địa điểm Hanford ở tiểu bang Washington, Mỹ. Và họ chỉ mới bắt đầu. Vì quá trình này có thể tiêu tốn thêm 60 năm và 550 tỷ USD...
Hanford là nơi giữ những kỷ lục đáng sợ nhất. Trở thành một trong những địa điểm nguy hiểm nhất hành tinh! Các phóng viên đã gọi nó là nơi ô nhiễm nhất ở Tây Bán cầu. Đây cũng là vị trí của một trong những dự án xây dựng lớn nhất trên thế giới.
Địa điểm Hanford, ở trung tâm nam bang Washington, đã sản xuất plutonium cho vũ khí hạt nhân trong Thế chiến II và Chiến tranh Lạnh. Nhà máy Hanford Vit được thiết kế để làm sạch chất thải từ di sản hạt nhân đó. (ẢNH: BỘ NĂNG LƯỢNG MỸ)
Tại Địa điểm Hanford ở trung tâm phía nam tiểu bang Washington (Tây Bắc nước Mỹ), 177 bể chứa khổng lồ nằm bên dưới lớp đất cát, đầy chất phóng xạ còn sót lại sau 44 năm sản xuất vật liệu hạt nhân.
Từ Chiến tranh Thế giới thứ hai (1939-1945) đến Chiến tranh Lạnh (1946-1991), khu liên hợp sản xuất hạt nhân Hanford đã sản xuất nguyên liệu phóng xạ plutonium cho hơn 60.000 vũ khí hạt nhân, bao gồm cả quả bom nguyên tử đã bắn phá thành phố Nagasaki, Nhật Bản, vào tháng 8 năm 1945.
Địa điểm rộng lớn này cuối cùng đã làm ô nhiễm đất, nước ngầm và để lại 212 triệu lít chất thải phóng xạ độc hại - đủ để lấp đầy 85 bể bơi cỡ Olympic tiêu chuẩn. Nhiều thập kỷ sau khi địa điểm này ngừng sản xuất plutonium, chính phủ Mỹ vẫn đang vật lộn với việc làm thế nào để làm sạch tất cả - 'xóa sổ' một di sản ô nhiễm phóng xạ nguy hiểm của thời kỳ chiến tranh.
Ngày nay, khu đất rộng 1.518km vuông, gần bằng một nửa diện tích của Tiểu bang Rhode Island (Mỹ), là một vùng đất yên tĩnh của cây xô thơm và cỏ mềm bên ngoài thành phố Richland, Washington. Tuy nhiên, bên dưới nó là cả một vấn đề nhức nhối đối với Mỹ.
Việc dọn dẹp bể chứa chất thải phóng xạ khổng lồ này dự kiến sẽ mất 60 năm nữa và tiêu tốn khoảng 550 tỷ USD.
Các bể chứa bằng thép và bê tông cốt thép dưới lòng đất được nhóm lại thành các "trang trại" bên dưới trung tâm cao nguyên, trong khi các lò phản ứng hạt nhân bị đóng cửa. Các nhà khoa học đã xác định được khoảng 1.800 chất gây ô nhiễm bên trong các bể chứa, trong đó có plutonium, uranium, cesium, nhôm, iốt và thủy ngân.
Chất thải là những gì còn lại của một thời kỳ khốc liệt thời Thế chiến II và Chiến tranh Lạnh. Được thành lập vào năm 1943 trong khuôn khổ Dự án Manhattan [dự án chính phủ Mỹ thành lập nhằm chế tạo thứ vũ khí hủy diệt nhất lịch sử] ở Hanford, trung tâm nam bang Washington, địa điểm này là nơi đặt Lò phản ứng B, lò phản ứng sản xuất plutonium quy mô đầy đủ đầu tiên trên thế giới.
Bắt đầu từ năm 1943, các chuyên gia tại Hanford đã đi tiên phong trong các phương pháp quy mô công nghiệp để tách plutonium khỏi uranium được chiếu xạ bằng phương pháp hóa học và họ đã làm được như vậy một cách an toàn.
Quá trình bismuth-photphat ban đầu của họ tạo ra "nút" plutonium có kích thước như khúc côn cầu, và được sử dụng trong vụ thử bom nguyên tử đầu tiên trong lịch sử - tên là Trinity ngày 16/7/1945 ở bang New Mexico; rồi sau đó là quả bom mà Mỹ thả xuống thành phố Nagasaki (Nhật Bản) năm 1945. Trong nhiều năm sau, người ta tìm ra thêm 5 quá trình nữa, đỉnh cao là chiết xuất uranium bằng plutonium (PUREX), đã trở thành tiêu chuẩn toàn cầu để chế biến nhiên liệu hạt nhân.
Trong hơn 40 năm, chất thải phóng xạ từ quá trình xử lý plutonium đã được bơm vào 177 bể chứa dưới lòng đất ở Hanford Site. (ẢNH: BỘ NĂNG LƯỢNG MỸ)
Mỗi bể chứa một hỗn hợp chất lỏng, chất rắn và bùn độc hại. Không bể chứa nào trong tổng số 177 bể chứa có thành phần chất thải (sau khi đã thành hỗn hợp) giống nhau. ẢNH: BỘ NĂNG LƯỢNG MỸ
Mỗi phương pháp này đều tạo ra các dòng chất thải riêng biệt, được lưu trữ tại chỗ và sau đó được bơm vào các bể chứa dưới lòng đất. Khi một số bể chứa vỏ đơn cũ hơn bắt đầu bị rò rỉ nhiều năm sau đó, các công nhân đã bơm chất lỏng vào các bể chứa vỏ đôi mới hơn, chắc chắn hơn. Các phản ứng hóa học xảy ra sau đó khi các sản phẩm chất thải khác nhau trộn lẫn với nhau, khiến mỗi bể chứa đầy hỗn tạp riêng với chất lỏng, chất rắn và bùn cát.
Kết quả là vào năm 1987, khi Hanford ngừng sản xuất plutonium, các 'trang trại' bể chứa chứa một lượng hóa chất, kim loại và hạt nhân phóng xạ lâu dài chết người.
Không có 2 trong số 177 bể chứa hoàn toàn giống nhau (vì mỗi bể chứa đều có hỗn tạp chất thải riêng), nhưng tất cả chúng đều gây ra rủi ro công cộng đáng kể. Địa điểm này giáp với sông Columbia, nơi nuôi dưỡng cây khoai tây và vườn nho của vùng, là nơi sinh sản của cá hồi và cung cấp nước uống cho hàng triệu người. Cho đến nay, nhiều vết nứt của bể chứa bị ăn mòn dần đã rò rỉ khoảng 4 triệu lít chất thải độc hại. Một số chuyên gia cho biết chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi có nhiều chất thải hơn ngấm qua các vết nứt.
60 năm và 550 tỷ USD để dọn sạch "di sản nhức nhối"
Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), cơ quan kiểm soát khu vực Hanford, đã có mục tiêu trong nhiều thập kỷ là xử lý và "thủy tinh hóa" hay thủy tinh hóa chất thải trong bể để xử lý an toàn hơn.
Thủy tinh hóa là một phương pháp sự làm lạnh nhanh chóng của môi trường lỏng trong trường hợp không có sự hình thành tinh thể nước đá. Nói một cách đơn gian, thủy tinh hóa là sự hóa rắn của một chất lỏng. Cụ thể trường hợp tại Hanford là hóa rắn chất thải phóng xạ thành các khối thủy tinh.
Với chất thải được hóa rắn như vậy, các hạt nhân phóng xạ có hại không thể trôi ra sông hoặc ngấm ra các mực nước ngầm. Để tăng cường khả năng cách ly, các khối phóng xạ độc hại nhất được cho vào các thùng thép, sau đó có thể được lắng đọng trong một hầm ngầm khô ráo và ổn định về mặt địa chất. Các nhà máy thủy tinh hóa đã được xây dựng và vận hành thành công tại Bỉ, Pháp, Đức, Nhật Bản, Nga, Anh và Mỹ.
Thách thức là, chất thải của Hanford là loại chất thải khác biệt nhất trong số các loại chất thải hạt nhân trên thế giới, cả về thành phần và khối lượng. Trước khi họ có thể biến nó thành thủy tinh, công nhân phải tìm ra chính xác những gì bên trong mỗi bể chứa và sau đó phát triển công thức sản xuất thủy tinh cho từng bể chứa. Cần nhắc lại là, mỗi bể chứa trong 177 bể chứa đều có tạp chất chất thải riêng.
Đây là một nhiệm vụ lớn và là một trong những dự án kỹ thuật lớn nhất trên thế giới. Trung tâm của công trình là một loạt các cơ sở rộng lớn được gọi là Nhà máy xử lý và cố định chất thải, còn được gọi là Nhà máy Hanford Vit, trải rộng trên khoảng 25 ha.
Nhà máy Hanford Vit trị giá 16,8 tỷ đô la Mỹ được thiết kế để tách và xử lý 212 triệu lít chất thải bể chứa phóng xạ của Công trường Hanford. (ẢNH: BỘ SINH THÁI WASHINGTON)
Bộ Năng lượng Mỹ hiện ước tính sẽ tốn 16,8 tỷ USD để hoàn thành Nhà máy Hanford Vit do công ty Bechtel National và một loạt các nhà thầu phụ xây dựng.
Theo nhận định của các nhà khoa học, Địa điểm Hanford, được sinh ra và xây dựng một cách điên cuồng trong sức nóng của Thế chiến thứ hai, giờ đây lại đang ở trong một tình thế xử lý 'di sản chiến tranh' một cách chậm rãi và đích đến mù mờ.
Will Eaton, người lãnh đạo đội thực hiện nhiệm vụ thủy tinh hóa tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) của Bộ Năng lượng Mỹ ở Richland, cho biết: "Hanford là nơi đặc hữu bậc nhất thế giới. Việc xử lý rác thải phóng xạ tuy là một quá trình lâu dài, tốn kém nhưng cần có lộ trình rõ ràng".
Theo Bộ Năng lượng Mỹ, ngay cả sau khi Nhà máy Vit hoàn thành, việc dọn dẹp thực tế sẽ mất nhiều thập kỷ nữa. Trong Báo cáo về "Phạm vi vòng đời, Lịch trình và Chi phí của Hanford" năm 2019, Bộ Năng lượng Mỹ ước tính rằng quá trình tinh khiết hóa và xử lý chất thải của Hanford có thể tiêu tốn tới 550 tỷ đô la Mỹ và kéo dài thêm trong 60 năm.
Quá trình thủy tinh hóa chất thải phóng xạ tại Hanford phải được xử lý theo "công thức" riêng. (Ảnh: PHÒNG THÍ NGHIỆM QUỐC GIA TÂY BẮC THÁI BÌNH DƯƠNG)
Nói thêm về quá trình thủy tinh hóa chất thải phóng xạ tại Hanford, các chuyên gia Mỹ cho biết: Xử lý chất thải phóng xạ của Hanford bao gồm việc thủy tinh hóa nó thành các khối thủy tinh rắn để xử lý an toàn hơn. Các địa điểm khác trên thế giới đã sử dụng thủy tinh hóa để cố định thành công chất thải hạt nhân của họ.
Nhưng chất thải của Hanford rất phức tạp và đa dạng nên các nhà khoa học cần phải nghĩ ra một "công thức" thủy tinh hóa độc đáo cho mỗi lô chất thải. Sau cùng, các khối thủy tinh hóa bọc thép không gỉ của chất thải có hoạt tính thấp sẽ được chôn tại Công trường Hanford. Chất thải thủy tinh hóa mức độ cao sẽ được vận chuyển đến một địa điểm chưa được xác định.
Trong thời kỳ hoàng kim sản xuất plutonium của Hanford, các công nhân đã thải khoảng 1,7 nghìn tỷ lít chất lỏng vào các bãi xử lý đất, chúng phát triển thành những đống hóa chất độc hại dưới lòng đất, bao gồm cả chất gây ung thư như crom hóa trị sáu (Cr (VI)) và cacbon tetrachloride (CCl4).
Không ai có thể đoán được khi nào Hanford sẽ bắt đầu thủy tinh hóa chất thải độc hai nhất. Bộ Năng lượng Mỹ cho biết các vấn đề kỹ thuật từng khiến quá trình xây dựng bị đình trệ hầu hết đã được giải quyết nhưng nó “không thể dự đoán một cách chắc chắn” khi các cơ sở tiền xử lý và thủy tinh hóa chất thải độc hại sẽ được hoàn thành và đưa vào sử dụng. Câu trả lời phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cả nguồn tài trợ của liên bang, hiệu quả của các nhà thầu và tốc độ tiến bộ công nghệ.
Vào tháng 9/2019, Bộ Năng lượng Mỹ đã đưa ra cảnh báo "nghiêm trọng" cho toàn bang Washington nếu đến năm 2033 Hanford không được xử lý chất thải độc hại cao; và Nhà máy Vit không được hoàn thành trong năm 2036.
Dù Bộ Năng lượng Mỹ đã đưa ra một số phương pháp xử lý tạm thời như đổ bê tông vào các bể chứa chất thải nhằm cố định chúng, không cho rò rỉ, tuy nhiên, họ vẫn khẳng định rằng phương pháp thủy tinh hóa là con đường an toàn và chắc chắn nhất để xử lý chất thải phóng xạ tại Hanford.
Có một thực tế u ám rằng hầu hết những người làm công việc dọn dẹp Hanford ngày nay sẽ không còn sống để xem kết quả cuối cùng. Bởi, một người ở độ tuổi 40 (năm 2018) sẽ là một người 100 tuổi vào năm 2078 - năm mà Bộ Năng lượng Mỹ dự kiến kết thúc công việc dọn dẹp Hanford của mình.
Leckband, Chủ tịch Hội đồng Cố vấn Hanford, nói rằng điều quan trọng là phải có tầm nhìn xa. "Câu thần chú quan trọng nhất mà chúng ta phải nhắc đi nhắc lại là chúng ta phải làm sạch Hanford triệt để hết mức, để đảm bảo cuộc sống cho công chúng, cho những người người sẽ uống nước, hít thở không khí và ăn rau ở toàn bộ Tây Bắc Thái Bình Dương. Chúng ta làm điều đó không chỉ cho bản thân chúng ta mà còn cho các thế hệ tương lai".