'Nóng chảy hạt nhân' là gì?

Hiện tượng nóng chảy của các thanh nhiên liệu hạt nhân khi nhiệt độ trong lõi của lò phản ứng tăng lên mức quá cao được gọi là "nóng chảy hạt nhân".

Khi mực nước quá thấp, những thanh nhiên liệu hạt nhân nhô ra khỏi nước
và trở nên quá nóng. Ảnh: NHK.

Tuy nhiên, đây không phải là thuật ngữ chính thức của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế.

Các thanh nhiên liệu hạt nhân đang nóng chảy một phần trong hai hoặc ba lò phản ứng của nhà máy Fukushima Dai-ichi của Nhật Bản. Nhưng nhiều người vẫn chưa hiểu “nóng chảy hạt nhân” là gì.

“Nóng chảy hạt nhân là hiện tượng nóng chảy của urani dioxit (UO2). Nhiệt độ nóng chảy của UO2 là 2.865 độ C”, Livescience dẫn lời Martin Bertadono, một chuyên gia hạt nhân của Đại học Purdue tại Mỹ.

Nóng chảy hạt nhân thường xảy ra khi hệ thống làm lạnh không thể đưa nước tới lõi của lò phản ứng - nơi chứa các thanh nhiên liệu.

Livescience cho biết, trong những điều kiện bình thường, các thanh nhiên liệu UO2 được đặt trong nước để nhiệt độ trong thanh không đạt tới ngưỡng nóng chảy. Nước được bơm liên tục qua lõi của lò phản ứng. Nhưng nếu nước không được bơm với tốc độ đủ lớn, nó sẽ nóng rất nhanh do nhận lượng nhiệt lớn. Khi nhiệt độ đạt tới ngưỡng sôi, nước sẽ bốc hơi.

“Do nước sôi, mực nước trong lò phản ứng sẽ giảm. Khi mực nước tụt xuống dưới đỉnh của các thanh nhiên liệu, các thanh sẽ nóng lên. Nếu thanh nhiên liệu nhô ra khỏi nước khoảng một giờ, urani bắt đầu nóng chảy. Trong trường hợp nước bốc hơi hết, mọi thanh nhiên liệu trong lò phản ứng sẽ nóng chảy”, Bertadono giải thích.

Bằng cách bơm nước biển vào lò phản ứng khi hệ thống làm lạnh không hoạt động, các chuyên gia kỹ thuật của nhà máy Fukushima Dai-ichi muốn ngăn chặn hiện tượng nóng chảy toàn bộ các thanh nhiên liệu. Tuy nhiên, các thanh nhiên liệu đã tan chảy một phần.

Nếu các thanh nhiên liệu nhô ra khỏi nước đủ lâu, chúng sẽ tan chảy. Ảnh: NHK.

Điều gì xảy ra khi thanh nhiên liệu nóng chảy một phần?

“Khi nhiên liệu hạt nhân nóng chảy, các sản phẩm của phản ứng phân rã hạt nhân sẽ thoát khỏi lõi lò và xâm nhập vào bể nén. Sau đó chúng thoát ra ngoài bể nén nếu nước rò rỉ ra khỏi bể”, Taiwo Temipote, một nhà nghiên cứu hạt nhân của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Mỹ, nói.

Tất nhiên, sau khi thoát ra khỏi bể nén, chất phóng xạ vẫn phải vượt qua một “cửa ải” nữa để phát tán ra ngoài. Đó là lớp vỏ bọc bằng kim loại bao quanh lò phản ứng. Lớp vỏ này được thiết kế để ngăn chặn sự phát tán của chất phóng xạ. Nếu lớp vỏ này bị hư hại hoặc phá hủy bởi một vụ nổ bên trong hoặc bên ngoài, tình hình sẽ trở nên nghiêm trọng.