Tia laser có thể rút ngắn thời gian xử lý chất thải hạt nhân từ "1 triệu năm xuống còn 30 phút"

Đó là tuyên bố của ông Gérard Mourou, người  đã đoạt giải Nobel cho công trình nghiên cứu xung laser nhanh.

Cho dù người ta có nghĩ đến năng lượng hạt nhân với sức mạnh vượt trội như thế nào, thì điều không thể phủ nhận là việc tạo ra năng lượng hạt nhân đồng nghĩa xả ra hàng tấn chất thải phóng xạ, vô cùng độc hại mà người ta vẫn chưa biết làm cách nào để xử lý triệt để. Vì thế, nó thường được chôn giấu một cách an toàn nhất có thể trong các khu lưu trữ dưới lòng đất. Chất thải loại tồi tệ nhất, uranium 235 và plutonium 239, có chu kỳ bán rã là 24.000 năm. Đó cũng là vấn đề gây đau đầu cho các nhà chức trách ở châu Âu, nơi có nhiều quốc gia phụ thuộc vào năng lượng hạt nhân hơn bất kỳ nơi nào khác.

Vì thế, khi nhà nhà vật lý Gérard Mourou đề cập trong bài phát biểu nhận giải Nobel rằng laser có thể cắt giảm tuổi thọ của chất thải hạt nhân từ “một triệu năm xuống còn 30 phút ", những người quan tâm đến lĩnh vực chất thải hạt nhân đã rất vui mừng.

Gérard Mourou cùng với Donna Strickland, vừa đồng nhận giải Nobel cho sự phát triển của họ về chủ đề Khuếch đại xung Chirped (CPA) tại Đại học Rochester. Trong bài phát biểu của mình, ông đề cập đến “niềm đam mê với loại ánh sáng cực mạnh”. CPA tạo ra các xung quang siêu ngắn, cường độ cao, chứa một lượng công suất cực lớn. Mục tiêu của Mourou và Strickland là phát triển một phương tiện tạo ra các vết cắt có độ chính xác cao, hữu ích, trong các cơ sở y tế và công nghiệp.

Ngoài ra CPA cũng có một lợi ích khác, điều đó cũng quan trọng không kém. Các xung attosecond của nó nhanh đến mức chiếu sáng lên những bề mặt tạo ra phản ứng không thể quan sát được, chẳng hạn các quy trình diễn ra bên trong các nguyên tử riêng lẻ và trong các phản ứng hóa học. Khả năng này chính là những gì Mourou hy vọng, mang lại cho CPA cơ hội vô hiệu hóa chất thải hạt nhân.

Mourou giải thích: "Lấy hạt nhân của một nguyên tử. Nó được tạo thành từ proton và neutron. Nếu chúng ta thêm hoặc bớt một neutron, nó sẽ thay đổi hoàn toàn mọi thứ. Nó không còn là nguyên tử như cũ nữa, và các đặc tính của nó sẽ hoàn toàn thay đổi. Tuổi thọ của chất thải hạt nhân về cơ bản đã thay đổi, và chúng ta có thể cắt giảm thời gian này từ một triệu năm xuống còn 30 phút. Chúng tôi đã có thể chiếu xạ một lượng lớn vật liệu trong một lần bằng tia laser công suất cao, vì vậy kỹ thuật này hoàn toàn có thể áp dụng được và về lý thuyết, không có gì ngăn cản chúng tôi mở rộng quy mô nó lên cấp độ công nghiệp. Đây là dự án mà tôi đang triển khai với sự hợp tác của  Ủy ban Năng lượng Nguyên tử và Năng lượng Thay thế , hoặc CEA, ở Pháp. Chúng tôi nghĩ rằng trong 10 hoặc 15 năm nữa, chúng tôi sẽ có một cái gì đó mà chúng tôi có thể chứng minh. Đây là điều thực sự cho phép tôi mơ ước, nghĩ về tất cả các ứng dụng trong tương lai của phát minh của chúng tôi."

Trong khi 15 năm có vẻ là một khoảng thời gian chờ đợi quá dài, nhưng so với việc đối phó với chu kỳ bán rã của chất thải hạt nhân thì thời gian này chỉ là trong nháy mắt.

Tổ chức Hòa bình xanh ước tính có khoảng 250.000 tấn chất thải hạt nhân ở 14 quốc gia trên thế giới.

Mặc dù năng lượng hạt nhân đang đấu tranh để được chấp nhận là một nguồn năng lượng ở Mỹ sau một loạt các sự cố đáng lo ngại, cũng như sự xuất hiện của các nguồn thay thế như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, nhiều quốc gia châu Âu đã chấp nhận nó.

Pháp dựa vào năng lượng hạt nhân cho 71% nhu cầu năng lượng của mình. Ukraine là quốc gia phụ thuộc nhiều nhất với 56%, tiếp theo là Slovakia, sau đó là Bỉ, Hungary, Thụy Điển, Slovenia và Cộng hòa Séc. Không quốc gia nào trong số này có một kế hoạch tốt cho chất thải hạt nhân, ngoài việc lưu trữ nó ở đâu đó và hy vọng có một giải pháp cuối cùng. Hoặc để nó hàng ngàn năm và mong nó nằm yên, không thoát vào nguồn cung cấp nước hoặc không khí.

Tổ chức Hòa bình xanh ước tính có khoảng 250.000 tấn nó ở 14 quốc gia trên thế giới. Trong đó, khoảng 22.000 mét khối là nguy hiểm. Theo GE-Hitachi, chi phí cất giữ tất cả là hơn 100 tỷ USD (trừ Trung Quốc, Nga và Ấn Độ).

Năng lượng hạt nhân có thể là ứng cử viên sáng giá nhất cho tương lai.

Quá trình mà Mourou đang điều tra được gọi là sự "biến đổi". Năng lượng hạt nhân có thể là ứng cử viên sáng giá nhất cho tương lai, nhưng chúng ta vẫn còn rất nhiều điều nguy hiểm đang rình rập khác. Ý tưởng ở đây là chuyển chất thải hạt nhân này thành các dạng nguyên tử mới không có vấn đề về phóng xạ, những gì bạn phải làm là thay đổi cấu tạo của hạt nhân. Mourou nói về kế hoạch của mình cho laser và lãng phí một cách rõ ràng hơn: “Nó giống như karate - bạn tạo ra một lực rất mạnh trong một khoảnh khắc rất, rất ngắn.”

Ý tưởng về sự biến đổi này cũng không phải mới, nó đã được tìm hiểu trong 30 năm qua ở Anh, Bỉ, Đức, Nhật và Mỹ. Một số nỗ lực vẫn tiếp tục. Một số đã bỏ cuộc. Rodney C. Ewing từ Stanford nói rằng, vật lý có thể hoạt động, nhưng việc chuyển hóa chất thải hạt nhân mức độ cao đặt ra một số thử thách, chẳng hạn tách các hạt nhân phóng xạ riêng lẻ, chế tạo các mục tiêu trên một khối lượng lớn quy mô, và cuối cùng là chiếu xạ và xử lý chúng.

Mourou và Tajima hy vọng có thể thu hẹp khoảng cách một chùm ánh sáng phải truyền để biến đổi nguyên tử thêm 10.000 lần. Họ luôn nghĩ về điều đó, và cũng không xem nhẹ những khó khăn đang chờ phía trước.

• Loạt ảnh hải cẩu cực hiếm tại hồ sâu nhất thế giới
• Phát hiện virus corona mới ở Thụy Điển, "không biết có gây nguy hiểm cho người hay không"
• 4 nền văn minh ngoài Trái đất có thể ẩn náu trong Dải Ngân hà và tấn công chúng ta?

Từ khóa liên quan:

Tia laser

chất thải hạt nhân

xử lý chất thải hạt nhân

chất thải phóng xạ

xung laser nhanh

Gérard Mourou

donna Strickland