Bí ẩn hầm chứa chất thải hạt nhân của Phần Lan

Hố chôn hạt nhân 100.000 năm

Sau khi vượt qua cổng an ninh, chiếc xe tải chạy xuống một đường hầm nằm ngay dưới cánh rừng ngoài khơi duyên hải phía Tây Phần Lan. “Chào mừng đến Onkalo”. Onkalo theo tiếng Phần Lan có nghĩa là “hang” hoặc “hố đào”, sẽ là nơi xử lý vĩnh viễn chất thải hạt nhân mức độ cao đầu tiên trên thế giới, và là một thắng lợi giòn giã cho người Phần Lan. Những chiếc đèn rọi cho xe tải chạy qua một lối rẽ để dẫn đến một hang ngầm, những vách tường được gia cố bằng bê tông phun.

Chỉ vài năm nữa thôi, những thanh nhiên liệu lò phản ứng đã qua sử dụng sẽ được bọc trong những cái thùng bằng đồng khổng lồ như con hươu cao cổ, chúng sẽ được đưa đến đây thông qua thang máy trước khi những phương tiện robot đưa xuống trữ ở một trong hàng tá hầm xử lý có hình dạng như một tổ kiến trong nền đá.

Trong mỗi đường hầm xử lý mới hoàn công, nhà địa chất học Antti Mustonen giải thích với đoàn khách về thứ mùi lạ tỏa ra từ bụi đá hòa với thuốc nổ. Dưới chân là bùn, không hề có nước như người ta vẫn tưởng. Sau khi đặt từ 30 đến 40 cái thùng đồng chôn dưới sàn địa đạo, những cái hố sẽ được cắm Bentonite, một loại bùn hấp thụ nước.

Mỗi địa đạo như thế sẽ được lấp bằng Bentonite và rồi dùng bê tông bịt kín. Sau đó những cái thùng đồng sẽ thức một đêm dài suốt 100.000 năm hoặc ngay cả khi khí hậu ấm lên trong những thế kỷ tới. Ông Antti Mustonen nhấn mạnh: “Đó là hố xử lý cuối cùng. Ngay chỗ này, dưới nền đá của Phần Lan, ở độ sâu 430 mét, hoặc 420 mét dưới mực nước biển”.

Mặc dù điện hạt nhân đang suy giảm tại nhiều quốc gia, Phần Lan vẫn chấp nhận nguồn điện phi carbon khi ra sức vận động Liên minh Châu Âu (EU) coi nó là bền vững. 2 trong số 4 lò phản ứng của Phần Lan đặt ở Olkiluoto. Sau khi một lò phản ứng Olkiluoto mới hòa lưới điện vào cuối năm 2022 này, điện hạt nhân sẽ chiếm hơn 40% lượng điện năng của Phần Lan. Thứ điện không phát thải này thường đi kèm với một nhược điểm: những thanh nhiên liệu  uranium phát bức xạ cao và nóng bỏng.

Tại Phần Lan, phải mất tới vài thập kỷ thì các thanh này mới nguội đi khi ngâm trong các vũng nước; những nước khác bảo quản chúng trong những “thùng bảo quản khô” bằng bê tông và thép. Ông Budhi Sagar, một chuyên gia hạt nhân trước đây từng làm việc tại Viện Nghiên cứu Tây Nam (San Antonio, Texas, Mỹ) trăn trở: “Dù bằng cách nào thì việc bảo quản chất thải hạt nhân trên mặt đất rất dễ gây tại nạn, rò rỉ, hoặc bị bỏ quên. Thảm họa vẫn cứ xảy ra”.

Đạt được tín nhiệm cao từ dân chúng

Ông Sagar trích dẫn nguồn nước ngầm bị ô nhiễm từ sự rò rỉ của các bể chất thải hạt nhân thuộc Khu Hanford của Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) ở tiểu bang Washington, nơi các lò phản ứng đã sản xuất ra Plutonium dùng cho những loại vũ khí hạt nhân đầu tiên.

Nếu không có giải pháp lâu dài, chất thải sẽ chất đống. Có khoảng 2.300 tấn chất thải hạt nhân (năm 2019) và khoảng 263.000 tấn nhiên liệu qua sử dụng trong các cơ sở lưu trữ tạm thời từ khắp nơi trên toàn thế giới, theo một báo cáo đầu năm 2022 từ ước tính của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA).

Ông Tom Isaacs, cố vấn chiến lược của Tổ chức Quản lý chất thải hạt nhân Canada (NWMO) và Nam California Edison, phát biểu: “Đó là điều không thể chấp nhận. Chúng ta tạo ra loại điện này và hưởng lợi từ nó rồi để lại chất thải cho thế hệ mai sau”.

Nhiều chuyên gia coi các kho trữ sâu vĩnh viễn là giải pháp tốt nhất, nhưng các cộng đồng địa phương thường rất không đồng tình. Đã có nhiều cuộc tuần hành biểu tình làm chậm lại kế hoạch xây dựng một bãi xử lý ở Pháp, và năm 2009 (sau nhiều năm tranh cãi) chính quyền Tổng thống Barack Obama đã phê chuẩn việc xây dựng kho xử lý chất thải hạt nhân quốc gia ở núi Yucca (tiểu bang Nevada).

Trong khi đó, chính quyền Phần Lan không hề gặp trục trặc khi đàm phán với dân cư ở Onkalo, nơi được chính phủ phê duyệt xây dựng bãi chôn lấp ngay từ năm 2000. Nó giúp cho cư dân Eurajoki (thành phần gần kề Onkalo và các lò phản ứng lân cận) cảm thấy thoải mái với điện hạt nhân. “Hầu như ai ở Eurajoki cũng có bạn bè hoặc người thân làm việc trong các nhà máy điện hạt nhân nên hiểu rõ cách chúng vận hành”, dẫn lời bà Janne Mokka, CEO của Posiva, công ty chất thải hạt nhân đã thành lập 2 cơ sở điện hạt nhân nhằm phát triển và quản lý Onkalo.

Các chuyên gia nói rằng thành công của Onkalo cũng phản ánh những điều kiện chính trị và văn hóa rất độc đáo ở Phần Lan: tin tưởng cao vào thể chế, sự gắn kết cộng đồng, và sự cân bằng quyền lực giữa ngành công nghiệp cùng các bên liên quan. Ông Matti Kojo, nhà nghiên cứu khoa học chính trị tại Đại học Tampere (Phần Lan) phân tích: “Nếu quý vị cố gắng làm điều tương tự ở một nước có mức độ tín nhiệm thấp thì chắc chắn sẽ thất bại”. Cuối tháng 12 năm 2021, công ty Posiva đã xin được giấy phép để bắt đầu hoạt động trong năm 2024.

Địa chất đặc thù 

Ngay từ thập niên 1990, Posiva đã bắt đầu nghiên cứu hàng tá địa điểm tiềm năng trước khi thu hẹp danh sách còn 4 với những đặc điểm địa chất khác nhau. Lựa chọn cuối cùng nằm giữa Olkiluoto và khu vực quanh thành phố Loviisa, nơi có những nhà máy điện hạt nhân khác của Phần Lan. Năm 1999, Posiva tập trung vào địa điểm Onkalo.

Theo các nhà địa chất học thì đáy nền Onkalo hầu như ổn định trong suốt hàng tỷ năm qua, mặc dù có bằng chứng về các trận động đất trong 1 vạn năm qua khi các băng hà lớn rút đi vào cuối kỷ băng hà và đáy nền phục hồi trở lại. Nhà địa chất học Antti Mustonen nói rằng Onkalo dựa chủ yếu trên 2 khu vực đứt gãy song song cách nhau 800 mét. Ông Mustonen khẳng định: “Nếu có động đất thì nó chỉ xảy ra ở các đứt gãy song song còn vùng ở giữa chẳng bị sao cả”.

Nhưng động đất chỉ là chuyện nhỏ. Bà Sarah Hirschorn, giám đốc khoa học địa lý tại NWMO phát biểu: “Chỉ có nước mới đủ sức đẩy bật các kho trữ hạt nhân từ dưới lòng đất lên bề mặt và tác động đến người dân”. Điều đó có nghĩa rằng các khu chôn lấp phải nằm trên một hỗn hợp đất sét, muối, hoặc đá thủy tinh cứng, chúng có đặc tính là không thấm nước.

Tại Onkalo, nơi đáy nền có tuổi đời gần 2 tỷ năm hầu như là gneiss, một loại đá cứng hình thành từ áp suất và nhiệt độ cao. Posiva lập bản đồ chi tiết và tránh những tầng đất xốp khi các công nhân đào sâu hơn. Nếu bằng cách nào đó nước có thể xâm nhập vào kho trữ chất thải thì nó vẫn phải chảy qua Bentonite và đồng thì mới tới được nhiên liệu qua sử dụng. Sau khi đến Onkalo, nhiên liệu qua sử dụng sẽ được đóng gói tại một nhà máy xử lý nó.

Trong một căn phòng bằng thép không gỉ và được bao bọc bởi bức tường bê tông dày 1,3 mét, robot sẽ hút sạch nước bám trên các thanh nhiên liệu khi chúng đặt trong các bể chứa, và hàn kín chúng trong cái hộp bằng gang và chồng lên một cái hộp đồng.

Argon sẽ được bơm vào giữa 2 hộp để tạo ra một dạng khí trơ, và vỏ hộp đồng sẽ được hàn kín. Đồng ăn mòn chậm và vào thời điểm nếu có nước ngầm chảy tới kho lưu trữ Onkalo thì các phản ứng hóa học và vi sinh sẽ hấp thụ toàn bộ oxy hòa tan, khiến cho nó ít phản ứng hơn.

Posiva và SKB (công ty quản lý chất thải hạt nhân của Thụy Điển) đã ký hợp đồng với Đại học Uppsala (Thụy Điển) và Đại học Toronto (Canada) để thử nghiệm các phát hiện khoa học. Năm 2018, Tòa án đất đai và môi trường Thụy Điển đã ra lệnh SKB cung cấp thêm bằng chứng về đồng ăn mòn sẽ không làm suy yếu sự an toàn lâu dài.

Các nhà quản lý Posiva cho biết ngoài bản thân các vỏ hộp đồng thì Bentonite bao quanh chúng sẽ ngăn ngừa phóng xạ thoát ra, khoáng chất này không những ngăn giữ nước mà còn ngăn vi khuẩn xâm nhập vào bề mặt thùng đựng. Posiva tính toán rằng ngay ở mức độ sulfur cao thì các thùng đựng vẫn có thể an toàn suốt hơn 100.000 năm.

Đối với những người sống gần kho chứa chất thải hạt nhân và uống nước ô nhiễm từ các giếng sâu thì đánh giá cho thấy rằng mức độ phơi nhiễm hàng năm cũng thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép, hay tương đương với mức phơi nhiễm bức xạ phông nền trung bình mà người Phần Lan đang trải qua ngày nay.

Bài học thành công

Bí mật thực sự đối với sự thành công của Phần Lan tại Onkalo không chỉ nằm ở địa chất và kỹ thuật mà còn ở khâu lựa chọn địa điểm, cơ cấu của chính phủ, và văn hóa tin tưởng vào thể chế nhà nước và chuyên gia. Luật Năng lượng hạt nhân (NEA) năm 1987 của Phần Lan đã thành lập một quỹ quản lý chất thải hạt nhân (được tài trợ bởi các nhà điều hành hạt nhân) nhằm khuyến khích các công ty phát triển những giải pháp xử lý chất thải. Việc này cũng không liên quan đến yếu tố chính trị.

Ông Tom  Isaacs nhấn mạnh là chính quyền trung ương không can thiệp mạnh vào chuyện địa phương ở Phần Lan. Posiva và chính quyền quốc gia có thể can thiệp trực tiếp vào các cộng đồng địa phương như Eurajoki. Sau khi đạt được các thỏa thuận, cư dân Eurajoki chuyển những vấn đề kỹ thuật và câu hỏi an toàn cho các chuyên gia.

Ông Matti Kojo nhấn mạnh: “Tại Phần Lan, người dân luôn có mức độ tin cậy rất cao vào khoa học và chính quyền. Nếu cơ quan quản lý quốc gia khẳng định bãi chứa chất thải là an toàn thì người dân thôi không bàn tán”.

Quá trình này đã trở thành một công việc thuần túy kỹ thuật trong tay của Posiva. Chỉ có số ít người lo lắng. Hiệp hội Bảo tồn thiên nhiên Phần Lan (FANC) nói rằng họ lo ngại về độc tính dài hạn và tích lũy sinh học của các đồng vị phóng xạ. Hay nhà địa chất đã nghỉ hưu Matti Saarnisto (nguyên Giám đốc nghiên cứu của Cơ quan Khảo sát địa chất Phần Lan, GSF) hồi năm 2010 từng phát biểu trên đài truyền hình Phần Lan về sự xuất hiện kỷ băng hà kế tiếp, việc đóng băng đất đá sẽ sinh ra áp lực làm hư hỏng các hầm chứa chất thải hạt nhân. Ông Saarnisto lập luận rằng trong bất kỳ trường hợp nào cũng không thể đưa ra dự báo an toàn trong quy mô 100.000 năm.

Mặt khác, tại Mỹ, Pháp và Thụy Điển, vấn đề an toàn (kho chứa chất thải hạt nhân) vẫn là trung tâm của các tranh luận công khai. Cuộc nghiên cứu hồi năm 2020, ông Matti Kojo và các đồng nghiệp nhìn thấy là báo Le Monde (Pháp) đóng vai trò tranh luận về các bãi chôn lấp, họ thách thức giới chức hành động; trong khi đó nhật báo Helsingin Sanomat (Phần Lan) lại phản ánh một cách tiếp cận tích cực hơn khi cho thấy sự mềm dẻo, linh hoạt, và niềm tin vào chính phủ và ngành công nghiệp.

Nếu giấy phép diễn ra suôn sẻ, Posiva sẽ bắt đầu chôn chất thải hạt nhân trong năm 2024 hoặc 2025. Khi kho chứa được lấp đầy vào khoảng năm 2120, lối vào địa đạo sẽ được bịt kín. Nhà máy đóng gói các thanh nhiên liệu cùng các cấu trúc khác trên mặt đất sẽ bị phá bỏ. Khi đó trên mặt đất sẽ là cánh rừng đúng nghĩa. Dưới lòng đất sâu sẽ là 6.500 tấn nhiên liệu qua sử dụng nằm im lìm trong những nấm mộ vĩ đại.