Hầm lưu trữ chất thải hạt nhân trong 100.000 năm

Onkalo - hầm chứa chất thải hạt nhân vĩnh viễn đầu tiên trên thế giới, nằm ở độ sâu hơn 400m bên dưới khu rừng ở Olkiluoto, một hòn đảo ngoài khơi phía tây Phần Lan.

Dự kiến, hầm này sẽ hoạt động từ năm 2024 và chuyên lưu trữ chất thải có độ phóng xạ cao từ nhà máy điện hạt nhân.

Những thanh nhiên liệu lò phản ứng đã qua sử dụng được bọc trong thùng lớn bằng đồng và cao ngang hươu cao cổ sẽ được chuyển tới đây bằng thang máy. Sau đó chúng sẽ được phương tiện tự lái chuyển tới một trong hàng chục đường hầm cụt thuộc mạng lưới giống tổ kiến ở lớp đá nền.

Khoảng 30 - 40 thùng sẽ được chôn ở nền mỗi đường hầm. Sau đó các kỹ sư sẽ dùng bentonite, một loại đất sét hút nước và bê tông bịt kín lỗ chôn và mỗi đường hầm.

Những thùng đồng sẽ nằm yên ở trong lớp đá nền ổn định cách mặt đất 430m và thấp hơn 420m so với mực nước biển, trong 100.000 năm, ngay cả khi khí hậu ấm lên trong các thế kỷ tới mở ra kỷ Băng Hà tiếp theo.

Trong nhà máy điện hạt nhân, thanh nhiên liệu uranium đã qua sử dụng rất nóng và có độ phóng xạ cao. Để xử lý, người ta có thể ngâm chúng trong bể nước để nguội dần trong hàng thập kỷ hoặc bọc thép và bê tông để lưu trữ khô. Nhưng việc lưu trữ trên mặt đất rất dễ bị xảy ra sự cố.

Theo báo cáo trong năm nay của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), hiện các cơ sở lưu trữ trên khắp thế giới có khoảng 263.000 tấn nhiên liệu đã qua sử dụng. Nếu không có biện pháp dài hạn, chất thải này sẽ chồng chất.

Từ thập niên 1990, Posiva, công ty phát triển và quản lý Onkalo, bắt đầu tìm kiếm địa điểm xây hầm chứa. Đến năm 1999, Posiva đề xuất lựa chọn địa điểm xây Onkalo tại Olkiluoto.

Theo các nhà địa chất, lớp đá nền ở Onkalo gần như ổn định trong hàng tỷ năm và sẽ không có trận động đất lớn nào trong vùng cho tới sau kỷ băng hà tiếp theo. Nếu có động đất xảy ra ở khu vực này, thì hai vùng đứt gãy song song, cách nhau khoảng 800m ở đây sẽ hấp thụ chuyển động và không có gì xảy ra ở khu vực nằm giữa - nơi xây dựng hầm lưu trữ Onkalo.

Nhưng động đất không phải mối đe dọa chính, nguồn nước mới là con đường duy nhất để các vật thể di chuyển từ nơi lưu giữ tới mặt đất và ảnh hưởng tới con người.

Ở Onkalo, lớp đá nền gần 2 tỷ năm tuổi chủ yếu là gneiss, một loại đá cứng hình thành dưới nhiệt độ và áp suất cao không có kết cấu rỗng. Trong quá trình khoan, nếu xuất hiện bất kỳ vết nứt lớn nào, hố đó sẽ không được sử dụng. Trong trường hợp, bằng cách nào đó nước có thể ngấm vào hầm thì nước ngấm qua bentonite và đồng để tới chỗ nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng.

Sau khi tới Onkalo, chất thải hạt nhân sẽ được xử lý trong phòng bằng thép không gỉ bao quanh bởi tường bê tông dày 1,3 m. Tại đây, robot sẽ hút kiệt nước còn sót lại trên thanh nhiên liệu bịt kín bên trong hộp gang đặt trong thùng chứa bằng đồng.

Thùng chứa sau đó sẽ được bơm đầy khí argon để cung cấp môi trường khí trơ. Cuối cùng, thùng đồng được hàn chặt.

Ngoài thùng đồng, vật liệu bentonite cũng ngăn rò rỉ phóng xạ. Khoáng chất này vừa giúp chống thấm nước, vừa giúp ngăn vi sinh vật tiếp cận bề mặt thùng đồng. Trong trường hợp, các biện pháp an toàn trên thất bại thì chất thải rò rỉ vẫn phải trải qua hàng thập kỷ để lên tới mặt đất, khi đó nồng độ phóng xạ sẽ giảm xuống.