Cách nhìn mới về năng lượng hạt nhân

Bất chấp hình ảnh không thân thiện với môi trường của nó, năng lượng hạt nhân vẫn nhất định quay trở lại chương trình năng lượng của thế giới do nhu cầu cắt giảm sự phát thải cacbon dioxit. Paul Norman, Andrew Worrall và Kevin Hesketh mô tả cách mà thế hệ kế tiếp của các nhà máy điện hạt nhân sẽ sạch hơn và hiệu quả hơn bao giờ hết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cách nhìn mới về năng lượng hạt nhân Cách nhìn mới về năng lượng hạt nhânBất chấp hình ảnh không thân thiện với môi trường của nó,năng lượng hạt nhân vẫn nhất định quay trở lại chươngtrình năng lượng của thế giới do nhu cầu cắt giảm sự phátthải cacbon dioxit. Paul Norman, Andrew Worrall và KevinHesketh mô tả cách mà thế hệ kế tiếp của các nhà máy điệnhạt nhân sẽ sạch hơn và hiệu quả hơn bao giờ hết.Sự ấm lên toàn cầu có nguồn gốc ở một trong những ýtưởng cơ bản nhất của nền vật lí học Newton: không có tácdụng nào mà không có phản tác dụng. Nói đơn giản, chúngta không thể cứ tiếp tục bơm cacbon dioxit và các chất độchại khác sinh ra từ sự cháy của nhiên liệu hóa thạch vàomôi trường của chúng ta mà không phải gánh chịu hậu quả.Các nhà khoa học môi trường đã cảnh báo vấn đề này nhiềulần, nhưng chỉ đến bây giờ chính quyền các nước mới có sựlưu tâm thích đáng tới vấn đề. Sự biến đổi khí hậu do conngười tạo ra là một trong những đe dọa lớn nhất đến bộ mặthành tinh của chúng ta, và người ta ước tính nó là nguyênnhân gây ra hơn 160.000 cái chết trên thế giới mỗi năm dohạn hán, lũ lụt và mùa màng thất bát.Nhưng việc giải quyết sự ấm lên toàn cầu mà chúng ta đốimặt là một bài toán nan giải. Các nhiên liệu hóa thạch cungcấp ít nhất là 85% tổng nhu cầu năng lượng của chúng ta,từ điện sử dụng trong nhà chúng ta cho tới việc sản xuấtcác sản phẩm hàng hóa và nguồn cung thực phẩm chochúng ta. Các nguồn năng lượng có thể hồi phục, như cácnguồn khai thác Mặt Trời, gió, và sóng biển, có thể giúpgiảm bớt sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóathạch, nhưng tính chất không chắc chắn của chúng vàthường có công suất thấp nên chúng chỉ có thể cung cấpmột phần nhỏ cho bài toán năng lượng. Thật vậy, đa số cácdạng năng lượng có khả năng hồi phục đều có sự tác độngđến môi trường đáng kể của riêng chúng – ví dụ như làmbiến đổi cảnh quan, hoặc gây nguy hiểm cho cuộc sốnghoang dã. Chúng cũng yêu cầu các nhà máy điện nhiên liệuhóa thạch phải sẵn sàng hoạt động khi công suất ra thấp, vídụ như khi các tuabin gió không phát điện được trongnhững điều kiện nhất định.May thay, có một lựa chọn khác để giải quyết cơn khủnghoảng năng lượng lờ mờ hiện ra trước mắt chúng ta: đó lànăng lượng hạt nhân. Ở mức độ nguyên tử, năng lượngnhiệt giải phóng trong một sự kiện phân hạch là 200 eV, sovới chỉ có vài eV phát sinh ra khi mỗi phân tử hydrocacbonbị phá vỡ bằng việc đốt nhiên liệu có chứa cacbon. Kết quảlà một viên nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân dài chỉ 1 cm cóthể tạo ra lượng điện tương đương với 1,5 tấn than đá. Hơnnữa, nhà máy điện hạt nhân tạo ra lượng chất thải rất ít,ngược với lượng chất độc khổng lồ được bơm không quakiểm tra vào môi trường bởi việc đốt nhiên liệu hóa thạch.Mặc dù chất thải hạt nhân thì độc hơn nhiều so với nhữngchất độc này, nhưng ít nhất nó có thể được cô lập hoàntoàn.Năng lượng hạt nhân tiến lên giữ vai trò chủ đạo vào cuốithập niên 1950 và 1960, với việc xây dựng nhiều nhà máyđiện hạt nhân trên khắp thế giới. Tuy nhiên, mối nguy hiểmđến môi trường đi kèm với chất thải hạt nhân luôn luôn là lílẽ để chống lại năng lượng hạt nhân. Thêm với tai nạnChernobyl năm 1986 và các tác động thị trường trong lĩnhvực năng lượng, nền công nghiệp hạt nhân đã đi vào thờisuy tàn trong thập niên 1980 và 1990. Nhưng xu thế đóngày nay hình như đang có sự chuyển biến. Hồi tháng năm,chẳng hạn, chính phủ Mĩ đã tỏ dấu hiệu mục tiêu của họ làxây dựng một hạm đội mới các nhà máy điện hạt nhân trênkhắp đất nước, và một số nước khác, gồm Trung Quốc,Phần Lan, Pháp, Ấn Độ và Nga đã thông báo hoặc đã bắttay vào xây dựng những lò phản ứng mới.Không phải chỉ có sự khẩn thiết phải chiến đấu với sự biếnđổi khí hậu châm ngòi cho đợt hồi phục hạt nhân này. Cácluận cứ kinh tế dựa trên sự tăng liên tục giá khí đốt và dầumỏ, cộng với sự quan tâm chiến lược trong việc đảm bảomỗi nước có nguồn cung ứng năng lượng bền vững, cũng lànhững nhân tố chính. Trong thực tế, các luận cứ kinh tế vàchiến lược mạnh mẽ cho thấy hiện nay không thể nào cóđược giải pháp thực tế cho bài toán năng lượng mà trong đónăng lượng hạt nhân không đóng vai trò chính một lần nữa.Và ở đâu có năng lượng hạt nhân, ở đó có các nhà vật lí.Lịch sử điện hạt nhânLò phản ứng hạt nhân hoạt động bằng năng lượng giảiphóng trong sự phân hạch hạt nhân. Quá trình này bao gồmviệc bắn neutron vào hạt nhân uranium-235, hạt nhân nàychuyển thành hạt nhân uranium-236 có năng lượng vượtmức đủ để trở nên biến dạng và tách thành hai mảnh vỡphân hạch nặng cộng với hai hoặc ba neutron mới sinh trênmỗi sự kiện phân hạch. Sự hụt khối lượng nhỏ giữa nhữngsản phẩm cuối cùng này và neutron ban đầu và hạt nhânuranium được giải phóng dưới dạng năng lượng theophương trình nổi tiếng của Einstein.Đa số năng lượng này tồn tại dưới dạng động năng của cácsản phẩm phân hạch, chúng làm phát ra rất nhiều nhiệt dova chạm với các nguyên tử xung quanh. Nhiệt này đượcmang ra ngoài bằng mộ ...