« Quay lại

Phương pháp mới giám sát chất thải hạt nhân

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johannes Gutenberg Mainz (JGU), Đức đã tính toán để xác định bức xạ neutrino (Hạt cơ bản, trung hòa về điện có khối lượng nghỉ rất nhỏ) phát ra của nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Kết quả cho thấy các máy dò neutrino có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giám sát lưu trữ vật liệu phóng xạ an toàn và tốt hơn trong các kho chứa chất thải hạt nhân.

 


Neutrino gần như không có sự tương tác với vật chất, và do đó chúng gần như có thể đi xuyên tự do qua Trái đất và bất kỳ lá chắn nhân tạo nào. Mỗi giây có khoảng 100 tỷ neutrino/cm2 từ mặt trời đi vào trái đất, cả ngày lẫn đêm. Do neutrino tương tác yếu với vật chất, chúng là một trong những hạt cơ bản khó phát hiện nhất. 

Sự phân rã beta của các sản phẩm phân hạch phóng xạ tạo ra neutrino với số lượng rất lớn. Tuy nhiên, cần phải có năng lượng tối thiểu là 1,8 mega-electron vôn để phát hiện các hạt này qua quá trình phân rã beta đảo ngược. Chỉ khi đó mới có thể đưa chúng vào máy chỉ báo sáng, là một bồn chứa đầy dầu khoáng đặc biệt. Các hạt năng lượng cao tương tác với proton trong bể, phát ra tín hiệu ánh sáng đặc trưng.

Các máy dò neutrino tương tự đã được sử dụng thực nghiệm để giám sát các nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động. Tuy nhiên chưa có máy dò để theo dõi các chất thải hạt nhân đã lưu trữ. Nhóm nghiên cứu lưu ý các lò phản ứng đang hoạt động sản xuất ra nhiều neutrino hơn các lò phản ứng đã ngừng hoạt động hoặc vật liệu phóng xạ được lưu trữ, hiện nay việc giám sát nơi lưu trữ chất thải hạt nhân đặc biệt quan trọng vì lý do an ninh.

Giám sát neutrino nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng
Đầu tiên các nhà khoa học tính toán lưu lượng neutrino phát ra từ các phóng xạ strontium-90 và các sản phẩm phân hạch khác trong nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Sau đó, họ xem xét một số trường hợp mô tả chi tiết cách thức và vị trí phát thải. Trong một trường hợp, một máy dò phù hợp sẽ rất hữu ích cho việc giám sát các cơ sở lưu trữ trên mặt đất, ví dụ tại các nhà máy điện hạt nhân tại chỗ. Máy dò neutrino trong trường hợp này có thể phát hiện vật liệu phóng xạ đã loại bỏ mà không lưu thông tin. Theo tính toán, các phép đo sử dụng một máy dò có công suất 40 tấn sẽ phải chạy trong khoảng một năm. Lợi thế lớn nhất là có thể xác định thành phần bên trong thùng chứa mà không cần phải mở nó lên. Thông thường có thể đặt máy dò cách bể chứa 10 đến 100 mét. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với nỗ lực đảm bảo không phổ biến vũ khí hạt nhân, đây cũng là lý do Hội năng lượng nguyên tử Châu Âu EURATOM bày tỏ sự quan tâm đến nghiên cứu này.

Trong trường hợp thứ hai, các nhà vật lý đã tính toán tình huống theo dõi các kho dưới lòng đất, ví dụ như khu vực kho lưu trữ Yucca Mountain ở Nevada. Theo đó, có thể phát hiện một lượng neutrino đáng kể, ngay cả trên bề mặt của một chiếc bồn nhỏ 10 tấn. Tuy nhiên, một số mối nguy hiểm thực tế vẫn có thể không phát hiện được, ví dụ như một lượng nhỏ chất phóng xạ thoát ra ngoài.

Một trường hợp thứ ba mà các nhà khoa học đã tính đến là phát hiện các cơ sở lưu trữ không đầy đủ tài liệu, chẳng hạn như các cơ sở tại Hanford, khu nhà máy hạt nhân ở bang Washington, Hoa Kỳ đã ngừng hoạt động từ thời Chiến tranh Lạnh. Trong trường hợp này, công nghệ dò hiện tại không hoàn toàn hiệu quả, do bức xạ vũ trụ làm thay đổi các phép đo. Tuy vậy, các nguyên mẫu cho các máy dò tránh được vấn đề này đã được phát triển.

Tin khác

Liên kết website Liên kết website

  Cổng Thông tin điện tử  SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỈNH NGHỆ AN


Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Nghệ An. 

Số 75 Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An

Điện thoại: 02383.844500 - Fax: 02383.598478

Email: khcn@khcn.nghean.gov.vn


Cơ quan thiết lập: Trung tâm Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Số 75A Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An
Điện thoại: 02383.837448 - 02383566380.   Email: webkhcnnghean@gmail.com
Người chịu trách nhiệm: Võ Hải Quang, Giám đốc TT Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Giấy phép thiết lập số: 23/GP-TTĐT ngày 28/3/2017 do Sở TT&TT Nghệ An cấp

 

 

@ Ghi rõ nguồn ngheandost.gov.vn khi phát hành lại thông tin từ website này.