Trung Quốc đạt bước tiến quan trọng trong chiến lược xử lý chất thải hạt nhân

Đường hầm xoắn ốc của Phòng thí nghiệm ngầm Bắc Sơn có nhiều khúc cua gắt và độ dốc lớn. Ảnh: Nhân Dân nhật báo

Theo thông báo của Tập đoàn Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc (CNNC) ngày 26/12, nhóm kỹ sư đã hoàn thành việc đào hầm xoắn ốc dẫn xuống cơ sở nghiên cứu nằm sâu dưới lòng đất, nơi chất thải phóng xạ cấp cao sẽ được cô lập trong hàng nghìn năm.

Phòng thí nghiệm ngầm Bắc Sơn nằm sâu trong sa mạc Gobi, phía tây bắc thành phố Tửu Tuyền, tỉnh Cam Túc. Dự án được thiết kế nhằm giải quyết thách thức cốt lõi của phát triển điện hạt nhân đó là xử lý an toàn chất thải phóng xạ, đặc biệt là nhóm chất thải cấp cao có chu kỳ phân rã kéo dài hàng trăm nghìn năm.

Theo ông Wang Ju, nhà khoa học thuộc CNNC và cũng là kiến trúc sư trưởng của phòng thí nghiệm, khoảng 99% chất thải phát sinh từ điện hạt nhân thuộc nhóm cấp thấp và trung bình, có thể suy giảm xuống mức an toàn theo thời gian. Tuy nhiên, 1% còn lại là chất thải cấp cao, đòi hỏi các giải pháp cô lập lâu dài và tuyệt đối an toàn. Việc chôn sâu chất thải ở độ sâu từ 500 đến 1.000 mét dưới lòng đất hiện được xem là mắt xích cuối cùng trong chuỗi công nghiệp hạt nhân.

Trong bối cảnh mỗi quốc gia có chiến lược riêng về quản lý chất thải hạt nhân, Trung Quốc kỳ vọng Bắc Sơn sẽ trở thành nền tảng trao đổi học thuật và công nghệ quốc tế, vừa tiếp thu kinh nghiệm toàn cầu, vừa chia sẻ kết quả nghiên cứu của nước này.

Quá trình xây dựng phòng thí nghiệm được đánh giá là một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất trong lĩnh vực hạ tầng ngầm. Trước hết, các nhà khoa học phải xác định một khối đá có quy mô lớn, cấu trúc ổn định và ít đứt gãy để đảm bảo khả năng cô lập lâu dài. Khu vực Bắc Sơn, vốn thưa dân và nổi tiếng với các khối đá cổ đại bền chắc, đã được lựa chọn sau gần 30 năm nghiên cứu địa chất. Từ năm 1996, các nhà nghiên cứu đã khoan gần 100 lỗ thăm dò để phân tích cấu trúc địa chất phức tạp của khu vực.

Dự án chính thức được phê duyệt vào năm 2019 và khởi công xây dựng từ tháng 6/2021. Cấu trúc tổng thể của phòng thí nghiệm gồm một đường hầm xoắn ốc, ba trục thẳng đứng và hai tầng hầm ngang, với độ sâu tối đa đạt 560 mét.

Đường hầm xoắn ốc vừa hoàn thành có đường kính 7,03 mét, dài khoảng 7 km, độ dốc 10%. Đây là hạng mục then chốt nhưng cũng phức tạp nhất của dự án. Địa chất tại Bắc Sơn chủ yếu là đá granite nguyên khối, hình thành cách đây khoảng 260 triệu năm, có độ cứng rất cao, khiến các phương pháp đào hầm truyền thống trở nên kém hiệu quả và dễ gây tổn hại đến cấu trúc đá xung quanh.

Ngoài ra, các khúc cua hẹp của đường hầm xoắn ốc đặt ra thách thức lớn đối với việc vận hành máy khoan dài tới 100 mét. Độ dốc lớn cũng yêu cầu hệ thống máy móc phải có khả năng leo dốc, kiểm soát hướng và xử lý đất đá thải ở mức độ chính xác cao. Việc thi công ở độ sâu hơn nửa kilomet dưới mặt đất còn kéo theo các rủi ro an toàn đáng kể.

CNNC cho biết đường hầm được đào bằng máy đào hầm Bắc Sơn số 1, thiết bị lần đầu tiên được Trung Quốc tự phát triển cho điều kiện đá cứng, đường hầm dốc và cong. Máy do Viện Nghiên cứu Địa chất Uranium Bắc Kinh và Tập đoàn Công nghiệp Nặng Xây dựng Đường sắt Trung Quốc phối hợp phát triển. Trong suốt quá trình thi công, đội ngũ kỹ sư phải kiểm soát nghiêm ngặt mức độ tổn hại đến khối đá bao quanh nhằm bảo đảm phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn kín và an toàn tuyệt đối.

Song song với xây dựng, hơn 40 viện nghiên cứu và trường đại học trong và ngoài nước đã tham gia các thí nghiệm kỹ thuật quy mô lớn tại công trường. Các thử nghiệm này góp phần tạo ra nhiều cải tiến trong công nghệ phá đá hiệu quả, khoan hiệu suất cao, vận chuyển đất đá trong hầm và điều khiển chính xác không gian ba chiều cho hầm xoắn ốc.

Hải Trần/Báo Tin tức và Dân tộc