Vì sao nhà máy điện hạt nhân không bị nổ giống như bom nguyên tử?

Năm 1904, trong một luận văn kinh điển, Rutherford đã dự đoán về tiềm năng của các nguyên tố phóng xạ: “Nếu khống chế được sự phân rã hạt nhân của các nguyên tố phóng xạ, loài người chỉ cần một lượng vật chất rất nhỏ cũng có thể tạo ra nguồn năng lượng vô cùng lớn”. Cùng với việc phát hiện hiện tượng phân rã nguyên tử, việc sử dụng năng lượng nguyên tử đã trở thành hiện thực. Trước tiên là bom nguyên tử, sau đó là các nhà máy điện hạt nhân chính thức được đưa vào vận hành. Năng lượng nguyên tử được dùng cả trong quân sự lẫn những mục đích hòa bình.

Các nhà máy điện hạt nhân hiện nay chủ yếu dựa vào nguyên lý phân hạch hạt nhân để phát điện. Bom nguyên tử cũng được chế tạo dựa trên nguyên lý này. Vậy vì sao nhà máy điện hạt nhân lại không nổ như bom nguyên tử?

Đặc điểm nổi bật của một nhà máy điện hạt nhân là có kết cấu vỏ bọc an toàn khổng lồ bao quanh toàn bộ lò phản ứng hạt nhân và hệ thống đường ống chứa chất làm mát. Phòng tua bin có dạng nhà xưởng riêng, không cần ống khói để thoát khói như nhà máy nhiệt điện thông thường.

Lấy kỹ thuật lò phản ứng hạt nhân làm mát bằng nước làm ví dụ. Lò này dùng để “đốt” hạt nhân nguyên tử, nên được gọi là lò phản ứng. Trong lò, nước được bơm vào, còn các thanh nhiên liệu làm từ uranium tự nhiên hoặc uranium đã làm giàu sẽ sinh nhiệt trong quá trình phân hạch. Chất làm mát có nhiệt độ thấp chảy qua, nhận nhiệt trong lò phản ứng, rồi nhờ đó làm quay tua bin. Ở đây, nhiệt năng được chuyển hóa thành cơ năng, sau đó qua máy phát điện để tạo ra điện năng.

Sự phân hạch uranium có thể gây nổ khi đạt tới một điều kiện nhất định. Trong lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân, người ta phải kiểm soát phản ứng phân hạch, khiến phản ứng luôn nằm dưới ngưỡng cho phép. Vì vậy, nhà máy điện hạt nhân không nổ giống như bom nguyên tử.

Dù nhà máy điện hạt nhân không phát nổ như bom nguyên tử, nhưng nếu không tuân thủ đúng quy trình vận hành, lò phản ứng vẫn có thể bị nóng chảy, làm chất phóng xạ rò rỉ ra ngoài và gây ô nhiễm phóng xạ. Sự cố nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Liên Xô năm 1986 đã gây chết người và ô nhiễm môi trường. Năm 1999, Nhật Bản cũng xảy ra sự cố bức xạ hạt nhân do thao tác sai quy trình. Những sự cố đó cho thấy quá trình vận hành nhà máy điện hạt nhân phải tuân thủ nghiêm ngặt từng bước, mới tránh được hậu quả do bức xạ gây ra cho con người.