Năng lượng hạt nhân là một trong những dấu mốc quan trọng trong tiến trình phát triển chung của nhân loại. Nó có tác động, ý nghĩa vô cùng to lớn đối với đời sống con người. Bài viết dưới đây sẽ phân tích làm rõ khái niệm điện hạt nhân, và các khái niệm liên quan đến điện hạt nhân.
Mục lục bài viết
1. Khái niệm điện hạt nhân:
Năng lượng hạt nhân hay còn gọi là năng lượng nguyên tử. Đây là 1 loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Phương pháp duy nhất tách năng lượng từ nguyên tử hạt nhân đó là phân hạch hạt nhân. Mặc dù các phương pháp khác có thể gồm tổng hợp hạt nhất và phân rã phóng xạ. Tất cả các lò phản ứng cho dù có nhiều kích thước hay mục đích sử dụng khác nhau, đều sử dụng nước để nung nóng rồi tao ra hơi nước sau đó được chuyển hóa thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy. Có thể thấy, nhắc đến khái niệm điện hạt nhân là nhắc đến nguồn điện áp dụng công nghệ cao. Nó nguy hiểm, tốn kém, nó chứa chất phóng xạ và là nguồn năng lượng của tương lai. Có thể hiểu, điện hạt nhân là năng lượng được tạo ra từ quá trình năng lượng hạt nhân được chuyển hóa thành điện năng để cung cấp, phục vụ sinh hoạt cho người dân
2. Tìm hiểu về năng lượng điện hạt nhân:
2.1. Cách thức và quá trình sản xuất năng lượng hạt nhân:
Năng lượng hạt nhân là năng lượng có công suất khổng lồ trong việc tác động lên các vật thể khác. Sức mạnh của nó là vô cùng lớn. Nhiều người đặt ra câu hỏi, tại sao năng lượng hạt nhân lại có sức công phá kinh khủng như vậy? Câu trả lời là bởi chúng được tạo ra khi các nguyên tử bị tách ra trong quá trình phân hạch hạt nhân để giải phóng năng lượng. Nhiên liệu phổ biến nhất được dùng để phân hạch hạt nhân trong các nhà máy điện hạt nhân là uranium. Cũng giống như một số trạm năng lượng nhiệt phát điện bằng nhiệt năng. Từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, phản ứng phân hạch biến đối năng lượng. Giải phóng hạt nhân nguyên tử thông qua phản ứng này. Khi một hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch tương đối lớn hấp thụ nơtron sẽ tạo ra sự phân hạch nguyên tử. Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành 2 hay nhiều hạt nhân nhỏ hơn kèm theo động năng. Giải phóng tia phóng xạ gamma và nơtron tự do. Một phần nơtron tự do này được hấp thụ bởi các nguyên tử phân hạch khác. Chúng tiếp tục tạo ra nhiều nơtron hơn. Đây là phản ứng tạo ra nơtron theo cấp số nhân. Chính quá trình phản ứng hóa học học và vật lý này đã tạo ra chất xúc tác, sản xuất ra năng lượng hạt nhân. Có thể thấy, năng lượng hạt nhân được tạo ra từ quá trình giải phóng năng lượng phân hạch hạt nhật. Các thành tố tham gia đã sử dụng đặc tính của chúng, góp phần hình thành nên sức mạnh của điện nguyên tử.
2.2. Cách thức hoạt động của năng lượng điện hạt nhân:
Năng lượng điện hạt nhân có sức mạnh phân hủy cực kỳ lớn. Nó có thể tác động trực tiếp nên các sự vật trong đời sống xã hội. Để có thể phát huy cao độ sức mạnh mang tính tiềm ẩn này, năng lượng điện hạt nhân phải trải qua quá trình hoạt động rõ ràng. Cụ thể như sau: Phân hạch hạt nhân diễn ra khi một neutron va chạm với một nguyên tử nhiên liệu. Như vậy làm cho nguyên tử tách ra, giải phóng nhiệt và năng lượng bức xạ, nhiều nơtron hơn sẽ tiếp tục va chạm với nhiều nguyên tử nhiên liệu hơn, do đó chu kỳ tiếp tục. Chu kỳ được gọi là một chuỗi phản ứng hạt nhân. Một phản ứng dây chuyền hạt nhân có thể được kiểm soát trong các lò phản ứng của nhà máy hạt nhân để tạo ra nhiệt, từ đó làm nóng chất làm mát để tạo ra hơi nước. Hơi nước làm quay tua-bin hoặc bánh xe dẫn động máy phát điện để tạo ra điện.
2.3. Ưu điểm, nhược điểm của năng lượng hạt nhân:
Năng lượng hạt nhân không chỉ đơn giản là sản phẩm khoa học, phục vụ cho lợi ích, kinh tế chính trị của quốc gia, mà nó còn là sản phẩm kết tinh gia giá trị tư duy của con người. Nó mang lại cho cuộc sống con người những lợi ích, hạn chế nhất định. Cụ thể như sau:
– Ưu điểm của năng lượng hạt nhân:
+ Năng lượng hạt nhân là một nguồn năng lượng khá sạch và không cần đến nhiên liệu hóa thạch. Nếu các nguồn năng lượng khí đốt, năng lượng từ nguyên liệu thô (than, đá) được sản xuất từ nguồn nhiên liệu tự nhiên, quá trình sản xuất thô sơ, khiến các nguồn năng lượng này không được sạch, thì năng lượng hạt nhân được sản xuất theo quy trình chặt chẽ, nguyên liệu sạch nên năng lượng nó thải ra tương đối sách. Đây chính là một trong những ưu điểm lớn nhất của nguồn năng lượng này. Vậy nên, nếu chất thải phóng xạ được kiểm soát tốt, nó sẽ không thải ra bất kỳ loại chất ô nhiễm nào. Con người vừa có năng lượng để phục đời sống sinh hoạt thường nhật, vừa không phải chịu bất kỳ tác động ô nhiễm nào từ nó. Ví dụ, năng lượng chất đốt phục vụ nhu cầu sống của con người: Sinh hoạt, nấu nướng, di chuyển đi lại,…Nó rất tiện ích nhưng lại thải ra môi trường nguồn chất thải vô cùng lớn. Hàng năm, phương tiện di chuyển ở các nước trên thế giới ngày càng nhiều. Điều này tương ứng với lượng chất thải thải ra môi trường ngày càng lớn. Đây chính là một trong những nguyên nhân khiến ô nhiễm môi trường đang đạt đến mức báo động về sự nguy hiểm. Ngược lại, năng lượng hạt nhân lại tạo ra nguồn năng lượng sạch, chất thải ra môi trường không nguy hiểm. Điều này góp phần tích cực vào việc giảm thiểu các khí gây ô nhiễm vào bầu khí quyển và sự nóng lên toàn cầu.
+ Năng lượng hạt nhân giúp đảm bảo cung cấp điện là không đổi. Nguồn năng lượng của điện hạt nhân là rất lớn. Nếu để nó là nguồn năng lượng chính của đời sống xã hội, áp dụng phổ biến, rộng rãi thì nó cung cấp điện 24 giờ một ngày, 365 ngày một năm. Điều này góp phần đảm bảo cuộc sống ổn định cho người dân, khi mà mọi nhu cầu sống của họ đều được đáp ứng.
+ Vì sản lượng của năng lượng hạt nhân không đổi nên giá cả cũng vậy. Nếu xăng dầu phụ thuộc vào quyết định của nhiều công ty và giá của nó liên tục thay đổi thì năng lượng hạt nhân được sản xuất dựa trên những hạt nguyên tử vốn có, nên giá cả của nó sẽ không đổi. Thực tế, giá của điện hạt nhân rẻ nếu ta tính đến lượng năng lượng mà nó có thể tạo ra. Để sản xuất năng lượng hạt nhân, cần ít nguyên liệu thô hơn nhiều (urani hoặc plutoni) với việc tiết kiệm nguyên liệu (uranium chiếm gần một phần tư chi phí để sản xuất năng lượng hạt nhân) mà còn trong vận chuyển, lưu trữ, cơ sở hạ tầng để khai thác,…Đây chính là ưu điểm có được nếu áp dụng năng lượng hạt nhân vào rộng rãi đời sống. Nó được xem là ưu điểm mang tính thực tế nhất. Bởi khi sử dụng bất kỳ dạng năng lượng hay nguyên liệu gì, người dân đều chú trọng đến giá cả. Giá cả tương đối, con người sẽ ưu tiên sử dụng. Ngược lại, nếu giá cả đắt đỏ, không ổn định, thường xuyên thay đổi, người dân sẽ phải quyết định có nên sử dụng hay không.
+ Như đã phân tích, năng lượng hạt nhân được sản xuất từ các thành phần nguyên tử. Do đó, nó không phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên hoặc môi trường như năng lượng tái tạo. Nếu áp dụng rộng rãi vào thực tế, việc sản xuất năng lượng hạt nhân sẽ dễ dàng và linh hoạt hơn, không phụ thuộc vào các yếu tố khách quan bên ngoài.
– Nhược điểm của năng lượng hạt nhân:
Bên cạnh những ưu điểm kể trên, năng lượng hạt nhân tồn tại những vấn đề đang chú ý sau đây:
+ Để sản xuất ra năng lượng hạt nhân, thì trong quá trình sản xuất sẽ buộc phải thải ra chất phóng xạ. Câu hỏi lớn đặt ra là vấn đề an toàn và mối lo ngại của cộng đồng về chất thải phóng xạ. Bởi chất phóng xạ mang đến nguồn nguy hiểm vô cùng lớn đối với sức khỏe của con người. Nhiễm phải chất phóng xạ, cơ thể bên trong của con người sẽ bị ảnh hưởng, liên quan đến các bệnh hiểm nghèo. Đây là vấn đề đáng lo ngại nhất trong quá trình xác định có nên để năng lượng hạt nhân áp dụng rộng rãi vào thực tiễn cuộc sống, phục vụ nhu cầu sống của con người hay không.
+ Để sản xuất ra năng lượng hạt nhân không hề dễ dàng. Bản thân nguyên liệu sản xuất ra hạt nhân, quá trình sản xuất đã phải giải phóng ra rất nhiều chất khí có công suất mạnh mẽ. Điều này rất dễ xảy ra tai nạn trong sản xuất.
+ Sản xuất năng lượng hạt nhân cần có nhà máy hạt nhân, mà tại đây, con người sẽ chế tạo, sản xuất ra nguồn năng lượng vĩnh cửu này. Tuy nhiên, chi phí để xây dựng nhà máy hạt nhân tương đối tốn kém. Để xây dựng được một cơ sở sản xuất hạt nhân, Nhà nước phải bỏ ra số tiền vô cùng lớn. Minh chứng rõ ràng nhất là hiện nay, trên thế giới, có rất ít quốc gia có nhà máy sản xuất hạt nhân. Phải có kinh phí, tiềm lực kinh tế mạnh mẽ thì các quốc gia trên thế giới mới có thể sản xuất ra nguồn năng lượng này.
+ Năng lượng hạt nhân được sản xuất ra từ Uranium. Tuy nhiên, quá trình khai quật và tinh chế Uranium gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Cùng với đó, vấn đề vận chuyển và xử lý chất thải hạt nhân cần được đầu tư nhiều trong khi tuổi thọ lò phản ứng trung bình 60 năm, tương đối thấp. Sau 60 năm, con người lại phải xây dựng lò phản ứng hạt nhân mới. Điều này gây mất nguồn kinh phí vô cùng lớn.
3. Ứng dụng của năng lượng hạt nhân trong thực tiễn cuộc sống:
Năng lượng hạt nhân là sản phẩm của quá trình sản xuất năng lượng. Do đó, việc sử dụng năng lượng hạt nhân được biết đến rộng rãi nhất chỉ đơn giản là sản xuất điện để cung cấp năng lượng. Tuy nhiên, trong thực tế, cũng có những ứng dụng quan trọng khác của năng lượng hạt nhân có thể kể đến như sau:
+ Năng lượng hạt nhân được áp dụng vào việc kiểm soát côn trùng: Diệt trừ côn trùng là một trong những công việc trọng tâm cần làm để phát triển nông nghiệp. Hiện nay, để diệt trừ côn trùng, con người thường sử dụng thuốc trừ côn trùng. Điều này gây hại cho sức khỏe con người cũng như ô nhiễm môi trường cực lớn. Vì vậy, năng lượng hạt nhân được áp dụng vào nông nghiệp sẽ kiểm soát được côn trùng, ngăn côn trùng sinh sản nếu chúng gây ra mối đe dọa cho mùa màng. Việc bảo vệ mùa màng này là rất quan trọng vì nó đảm bảo việc cung cấp lương thực cho đời sống
+ Áp dụng năng lượng hạt nhân giúp làm cho thực phẩm an toàn: Trong bất kỳ loại thực phẩm nào cũng luôn có vi khuẩn. Các phương pháp diệt khuẩn tự nhiên không thể làm sạch được thực phẩm. Do đó, con người có thể áp dụng năng lượng hạt nhân vào lĩnh vực này thông qua sử dụng biện pháp chiếu xạ. Chiếu xạ cũng được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn và các mầm bệnh khác trong thực phẩm thông qua quá trình tiệt trùng. Mặc dù quá trình này có thể khiến người sử dụng cảm thấy khó chịu, nhưng chiếu xạ thực sự là cách duy nhất để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn trên thực phẩm sống hoặc đông lạnh. Cùng với đó, ở nhiều nơi vẫn chưa có được nguồn nước sạch đáng tin cậy. Để làm cho nước sạch có thể uống, có thể sử dụng một quá trình gọi là khử muối, đòi hỏi một lượng năng lượng rất lớn. Các cơ sở năng lượng hạt nhân có thể cung cấp năng lượng này cho các nhà máy khử muối cung cấp nước sạch với chi phí thấp.
+ Năng lượng hạt nhân có thể áp dụng để chẩn đoán và điều trị y tế: Trong lĩnh vực kinh tế, năng lượng hạt nhân được sử dụng để cung cấp hình ảnh bên trong cơ thể con người giúp chẩn đoán chính xác hơn và thậm chí còn giúp điều trị một số bệnh. Các bác sĩ đã có thể dự đoán chính xác lượng bức xạ cần thiết để tiêu diệt khối u ung thư mà không làm tổn hại đến các tế bào khỏe mạnh. Điển hình là phương pháp chụp X-quang. Và, cũng giống như trong ngành nông nghiệp, tia gamma khử trùng thiết bị y tế với giá rẻ và an toàn trong các bệnh viện trên.
