Nhà vật lý từng đoạt Nobel muốn xử lý chất thải phóng xạ bằng laser

Những thùng chất thải phóng xạ sau quá trình sản xuất hạt nhân vẫn còn nằm trong hầm cách ly khắp nơi trên Trái Đất. Ảnh: Extremetech.

Theo Extreme Tech, chất thải do quá trình khai thác năng lượng hạt nhân tạo ra rất nguy hiểm vì chúng cần ít nhất hàng nghìn năm, thậm chí hàng triệu năm để phân hủy.  Hiện tại chưa có cách nào rút ngắn thời gian phân hủy những chất này.

Do đó, nhà vật lý từng đoạt giải Nobel Gérard Mourou đang kêu gọi sự chú ý đến một giải pháp rất thú vị. Ông tin rằng có thể biến chất thải phóng xạ thành dạng an toàn hơn. Nghe có vẻ giống truyện Nhà giả kim thuật, song đây là mục tiêu ông đặt ra trong ngành khoa học nghiên cứu tia laser.

Gérard Mourou từng cùng đoạt giải Nobel Vật lý năm 2018 với Donna Strickland. Họ được tôn vinh nhờ phát minh kỹ thuật gọi là Khuếch đại xung Chirped (CPA) tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Laser tại Đại học Rochester.

CPA tạo ra các xung laser rất ngắn với cường độ cực cao. Mục tiêu của Mourou và Strickland là phát triển một phương tiện giúp tăng độ chính xác cho ứng dụng cắt laser, rất hữu ích trong ngành y tế và công nghiệp.

Nghiên cứu ban đầu tập trung vào các ứng dụng gia công laser và phẫu thuật mắt, nhưng các nhà khoa học cũng có thể sử dụng nó để quan sát các quá trình xảy ra bên trong nguyên tử.

Quá trình này xảy ra với tốc độ nhanh không tưởng. Theo Mourou, CPA cũng có thể được sử dụng để xử lý chất thải phóng xạ nếu như có thể tăng tốc độ xung của nó lên “một chút”.

Hiện nay, chất thải phóng xạ đang được cất giữ trong các căn hầm cách ly trên toàn thế giới. Nhưng chúng cũng là mối nguy hiểm tiềm tàng dù con người có cất giữ chúng ở đâu.

Hai chất phóng xạ nguy hiểm nhất - Uranium 235 và Plutonium 239 - có chu kỳ bán rã đến khoảng 24.000 năm. Vì vậy những “thùng” chất thải loại này sẽ mất hàng triệu năm để phân hủy. Theo Mourou, bằng tia laser, chúng ta hoàn toàn có thể biến chất thải loại này thành thứ có thể cầm trên tay.

CPA có thể tạo ra các xung laser xuống chỉ còn attosecond (as) - một phần tỷ của một phần tỷ của một giây. (Việc phát xung cực ngắn - đo theo đơn vị thời gian - cho phép tập trung năng lượng tia laser cực lớn trong thời gian cực ngắn).

Để biến chất thải phóng xạ thành thứ an toàn, Mourou cho rằng phải tăng tốc độ xung lên khoảng 10.000 lần. Điều này ở thời điểm hiện tại là “bất khả thi”. Với xung laser cực nhanh, có thể bắn phá chất thải hạt nhân và đánh bật các proton ra khỏi hạt nhân. Cách làm này biến một chất nguy hiểm như uranium 235 thành thứ tương đối vô hại như chì.

Tuy vậy, các chuyên gia khác lưu ý rằng đây là nghiên cứu vật lý mới chỉ ở cấp độ lý thuyết, vì trong công cuộc nghiên cứu phát triển công nghệ laser, 10.000 lần vẫn đang là nằm ngoài tầm với.