Một trong những thách thức chính mà ngành công nghiệp điện hạt nhân phải đối mặt là lưu trữ dài hạn chất thải hạt nhân. Bê tông là một trong những vật liệu chắn (barrier material) thường được sử dụng để chứa các hạt nhân phóng xạ trong các lò phản ứng hạt nhân và các cơ sở lưu trữ chất thải hạt nhân. Vì lý do này, việc các nhà nghiên cứu và các chuyên gia ngành công nghiệp hiểu được sự ổn định về mặt hóa học và cấu trúc của xi măng (thành phần liên kết cơ bản trong bê tông) chứa chất phóng xạ là điều vô cùng quan trọng.

Một nghiên cứu mới đây của các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Bê tông bền vững của MIT và Trung tâm Nghiên cứu khoa học quốc gia MIT-Pháp (CNRS) là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra rằng xi măng có thể ngăn chặn hiệu quả rò rỉ hạt nhân từ các vật liệu phóng xạ.

Các tác giả nghiên cứu cho biết đây là nghiên cứu đầu tiên cung cấp một mô hình lượng tử của hydrat xi măng ở cấp nano. “Trong ngắn hạn, những gì nghiên cứu cho thấy là xi măng là một lựa chọn tốt cho lưu trữ chất thải hạt nhân từ phản ứng phân hạch trong các nhà máy hạt nhân”, Pellenq nói.

Một trong những phát hiện quan trọng của nghiên cứu đó là xi măng có thể là một nguồn nguyên liệu tốt để lưu trữ phóng xạ stronti-90 và các nguyên tố phát sinh (yttri và zirconi) từ sự phân rã phóng xạ beta của nó. Điều này có thể cải thiện đáng kể các điều kiện lưu trữ chất thải trong trường hợp có sự cố, chẳng hạn như thảm họa Fukushima Daiichi xảy ra ở Nhật Bản vào tháng 3 năm 2011.

Công trình nghiên cứu này cũng có thể có ảnh hưởng đến những cân nhắc xung quanh việc ngừng hoạt động của các nhà máy hạt nhân. “Chúng ta ngừng kết nối nhà máy với lưới điện, nhưng các chất thải hạt nhân thì vẫn còn đó”, Pellenq nói. Ông cũng lưu ý rằng lõi của các nhà máy hạt nhân đã ngừng hoạt động từ những năm 1950 ở Anh và Pháp vẫn còn nguyên vẹn, cũng như lõi tại các nhà máy đã ngừng hoạt động thậm chí còn trước đó ở Hoa Kỳ. Hiện nay, việc biết được xi măng có thể chứa các chất thải hạt nhân hiệu quả có thể làm cho nhà nghiên cứu có đủ thời gian để lựa chọn công nghệ và đưa đến các giải pháp tiềm năng dài hạn.

Đây là nghiên ở cấp độ nano đầu tiên sử dụng hóa học vật lý lượng tử để hiểu làm thế nào xi măng có thể lưu trữ hiệu quả các sản phẩm phân hạch có thời gian bán rã ở mức trung bình.

Nguồn: Nasati, ngày 30/11/2015.