WIPP (Waste Isolation Pilot Plant) là kho chôn chất thải phóng xạ trong một lớp muối cổ sâu khoảng 650 m dưới sa mạc, cách thành phố Carlsbad, bang New Mexico, khoảng 40 km về phía đông. Kho do Bộ Năng lượng Mỹ vận hành, nhận lô chất thải đầu tiên năm 1999 và chỉ chứa một loại: chất thải nhiễm các nguyên tố nặng hơn urani từ các chương trình hạt nhân quốc phòng, không chứa nhiên liệu từ nhà máy điện. Điểm đặc biệt của WIPP là nó dựa vào một tính chất lạ của muối: theo thời gian, muối tự "chảy" vào và bịt kín mọi khoảng trống.
Vì sao lại chôn trong muối
Lớp muối ở WIPP thuộc tầng Salado, hình thành khoảng 250 triệu năm trước khi một vùng biển nông cổ bốc hơi dần, để lại những lớp muối mỏ dày hàng trăm mét. Nhà địa chất thích muối vì ba lý do:
- Muối còn đó là dấu hiệu không có nước chảy. Muối tan rất dễ. Một lớp muối tồn tại 250 triệu năm chứng tỏ nước ngầm không chảy qua nó trong suốt thời gian ấy.
- Muối dẻo dưới áp lực. Ở độ sâu vài trăm mét, sức nặng của đất đá phía trên làm muối biến dạng rất chậm, như kẹo cứng để lâu trong nóng. Các phòng đào trong muối sẽ tự thu hẹp rồi khép lại sau vài chục năm, bọc kín thùng chất thải.
- Muối tự hàn vết nứt. Khe nứt trong muối có xu hướng liền lại, khác với đá cứng nơi khe nứt có thể tồn tại mãi.
Ý tưởng chôn chất thải trong muối được Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ gợi ý từ năm 1957. Quốc hội Mỹ cho phép xây WIPP năm 1979. Sau hai thập kỷ khảo sát, đào và tranh luận pháp lý, EPA cấp chứng nhận năm 1998, và chuyến xe đầu tiên chở chất thải từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos tới nơi ngày 26 tháng 3 năm 1999.
Thứ được chôn ở WIPP là gì
Người Mỹ gọi loại chất thải này là TRU (transuranic), tức chứa các nguyên tố có số hiệu nguyên tử lớn hơn urani, như plutoni và americi, với chu kỳ bán rã dài. Về mặt vật chất, đa phần là thứ rất đời thường: găng tay, quần áo bảo hộ, giẻ lau, dụng cụ, ống nhựa, đất và cặn bám nhiễm bẩn từ các cơ sở hạt nhân quốc phòng xây từ giữa thế kỷ 20.
Mức nguy hiểm cần hiểu đúng. Các nguyên tố này chủ yếu phát tia alpha, loại bức xạ đi được vài centimet trong không khí và bị chặn bởi một tờ giấy hay lớp da. Vì vậy phần lớn thùng chất thải có thể được công nhân xử lý trực tiếp, chỉ với đồ bảo hộ thông thường. Rủi ro thật là khi bụi nhiễm bẩn bị hít vào hoặc nuốt phải, vì khi đó tia alpha chiếu thẳng vào mô bên trong cơ thể trong nhiều năm. Một phần nhỏ chất thải có thêm tia gamma mạnh, phải xử lý từ xa trong hộp che chắn.
Chất thải được đóng trong thùng thép 208 lít và hộp tiêu chuẩn, chở bằng xe tải trong các bồn vận chuyển hình trụ được thử nghiệm chịu va chạm, lửa và ngâm nước. Tới nay WIPP đã nhận hơn mười nghìn chuyến xe từ khắp nước Mỹ.
Bên dưới mặt đất trông thế nào
Từ mặt đất có bốn giếng đứng xuống tầng chôn: một cho người, một cho chất thải, hai cho thông gió. Ở dưới, máy đào liên tục cắt muối thành các "panel", mỗi panel gồm bảy phòng dài, thấp, hình chữ nhật. Thùng chất thải được xếp chồng sát nhau trong phòng, kèm túi oxit magie để hút khí CO₂ và giữ môi trường hoá học ổn định. Khi một panel đầy, người ta xây tường bịt lại và chuyển sang panel mới.
Muối đào ra được chở lên mặt đất, chất thành đống lớn trắng xoá giữa sa mạc. Công nhân kể rằng dưới hầm không khí khô và gần như yên tĩnh tuyệt đối, chỉ có tiếng quạt thông gió. Tường muối có vân màu hồng, cam, xám do khoáng chất lẫn trong đó.
WIPP so với Onkalo
| Tiêu chí | WIPP (Mỹ) | Onkalo (Phần Lan) |
|---|---|---|
| Môi trường đá | Lớp muối mỏ khoảng 250 triệu năm tuổi | Đá kết tinh (gneiss) hơn một tỷ năm tuổi |
| Độ sâu tầng chôn | Khoảng 650 m | Khoảng 400–450 m |
| Loại chất thải | Chất thải nhiễm nguyên tố nặng hơn urani từ quốc phòng | Nhiên liệu đã qua sử dụng của nhà máy điện |
| Cơ chế giữ chính | Muối tự chảy, khép phòng, bọc kín thùng | Hộp đồng, đệm sét bentonite, đá ít nước |
| Bắt đầu nhận chất thải | 1999 | Đang chạy thử từ 2024 |
| Rủi ro chính được tính đến | Người tương lai khoan tìm dầu khí, muối kali | Nước ngầm, ăn mòn, kỷ băng hà |
Sự cố năm 2014: một thùng chất thải và túi cát vệ sinh mèo
WIPP vận hành êm cho đến tháng 2 năm 2014, khi hai sự cố xảy ra cách nhau chín ngày. Ngày 5 tháng 2, một xe tải chở muối dưới hầm bốc cháy; công nhân sơ tán an toàn, sự cố không liên quan phóng xạ. Ngày 14 tháng 2, máy dò dưới hầm báo có chất phóng xạ trong không khí. Hệ thống thông gió tự chuyển sang chế độ lọc, nhưng một lượng nhỏ americi và plutoni vẫn thoát lên mặt đất.
Điều tra sau đó tìm ra nguyên nhân thuộc loại "dị thường giả" đáng nhớ nhất của ngành: một thùng chất thải đóng gói tại Los Alamos đã được trộn với cát vệ sinh cho mèo loại hữu cơ, làm từ lúa mì, thay vì loại khoáng vô cơ như quy trình yêu cầu. Chất hữu cơ phản ứng với muối nitrat trong chất thải, sinh nhiệt, làm thùng phồng và bung nắp. Theo các báo cáo điều tra, sai sót bắt nguồn từ cách ghi và cách hiểu loại cát trong quy trình đóng gói, tức một lỗi giấy tờ, và hậu quả kéo dài nhiều năm.
Về liều bức xạ: khoảng hai mươi công nhân trên mặt đất có dấu vết nhiễm bẩn bên trong cơ thể ở mức rất thấp. Các đánh giá của Bộ Năng lượng và cơ quan y tế bang cho thấy liều nằm dưới mức gây lo ngại về sức khoẻ, và mẫu không khí quanh vùng chỉ phát hiện lượng vết. Dù vậy, kho phải ngừng nhận chất thải gần ba năm để tẩy xạ, sửa quy trình và cải tạo thông gió; việc chôn chất thải chỉ nối lại vào đầu năm 2017.
Bài học của sự cố nằm ở chỗ không phải địa chất thất bại, mà là khâu con người phía trên mặt đất. Các kho lâu dài luôn an toàn nhất sau khi đóng cửa; giai đoạn nguy hiểm hơn là khi còn có xe chở, có người đóng gói, có máy móc chạy.
Một dị thường khác: vi khuẩn 250 triệu năm tuổi?
Năm 2000, một nhóm nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature báo cáo họ đã hồi sinh được một chủng vi khuẩn từ giọt nước mặn nhỏ xíu bị kẹt trong tinh thể muối lấy từ tầng Salado gần WIPP. Nếu đúng, vi khuẩn này đã "ngủ" 250 triệu năm. Tin gây chấn động, nhưng nhiều nhà khoa học hoài nghi: ADN của chủng này quá giống vi khuẩn ngày nay, và rất khó loại trừ khả năng nhiễm bẩn khi lấy mẫu. Đến nay kết quả vẫn còn tranh cãi và chưa được giới vi sinh chấp nhận rộng rãi. Đây là ví dụ đẹp về câu "tuyên bố phi thường cần bằng chứng phi thường".
Góc nhìn hôm nay
WIPP là kho chôn sâu duy nhất trên thế giới đã vận hành hơn hai thập kỷ, nên nó là phòng thí nghiệm thật cho mọi kho sau. Những gì ta học từ đây: chọn địa chất tốt chỉ là một nửa; nửa kia là quy trình, giám sát, văn hoá báo cáo sai sót. Kho dự kiến còn nhận chất thải thêm nhiều thập kỷ, sau đó đóng cửa, bịt giếng, và dựng các dấu hiệu cảnh báo lâu dài mà bài về biển cảnh báo 10.000 năm trong danh mục này đã kể.
Nếu có dịp tới vùng này, Vườn quốc gia Hang động Carlsbad nằm gần đó là nơi đáng đến: hang đá vôi khổng lồ do nước axit hoà tan đá qua hàng triệu năm. Đặt hai nơi cạnh nhau thấy rõ sự tương phản: đá vôi bị nước khoét thành hang, còn muối ở WIPP thì chỉ còn nguyên vì không có nước. Trang chính thức của WIPP thuộc Bộ Năng lượng Mỹ có tài liệu, video dưới hầm và báo cáo giám sát môi trường công khai hằng năm.
Câu hỏi thường gặp
WIPP ở đâu?
WIPP nằm trong sa mạc phía đông nam bang New Mexico, Mỹ, cách thành phố Carlsbad khoảng 40 km về phía đông. Tầng chôn chất thải nằm trong lớp muối ở độ sâu khoảng 650 m.
WIPP chứa loại chất thải gì?
WIPP chứa chất thải nhiễm các nguyên tố nặng hơn urani như plutoni, phần lớn là quần áo bảo hộ, dụng cụ, giẻ lau và cặn từ các cơ sở hạt nhân quốc phòng của Mỹ. Theo luật, kho không nhận nhiên liệu đã qua sử dụng từ nhà máy điện.
Vì sao chất thải hạt nhân được chôn trong muối?
Lớp muối tồn tại hàng trăm triệu năm cho thấy không có nước ngầm chảy qua. Muối còn dẻo dưới áp lực nên tự khép các phòng đào và bọc kín thùng chất thải, đồng thời tự hàn các khe nứt.
Sự cố WIPP năm 2014 nghiêm trọng đến mức nào?
Một thùng chất thải bung nắp do được trộn nhầm cát vệ sinh mèo loại hữu cơ, làm một lượng nhỏ chất phóng xạ thoát lên mặt đất. Khoảng hai mươi công nhân nhiễm ở mức rất thấp, dưới ngưỡng gây lo ngại sức khoẻ, nhưng kho phải ngừng gần ba năm để khắc phục.
WIPP có cho khách tham quan không?
WIPP là cơ sở hạt nhân đang vận hành nên không mở cửa tự do cho du khách. Người quan tâm có thể xem tài liệu, video và báo cáo môi trường trên trang chính thức của kho.
