39 tiểu bang Mỹ đang phải "gánh" 90.000 tấn chất thải hạt nhân: Ấy vậy mà giới nghiên cứu thấy may mắn!

Trên khắp nước Mỹ, khoảng 90.000 tấn chất thải hạt nhân được lưu trữ tại hơn 100 địa điểm ở 39 tiểu bang, trong nhiều cấu trúc và thùng chứa khác nhau. Chưa kể, 94 lò phản ứng hạt nhân hiện đang hoạt động tại 54 nhà máy điện của Mỹ tiếp tục tạo ra ngày càng nhiều chất thải phóng xạ.

Kho dự trữ 90.000 tấn chất thải hạt nhân phóng xạ của Mỹ từ lâu đã là một gánh nặng. Tuy nhiên, trong mắt các nhà nghiên cứu Mỹ ngày nay thì "gánh nặng" này là điều may mắn vì họ coi đây là một nguồn tài nguyên và được cả hai chính quyền Biden và Trump hỗ trợ hết sức trong quá trình tái chế.

Các kỹ thuật mới trong việc chuyển đổi nhiên liệu đã qua sử dụng, các chỉ thị mới về chu trình nhiên liệu hạt nhân từ chính quyền Trump, và việc phân bổ một chương trình nghiên cứu trị giá 40 triệu USD thời Biden - tất cả cùng nhau hướng đến mục tiêu tái sử dụng chất thải hạt nhân ở quy mô thương mại tại Mỹ.

Trong một loạt sắc lệnh hành pháp được công bố vào ngày 23/5/2025, Tổng thống Mỹ Donald Trump đã chỉ đạo Bộ Năng lượng Mỹ xây dựng các khuyến nghị về tái chế chất thải hạt nhân trong nước và xác định các cơ hội hợp tác với khu vực tư nhân.

Vào tháng 1/2025, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến - Năng lượng Mỹ (ARPA-E) đã bắt đầu trao 40 triệu USD cho 11 nhóm nghiên cứu phát triển các kỹ thuật chuyển đổi năng lượng nhằm giảm phóng xạ và lượng chất thải hạt nhân.

Khoản tài trợ này là một phần của chương trình "Tối ưu hóa Chuyển đổi Chất thải Năng lượng Hạt nhân Ngay bây giờ" (NEWTON) của ARPA-E, được công bố vào tháng 7/2024 dưới thời Chính quyền Biden, nhằm mục đích giúp việc tái chế toàn bộ kho dự trữ rác thải hạt nhân của Mỹ trở nên khả thi về mặt kinh tế vào những năm 2050.

"Về mặt công nghệ, điều này hoàn toàn khả thi, nhưng cần đầu tư đáng kể và cam kết mạnh mẽ từ chính phủ để thực sự thành công trong 30 năm tới", Greg Piefer - CEO của Shine Technologies, một công ty khởi nghiệp về nhiệt hạch đang ứng dụng chuyên môn của mình vào chất thải hạt nhân, cho biết. Công ty có trụ sở tại Janesville, Wisconsin, đã nhận được 4 triệu USD từ chương trình NEWTON của ARPA-E.

Công nghệ cao vào cuộc tái chế rác thải hạt nhân

Chất thải hạt nhân (hay còn gọi là nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng) không phải là "rác thải" hoàn toàn vô giá trị mà chứa khoảng 95-96% nguyên liệu có thể tái sử dụng, chủ yếu là uranium và plutonium.

Nhìn chung, có hai loại chất thải phóng xạ chính ở Mỹ: Chất thải từ việc chế tạo vũ khí hạt nhân thời Chiến tranh Lạnh và chất thải từ việc phát điện tại các nhà máy điện hạt nhân.

Quy trình tái chế (hay tái xử lý) không chỉ tách 2 nguyên tố này để sản xuất nhiên liệu mới, mà còn giảm thể tích chất thải và giảm độc tính phóng xạ dài hạn.

Tính đến năm 2025, Bộ Năng lượng Mỹ đang hỗ trợ Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne phối hợp cùng SHINE Technologies, một công ty có trụ sở tại bang Wisconsin, để thiết kế một quy trình hóa học mới nhằm tách các vật liệu có giá trị khỏi nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng.

Quy trình này sử dụng thiết bị tiên tiến, bao gồm các bộ tiếp xúc ly tâm - thiết bị quay để tách hiệu quả các chất lỏng hỗn hợp - nhằm tạo ra một phương pháp tái chế an toàn hơn, hiệu quả hơn và sẵn sàng để ngành công nghiệp áp dụng.

"Công nghệ để thực hiện việc này đã được thiết lập, nhưng việc triển khai thương mại trên quy mô lớn rất tốn kém" - Brett Rampal - Giám đốc cấp cao về chiến lược hạt nhân và năng lượng tại Công ty nghiên cứu, đầu tư và chiến lược năng lượng Veriten (Mỹ) cho biết.

Chưa kể, còn có một thách thức khác là bảo vệ vật liệu hạt nhân trong suốt quá trình. Dù là nhiên liệu tươi, được lưu trữ hay tái chế, nhiên liệu hạt nhân phải được bảo vệ khỏi sự tiếp cận hoặc sử dụng trái phép.

Bên cạnh việc tái chế 95% rác thải hạt nhân bằng công nghệ cao, vẫn còn 5% còn lại của chất thải hạt nhân, bao gồm vật liệu phóng xạ tồn tại lâu dài, không thể tái sử dụng làm nhiên liệu. Và theo truyền thống, chúng đã được lưu giữ để phân hủy trong hàng trăm nghìn năm.