Lò phản ứng nghiên cứu mới cho Việt Nam: Vì sao cần có sớm?
Trong lộ trình phát triển năng lượng nguyên tử và đặc biệt là điện hạt nhân, chưa bao giờ Việt Nam lại cần có một lò phản ứng nghiên cứu mới như hiện nay. Tại sao lại như vậy, khi Việt Nam đã có lò phản ứng Đà Lạt?
Nhiều người ngoài ngành năng lượng nguyên tử có thể đặt câu hỏi này, khi nhìn vào những thông tin xuất hiện trên báo chí và các thảo luận đâu đó trong nhiều diễn đàn về lò phản ứng mới, một thiết bị nghiên cứu cỡ lớn được đặt vào tâm điểm của dự án Trung tâm Nghiên cứu KH&CN hạt nhân Quốc gia (CNEST). Có vẻ như câu hỏi này cũng có lý, khi lò phản ứng nghiên cứu duy nhất của Việt Nam, lò phản ứng Đà Lạt, dù được xây dựng từ năm 1961, cho đến nay vẫn được vận hành bền bỉ và đem lại nhiều dạng sản phẩm khác nhau cho ngành và xã hội, từ nghiên cứu khoa học thuần túy đến các hoạt động triển khai và dịch vụ như nghiên cứu sản xuất các loại đồng vị và dược chất phóng xạ phục vụ y tế, tạo ra các giống cây trồng mới với những đặc tính vượt trội, cũng như các hoạt động dịch vụ kiểm chuẩn các thiết bị đo lường bức xạ và hạt nhân, kiểm nghiệm chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm, đánh giá và cấp chứng nhận chất lượng sản phẩm hàng hóa… Đến Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) cũng đánh giá lò phản ứng Đà Lạt là lò phản ứng hiệu quả bậc nhất trong các quốc gia đang phát triển.
Nếu vậy, có cần thiết phải có lò phản ứng nghiên cứu mới thuộc dự án Trung tâm Nghiên cứu KH&CN hạt nhân Quốc gia? Hay đây chỉ là một công trình thừa thãi và tốn kém về kinh phí? Nỗi nghi ngờ của người ngoài cuộc, được hình thành từ những thông tin chưa đầy đủ, thậm chí chưa đúng bản chất, về một ngành, một lĩnh vực chuyên sâu, đôi khi làm dấy lên những câu hỏi phi lý như vậy.
Khi nhìn lại sự tồn tại của lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt trong vòng sáu thập niên phát triển của ngành năng lượng nguyên tử Việt Nam và đặt nó vào một bối cảnh rộng lớn hơn của thế giới năng lượng nguyên tử không ngừng chuyển động theo quỹ đạo tiên tiến, những giá trị của một lò phản ứng nghiên cứu không chỉ với ngành mà còn cả xã hội mới được phơi sáng và nhu cầu về một lò phản ứng nghiên cứu mới mới được hiểu một cách thấu đáo.
Lò phản ứng Đà Lạt, một lịch sử chưa được nói hết
50 năm sau ngày thống nhất đất nước, lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt – tọa lạc ở số 1 đường Nguyên Tử Lực, phường Lâm Viên của thành phố cao nguyên Đà Lạt – trở thành nhà vô địch trong số những lò phản ứng nghiên cứu trong nhóm các quốc gia đang phát triển. Năm năm trước, trong đại dịch COVID, lò phản ứng công suất 500 kwt này đã gồng mình vận hành để liên tiếp tạo ra những mẻ dược chất phóng xạ cho các cơ sở y học hạt nhân trên cả nước, bởi rất nhiều bệnh nhân ung thư không thể ra nước ngoài khám chữa bệnh do việc áp dụng biện pháp ngừng đi lại kiểm soát dịch bệnh. “Lò đã vận hành khoảng 4.300 giờ trong năm 2020, gấp gần ba lần trung bình nhiều năm trước đây là 1.500 giờ (nếu tính giờ đi làm theo chế độ làm việc hiện hành, mỗi cán bộ viên chức chỉ làm việc gần 2.000 giờ/năm)”, TS. Phan Sơn Hải, nguyên Viện trưởng Viện Nghiên cứu hạt nhân (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam) trao đổi với Tia Sáng vào đầu năm 2021. Nhờ vậy, khi sự gián đoạn của chuỗi cung cấp dược chất phóng xạ làm suy giảm số lượng các ca chẩn đoán và điều trị ung thư trên khắp thế giới thì các trung tâm y học hạt nhân Việt Nam lại là ốc đảo yên bình bởi các đồng vị phóng xạ chuyên dụng từ lò Đà Lạt với những tính chất vật lý và sinh hóa có thể giúp họ chẩn đoán, chụp ảnh phát hiện và định vị những bất thường trong cơ thể cũng như điều trị một số bệnh lý ung thư. Ý nghĩa về mặt xã hội và tình người ở một lò phản ứng nghiên cứu đã được hiển thị theo cách như vậy.
Tuy nhiên, đất nước Việt Nam thống nhất không phải là người đặt kế hoạch cho lò phản ứng Đà Lạt. Lịch sử của lò phản ứng Đà Lạt bắt đầu vào những năm 1960, từ Chương trình Nguyên tử vì mục đích hòa bình của Chính phủ Mỹ với đồng minh của họ khi ấy là Việt Nam Cộng hòa. Họ đã đầu tư xây dựng một lò phản ứng nghiên cứu tại Việt Nam theo công nghệ TRIGA – MARK II của hãng General Atomics Corporation tại San Diego, California – từ thiết kế TRIGA của nhà vật lý lý thuyết Edward Teller, người có được năng lực về hạt nhân sau một chuỗi thời gian nghiên cứu cùng những tên tuổi lớn của vật lý thế giới trong khuôn khổ dự án Manhattan, và cộng sự.
Theo tài liệu của IAEA, lò phản ứng TRIGA là tên viết tắt của các hoạt động đào tạo, nghiên cứu, đồng vị, nguyên tử nói chung) được thiết kế theo kiểu bể bơi, phần lõi lò phản ứng gồm 60 đến 100 thanh nhiên liệu hình trụ có đường kính 37 mm, chiều dài 722 mm. Loại lò phản ứng này có thể được vận hành an toàn tới các mức năng lượng rất cao trong vòng chưa đầy một giây. Với loại nhiên liệu hợp kim hydride uranium-zirconium có độ giàu U-235 dưới 20% được thiết kế riêng biệt này, tốc độ phản ứng trong lò phản ứng có thể được giảm nhanh chóng nếu như nhiệt độ ở lõi lò tăng lên nhanh chóng. Đó là thiết kế quan trọng góp phần làm nên sự an toàn của lò phản ứng TRIGA cũng như lò phản ứng Đà Lạt ở giai đoạn đầu xây dựng và vận hành, kể từ năm 1961.
Sau hơn hai năm xây dựng, lò phản ứng hạt nhân này đã đạt trạng thái tới hạn vào ngày 26/2/1963 và chính thức đi vào vận hành vào ngày 3/3/1963 với một đội ngũ gồm 48 thành viên, trong đó có 15 nhà nghiên cứu và 9 nhân viên kỹ thuật. Tuy nhiên, theo lời kể của giáo sư Yuka Tsuchiya, trường Đại học Ehime, Nhật Bản, trong một bộ phim tài liệu do Đài truyền hình Nhật Bản NHK thực hiện vào năm 2015 thì “phần lớn người Mỹ cũng như những người khác trên thế giới đều không hề biết đến chuyện là có một lò phản ứng do Mỹ thiết kế như thế tại miền Nam Việt Nam”.
Những biến chuyển trên chiến trường miền Nam đã báo hiệu một viễn cảnh tăm tối cho người Mỹ khiến họ nhận ra rằng, kế hoạch phát triển một lò phản ứng nghiên cứu của mình cũng sẽ bị ảnh hưởng trầm trọng. Đó là lý do mà người Mỹ đã cho dừng vận hành lò phản ứng vào năm 1968, dẫu vậy các thanh nhiên liệu cháy dở vẫn còn được tồn tại nguyên vị như vậy trong lõi lò phản ứng.
Cho đến đầu năm 1975, trước tình thế thua cuộc không thể đảo ngược của chính quyền Sài Gòn, người Mỹ bắt đầu tính thế việc có thể bí quyết công nghệ Mỹ sẽ lọt vào tay Liên Xô, một đồng minh quan trọng của Việt Nam. Vì vậy, vào ngày 24/3/1975, ngoại trưởng Mỹ Henry Kissingger đã gửi một bức điện tín mật tới đại sứ quán Mỹ ở Sài Gòn với nội dung phải lấy gấp nhiên liệu ra khỏi lò phản ứng. Thực hiện nhiệm vụ, hai chuyên gia Wallu Hendrikson, một chuyên gia nhiên liệu hạt nhân của Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho, và John Horan, một chuyên gia về vật lý y sinh từng làm việc tại Nhà máy xử lý hóa chất Idaho đã tới Đà Lạt vào ngày 30/3 và vào hai giờ sáng ngày 31/3 đã hoàn tất việc tháo dỡ. Bó nhiên liệu sau đó được chuyển bằng máy bay trực thăng tới hạm đội Mỹ đậu ở Philippines rồi về Mỹ sau hai tháng. Ngày nay, chúng ta có thể biết được những thông tin mật này là nhờ vào sự dần bạch hóa thông tin của Bộ Năng lượng Mỹ và bộ phim tài liệu của NHK.
Khi hòa bình lập lại, ý tưởng khai thác lò phản ứng Đà Lạt được đặt ra. “Vào cuối năm 1975, Liên Xô đã đồng ý giúp Việt Nam khôi phục lò phản ứng Đà Lạt, như một trong chín công trình hợp tác trọng điểm được ký kết giữa hai chính phủ”, giáo sư Phạm Duy Hiển, nguyên Viện trưởng Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, nhớ lại. Từ sự đồng ý này mà vào ngày 26/4/1976, Chính phủ ra quyết định thành lập Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt) trực thuộc Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước, tiền thân của Bộ KH&CN ngày nay. Kế hoạch khôi phục đã được nhen nhóm bàn bạc giữa đội ngũ chuyên gia ban đầu như các giáo sư Nguyễn Đình Tứ, Cao Chi, Đoàn Nhượng, Phạm Quang Điện, trong căn phòng rộng vỏn vẹn 15 mét vuông mà Ủy ban dành cho Viện, đặt tại tầng 4 tòa nhà 39 Trần Hưng Đạo, Hà Nội.
Công việc này thực ra không thật dễ dàng với các chuyên gia hạt nhân Liên Xô do lò phản ứng được xây theo thiết kế công nghệ của Mỹ và mặt khác, lò phản ứng ở tình trạng không thể tồi tệ hơn. Theo ký ức của PGS. Nguyễn Nguyên Phong, Viện Vật lý kỹ thuật, ĐH Bách khoa HN, một trong số những cán bộ khoa học Việt Nam đầu tiên được phép vào khảo sát lò phản ứng Đà Lạt, “trong nước tinh khiết của lò có nhiều đầu mẩu thuốc lá và dây thun, nhà lò và khối bảo vệ có nhiều vết nứt theo một hướng…, chỉ số phóng xạ trong lò rất cao, có chỗ gấp 1.000 lần so với mức cho phép làm việc; thùng lò bị nghiêng, vành phản xạ graphite bị lệch tâm và nghiêng – hai mép ngoài chênh nhau đến 6 mm…”.
Để giải quyết vấn đề này, các đoàn chuyên gia hạt nhân Liên Xô đã sang Đà Lạt khảo sát, trong đó có Viện sĩ Georgy Flyorov, người khám phá ra hiện tượng phân hạch tự phát năm 1940, đã trao cho các nhà nghiên cứu trẻ Việt Nam một lời khuyên đáng giá “Vấn đề của các anh giờ đây là nhanh chóng khôi phục lò và tập hợp đội ngũ khoa học để khai thác nó, chứ không phải là xây một lò mới hoàn toàn với công suất quá lớn”.
Việc khôi phục lò phản ứng sẽ cần đến việc phải thay nhiên liệu theo công nghệ Triga-Mark II bằng nhiên liệu tiêu chuẩn của Liên Xô, đi kèm với việc thiết kế một thùng lò mới theo công nghệ IVV-9. Kế hoạch tưởng chừng không tưởng vào thời điểm đó đã đưa lò phản ứng Đà Lạt thành lò phản ứng độc nhất vô nhị trên thế giới “vỏ Mỹ, ruột Nga”. “Lò mới vẫn tải nhiệt theo cơ chế đối lưu tự nhiên. Các tính toán thủy nhiệt cho thấy cơ chế này bảo đảm công suất lò 500 kW, và nhiệt độ nước đủ thấp để tránh được hiện tượng sôi bề mặt thanh nhiên liệu”, theo nhận xét của GS. Phạm Duy Hiển.
Ngày 1/11/1983, khi lò phản ứng IVV-9 đạt trạng thái tới hạn lần đầu cũng là điểm tái khởi động rực rỡ của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, mở ra một chương mới cho việc tập hợp và xây dựng đội ngũ khoa học hạt nhân và nhiều lĩnh vực khác, từ đó triển khai các hoạt động nghiên cứu khoa học và dịch vụ phục vụ sự phát triển của xã hội.
Một vòng hoa giáp rực rỡ của lò phản ứng Đà Lạt
Phần lớn những thành công của ngành năng lượng nguyên tử Việt Nam, từ nghiên cứu cơ bản đến triển khai đều xuất phát từ lò phản ứng Đà Lạt. Năng lực trong nhiều lĩnh vực mà giờ được liệt kê trong các bản thành tích và báo cáo hằng năm của Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam cũng như rất nhiều nhóm nghiên cứu trong và ngoài viện được khởi phát từ nền tảng này. “Hơn bốn thập kỷ vận hành, lò phản ứng đã hoàn thành tất cả các nhiệm vụ được thiết kế một cách thành công… Tại đây, phương pháp kết hợp kỹ thuật phân tích hạt nhân và hóa lý đã được phát triển để phân tích định lượng khoảng 70 nguyên tố và thành phần trong các mẫu khác nhau; các thí nghiệm trong lĩnh vực đo lường dữ liệu hạt nhân, chụp ảnh bức xạ neutron và nghiên cứu cấu trúc hạt nhân đã được thực hiện”, giáo sư Pierre Darriulat từng viết trên Tia Sáng, đồng thời đánh giá “Lò đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo nguồn nhân lực trên quy mô cả nước, từ sinh viên đại học đến các nhà khoa học, kỹ thuật viên và kỹ sư”.
Có một cột mốc đáng nhớ trong quá trình 60 năm vận hành lò phản ứng Đà lạt, đó là một bước chuyển quan trọng về năng lực khoa học. Nếu ở thời điểm bắt đầu công trình khôi phục và mở rộng lò phản ứng Đà Lạt, các nhà nghiên cứu non trẻ còn chưa đủ trình độ để tham gia cùng các chuyên gia Liên Xô trong việc tính toán và thiết kế thì vào năm 2007 đến năm 2013, việc giao trả các thanh nhiên liệu có độ giàu cao về Nga đã được các nhà khoa học Việt Nam chủ động tính toán và bàn bạc trong thế ngang hàng với chuyên gia quốc tế.
Sáu thập niên trôi qua trên lò phản ứng Đà Lạt, quãng thời gian tương ứng với một vòng hoa giáp của đời người. Kể từ công trình khôi phục và mở rộng với công suất định danh 500kWt được khánh thành vào ngày 20/3/1984, cho đến nay, lò phản ứng này không chỉ là một chứng nhân cho quá trình phát triển của ngành năng lượng nguyên tử Việt Nam mà còn là một hồ sơ lưu giữ những chính sách được thụ hưởng ở nhiều quy mô khác nhau mà tác động của nó đã tạo ra những tiến thoái đôi khi không dễ nhận biết, nếu không phải là người trong cuộc.
Nhưng cũng như các quy luật của tồn tại trong thế giới này, trong điểm khởi đầu đã mang hàm ý về điểm kết thúc. Bất cứ công trình nào, dù vĩ đại đến bao nhiêu cũng không tránh khỏi một tương lai có hạn định, nghĩa là vòng đời của một cơ sở hạ tầng nghiên cứu như lò phản ứng, kể cả lò nghiên cứu hay lò năng lượng, đã được xác định ngay từ thời điểm thiết kế. Phần nhiều các lò phản ứng được thiết kế theo công nghệ TRIGA Mark của Mỹ và được xây dựng vào những năm 1960 cho đến nay đều đã dừng vận hành hoặc trong quá trình chuẩn bị dừng vận hành, ví dụ lò phản ứng nghiên cứu ở Otaniemi, Espoo (Phần Lan), được xây dựng vào năm 1962, đã kết thúc quá trình hoạt động vào năm 2015 và bắt đầu quá trình tháo dỡ vào năm 2023, theo thông tin của Cơ quan bức xạ và an toàn hạt nhân Phần Lan (STUK).
Ngành năng lượng nguyên tử Việt Nam đã trù liệu sớm kế hoạch dừng vận hành lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt từ hơn hai thập niên trước. “Chúng tôi đã xác định là lò phản ứng Đà Lạt có thể chỉ vận hành đến khoảng năm 2030 là dừng thôi, thậm chí vào đầu những năm 2000 đã từng đề xuất chỉ chạy đến năm 2020, sau đó là dùng để đào tạo”, PGS. Nguyễn Nhị Điền, nguyên Viện trưởng Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, một người gắn bó mật thiết với lò phản ứng này từ khi tốt nghiệp đại học, trao đổi về kế hoạch mà các nhà chuyên môn đã bàn bạc từ lâu.
Tại sao lại là năm 2020, một chỉ dấu thời gian đã được nêu ra cách đây năm năm mà giờ lò phản ứng Đà Lạt vẫn còn đang được vận hành? “Vì tính đến năm 2020 thì lò phản ứng Đà Lạt cũng đã phục vụ đất nước được 40 năm rồi, còn nếu tính từ mốc ra đời của lò Đà Lạt là từ những năm 1960 thì đến 2020 cũng là 60 năm”, PGS. Nguyễn Nhị Điền cho biết. “Nhiều thành phần chính của lò phản ứng có từ năm 1961. Với các quốc gia có lò phản ứng nghiên cứu có cùng thời gian vận hành cỡ đó thì người ta đã đóng lò phản ứng nghiên cứu lại rồi”.
Theo góc nhìn của các nhà chuyên môn, khi đó, lò phản ứng Đà Lạt có thể “vận hành với công suất gần như bằng không, với mức năng lượng vô cùng thấp để phục vụ đào tạo sinh viên đại học và sau đại học cũng như đào tạo các cán bộ vận hành, điều khiển lò phản ứng…”, PGS. Nguyễn Nhị Điền nói.
Việc suy nghĩ và ấn định một mốc thời gian cho lò Đà Lạt là một chuyện. Những gì diễn ra trên thực tế cho thấy, hóa ra việc thực thi kế hoạch lại là một chuyện khác và phụ thuộc vào vô vàn biến số khác. Có rất nhiều bất định có thể xảy ra, khó có thể lường trước được.
Bởi một trong những vấn đề mà ngành năng lượng nguyên tử không thể tự hóa giải là khi lò phản ứng Đà Lạt kết thúc vai trò lịch sử của mình, sẽ cần có một lò phản ứng mới với công suất lớn hơn, có thể làm được nhiều việc ý nghĩa hơn nữa. Như vậy, kế hoạch dừng lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt sẽ cần phải được lên song song với một kế hoạch khác, một dự án lớn về Trung tâm Nghiên cứu KH&CN hạt nhân Quốc gia với lò phản ứng mới đa mục tiêu 10 MWt, một giấc mơ mà ngành năng lượng nguyên tử xây đắp hơn hai thập niên qua.
Điều gì thôi thúc họ làm như vậy? Bởi lò phản ứng nghiên cứu mới sẽ tạo điều kiện cho họ có nhiều đóng góp hơn vào sự phát triển của đất nước và đáp ứng nhu cầu ngày một lớn của xã hội, đặc biệt về y học hạt nhân. Vai trò của lò phản ứng Đà Lạt đã được phơi sáng trong COVID – 19. Trong khuôn khổ lễ tổng kết hoạt động năm 2020 của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, GS. Mai Trọng Khoa (Bệnh viện Bạch Mai), một chuyên gia hàng đầu về y học hạt nhân ở Việt Nam, “cả đời chỉ làm một việc là chẩn đoán và điều trị bệnh nhân ung thư và luôn thấy áp lực về công việc”, đã đứng dậy cảm ơn Bộ KH&CN cùng Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam. Ông cảm thấy mình có trách nhiệm “thay mặt các bệnh nhân ung thư nói lên lời cảm ơn chân thành, dù chưa được ai ủy quyền”, bởi lẽ “trong thời gian đại dịch vừa rồi, nếu không có đồng vị phóng xạ do Đà Lạt cung cấp thì có lẽ đơn cử hàng vạn bệnh nhân ung thư tuyến giáp ở khoa chúng tôi không có cơ hội được điều trị và nhiều bệnh nhân có thể sẽ chết. Tôi đặt giả định là vì một lý do nào đó mà lò Đà Lạt không hoạt động thì sẽ vô phương cứu chữa hàng vạn bệnh nhân đó”.
Vậy tại sao giấc mơ viết tiếp câu chuyện kỳ diệu đó, với danh sách các đồng vị và dược chất phóng xạ ngày càng nhiều lên, trên lò phản ứng mới cho đến giờ vẫn chưa thành hiện thực?
(Còn tiếp).
