Thành phố tối mật Nga: Đi trước Mỹ Nhật nửa thế kỉ

Phóng viên đặc biệt của Tờ Lenta.ru Pavel Orlov mới đây đã được phép đến thăm một xí nghiệp bí mật bậc nhất của Nga.

“Trái với những gì mà người Nga hay tự chế nhạo mình, - có những lĩnh vực công nghệ mà Nga không những chỉ tạo ra các chuẩn quốc tế, mà còn vượt Đức nửa bước và đi trước Nhật – Mỹ hàng nửa thế kỷ.

Một trong số đó là lĩnh vực công nghệ mấu chốt trong nền công nghiệp hạt nhân – chế tạo các máy ly tâm khí để tách các đồng vị uranium (urani).

Các rotor thế hệ thứ chín của những máy ly tâm này có tốc độ quay không tưởng – gần 2.000 vòng/giây và đã làm việc liên tục như vậy suốt 30 năm qua. Đó là một trong những bí mật quốc gia được bảo vệ cẩn mật nhất của Nga.

Ngoài chúng ta (Nga) ra, chỉ một công ty duy nhất trên thế giới có thể sản xuất được những máy ly tâm khí tương tự - nhưng chất lượng kém hơn, đó là công ty liên doanh Anh- Đức - Hà Lan URENCO.

Để có thể tận mắt chứng kiến các dàn máy ly tâm khí làm việc như thế nào, phóng viên “Lenta.ru” (tức tác giả Pavel Orlov) đã đến thành phố cấm (hay còn được gọi là thành phố đóng cửa) Zelenogorsk cách Krasnoiarsk (thủ phủ vùng Krasnoiarsk – Sibiri) 200 km, và đến một xí nghiệp thuộc loại bí mật bậc nhất tại đây – xí nghiệp điện hóa.

Sau 11 giờ hành trình từ Matxcova và phải qua một số trạm kiểm soát – thành phố cấm và một trong những xí nghiệp làm giàu uranium công suất lớn nhất trên thế giới đã ở trước mặt chúng tôi. Nhà máy này lớn đến mức nếu bạn nhìn từ mặt đất sẽ không thể hiểu và hình dung được nó như thế nào.

Nhờ có maket trong bảo tàng Zelenogorsk bạn mới có sơ bộ hiểu được cách bố trí nhà máy: 1 tòa nhà hành chính, 4 xưởng chính – mỗi xưởng dài gần 1 km và khoảng 15 công trình phụ trợ. Chúng tôi đến cửa chính bằng xe bus mini mất khoảng 10 phút nữa.

Lại kiểm tra giấy tờ, các áo choàng trắng và giày vải, các hàng lang, cầu thang dài dằng dặc, một xưởng lớn và rất nhiều dàn máy ly tâm khí – có tới khoảng gần 10.000 chiếc.

Một máy ly tâm nhìn bề ngoài giống như một bình cứu hỏa cỡ lớn được sơn màu xanh. Chúng xếp song song , nối với nhau 10 chiếc thành một giàn. Các giàn máy này được bố trí thành 3 tầng từ thấp lên cao và chạy vào sâu trong xưởng, sâu đến bao nhiêu – đó lại là bí mật. Số lượng các giàn máy để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau cũng khác nhau, nhưng đây cũng là thông tin mật.

2000 vòng/giây – Một sự kỳ diệu

Có lẽ, gần như bất kỳ công dân Nga nào cũng sẽ cảm thấy có chút tự hào nếu như biết rằng, kể cả Mỹ - nước có số lượng các lò phản ứng hạt nhân lớn nhất trên thế giới (101 lò phản ứng, sản xuất 20% tổng điện năng của nước Mỹ), kể cả Pháp, với gần 3/4 sản lượng điện là từ các nhà máy điện hạt nhân (59 lò phản ứng), mặc dù đã rất cố gắng, nhưng cũng không thể tự chế tạo được các máy ly tâm. Họ phải mua các máy ly tâm của URENCO.

Mặc dù nguyên tắc làm việc của thiết bị hiện đại này không phải là cái gì đó bí mật. Rotor của các máy ly tâm khí quay tới 2.000 vòng một giây, nhanh gấp 5 lần động cơ turbin phản lực làm việc chế độ tối đa và trong 30 năm chúng đã quay tới 1,89 nghìn tỷ vòng – như người ta thường nói – các ngài hãy thử bắt chước đi.

Tách để sử dụng (nguyên văn – “Chia để trị”)

Nhiệm vụ chủ yếu của máy ly tâm khí – tách các đồng vị uranium. Trong quặng uranium chỉ có 0,7% là đồng vị uranium 235 (U-235), số còn lại –uranium 238 (U-238). Cái con người cần chính là đồng vị U-235.

Để sử dụng cho các nhà máy điện nguyên tử, cần loại nhiên liệu (thanh nhiên liệu) đã được làm giàu đến 4,5% đồng vị 235, còn để chế tạo vũ khí hạt nhân – uranium làm giàu đến 90% hoặc hơn .

Nhưng làm thế nào để tách các nguyên tử với trọng lượng nguyên tử gần như bằng nhau là U-235 và U- 238?

Thời kỳ đầu, loài người sử dụng công nghệ khuếch tán. Uranium được biến thành khí, trộn với flor và hexafluoride uranium thu được sẽ đẩy qua các tấm kim loại có các lỗ siêu mịn.

Những nguyên tử lớn hơn, tức 238 sẽ bị các phiến kim loại này giữ lại. Còn bây giờ xin chú ý! Để sản xuất được 70gr uranium làm giàu đến 92%, Liên Xô trong giữa những năm 1940 đã phải dùng đến 3.100 thiết bị khuyếch tán khí làm việc trong suốt một ngày đêm (24 giờ).

Giá thành chưa bao giờ được công bố. Nhưng có chi tiết là nhà máy làm giàu uranium bằng phương pháp khuếch tán khí đầu tiên trên thế giới của Mỹ tại Oak – Ridge đã ngốn của ngân sách nước này nửa tỷ đô la vào thời điểm khi mà một chiếc Chevrolet chỉ có giá 800 đôla.

Công nghệ thế hệ thứ chín

Tình hình cần phải được thay đổi, chính các nhà khoa học và công trình sư chúng ta (Liên Xô) đã làm được điều đó. Năm 1958, xí nghiệp “Hòm thư bưu điện №50”. Hiện nay xí nghiệp này có tên là “Tochmash” - (Xí nghiệp “Máy chính xác”) đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các máy tách khí ly tâm đầu tiên. Còn ngoài biên giới Liên Xô, những chiếc máy tương tự đầu tiên xuất hiện mãi 20 năm sau đó .

Cho đến nay, đã có 9 thế hệ các thiết bị làm giàu uranium và hiện thế hệ mười đang được nghiên cứu. Cùng sử dụng một lượng năng lượng như nhau, các máy ly tâm thế hệ chín có công suất gấp 6 lần những người “tiền nhiệm”, còn thời gian “phục vụ” tăng gấp 10 lần – từ 3 năm lên 30 năm.

Làm giàu trên các máy ly tâm hiện đại Nga rẻ hơn khoảng hơn 20 lần và sử dụng năng lượng ít hơn hàng chục lần so với phương pháp làm giàu bằng công nghệ khuyếch tán khí.

Tôi biết là các bạn sẽ nghĩ gì: những gì Liên Xô làm được – đó là nhờ những ưu tiên trong chính sách quốc gia, đã thu hút được những cái đầu lỗi lạc nhất, vì đã xây dựng các thành phố khoa học cấm và nhờ nguồn kinh phí được cấp không giới hạn.

Nước Nga hiện đại chỉ thừa hưởng những thành quả từ thời Xô Viết để lại. Tuy nhiên, thực tế không hoàn toàn như vậy.

Từ khi Liên Xô tan rã đến nay đã 26 năm và trong khoảng thời gian đó (các kỹ sư Nga) đã thiết kế, chế tạo hàng loạt và đưa vào khai thác một vài thế hệ máy ly tâm.

Sự khác biệt không chỉ ở thiết kế phần thân, ruột của máy – năng suất của các máy ly tâm thế hệ chín gấp 4 lần các máy ly tâm thế hệ tám. Hiệu suất sử dụng năng lượng – đến 95% .

Nhờ duy trì và phát triển được vai trò hàng đầu trong lĩnh vực tách uranium, nước Nga hiện nay sản xuất 45% tất cả lượng uraninum được sử dụng trên thế giới – trong khi Nga chỉ có 34 nhà máy điện hạt nhân trong tổng số 439 nhà máy điện hạt nhân của hành tinh.

Uranium làm giàu tại Nga được gần như tất cả các cường quốc hàng đầu trên thế giới mua. Các đơn đặt hàng của các công ty năng lượng Châu Âu, Mỹ, Châu Phi và Châu Á thường được ký cho 10 năm một.

Chuột vàng và các chất đồng vị

Nhưng chúng ta hãy quay lại khu vực nhà máy điện hóa. Vùng đất này rất đẹp – xung quanh là các đồi toàn rừng taiga. Ngay bên cạnh – con sông Kan rộng và chảy xiết. Toàn khu vực nhà máy phủ một thảm cỏ được cắt xén và chăm chút cẩn thận, còn những nhân viên thì do nhà máy quá rộng nên phải đi lại từ xưởng này đến xưởng khác, thậm chí ngay trong một xưởng bằng xe đạp.

Mặc dù có quanh cảnh làng quê thanh bình, nhưng hiện nay tại đây làm giàu tới 1/3 lượng uranium của Nga, tức 15 % toàn bộ số lượng uranium được sử dụng trên toàn thế giới.

Đồng thời, bằng các thiết bị tương tự (các máy ly tâm nhìn ngoài giống nhau, nhưng kết cấu khác nhau), xí nghiệp này cũng sản xuất tới 30% thị phần các đồng vị bền trên thế giới. Cụ thể - 95 đồng vị của 19 nguyên tố.

Các đồng vị được tách ra (làm giàu hoặc làm nghèo) được sử dụng trong y tế, công nghiệp nguyên tử và điện tử, cho các nghiên cứu vật lý cơ bản và công nghệ cao.

Chúng được sử dụng để chế tạo các thiết bị kiểm tra hơi thở phát hiện vi khuẩn Helicobacter pylori, làm các chuẩn trọng lượng, máy dò để phát hiện neutrino, thuốc phát hiện ung thư, các thiết bị ổn định trong các lò phản ứng hạt nhân và cho rất nhiều, rất nhiều việc khác nữa. Các đồng vị bền của xí nghiệp này được xuất khẩu cho 30 nước, trong đó có Đức, Anh, Mỹ và Canada.

Trên khu vực nhà máy có rất nhiều chuột vàng trú ngụ , - người ta nói đùa rằng những con chuột này sống trong các lồng sắt lớn nhất và được bảo vệ tốt nhất trên thế giới.

Như đã nói ở trên, các máy ly tâm trong các xưởng có quá nhiều, nhưng hầu như không thấy có bóng người. Điều đó cũng không có gì đáng ngạc nhiên – cả quy trình làm giàu uranium, cả sản xuất các đồng vị bền tại đây đều được tự động hóa hoàn toàn.

Công việc của các chuyên gia và kỹ sư điều khiển chỉ là ngồi trong các phòng và kiểm soát chu trình sản xuất qua nhiều màn hình hiển thị tất cả những gì đang diễn ra trong các xưởng .

Trong một xí nghiệp lớn như vậy mà chỉ có 1.800 người làm việc – so với gần 10.000 người dưới thời Xô Viết.

Điều đó là tốt cho xí nghiệp, nhưng không thực sự tốt cho thành phố cấm Zelenogorsk với dân số chỉ có 63.000 người .

Đã từng phải sống qua ngày như những nơi khác

Cũng như toàn ngành hạt nhân, Xí nghiệp điện hóa sau thảm họa Chernobyl năm 1986 cũng phải trải qua một giai đoạn cực lỳ khó khăn. Để có thể tồn tại, xí nghiệp từng phải sản xuất đầu video và catxet, đồng hồ đo điện và nhiều sản phẩm hàng tiêu dùng khác. Trên bờ bên kia của sông Kan, trong rừng taiga, xí nghiệp đã thành lập một trang trại nuôi cá hồi.

Hiện nay, nó vẫn là một công ty con của Xí nghiệp mang tên “Iscra” và tiếp tục cung cấp 10 tấn cá hồi mỗi năm. Trong trang trại này vẫn còn một máy kéo cổ lỗ sỹ, 2 con chó chăn cừu lai, cụ Tolia (Anatoli) 73 tuổi và 10 nhân viên của cụ.

Mặc dù việc giữ lại trang trại giờ cũng không còn quá cấp thiết vì lương trung bình hiện nay tại xí nghiệp là 83.000 rúp/tháng (khoảng 1.300 đôla – gần 30 triệu đồng VN).

Khu đỗ xe lớn ngoài xí nghiệp vào giờ làm việc chật cứng xe ô tô của nhân viên. Các xưởng và các cơ quan đã được chỉnh trang, trang bị các computer và màn hình hiện đại…, còn tại một số nhà vệ sinh nữ, - xin lỗi vì tội thích quan sát, đã có lắp các bidete (một loại bồn vệ sinh hiện đại – xin lỗi không tiện dịch – ND).

Chất thải uranium và số phận của nó

Chắc bạn còn nhớ là từ uranium tự nhiên, con người chỉ lấy đồng vị U-235, chiếm 0,7 % trong quặng. Đồng vị U-238 gần như không được sử dụng.

Nhưng người ta cũng không bỏ đi bởi vì trong một tương lai rất không xa, khi công nghệ phát triển, thì U-238 đã được tách ra, hay còn được gọi là uranium nghèo sẽ trở thành một nhiên liệu chiến lược.

Không những thế, trong đó còn lại một tỷ lệ nhỏ U-235 chưa được tách hết và nó có thể sẽ được các máy ly tâm tách nốt để sử dụng (ví dụ như máy ly tâm thế hệ 20 chẳng hạn).

Có thể sử dụng U-238 để chế tạo các vỏ thép cực kỳ bền cho xe tăng hay đầu đạn nặng gấp 1,7 lần đầu đạn chì.

Nhưng tất cả những điều đó hiện mới chỉ dừng ở mức lý thuyết, trên thực tế đã xuất hiện một vấn đề rất lớn – không những thế, “lớn” theo đúng nghĩa đen của từ này.

Trong 75 năm trở lại đây, khi loài người tích cực làm giàu uranium, trên thế giới đã tích tụ gần 2 triệu tấn hexafluoride uranium đã làm nghèo nhưng vẫn là một hoạt chất (với tỷ lệ U-235 còn khoảng gần 0,2%) .

Chúng được bảo quản trong các container siêu bền chuyên dụng đặc biệt trên các bãi ngoài trời và tạo ra một sự quan tâm “rất khó chịu” của những người đấu tranh bảo vệ môi trường.

Lập luận của họ là: “Nếu như xảy ra chiến tranh - liệu các bãi chứa hexafluoride uranium làm nghèo nói trên có thể trở thành mục tiêu của không quân đối phương không?”

Lại trở thành quặng

Xí nghiệp điện hóa là xí nghiệp đầu tiên tại Nga và thứ hai trên thế giới sau Pháp đã xây dựng vào năm 2009 theo công nghệ Pháp (AREVA NC) hai tổ hợp công nghiệp tái chế hexafluoride uranium thành oxit uranium. Chúng có công suất tái chế 10.000 tấn hexafluoride uranium/năm.

Chúng ta không đi sâu vào những vấn đề kỹ thuật phức tạp, chỉ biết rằng quy trình sản xuất được tự động hóa hoàn toàn và sản phẩm thu được – lại chính là quặng uranium như khi nó còn nằm trong các mỏ.

Chúng được đưa vào các container màu xanh lớn – mỗi container chứa 10 tấn và có thể bảo quản an toàn lâu dài .

Nói thêm, tại những nước, nơi người của những tổ chức “hòa bình xanh” chiến thắng các nhà khoa học nguyên tử và các nhà máy điện hạt nhân được thay thế bằng các nguồn năng lượng khác - ví dụ như ở Đức và Đan Mạch, giá năng lượng hiện giờ là đắt nhất thế giới – tính ra tiền ta (rúp) – khoảng 20 rúp/1Kwh.

Các vị có muốn chuyển sang dùng điện năng lượng mặt trời và điện năng lượng gió không ?

Trở lại thời kỳ Liên Xô

Để kết thúc bài viết, rất muốn nói thêm về Zelenogorsk. Trong thành phố không có các trung tâm thương mại lớn toàn bằng kính – cả thành phố đầy hoa và cây cỏ.

Đây là thành phố yên bình nhất trong vòng bán kính 500 km. Và là một trong những thành phố xanh nhất mà tôi ( Pavel Orlov) đã từng được thấy.

Những cư dân ở đây dành rất nhiều thời gian trong các khu thể thao, - rất nhiều những cúp, huy chương của các giải treo kín tường trong nhà bảo tàng khu vực là minh chứng rõ ràng cho nhận xét đó. Có cảm giác như bạn đang sống trong thời kỳ hoàng kim Xô Viết những năm 1970.

Bạn có thể thích điều này hoặc không, nhưng quả thực nó rất đẹp. Vâng, và thêm nữa, nếu như không có trình độ đại học chuyên ngành, bạn sẽ không bao giờ có thể tìm được việc làm tại Xí nghiệp điện hóa này, vì kiếm được một chỗ làm ở một trong những thành phố “hạt nhân” nhất nước Nga này không hề đơn giản một chút nào.

Vì vậy, không nên phán xét một chiều về công nghệ Nga chỉ qua chiếc xe hơi “Lada”.

Về công nghệ này thì tất cả mọi người đều đã biết – quả là ở đó có cái gì đó để châm biếm.

Theo Lê Hùng – Nguyễn Hoàng (Đất Việt)