Theo Conversation, gần đây, Israel đã thực hiện các cuộc tấn công vào ba cơ sở hạt nhân quan trọng của Iran, bao gồm Natanz, Isfahan và Fordow. Các cơ sở này, được bảo vệ nghiêm ngặt và chủ yếu nằm sâu dưới lòng đất, đã hứng chịu những thiệt hại đáng kể, và một số nhà khoa học hạt nhân Iran đã thiệt mạng. Natanz và Fordow là những địa điểm trọng yếu cho quá trình làm giàu uranium của Iran, trong khi Isfahan đóng vai trò cung cấp nguyên liệu thô. Bất kỳ tổn thất nào tại các địa điểm này đều có thể gây ảnh hưởng lớn đến khả năng sản xuất vũ khí hạt nhân của Iran. Vậy, quá trình làm giàu uranium là gì và tại sao nó lại gây ra nhiều lo ngại đến vậy? Để hiểu rõ hơn, chúng ta cần tìm hiểu về đồng vị uranium và vai trò của chúng trong phản ứng phân hạch hạt nhân.
Vậy đồng vị là gì? Mọi vật chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử, và mỗi nguyên tử chứa proton, neutron và electron. Số lượng proton trong hạt nhân quyết định tính chất hóa học của một nguyên tử, từ đó phân biệt các nguyên tố hóa học khác nhau. Trong một nguyên tử trung hòa, số lượng proton và electron luôn bằng nhau. Ví dụ, uranium có 92 proton, trong khi carbon chỉ có 6. Tuy nhiên, số lượng neutron trong cùng một nguyên tố có thể khác nhau, tạo ra các phiên bản khác nhau của nguyên tố đó, được gọi là đồng vị. Sự khác biệt này thường không ảnh hưởng lớn đến các phản ứng hóa học, nhưng lại có tác động đáng kể đến các phản ứng hạt nhân.
Sự khác biệt giữa Uranium-238 và Uranium-235 nằm ở đâu? Uranium tự nhiên được khai thác từ lòng đất chủ yếu chứa uranium-238 (99,27%), với 92 proton và 146 neutron. Chỉ một phần nhỏ (0,72%) là uranium-235, chứa 92 proton và 143 neutron. Phần còn lại (0,01%) là các đồng vị khác. Tuy nhiên, để sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân hoặc vũ khí hạt nhân, tỷ lệ đồng vị này cần phải được thay đổi. Trong hai đồng vị chính của uranium, chỉ có uranium-235 mới có khả năng duy trì phản ứng dây chuyền phân hạch. Phản ứng này xảy ra khi một neutron bắn phá hạt nhân uranium-235, khiến nó phân hạch, giải phóng năng lượng và một số neutron khác, từ đó kích hoạt thêm các phản ứng phân hạch tiếp theo.
Phản ứng dây chuyền này giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. Trong vũ khí hạt nhân, mục tiêu là tạo ra một phản ứng dây chuyền cực nhanh, diễn ra trong một phần giây, dẫn đến một vụ nổ hạt nhân. Ngược lại, trong các nhà máy điện hạt nhân dân sự, phản ứng dây chuyền được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Các nhà máy điện hạt nhân hiện đang cung cấp khoảng 9% tổng sản lượng điện của thế giới. Ngoài ra, phản ứng hạt nhân còn có một ứng dụng dân sự quan trọng khác là sản xuất các đồng vị phóng xạ sử dụng trong y học để chẩn đoán và điều trị nhiều loại bệnh.
Vậy mục đích của việc làm giàu uranium là gì? Làm giàu uranium là quá trình tăng tỷ lệ uranium-235 trong một mẫu uranium tự nhiên, đồng thời loại bỏ bớt uranium-238. Có nhiều phương pháp để thực hiện việc này, nhưng phương pháp phổ biến nhất trong công nghiệp hiện nay là sử dụng máy ly tâm. Đây cũng là phương pháp được sử dụng tại các cơ sở hạt nhân của Iran. Máy ly tâm hoạt động dựa trên sự khác biệt nhỏ về khối lượng giữa uranium-238 và uranium-235 (uranium-238 nặng hơn khoảng 1%). Uranium ở dạng khí được đưa vào máy ly tâm và quay với tốc độ cực cao, từ 50.000 đến 70.000 vòng/phút, khiến thành ngoài của máy ly tâm di chuyển với vận tốc 400-500 mét/giây. Do nặng hơn, uranium-238 có xu hướng dồn về phía thành máy ly tâm, trong khi uranium-235 tập trung ở trung tâm. Quá trình này được lặp lại nhiều lần để tăng dần tỷ lệ uranium-235.
Hầu hết các lò phản ứng hạt nhân dân sự sử dụng uranium làm giàu thấp (LEU), với nồng độ uranium-235 từ 3% đến 5%. Mức làm giàu này đủ để duy trì phản ứng dây chuyền và sản xuất điện.
Vậy mức độ làm giàu uranium nào là cần thiết cho vũ khí hạt nhân? Để tạo ra một vụ nổ hạt nhân, uranium-235 cần được tập trung ở nồng độ cao hơn nhiều so với mức sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân. Về mặt kỹ thuật, một vũ khí hạt nhân có thể được chế tạo với uranium chứa khoảng 20% uranium-235 (còn gọi là “uranium làm giàu cao” – HEU). Tuy nhiên, việc làm giàu uranium càng cao, vũ khí sẽ càng nhỏ gọn và nhẹ hơn. Một số quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân thường sử dụng uranium có độ làm giàu khoảng 90%.
Theo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA), Iran đã làm giàu một lượng lớn uranium lên đến mức 60%. Việc tăng từ mức làm giàu 60% lên 90% được cho là dễ dàng hơn so với việc bắt đầu từ uranium tự nhiên, do lượng uranium-238 cần loại bỏ ít hơn. Đây là lý do tại sao Iran bị coi là có nguy cơ cao trong việc sản xuất vũ khí hạt nhân, và công nghệ ly tâm để làm giàu uranium được coi là một bí mật quốc gia.
Công nghệ ly tâm, dù được sử dụng để sản xuất nhiên liệu cho các lò phản ứng dân sự, cũng có thể được sử dụng để sản xuất vũ khí hạt nhân. Các thanh tra viên từ IAEA đang giám sát các cơ sở hạt nhân trên toàn thế giới để đảm bảo các quốc gia tuân thủ các quy định trong Hiệp ước Không phổ biến Vũ khí Hạt nhân toàn cầu.
Admin
Nguồn: VnExpress
