VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO HẠT NHÂN

NUCLEAR TRAINING CENTER

  • Lê Nhật Minh
  • Lượt xem: 77

     Theo một cách nói ví von, việc quản lý nguồn nước cũng giống như việc quản lý tiền trong tài khoản ngân hàng: chúng ta cần phải biết chính xác lượng tiền chuyển vào và rút ra, bên cạnh đó là việc xác định các yếu tố có thể làm thay đổi lượng tiền, từ đấy đưa ra các giải pháp hợp lý để quản lý tài khoản. Một tính toán sai lầm có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng trong thời gian dài. Trong quản lý nguồn nước, hậu quả ở đây có thể là sự thiếu hụt nguồn nước hay các nguồn nước không thể sử dụng được do ô nhiễm.

     Để thiết lập một nguồn nước đáng tin cậy, một trong các yếu tố then chốt đó là phải biết chính xác độ tuổi của nguồn nước. Hiện nay, một nhóm các nhà khoa học từ 23 quốc gia cùng Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã và đang sử dụng kĩ thuật Tritium/Helium-3 kết hợp với một số kĩ thuật khác nhằm thu thập dữ liệu về các nguồn nước.

     Theo ông Hamid Marah, Giám đốc khoa học của trung tâm quốc gia về năng lượng hạt nhân, khoa học và công nghệ Ma Rốc (CNESTEN): “Tuổi của nguồn nước sẽ cung cấp cho chúng ta thông tin về nguồn gốc, tốc độ nguồn nước được bổ cập và nguyên nhân bị ô nhiễm. Và với kỹ thuật Tritium/Helium-3 chúng ta có thể nói cụ thể rằng nguồn nước là 1,5 hoặc 25 tuổi thay vì chỉ kết luận chung chung là nguồn nước trẻ hay già”.

     Độ tuổi của nước có thể là từ vài tháng cho đến hàng triệu năm. Nếu nguồn nước có độ tuổi là 1 năm, điều này có nghĩa sẽ mất một năm để nguồn nước được bổ cập và nó có khả năng bị ảnh hưởng bởi các điều kiện khí hậu và các chất gây ô nhiễm hiện nay. Nếu nguồn nước là 50.000 năm tuổi, sẽ mất 50.000 năm để nguồn nước được bổ cập và nó ít bị ô nhiễm hoặc bị ảnh hưởng bởi các sự thay đổi của môi trường hiện nay.

     Hầu hết tất cả các nguồn nước ngọt hiện nay trên thế giới được tìm thấy trong các tầng đất đá ngậm nước, đó là các lớp đất đá xốp, nước có thể thấm qua được, nằm bên dưới bề mặt trái đất. Nguồn nước được chứa trong tầng này được gọi là nguồn nước ngầm. Khi mà nguồn nước ngầm được cấp bổ sung nó dần dần sẽ chảy ra biển hoặc chảy vào các nguồn nước mặt tự nhiên như sông, suối và hồ.

     Cũng theo ông Marah: “Nhu cầu về nguồn nước ngầm ngày càng tăng, cùng với tác động của nông nghiệp, biến đổi khí hậu và hoạt động của con người khiến cho việc khai thác bền vững ngày càng quan trọng. Sự khai thác quá mức đã và đang làm lượng nước ngầm sụt giảm đáng kể, có thể dẫn đến sự thiếu hụt nước nghiêm trọng trong tương lai. Tương lai ở đây không phải là 10 hay 20 năm sau mà là kéo dài qua nhiều thế hệ”.

     Kĩ thuật Tritium/Helium-3 là một trong các kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các nguồn nước trẻ, là nguồn nước có tuổi nhỏ hơn 60 năm. Dữ liệu thu thập được từ các nghiên cứu này có thể giúp cho các nhà hoạch định chính sách xây dựng các chiến lược và chính sách quản lý nguồn nước ổn định và tập trung hơn.

     Ông Marah cho biết “Từ những năm 1960 cho tới 1990, Tritium là một đồng vị đánh dấu tốt, nhưng ngày nay lượng Tritium trong không khí đã ít đi do nó phân rã trở thành Helium-3, do đó ngày nay chúng ta tập trung nhiều hơn vào tỉ số giữa Tritium và Helium-3, sẽ chính xác hơn nhiều.”

Các đồng vị phóng xạ tự nhiên có trong nước, như Tritium ( 3H) và Carbon-14 (14C), và các đồng vị khí trơ hòa lẫn trong nước như Krypton-81 ( 81Kr) có thể được sử dụng để ước đoán tuổi nước ngầm (Nguồn: IAEA)

     Helium là một chất khí trơ, do đó nó là đồng vị bền và không phản ứng hóa học với các nguyên tố khác lẫn trong đá hoặc nước. Điều này biến đồng vị này trở thành một điểm tham chiếu đáng tin cậy và phù hợp. Với việc biết được nồng độ Helium được hình thành từ quá trình phân rã của Tritium-3, được đem so sánh với tổng nồng độ Helium có trong nước, cũng như nồng độ của các chất khí trơ khác, các nhà khoa học có thể xác định chính xác tuổi của nước trẻ.

     Ông Takuya Matsumoto, một nhà phân tích đồng vị ở IAEA cho biết: “Việc sử dụng các khí trơ để nghiên cứu nước đang ngày càng phát triển bởi vì ngày nay các thiết bị đã được cải tiến đủ để phát hiện các lượng chất khí trơ rất nhỏ này. Đối với nhiều quốc gia, mặc dù việc thiết lập một phòng nghiên cứu riêng của họ để thực hiện các nghiên cứu này là không kinh tế hoặc không khả thi. Phòng thí nghiệm Thủy văn đồng vị của IAEA sẽ cung cấp dịch vụ này cho các quốc gia để họ có thể hưởng được các lợi ích từ kỹ thuật tinh vi này”.

     Phòng thí nghiệm đồng vị thủy văn thuộc IAEA là một trong số ít các phòng thí nghiệm trên thế giới có khả năng thực hiện các phân tích. Từ năm 2010, một đội ngũ của IAEA cùng các chuyên gia từ 10 quốc gia đã dành 6 năm để thiết lập, điều chỉnh và thí nghiệm máy quang phổ khối của IAEA, cũng như mô hình toán học và các kết quả phân tích. Bên cạnh đó, họ cũng đã phát triển các hướng dẫn sử dụng kĩ thuật Tritium/Helium-3. Phòng thí nghiệm kể từ đó đã làm việc không ngừng nghỉ với 300 – 400 mẫu mỗi năm từ khắp nơi trên thế giới.

      Tritium là môt trong ba đồng vị của Hiđrô. Trải qua thời gian nhất định nó sẽ phân rã thành Helium-3, là một đồng vị bền và không phân rã. Bên đó các nhà khoa học biết được rằng chu kì bán rã của Tritium là 12 năm.

     Các nhà khoa học sử dụng một thiết bị chuyên dụng gọi là quang phổ khối để phân loại các đồng vị theo khối lượng và xác định nồng độ của chúng. Bằng việc biết được nồng độ và thời gian để Tritium phân rã thành Helium-3, các nhà khoa học có thể xác định được tuổi của nguồn nước cũng như tần suất bổ cập của nó.

Lê Nhật Minh, Phòng Đào tạo, nghiên cứu và triển khai