Sơn công nghiệp cao cấp

Sơn công nghiệp cao cấp cho ngành sơn

sơn công nghiệp ngành tôn

Chương 27 : U -Nhiên liệu của thế kỷ XX (Phần 2)

18-04-2020

Đúng, đây là một tin chấn động dư luận thật sự trong khoa học. Song Jôlio – Quyri còn khám phá ra được một sự thật rất quan trọng nữa : sự phân rã hạt nhân urani mang tính chất một vụ nổ, trong đó, các mảnh sinh ra tung bay về mọi phía với tốc độ lớn. Khi chỉ mới phá vỡ được các hạt nhân riêng rẽ, năng lượng của các mảnh vỡ cũng đã nung được một mẩu urani. Nếu như có nhiều hạt nhân bị phá vỡ thì sẽ phát ra một lượng năng lương khổng lồ.
Vậy tìm đâu ra số lượng nơtron nhiều đến thế để chúng bắn phá nhiều hạt nhân urani cùng một lúc? Các nguồn nơtron mà các nhà khoa học đã biết chỉ cung cấp được một số lượng nơtron nhỏ hơn nhiều tỉ lần so với số cần thiết. Nhưng rồi chính thiên nhiên đã đến giúp sức. Jôlio – Quyri đã phát hiện ra rằng khi hạt nhân urani bị phân rã, có một số nơtron bay ra. Sau khi bắn phá vào nguyên tử của hạt nhân bên cạnh, chúng sẽ phải dẫn đến sự phân rã mới – cái gọi là phản ứng dây chuyền sẽ bắt đầu. Bởi vì các quá trình này diễn ra trong vài phần triệu giây, cho nên, một lượng năng lượng khổng lồ sẽ được giải phóng và sự nổ là điều ắt phải xảy ra. Dường như tất cả đều đã rõ ràng. Tuy vậy, người ta đã nhiều lần dùng nơtron để bắn phá các mẩu urani, vậy mà chúng vẫn không nổ, nghĩa là không xuất hiện phản ứng dây chuyền. Có lẽ là phải thêm những điều kiện nào đó nữa. Những điều kiện gì vậy? Fređeric Jôlio – Quyri chưa thể giải đáp được câu hỏi này.
Nhưng rồi lời giải đáp đã được tìm ra. Các nhà bác học Xô - viết trẻ tuổi là Ia. B. Zenđovich và Iu. B. Khariton đã tìm được cũng trong năm 1939. Qua các công trình nghiên cứu của mình, hai ông đã xác định được rằng, có hai cách triển khai phản ứng hạt nhân dây chuyền. Cách thứ nhất là tăng kích thước của khối urani, vì khi bắn phá một cục nhỏ, nhiều nơtron vừa mới thoát ra có thể văng ra ngoài mà không gặp một hạt nhân nào trên đường đi. Nếu tăng khối lượng của cục urani thì xác suất trúng đích của các nơtron tất nhiên cũng tăng lên.
Còn một cách thứ hai nữa là làm cho urani giàu đồng vị 235. Nguyên do là urani thiên nhiên có hai đồng vị chủ yếu với khối lượng nguyên tử là 238 và 235. Trong hạt nhân của đồng vị thứ nhất (mà số nguyên tử của nó nhiều hơn của các loại kia hàng trăm lần), có nhiều hơn ba nơtron so với đồng vị thứ hai. Urani – 235 “nghèo” nơtron nên hấp thụ nơtron một cách “tham lam” – mạnh hơn rất nhiều so với “ông anh khá giả” của nó. Còn “ông anh” này thì trong những điều kiện nhất định, sau khi “nuốt” xong nơtron lại không chịu phân chia thành từng mảnh mà biến thành nguyên tố khác. Về sau, các nhà bác học đã lợi dụng tính chất này để điều chế các nguyên tố siêu urani nhân tạo. Còn sự thờ ơ của urani – 238 đối với nơtron thì rất nguy hại cho phản ứng dây chuyền, nó làm cho quá trình phản ứng suy yếu vì không kịp “lấy lại sức”. Bởi vậy, trong urani càng có nhiều nguyên tử “khao khát” nơtron (tức là đồng vị urani – 325) thì phản ứng sẽ xảy ra càng mạnh.
Nhưng để cho phản ứng bắt đầu được thì cần phải có nơtron đầu tiên – một que diêm để nhem lêm “đám cháy” nguyên tử. Tất nhiên, để đạt mục đích này, có thể sử dụng các nguồn nơtron thông thường mà trước đây các nhà bác học đã dùng trong các công trình nghiên ư cứu của mình ; cách này tuy không thuận tiện lắm nhưng có thể dùng được. Chẳng lẽ không có que diêm nào thích hợp hơn ư?
Có đấy. Các nhà bác học Xô - viết K. A. Petgiăc và G. N. Flerop đã tìm thấy nó. Trong những năm 1939 – 1940, khi nghiên cứu biến trạng của urani, họ đã đi đến kết luận rằng, các hạt nhân của nó có khả năng tự phân rã. Kết quả các thí nghiệm do họ tiến hành ở Lêningrat đã xác nhận điều đó.
Song cũng có thể bản thân urani không tự phân rã, mà là do tác động của các tia vũ trụ chẳng hạn: chính trái đất luôn luôn nằm dưới tầm bắn của chúng. Thế nghĩa là cần phải làm lại các thí nghiệm sâu dưới lòng đất, nơi mà các “vị khách vũ trụ” này không thể đến được. Sau khi hỏi ý kiến I. V. Kurchatop – nhà nguyên tử học Xô - viết vĩ đại nhất, các nhà nghiên cứu trẻ tuổi đã tiến hành thí nghiệm tại một ga tàu điện ngầm nào đó ở Maxcơva. Điều đó không gặp trở ngại gì ở Bộ dân uỷ phụ trách đường giao thông, nên chẳng bao lâu, một bộ khí cụ thí nghiệm nặng gần ba tấn đã được các cán bộ khoa học khuân đến phòng làm việc của trưởng ga tàu điện ngầm “Đinamo” nằm ở độ sâu 50 mét.
Vẫn như mọi khi, các đoàn tàu xanh vẫn qua lại, hàng ngàn hành khách vẫn lên xuống theo thang máy và không ai nghĩ rằng, ngay sát đâu đây đang tiến hành những thí nghiệm mà ý nghĩa của chúng thật khó đánh giá hết được. Cuối cùng đã thu được những kết quả tương tự như trước đây đã nhận được ở Lêningrat. Chẳng phải nghi ngờ gì nữa, hiện tượng tự phân rã vốn là thuộc tính của các hạt nhân urani. Để nhận thấy điều đó, cần phải thể hiện một tài nghệ thực nghiệm phi thường : trong một giờ, cứ 60 000 000 000 000 nguyên tử urani thì chỉ có một phân tử bị phân rã. Thật đúng là giọt nước trong biển cả!
K. A. Petgiăc và G. N. Flerop đã viết trang kết luận vào phần tiểu sử của urani trước khi thực hiện phản ứng dây chuyền đầu tiên trên thế giới. Enricô Fecmi đã thực hiện phản ứng này vào ngày 2 tháng mười hai năm 1942.
Cuối những năm 30, cũng như nhiều nhà bác học lớn khác, Fecmi đã buộc phải xuất dương sang Mỹ để thoát khỏi nạn dịch hạch Hitle. Ông dự định tiếp tục các cuộc thực nghiệm quan trọng nhất của mình ở đây. Nhưng muốn vậy thì phải có nhiều tiền. Cần phải làm cho chính phủ Mỹ tin rằng, những thí nghiệm của Fecmi sẽ giúp ích cho việc chế tạo thứ vũ khí nguyên tử mạnh nhất mà có thể dùng để chống lại chủ nghĩa phát xít. Nhà bác học có tên tuổi bậc nhất thế giới là Anbe Anhxtanh (Albert Einstein) đã đảm nhận sứ mệnh này. Ông viết cho tổng thống Mỹ Franclin Ruzơven (Franklin Roozvelt) một bức thư mà mở đầu bằng những lời : “Thưa ngài ! Công trình sắp làm của E. Fecmi và L. Xinlac (L. Szilard) mà tôi đã tìm hiểu qua bản phác thảo cho phép hy vọng rằng, trong tương lai rất gần đây, nguyên tố urani có thể trở thành một nguồn năng lượng mới rất quan trọng …”. Trong thư, nhà bác học đã kêu gọi chính phủ Mỹ tài trợ cho các công trình nghiên cứu về urani. Do uy tín rất lớn của Anhxtanh và tính chất nghiêm trọng của tình hình thế giới, Ruzơve đã đồng ý.
Cuối năm 1941, dân chúng Chicago nhận thấy trên phần đất của một sân vận động có sự nhộn nhịp khác thường mà không hề có chút quan hệ gì với thể thao. Từng tốp xe chở hàng tấp nập đi đến cổng sân vận động. Một đội vệ binh rất đông không để cho người lạ nào đến gần hàng rào sân vận động. Tại đây, trên các sân quần vợt nằm dưới khán đài phía tây, Enricô Fecmi đang chuẩn bị thí nghiệm nguy hiểm nhất của mình – thực hiện phản ứng dây chuyền phân rã hạt nhân urani có kiểm soát. Công việc xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới đã được tiến hành suốt ngày đêm trong vòng một năm.
Buổi sáng ngày 2 tháng mười hai năm 1942 đã đến. Suốt đêm, các nhà bác học đã không chợp mắt, họ cứ kiểm tra đi kiểm tra lại các phép tính. Không thể đùa được: sân vẫn động nằm ngay trong trung tâm thành phố nhiều triệu dân, và mặc dầu các phép tính đã cho phép tin rằng, phản ứng trong lò nguyên tử sẽ xảy ra chậm, nghĩa là không mang tính chất một vụ nổ, nhưng không ai có quyền thí mạng hàng trăm ngàn người. Trời đã sáng từ lâu, đã đến giờ ăn sáng, nhưng mọi người đã quên điều đó – tất cả đều nóng lòng bắt tay vào trận tấn công nguyên tử càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên, Fecmi không vội vã : cần phải để cho những người đã mệt mỏi được nghỉ ngơi, cần phải thoải mái một chút để rồi sau đó lại cân nhắc và suy nghĩ cho kỹ lưỡng. Phải thận trọng và thận trọng hơn nữa. Và đây, trong lúc mọi người đang chờ lệnh bắt đầu cuộc thí nghiệm thì Fecmi cất câu nói nổi tiếng của mình – câu nói từng đi vào lịch sử chinh phục nguyên tử chỉ vẻn vẹn có vài từ : “Đi ăn sáng nhé !”.
Ăn xong, mọi người trở lại vị trí của mình – cuộc thí nghiệm bắt đầu. Các nhà bác học dán mắt vào các khí cụ. Những phút chờ đợi thật căng thẳng. Cuối cùng, các máy đếm nơtron gõ lách cách như súng liên thanh. Dường như chúng bị “sặc” vì lượng nơtron quá lớn, không đếm kịp! Phản ứng dây chuyền đã bắt đầu ! Điều đó xảy ra vào lúc 15 giờ 25 phút giờ Chicago. Ngọn lửa nguyên tử được phép cháy trong 28 phút, sau đó, theo lệnh của Fecmi, phản ứng dây chuyền được dừng lại.
Một trong những người tham gia cuộc thí nghiệm đi đến máy điện thoại và thông báo với cấp trên bằng một câu mật hiệu đã quy ước từ trước : “Nhà hàng hải người Italia đã cập bến Tân đại lục!”. Điều đó có nghĩa là nhà bác học xuất sắc người Italia Enricô Fecmi đã giải phóng được năng lượng hạt nhân nguyên tử và đã chứng minh được rằng, con người có thể kiểm soát và sử dụng năng lượng này theo ý muốn của mình.
Nhưng ý muốn có ý muốn tốt ý muốn xấu. Trong những năm xảy ra những sự kiện kể trên, phản ứng dây chuyền trước hết được coi như một chặng trên con đường đi đến việc chế tạo bom nguyên tử. Công việc của các nhà bác học nguyên tử ở Mỹ đã đi tiếp tục theo chính hướng này.
Bầu không khí trong giới khoa học có liên quan với công việc này đã cực kỳ căng thẳng. Và ngay cả ở đây cũng không tránh khỏi những chuyện tức cười.
Mùa thu năm 1943, người ta đã quyết định đưa nhà vật lý học cỡ lớn nhất Nin Bo (Niels Bohr) từ nước Đan Mạch đang bị quân Đức chiếm đóng sang Mỹ để tận dùng kiến thức uyên bác và tài năng của ông. Được một tầu ngầm của Anh bí mật hộ tống, nhà bác học cải trang làm người đánh cá vào một đêm tối đen “như mực”, rồi từ đó người ta đưa ông vượt biển sang nước Anh bằng máy bay và cuối cùng sang Mỹ. Toàn bộ hành lý của Bo chỉ vẻn vạn có một cái chai. Đây là cái chai màu xanh thông thường, vốn là chai đựng bia Đan Mạch, trong đó, nhà bác học bí mật che mắt bọn Đức đã đựng thứ nước nặng vô cùng quý giá mà ông giữ gìn như chính con ngươi của mắt mình: theo ý kiến của nhiều nhà bác học nguyên tử thì chính nước nặng này có thể dùng để làm giảm tốc độ của nơtron trong phản ứng hạt nhân. Bo đã phải vất vả chịu đựng sự mệt nhọc trong chuyến bay, và khi vừa mới hồi sức thì việc đầu tiên của ông là kiểm tra xem cái chai nước nặng có còn nguyên vẹn nữa hay không. Thật là buồn phiền hết chỗ nói, nhà bác học đã chợt nhận ra là mình đã trở thành nạn nhân của tính đãng trí của chính mình : trong tay ông là cái chai đựng bia Đan Mạch chính cống, còn cái chai nước nặng thì vẫn nằm trong tủ lạnh ở nhà ông.
Khi cục urani - 235 cỏn con đầu tiên dùng cho bom nguyên tử vừa được điều chế xong tại các nhà máy khổng lồ ở thành phố Ôc - Rija nằm trong bang Tennetxi, nó được gửi theo một người liên lạc đặc trách đến một nơi kín đáo giữa các thung lũng của bang Niu - Mêxico là thị trấn Lôt - Alamôt - nơi chế tạo vũ khí reo rắc sự chết chóc. Người liện lạc phải tự mình lái ô tô, chẳng ai nói cho y biết cái gì nằm trong chiếc hộp nhỏ mà người ta đưa cho y, nhưng đã nhiều lần y được nghe những câu chuyện khủng khiếp về các “tia giết người” bí hiểm sản sinh ra ở Ôc - Rija. Càng đi xa, nỗi lo lắng vây bọc lấy y càng chặt. Cuối cùng y quyết định, hễ có dấu hiệu khả nghi về hành vi của chiếc hộp đằng sau, y sẽ bỏ ô tô mà chạy thục mạng. Khi xe chạy qua một chiếc cầu dài, bỗng nhiên, người lái xe nghe thấy một tiếng nổ lớn đằng sau. Dường như đã bị bật tung lên, y nhảy ra khỏi ô tô và chạy nhanh đến mức mà y không thể tưởng tượng nổi. Nhưng khi đã chạy được một quãng khá xa, y dừng lại vì kiệt sức và tin chắc rằng, mình vẫn còn nguyên vẹn và vô sự, thậm chí còn dám ngoái cổ nhìn lại. Lúc ấy, sau ô tô của y, đoàn xe cứ kéo dài mãi và sốt ruột bóp còi inh ỏi. Y đành phải quay lại và tiếp tục cuộc hành trình. Nhưng vừa ngồi vào buồng lái thì lại vang lên một tiếng nổ lớn, bản năng tự vệ lại một lần nữa vứt kẻ bất hạnh ra khỏi xe và thúc y chạy thật nhanh khỏi cái hộp tai ác ấy. Mãi đến khi người cảnh sát giận dữ đuổi kịp y bằng mô tô và xem xét giấy tờ thì người lái xe hốt hoảng ấy mới biết rằng, những phát nổ kia là từ trường bắn cạnh đấy vọng sang, vì lúc này người ta đang bắn thử đạn pháo mới ở đó.
Công việc ở Lôt - Alamôt được tiến hành trong điều kiện bí mật tuyệt đối. Tất cả các nhà bác học lớn ở đây đều mang những biệt danh. Như Nin Bo chẳng hạn, ở Lôt - Alamôt người ta chỉ biết đó là ông già Nicola Bâycơ, Enrico Fecmi là Henri Facmơ, Ujin Vigne thành ra Ujin Vagne. Một hôm, Fecmi xuất trình giấy chứng minh mang tên Facmơ, còn Vigne thì không tìm thấy giấy tờ của mình. Người lính gác có danh sách những ai được ra vào nhà máy. Y hỏi: “Tên ông là gì ?”. Nhà bác học đãng trí chợt nói lẩm bẩm “Vigne” theo thói quen nhưng bỗng nhớ ra và cải chính là “Vagne”. Điều đó đã làm cho tên lính gác nghi ngờ bằng - Vagne thì có trong danh sách còn Vigne thì không. Y quay sang phía Fecmi mà y đã quen mặt, rồi hỏi: “Ông này tên là Vagne điều đó cũng đúng, cũng như tôi tên là Facmơ”. Nhịn cười, Fecmi trịnh trọng nói làm cho tên lính phải tin như thế rồi y cũng để cho hai nhà bác học đi qua.
Vào khoảng giữa năm 1945, công việc chế tạo bom nguyên tử mà chi phí lên đến hai tỷ đô la đã hoàn thành. Ngày 6 tháng tám, trên bầu trời thành phố Hirosima ở Nhật Bản hiện lên một cây nấm lửa khổng lồ cuốn theo mấy chục ngàn sinh mạng. Ngày đó đã trở thành ngày đen tối trong lịch sử nền văn minh. Thành tựu vĩ đại nhất đã sinh ra tấn thảm kịch khủng khiếp nhất của loài người.
Trước các nhà bác học, trước toàn thế giới, một câu hỏi đã được đặt ra: làm gì nữa đây? Tiếp tục hoàn thiện vũ khí hạt nhân, chế tạo các phương tiện giết người khủng khiếp hơn nữa ư?
Không! Từ nay, năng lượng khổng lồ chứa trong hạt nhân nguyên tử phải phục vụ con người. Các nhà bác học Xô - viết dưới sự lãnh đạo của viện sĩ I. V. Kurchatop đã đặt bước chân đầu tiên trên con đường đó. Ngày 27 tháng sáu năm 1954, đài phát thanh Maxcơva đã truyền đi một tin có tầm quan trọng đặc biệt: “Hiện nay ở Liên Xô, nhờ những cố gắng của các nhà bác học và kỹ sư Xô - viết, công việc thiết kế và xây dựng nhà máy điện công nghiệp đầu tiên chạy bằng năng lượng nguyên tử với công suất có ích là 5000 kW đã hoàn thành tốt đẹp”. Lần đầu tiên, chạy dọc theo các dây dẫn là dòng điện mang theo năng lượng được sản sinh trong lòng nguyên tử urani.
Việc khởi động nhà máy điện nguyên tử đầu tiên đã mở đầu cho sự phát triển của một ngành kỹ thuật mới - ngành năng lượng học hạt nhân. Urani đã trở thành nhiêu liệu hòa bình của thế kỷ XX.
Sau đó năm năm, tàu phá băng nguyên tử đầu tiên trên thế giới mang tên “Lênin” đã rời giá lắp ráp của các xưởng đóng tàu Xô - viết. Để cho các động cơ của nó làm việc hết công suất (44 ngàn mã lực!), chỉ cần “đốt” vẻn vẹn có vài chục gam urani. Một cục nhỏ nhiêu liệu hạt nhân này cũng đủ sức thay thế cho hàng ngàn tấn mazut hoặc than đá, mà muốn trở hết thì phải dùng những chuyến tàu thông thường như đoàn tàu chạy trên tuyến đường Luân Đôn - Niuooc chẳng hạn. Còn con tàu nguyên tử với dự trữ nhiên liệu urani chừng vài chục kilôgam thì có thể phá băng ở vùng Bắc cực liên tục trong vòng ba năm mà không cần ghé vào cảng để tiếp nhiên liệu.
Năm 1974, tàu phá băng nguyên tử “Bắc cực” còn mạnh hơn nữa đã bắt đầu thực hiện những “trọng trách của mình: công suất của nó là 75 ngàn mã lực! Ngày 17 tháng tám năm 1977, sau khi vượt qua lớp băng tưởng như không thể phá vỡ nổi của vùng trung tâm Bắc Băng dương, tàu “Bắc cực” đã lên đến đúng cực bắc. Ước mơ hàng bao thế kỷ của nhiều thế hệ thủy thủ và các nhà khảo sát địa cực đã được thực hiện, và urani đã đóng góp công sức của mình vào việc giải quyết vấn đề này. Chiếc tàu phá băng nguyên tử mạnh nhất này đã có thêm hai đứa em nữa - đó là tàu “Xibia” và tàu “Nước Nga”.
Tỷ lệ nhiên liệu hạt nhân trong bản cân đối các nguồn năng lượng trên thế giới mỗi năm một tăng lên. Mấy năm trước đây, nhà máy điện nguyên tử công nghiệp đầu tiên với lò phản ứng dùng nơtron nhanh đã bắt đầu hoạt động ở Liên Xô. Đặc điểm quan trọng của loại lò phản ứng này là nó có thể không cần dùng urani - 235 khan hiếm để làm nguyên liệu hạt nhân, mà dùng chính ngay đồng vị phổ biến nhất trên trái đất của nguyên tố này là urani - 238. Khi đó, trong lò phản ứng không những giải phóng được năng lượng khổng lồ, mà còn tạo nên nguyên tố nhân tạo poloni - 239 là nguyên tố có khả năng tự phân rã, tức cũng là một nguồn năng lượng hạt nhân nữa. I. V. Kurchatop đã viết: “Đốt than trong lò, dù thu được gì đi nữa, vẫn cào khá nhiều than ra cùng với tro”.
Những ưu điểm của nhiên liệu hạt nhân thật là rõ ràng, chẳng phải nghi ngờ gì nữa. Tuy nhiên, việc sử dụng nó kèm theo nhiều khó khăn, mà khó khăn lớn nhất hẳn là việc tiêu hủy các chất phế thải phóng xạ sinh ra. Cho chúng vào những chiếc thùng chứa đặc biệt rồi thả xuống đáy biển và đại dương ư? Hay là chôn sâu xuống đất? Bằng những cách đó, ắt không thể giải quyết vấn đề một cách triệt để, vì chung quy lại thì các chất gây chết chóc ấy vẫn còn lại trên hành tinh của chúng ta. Không thể đưa chúng đi xa hơn, đến các thiên thể khác hay sao? Chính một nhà bác học Mỹ đã nêu ra ý kiến này. Ông để nghị dùng các con tàu vũ trụ “chở hàng” để chở các chất phế thải của các nhà máy điện nguyên tử lên mặt trời. Tất nhiên, hiện nay “cước phí” cho những “bưu kiện” như vậy còn quá đắt đối với người gửi, nhưng theo ý kiến của một số chuyên gia có tinh thần lạc quan thì mất chục năm nữa, những dịch vụ vận tải kiểu này sẽ trở nên hoàn toàn hợp lý.
Ở thời đại chúng ta, không nhất thiết phải giàu trí tưởng tượng mới có thể đoán trước tương lai rực rỡ của urani. Urani của ngày mai - đó là những tên lửa vượt lên chốn xa thẳm của không gian bao la, đó là những thành phố ngầm khổng lồ có năng lượng dự trữ đủ dùng trong vài chục năm, đó là việc xây dựng những hòn đảo nhân tạo và tưới nước tràn ngập cho các sa mạc, đó là sự xâm nhập vào lòng đất và cải tạo khí hậu của hành tinh chúng ta.
Urani - một trong những kim loại kỳ diệu nhất của thiên nhiên, đang mở ra cho loài người những viễn cảnh thần kỳ!

Các bài viết khác

back-to-top.png