SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỈNH TÂY NINH
Thu thập và phân tích mẫu hiện trường trong hoạt động thanh sát hạt nhân
Một trong những sứ mệnh của IAEA là triển khai việc xác minh vật liệu hạt nhân và bảo đảm công nghệ hạt nhân được sử dụng đúng cho mục đích hòa bình.
Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) là tổ chức quốc tế có vai trò thúc đẩy các hoạt động ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình. Để duy trì các hoạt động ứng dụng an toàn và an ninh, một phương pháp hiệu quả được IAEA thực hiện đó là xác minh vật liệu hạt nhân và bảo đảm công nghệ hạt nhân chỉ được sử dụng đúng cho mục đích hòa bình.
Dựa trên thông tin thu thập được từ các cam kết quốc gia, các hoạt động xác minh tại hiện trường và những thông tin liên quan khác, IAEA sẽ cung cấp những bảo đảm tin cậy về việc sử dụng năng lượng nguyên tử an toàn, an ninh và hiệu quả. Một trong những hoạt động mà các thanh sát viên của IAEA thực hiện tại hiện trường là thu thập và phân tích các mẫu từ các cơ sở hạt nhân và địa điểm liên quan, trong đó chủ yếu là các mẫu vật liệu hạt nhân và mẫu môi trường.
Theo ông Steven Balsley, Giám đốc Bộ phận Dịch vụ phân tích thanh sát hạt nhân của IAEA, quy trình kiểm tra chất lượng trong công tác thanh sát hạt nhân luôn được thực hiện nghiêm ngặt nhằm bảo đảm kết quả chính xác và đưa ra những kết luận phù hợp, bao gồm từ việc thu thập mẫu cho đến phân tích trong các phòng thí nghiệm của IAEA và sau đó đánh giá kết quả cuối cùng tại trụ sở chính của IAEA ở Viên, Áo.
Vào những năm 1990, các thanh sát viên của IAEA đã bắt đầu tiến hành các hoạt động lấy mẫu môi trường và đây là một trong những công cụ quan trọng nhất được sử dụng để phát hiện các hoạt động hoặc vật liệu hạt nhân không được khai báo. Một mẫu môi trường có thể được thu thập chỉ bằng một miếng vải bông nhỏ khi lướt qua một bề mặt với hàng triệu hạt bụi nhỏ. Lớp bụi này có khả năng chứa thông tin, không chỉ cho biết liệu có tồn tại vật liệu hạt nhân hay không mà còn cho biết về chủng loại, thành phần, hàm lượng, độ tuổi của vật liệu hạt nhân, chẳng hạn như plutoni đã tách hoặc urani được làm giàu ở mức độ cao...
Theo ông Todd Mock, một Chuyên gia phân tích thông tin mẫu môi trường trong thanh sát hạt nhân của IAEA cho biết, bằng cách phân tích các mẫu thu thập tại hiện trường bằng miếng vải bông, IAEA có thể phát hiện vật liệu hạt nhân ở hàm lượng dưới một phần nghìn tỷ gram.
Năm 2021, IAEA đã thu thập hơn 470 mẫu môi trường. Trong đó, khoảng 80% số mẫu được phân tích bởi 16 phòng thí nghiệm hợp tác thuộc Mạng lưới các phòng thí nghiệm phân tích (NWAL), số còn lại được phân tích tại Phòng thí nghiệm mẫu môi trường (ESL) của IAEA. Mạng lưới NWAL là hệ thống các phòng thí nghiệm được IAEA chứng nhận, đặt tại các quốc gia thành viên của IAEA và tại Ủy ban Châu Âu. Các Phòng thí nghiệm NWAL đóng vai trò hỗ trợ cho các hoạt động được thực hiện tại các phòng thí nghiệm riêng của IAEA ở Seibersdorf, Áo.
Phương pháp thu thập và phân tích mẫu môi trường
Việc phân tích các mẫu môi trường đòi hỏi quá trình thu thập và xử lý được thực hiện cẩn thận. Các thiết bị được sử dụng phải có độ nhạy cao để không chỉ phát hiện dấu vết vật liệu hạt nhân mà còn bảo đảm các mẫu thu thập chỉ chứa các thành phần từ địa điểm xác định. Trong quá trình thu thập mẫu, thanh sát viên luôn phải tuân thủ quy trình kiểm tra nghiêm ngặt, ngay cả trang phục bảo hộ trước khi kết thúc quá trình lấy mẫu cũng cần được thu thập để không bỏ qua bất kỳ dấu vết nào.
Một nhóm thu thập mẫu thường gồm hai thanh sát viên để giảm tối thiểu ảnh hưởng tới môi trường lấy mẫu. Trong đó, một người sẽ được giao nhiệm vụ thực hiện các thao tác lấy mẫu, người còn lại có trách nhiệm xử lý thiết bị lấy mẫu.
Khi các mẫu thu thập được chuyển đến phòng thí nghiệm, chúng được mã hóa thông qua một quy trình dán nhãn để bảo đảm được phân tích độc lập. Sau đó, các mẫu được phân tích để kiểm tra sự hiện diện của các nhân phóng xạ. Kết quả sàng lọc được gửi đến các nhà phân tích thông tin và sẽ được chỉ định chuyển đến ít nhất hai phòng thí nghiệm để tiến hành các phân tích chi tiết hơn theo những hướng dẫn cụ thể. Có hai kỹ thuật phân tích cơ bản, bao gồm: phân tích gộp (bulk analysis) và phân tích hạt (particle analysis).
- Các kỹ thuật phân tích gộp có thể phát hiện lượng vật liệu hạt nhân cực nhỏ và được sử dụng để xác định hàm lượng urani và plutoni và thành phần đồng vị trung bình của chúng. Kỹ thuật phân tích gộp đã được IAEA sử dụng từ giữa những năm 1990 và là phương pháp hiệu quả để phát hiện sự hiện diện của vật liệu hạt nhân với hàm lượng nhỏ. Kỹ thuật phân tích này yêu cầu toàn bộ thao tác phải được thực hiện trong môi trường dung dịch. Sau đó, các giọt dung dịch hòa tan sẽ được đưa vào phân tích trong một thiết bị có độ nhạy cực cao. Quá trình phân tích sử dụng kỹ thuật phân tích gộp thường mất ba đến bốn tuần cho mỗi mẫu phân tích.
- Kỹ thuật phân tích hạt được sử dụng để xác định thành phần đồng vị của urani và plutoni trong các hạt riêng lẻ. Dựa trên thông tin đó có thể xác định các loại vật liệu và nguồn gốc của những quy trình. Kỹ thuật này được thực hiện bằng cách hút các hạt cực nhỏ từ các mẫu thu thập và đặt lên một miếng kính để phân tích bằng các dụng cụ chuyên dụng nhằm xác định thông tin đồng vị. Tại Phòng thí nghiệm mẫu môi trường (ESL) của IAEA, máy quang phổ khối đã được sử dụng để thực hiện kỹ thuật phân tích hạt từ năm 1999. Vào năm 2022, IAEA đã lắp đặt một máy quang phổ khối ion thứ cấp để nâng cao năng lực phân tích hạt ở mức cao nhất.
Sau khi phân tích, các kết quả sẽ được đưa lên cơ sở dữ liệu bảo mật để các chuyên gia quản lý thông tin tại IAEA đánh giá và phân tích bổ sung. Những kết quả này sau đó sẽ được sử dụng cùng với tất cả các thông tin liên quan khác để hỗ trợ việc đưa ra kết luận thanh sát.
Dựa trên thông tin thu thập được từ các cam kết quốc gia, các hoạt động xác minh tại hiện trường và những thông tin liên quan khác, IAEA sẽ cung cấp những bảo đảm tin cậy về việc sử dụng năng lượng nguyên tử an toàn, an ninh và hiệu quả. Một trong những hoạt động mà các thanh sát viên của IAEA thực hiện tại hiện trường là thu thập và phân tích các mẫu từ các cơ sở hạt nhân và địa điểm liên quan, trong đó chủ yếu là các mẫu vật liệu hạt nhân và mẫu môi trường.
Các thanh sát viên của IAEA tiến hành thu thập mẫu môi trường.
Từ những năm 1970, các mẫu vật liệu hạt nhân đã được thu thập để xác định thành phần và hàm lượng. Kết quả cho thấy, các mẫu vật liệu hạt nhân được thu thập thường chứa thành phần urani có hàm lượng cỡ gram và plutoni từ microgam đến miligram. Những mẫu này sẽ được đóng gói và niêm phong trong các dụng cụ chuyên dụng và được chuyển đến phân tích tại Phòng thí nghiệm Vật liệu hạt nhân của IAEA ở Seibersdorf, Áo. Thống kê năm 2021 cho thấy, IAEA đã thu thập hơn 700 mẫu vật liệu hạt nhân để phân tích.Theo ông Steven Balsley, Giám đốc Bộ phận Dịch vụ phân tích thanh sát hạt nhân của IAEA, quy trình kiểm tra chất lượng trong công tác thanh sát hạt nhân luôn được thực hiện nghiêm ngặt nhằm bảo đảm kết quả chính xác và đưa ra những kết luận phù hợp, bao gồm từ việc thu thập mẫu cho đến phân tích trong các phòng thí nghiệm của IAEA và sau đó đánh giá kết quả cuối cùng tại trụ sở chính của IAEA ở Viên, Áo.
Vào những năm 1990, các thanh sát viên của IAEA đã bắt đầu tiến hành các hoạt động lấy mẫu môi trường và đây là một trong những công cụ quan trọng nhất được sử dụng để phát hiện các hoạt động hoặc vật liệu hạt nhân không được khai báo. Một mẫu môi trường có thể được thu thập chỉ bằng một miếng vải bông nhỏ khi lướt qua một bề mặt với hàng triệu hạt bụi nhỏ. Lớp bụi này có khả năng chứa thông tin, không chỉ cho biết liệu có tồn tại vật liệu hạt nhân hay không mà còn cho biết về chủng loại, thành phần, hàm lượng, độ tuổi của vật liệu hạt nhân, chẳng hạn như plutoni đã tách hoặc urani được làm giàu ở mức độ cao...
Theo ông Todd Mock, một Chuyên gia phân tích thông tin mẫu môi trường trong thanh sát hạt nhân của IAEA cho biết, bằng cách phân tích các mẫu thu thập tại hiện trường bằng miếng vải bông, IAEA có thể phát hiện vật liệu hạt nhân ở hàm lượng dưới một phần nghìn tỷ gram.
Năm 2021, IAEA đã thu thập hơn 470 mẫu môi trường. Trong đó, khoảng 80% số mẫu được phân tích bởi 16 phòng thí nghiệm hợp tác thuộc Mạng lưới các phòng thí nghiệm phân tích (NWAL), số còn lại được phân tích tại Phòng thí nghiệm mẫu môi trường (ESL) của IAEA. Mạng lưới NWAL là hệ thống các phòng thí nghiệm được IAEA chứng nhận, đặt tại các quốc gia thành viên của IAEA và tại Ủy ban Châu Âu. Các Phòng thí nghiệm NWAL đóng vai trò hỗ trợ cho các hoạt động được thực hiện tại các phòng thí nghiệm riêng của IAEA ở Seibersdorf, Áo.
Phương pháp thu thập và phân tích mẫu môi trường
Việc phân tích các mẫu môi trường đòi hỏi quá trình thu thập và xử lý được thực hiện cẩn thận. Các thiết bị được sử dụng phải có độ nhạy cao để không chỉ phát hiện dấu vết vật liệu hạt nhân mà còn bảo đảm các mẫu thu thập chỉ chứa các thành phần từ địa điểm xác định. Trong quá trình thu thập mẫu, thanh sát viên luôn phải tuân thủ quy trình kiểm tra nghiêm ngặt, ngay cả trang phục bảo hộ trước khi kết thúc quá trình lấy mẫu cũng cần được thu thập để không bỏ qua bất kỳ dấu vết nào.
Một nhóm thu thập mẫu thường gồm hai thanh sát viên để giảm tối thiểu ảnh hưởng tới môi trường lấy mẫu. Trong đó, một người sẽ được giao nhiệm vụ thực hiện các thao tác lấy mẫu, người còn lại có trách nhiệm xử lý thiết bị lấy mẫu.
Khi các mẫu thu thập được chuyển đến phòng thí nghiệm, chúng được mã hóa thông qua một quy trình dán nhãn để bảo đảm được phân tích độc lập. Sau đó, các mẫu được phân tích để kiểm tra sự hiện diện của các nhân phóng xạ. Kết quả sàng lọc được gửi đến các nhà phân tích thông tin và sẽ được chỉ định chuyển đến ít nhất hai phòng thí nghiệm để tiến hành các phân tích chi tiết hơn theo những hướng dẫn cụ thể. Có hai kỹ thuật phân tích cơ bản, bao gồm: phân tích gộp (bulk analysis) và phân tích hạt (particle analysis).
- Các kỹ thuật phân tích gộp có thể phát hiện lượng vật liệu hạt nhân cực nhỏ và được sử dụng để xác định hàm lượng urani và plutoni và thành phần đồng vị trung bình của chúng. Kỹ thuật phân tích gộp đã được IAEA sử dụng từ giữa những năm 1990 và là phương pháp hiệu quả để phát hiện sự hiện diện của vật liệu hạt nhân với hàm lượng nhỏ. Kỹ thuật phân tích này yêu cầu toàn bộ thao tác phải được thực hiện trong môi trường dung dịch. Sau đó, các giọt dung dịch hòa tan sẽ được đưa vào phân tích trong một thiết bị có độ nhạy cực cao. Quá trình phân tích sử dụng kỹ thuật phân tích gộp thường mất ba đến bốn tuần cho mỗi mẫu phân tích.
- Kỹ thuật phân tích hạt được sử dụng để xác định thành phần đồng vị của urani và plutoni trong các hạt riêng lẻ. Dựa trên thông tin đó có thể xác định các loại vật liệu và nguồn gốc của những quy trình. Kỹ thuật này được thực hiện bằng cách hút các hạt cực nhỏ từ các mẫu thu thập và đặt lên một miếng kính để phân tích bằng các dụng cụ chuyên dụng nhằm xác định thông tin đồng vị. Tại Phòng thí nghiệm mẫu môi trường (ESL) của IAEA, máy quang phổ khối đã được sử dụng để thực hiện kỹ thuật phân tích hạt từ năm 1999. Vào năm 2022, IAEA đã lắp đặt một máy quang phổ khối ion thứ cấp để nâng cao năng lực phân tích hạt ở mức cao nhất.
Sau khi phân tích, các kết quả sẽ được đưa lên cơ sở dữ liệu bảo mật để các chuyên gia quản lý thông tin tại IAEA đánh giá và phân tích bổ sung. Những kết quả này sau đó sẽ được sử dụng cùng với tất cả các thông tin liên quan khác để hỗ trợ việc đưa ra kết luận thanh sát.
Đinh Văn Chiến, Trung tâm Thông tin và Tư vấn Hạt nhân (biên dịch) - Nguồn: iaea.org
Tác giả: Quản trị Quản trị
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
Danh mục
Thống kê truy cập
- Đang truy cập7
- Hôm nay1,849
- Tháng hiện tại81,481
- Tổng lượt truy cập2,836,603
