Project Plowshare: Vì sao bom hạt nhân không thể trở thành máy đào khổng lồ?

Tại Lawrence Radiation Laboratory, từng có một tính toán cho rằng 520 vụ nổ hạt nhân có thể mở tuyến kênh dài khoảng 260 km qua sa mạc Negev, nối Địa Trung Hải với vịnh Aqaba. Phương án này chỉ dừng ở mức nghiên cứu lý thuyết, nhưng nó tóm gọn tham vọng của Project Plowshare: dùng năng lượng hạt nhân để đào kênh, tạo cảng và khai thác tài nguyên. Chương trình cuối cùng thất bại vì sức nổ có thể dịch chuyển đất đá, nhưng không thể tự bảo đảm một công trình an toàn, kinh tế và được xã hội chấp nhận. [1]

Plowshare ra đời trong Chiến tranh Lạnh, khi Mỹ muốn chứng minh công nghệ nguyên tử còn có mục đích hòa bình. Một số thử nghiệm cho thấy vụ nổ ngầm có thể tạo hố hoặc làm nứt đá. Tuy nhiên, kết quả cơ học ấy luôn đi kèm câu hỏi khó hơn: chất phóng xạ sẽ đi đâu, sản phẩm tạo ra có dùng được không và ai phải sống cùng hậu quả lâu dài? [1]

Vì sao bom hạt nhân từng được xem như máy đào?

Năm 1953, Tổng thống Dwight Eisenhower trình bày sáng kiến Atoms for Peace tại Liên Hợp Quốc, kêu gọi tìm ứng dụng hòa bình cho công nghệ nguyên tử. Bài phát biểu không đưa ra một chương trình kỹ thuật cụ thể. Các nhà khoa học thuộc Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Mỹ vì thế tìm kiếm những công việc mà nguồn năng lượng cực lớn của thiết bị hạt nhân có thể đảm nhiệm, đặc biệt là các dự án cần di chuyển khối lượng đất đá khổng lồ. [1]

Xét riêng khoảnh khắc phát nổ, ý tưởng có vẻ hợp lý: một thiết bị nhỏ có thể giải phóng năng lượng rất lớn và hất tung đất đá nhanh hơn máy móc thông thường. Nhưng một con kênh không chỉ là rãnh trống trên mặt đất. Nó còn cần bờ ổn định, lối tiếp cận, khả năng vận hành và môi trường có thể sử dụng. Phép tính về sức nổ mới trả lời được câu hỏi đào bao nhiêu đất, chưa trả lời được công trình sau đó có dùng được hay không. [1]

Ý tưởng đã trở thành chương trình như thế nào?

Năm 1957, một hội nghị tại Lawrence Radiation Laboratory giới thiệu 24 tham luận về ứng dụng dân sự của chất nổ hạt nhân, từ đào kênh, cảng và bể chứa đến hỗ trợ khai thác dầu khí. Cùng năm, Ủy ban Năng lượng Nguyên tử thành lập Project Plowshare trong khuôn khổ Atoms for Peace. Nhà vật lý Edward Teller là một trong những người cổ vũ nổi bật, nhấn mạnh khả năng cung cấp năng lượng tập trung và triển khai nhanh của thiết bị hạt nhân. [1]

Bom nhiệt hạch tạo ít sản phẩm phóng xạ hơn bom phân hạch nếu so theo sức nổ, nhưng vẫn cần phản ứng phân hạch để khởi động. Bởi vậy, khái niệm một vụ nổ hạt nhân hoàn toàn “sạch” không phù hợp với cơ chế của thiết bị. Plowshare đứng trước mâu thuẫn ngay từ đầu: vụ nổ phải đủ gần mặt đất để tạo hố, nhưng càng tác động mạnh lên bề mặt thì nguy cơ đưa vật liệu nhiễm xạ ra môi trường càng khó kiểm soát. [1]

Vụ nổ ngầm có thể giữ phóng xạ dưới đất không?

Thử nghiệm Rainier năm 1957 từng tạo ấn tượng rằng điều đó có thể làm được. Thiết bị có sức nổ 1,7 kiloton được kích hoạt dưới lòng đất; chấn động được máy đo địa chấn trên thế giới ghi nhận, nhưng vật liệu phóng xạ không thoát vào khí quyển. Kết quả cho thấy đất đá có thể hoạt động như một lớp nắp tự nhiên khi địa điểm và độ sâu phù hợp. Nó không chứng minh mọi vụ nổ ngầm đều sẽ được giữ kín theo cách tương tự. [1]

Project Gnome năm 1961 bộc lộ giới hạn ấy. Thiết bị 3,1 kiloton được đặt sâu 360 m gần Carlsbad, New Mexico, nhằm thử giữ nhiệt dưới đất để phục vụ phát điện. Nước mắc trong các vòm muối biến thành hơi, làm tác động mạnh hơn dự kiến; hơi và khói phóng xạ thoát qua đường hầm tiếp cận. Sự khác biệt giữa Rainier và Gnome cho thấy kết quả còn phụ thuộc loại đá, nước ngầm, đường hầm và áp suất phát sinh, chứ không chỉ độ sâu. [1]

Vì sao tạo được hố vẫn là một thất bại?

Project Sedan năm 1962 trực tiếp thử kỹ thuật đào đất bằng hạt nhân. Vụ nổ 104 kiloton tại Nevada tạo ra một hố lớn, chứng minh sức nổ có thể thực hiện phần việc cơ học. Nhưng hai cột bụi cũng bay lên khí quyển, và vật liệu phóng xạ được phát hiện ở những bang xa như South Dakota và Illinois. Ranh giới của công trường vì thế không còn là giới hạn thực tế của tác động. [1]

Iodine-131 sau đó xuất hiện trong các mẫu sữa tại Utah. Đồng vị này có thể theo bụi rơi xuống cỏ, đi vào cơ thể bò rồi sang sữa và tập trung tại tuyến giáp khi được hấp thụ. Các khảo sát quanh địa điểm dự kiến của Project Chariot tại Alaska cũng cho thấy địa y tích giữ bụi phóng xạ từ những vụ thử trên thế giới; tuần lộc ăn địa y, còn người dân địa phương dùng tuần lộc làm thực phẩm. Phóng xạ có thể lan theo gió và chuỗi thức ăn, vượt xa hình dạng chiếc hố. [1]

Điều gì khiến Plowshare chấm dứt?

Khi triển vọng đào hố giảm dần, chương trình chuyển sang dùng vụ nổ để phá đá và tăng dòng khí tự nhiên. Project Gasbuggy năm 1967 làm nứt tầng đá nhưng khí thu được chứa tritium nên không thể bán. Project Rulison sau đó tốn gần 11 triệu USD, trong khi lượng khí được đánh giá chỉ đáng giá tối đa khoảng 1,5 triệu USD và vẫn có sản phẩm phóng xạ. Phá được đá không đồng nghĩa với tạo ra hàng hóa có thể đưa ra thị trường. [1]

Từ tháng 12/1961 đến tháng 5/1973, Mỹ kích hoạt 35 thiết bị hạt nhân trong 27 dự án Plowshare. Chương trình bị hủy năm 1977 mà không đạt mục tiêu dân sự nào. Thất bại của nó không nằm ở việc sức nổ quá yếu, mà ở khoảng cách giữa một biến đổi tức thời và một công trình có ích lâu dài. Hạ tầng còn phải đáp ứng yêu cầu về an toàn, chi phí, sản phẩm đầu ra và sự chấp nhận của cộng đồng, những điều mà năng lượng khổng lồ không thể tự giải quyết. [1]