Tại sao uranium là “nút thắt” trong các cuộc xung đột?

(Dân trí) - Làm giàu uranium là một trong những kỹ thuật quan trọng trong chuỗi phát triển năng lượng hạt nhân. Nhưng chính bước này cũng có thể là cánh cửa dẫn tới công nghệ vũ khí nguyên tử.

Tuần vừa qua, căng thẳng giữa Israel và Iran leo thang khi Israel tiến hành các cuộc tấn công vào 3 cơ sở hạt nhân trọng yếu của Iran, cũng như làm thiệt mạng nhiều nhà khoa học. Ba địa điểm gồm Natanz, Isfahan và Fordow vốn dĩ có lịch sử lâu dài và chức năng then chốt trong chương trình làm giàu uranium của Iran.

Trong đó, Natanz và Fordow là các cơ sở chính phục vụ quá trình làm giàu uranium bằng công nghệ máy ly tâm khí hiện đại. Còn Isfahan đảm nhiệm khâu chuẩn bị nguyên liệu (uranium hexafluoride – UF₆).

Bên trong cơ sở làm giàu uranium ở Isfahan, cách Tehran 450km về phía nam (Ảnh: Reuters).

Những vụ tấn công nhắm vào các cơ sở này nhằm mục đích làm chậm hoặc gián đoạn chu trình sản xuất uranium làm giàu cao, vốn có thể biến Iran thành một quốc gia có khả năng sở hữu bom nguyên tử trong ngắn hạn.

Uranium có đặc tính gì, vì sao phải làm giàu uranium?

Uranium là nguyên tố hóa học có ký hiệu là U và số hiệu nguyên tử 92, thuộc nhóm actini trong bảng tuần hoàn. Đây là một kim loại nặng có tính phóng xạ nhẹ, tự nhiên xuất hiện trong các loại quặng trên vỏ Trái Đất, đặc biệt trong sa khoáng, đá granit và đá trầm tích.

Trong tự nhiên, uranium tồn tại chủ yếu dưới dạng uranium-238 (U-238), chiếm tới 99,27%, còn uranium-235 chỉ chiếm khoảng 0,72%. Tuy nhiên, chỉ uranium-235 mới có khả năng sinh năng lượng để dùng trong lò phản ứng hạt nhân, cũng như  chế tạo bom nguyên tử.

Uranium ở dạng tự nhiên (Ảnh: Wikipedia).

Vì vậy, chúng ta biết đến khái niệm làm giàu uranium. Quá trình này về cơ bản là loại bỏ dần đồng vị uranium-238 để tăng tỷ lệ uranium-235 lên mức cần thiết, giúp tối ưu hóa khả năng sinh năng lượng.

Để làm điều đó, người ta sử dụng máy ly tâm – một thiết bị quay với tốc độ rất cao, lên đến 70.000 vòng mỗi phút – nhằm khai thác sự khác biệt rất nhỏ về trọng lượng giữa U-238 và U-235.

Khi uranium được đưa vào máy ly tâm ở dạng khí, các nguyên tử nặng hơn (U-238) sẽ bị đẩy ra phía ngoài, còn nguyên tử nhẹ hơn (U-235) ở gần trung tâm, từ đó dần tách riêng được U-235.

Mật độ các đồng vị U-235 (màu xanh nhạt) trước và sau quá trình làm giàu uranium bằng máy ly tâm (Ảnh: Science).

Quá trình này được lặp lại hàng nghìn lần để đạt mức độ làm giàu cần thiết. Cụ thể, khoảng 3–5% cho mục đích sử dụng của nhà máy điện hạt nhân, và khoảng 90% để chế tạo vũ khí hạt nhân.

Chính vì khả năng này, uranium và đặc biệt là quá trình làm giàu uranium được quốc tế giám sát chặt chẽ, bởi cùng một công nghệ có thể phục vụ cả mục đích hòa bình lẫn quân sự.

Việc các quốc gia như Iran sở hữu công nghệ làm giàu uranium luôn gây lo ngại toàn cầu vì chỉ cần nâng tỷ lệ U-235 lên đủ cao, họ có thể chế tạo vũ khí hủy diệt hàng loạt trong thời gian ngắn.

Nhìn từ góc độ kỹ thuật, làm giàu uranium là một quá trình cực kỳ tinh vi, đòi hỏi cơ sở hạ tầng phức tạp, kiểm soát chính xác và chi phí lớn. Đây cũng là điều khiến nó trở thành ranh giới then chốt giữa năng lượng (phát triển điện hạt nhân) và tham vọng quân sự (bom hạt nhân).

Các cấp độ làm giàu uranium

4 cấp độ làm giàu uranium (Ảnh: centrusenergy).

Tùy vào tỷ lệ U-235, uranium có thể phục vụ nhiều mục đích khác nhau. Cụ thể, với mức 3–5%, uranium được coi là “làm giàu thấp” (LEU), đủ để sử dụng trong các lò phản ứng điện hạt nhân dân sự nhằm tạo ra năng lượng mà không gây rủi ro lan truyền vũ khí.

Từ 20% trở lên, uranium được xếp vào loại “làm giàu cao” (HEU), có khả năng chế tạo vũ khí. Đặc biệt, vũ khí hạt nhân yêu cầu uranium được làm giàu lên đến 90% - mức được gọi là “cấp độ vũ khí toàn cầu”.

Một điểm đáng lo ngại là việc làm giàu uranium từ 60% lên 90% trên thực tế dễ hơn nhiều so với từ 0,7% lên 60%, bởi khối lượng U-238 cần loại bỏ ngày càng ít. Nói cách khác, làm giàu uranium đến cấp độ vũ khí dễ hơn so với giai đoạn đầu để dùng cho lò phản ứng hạt nhân.

Quy trình SILEX bao gồm việc tách đồng vị U-235 bằng tia laser. Công nghệ này có thể thay đổi tương lai của quá trình làm giàu bằng cách sử dụng ít không gian và năng lượng hơn (Ảnh: Science).

Ngoài năng lượng và vũ khí, uranium còn có ứng dụng y học đáng kể.

Tại đó, đồng vị U-235 hoặc uranium làm giàu cao có thể được sử dụng để sản xuất molypden-99, chất phóng xạ thiết yếu trong chẩn đoán hình ảnh và điều trị ung thư.

Như vậy, có thể xem uranium là nguyên liệu có tính lưỡng dụng cao, đồng thời phục vụ cả mục đích nhân đạo lẫn tiềm năng quân sự, tùy thuộc vào cách mỗi quốc gia tiếp cận đối với công nghệ này.

Chịu sự giám sát chặt chẽ từ các tổ chức quốc tế

Chính vì đặc tính lưỡng dụng đó mà công nghệ làm giàu uranium trở thành mối quan tâm hàng đầu trong các hiệp định không phổ biến vũ khí hạt nhân.

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đóng vai trò thanh tra, giám sát hoạt động làm giàu uranium tại các quốc gia thành viên, đảm bảo rằng mục tiêu sử dụng là dân sự, không chuyển hóa sang quân sự.

Hiệp ước không phổ biến vũ khí hạt nhân (NPT) được ký kết từ năm 1968 quy định rõ các nghĩa vụ này. Tuy nhiên, thực tế giám sát lại phức tạp hơn nhiều khi các quốc gia như Iran vừa duy trì hợp tác một phần với IAEA, vừa tiếp tục mở rộng năng lực làm giàu vượt ngưỡng thông thường.

Các địa điểm hạt nhân chính của Iran đang bị Israel nhắm tới (Ảnh: AP).

Khi Iran đạt mức làm giàu 60% – cao hơn bất kỳ mục đích dân sự nào – nhiều chuyên gia đánh giá rằng nước này có thể rút ngắn “khoảng cách chế tạo bom” chỉ còn tính bằng vài tuần, nếu quyết định chính trị được đưa ra.

Đó cũng là lý do các cơ sở làm giàu như Natanz, Fordow, Isfahan thường xuyên trở thành mục tiêu nhắm đến không chỉ trong ngoại giao mà cả trong chiến lược quân sự, như những gì đã xảy ra trong đợt không kích gần đây.

Tiềm năng, giá trị chiến lược của uranium

Với đà phát triển hiện nay, công nghệ làm giàu uranium đang hướng tới những bước tiến đột phá. Trong đó, nghiên cứu sử dụng laser (công nghệ SILEX) có thể mở ra khả năng làm giàu chính xác, hiệu quả hơn rất nhiều so với máy ly tâm.

Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra nhiều thách thức mới trong việc kiểm soát, lan truyền công nghệ, bởi các hệ thống laser nhỏ gọn dễ cất giấu hơn nhiều so với cơ sở ly tâm đồ sộ.

Trung tâm nghiên cứu hạt nhân SCK CEN tại Mol, tỉnh Antwerp, Bỉ (Ảnh: Belganewsagency).

Từ góc nhìn kinh tế, quá trình làm giàu uranium cũng ngày càng có giá trị thương mại. Các nước không có công nghệ làm giàu thường phải nhập khẩu LEU từ các quốc gia khác hoặc từ các trung tâm làm giàu quốc tế – điển hình như tổ hợp ở Nga, Pháp, hoặc Kazakhstan. 

Bức tranh toàn cầu cho thấy, càng về sau, việc kiểm soát uranium không còn là vấn đề đơn thuần của an ninh, mà đã trở thành một phần trong chiến lược năng lượng dài hạn của nhiều quốc gia.

Khi thế giới nỗ lực chuyển đổi sang các nguồn năng lượng ít phát thải carbon, uranium – với vai trò nhiên liệu chính cho điện hạt nhân – có thể trở thành yếu tố then chốt, không kém dầu mỏ hay khí đốt tự nhiên trong thế kỷ 21.

Nguồn: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-uranium-la-nut-that-trong-cac-cuoc-xung-dot-20250621175146509.htm