Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Chất thải hạt nhân - chìa khóa cho sản xuất hydro xanh (29/12/2025)

Một nghiên cứu mới từ Đại học Sharjah ở các Tiểu vương quốc Ả Rập đã đưa ra cách tiếp cận hoàn toàn khác về nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Chất thải hạt nhân thay vì trở thành gánh nặng môi trường, lại có thể giúp nâng cao hiệu suất sản xuất hydro - yếu tố quan trọng của nền kinh tế hydro trong tương lai. Kết quả nghiên cứu cho thấy bức xạ và nhiệt từ nhiên liệu đã qua sử dụng, có thể được khai thác để thúc đẩy quá trình tách nước thành hydro và oxy, mở ra một hướng đi mới trong sản xuất hydro “xanh” với chi phí thấp hơn.

Hydro từ lâu được coi là nguồn năng lượng sạch lý tưởng vì khi đốt cháy chỉ tạo ra nước. Tuy nhiên, hydro không phải là nguồn năng lượng sơ cấp mà là vật mang năng lượng, phụ thuộc vào nguồn năng lượng đầu vào để tạo ra nó. Thực tế, phần lớn hydro hiện nay được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch thông qua quy trình reforming methane bằng hơi nước (SMR), một phương pháp rẻ nhưng gây phát thải lớn. Tuy nhiên, điện phân nước cách sản xuất hydro sạch, cần nhiều điện năng và còn kém hiệu quả, khiến chi phí sản xuất hydro xanh vẫn cao. 

Nghiên cứu mới đề xuất tận dụng chất thải hạt nhân trong thời gian lưu trữ tại các hồ làm mát. Các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng thường phải ngâm nhiều năm vì nhiệt độ và mức phóng xạ quá cao, tạo ra dư thừa năng lượng dưới dạng bức xạ và nhiệt. Thay vì lãng phí, nguồn năng lượng này có thể được khai thác để hỗ trợ các bước quan trọng trong quá trình tạo hydro mà không làm tăng rủi ro an toàn, vì nước dùng trong quy trình hoàn toàn tách biệt khỏi vật liệu phóng xạ.

Nhóm nghiên cứu đề xuất bốn phương pháp chính. Thứ nhất là radiolysis, sử dụng bức xạ alpha, beta và gamma để phân tách trước các phân tử nước thành gốc hydro, hydroxyl và các phân tử hoạt hóa khác. Các phân tử này dễ bị dòng điện phân tách, giúp tăng đáng kể sản lượng hydro.

Thứ hai là sử dụng uranium chiết xuất từ chất thải làm chất xúc tác. Uranium có thể xúc tiến các phản ứng điện hóa tương tự như platinum và các kim loại quý nhưng rẻ hơn nhiều.

Thứ ba, uranium cũng có thể làm xúc tác cho quá trình SMR, công nghệ sản xuất hydro phổ biến hiện nay. Khác với xúc tác kim loại truyền thống dễ bị bám carbon, xúc tác uranium mang lại hiệu quả cao hơn.

Phương pháp cuối cùng tận dụng nhiệt thừa của chất thải hạt nhân. Nhiệt sinh ra từ chất thải hạt nhân được dùng để cung cấp năng lượng cho các phản ứng hóa học và điện hóa, tăng hiệu suất mà không cần đầu tư hệ thống sưởi bổ sung.

Theo nhóm nghiên cứu, việc biến chất thải hạt nhân thành nguồn lực phục vụ sản xuất năng lượng sạch chính là hướng tiếp cận đột phá, qua đó giải quyết được vấn đề môi trường nan giải./.

N.P.D (NASTIS), theo NewAtlas, 12/2025

Ngày cập nhật: 22/12/2025

https://www.vista.gov.vn/vi/news/khoa-hoc-ky-thuat-va-cong-nghe/chat-thai-hat-nhan-chia-khoa-cho-san-xuat-hydro-xanh-12546.html