Vũ khí uran nghèo

Được khám phá ra từ thế kỷ thứ XVIII, uran là một nguyên tố có ở mọi nơi trên trái đất nhưng chủ yếu với hàm lượng rất nhỏ (lượng vết). Năm 1938, các nhà vật lý người Đức là O.Hahn và F.Strassmann đã chứng tỏ rằng uran có thể phân chia thành các mảnh và giải phóng năng lượng. Uran là nhiên liệu chủ yếu cho các lò hạt nhân và là vật liệu chính để chế tạo vũ khí hạt nhân.

Uran tự nhiên gồm có 3 đồng vị là U-238, U-235 và U-234. Các đồng vị của uran là các nguyên tố phóng xạ. Hạt nhân của các nguyên tố phóng xạ là không bền, có nghĩa là chúng sẽ biến đổi thành các nguyên tố khác thông qua việc phát xạ các hạt hoặc là hấp thụ các hạt. Quá trình này được biết đến với tên gọi là phân rã phóng xạ và chúng sẽ đưa đến việc phát xạ hạt alpha hay bêta từ hạt nhân. Các phân rã này thường kèm theo việc bức xạ gama, một loại bức xạ điện từ giống như tia X. Ba loại bức xạ này có đặc trưng rất khác nhau nhưng tất cả chúng đều là bức xạ ion hoá. Mỗi loại đều có đủ năng lượng để phá vỡ liên kết hoá học và do đó có khả năng phá hoại hoặc tiêu diệt các tế bào sống.

U-238 là đồng vị phổ biến nhất trong quặng uran, có thời gian bán dã là 4,5 tỷ năm, tức là sau thời gian đó một nửa số hạt nhân U-238 trong bất kỳ mẫu vật nào sẽ bị phân rã. U-238 phân rã bằng cách phát xạ hạt alpha biến thành hạt nhân Th-234, sau đó Th-234 lại phân rã bằng cách phát xạ bức xạ bêta biến thành hạt nhân Pc-234. Hạt nhân Pc-234 lại phân rã bêta để trở thành hạt nhân U-234. Quá trình phân rã sẽ tiếp tục thông qua các phân rã alpha, bêta và cuối cùng kết thúc ở đồng vị bền chì (Pb-206).

Tính chất quan trọng của uran đối với việc chế tạo vũ khí hạt nhân và phát triển điện hạt nhân là ở khả năng phân hạch của nó hay khả năng phân chia thành các mảnh nhẹ hơn khi nó bị bắn phá bởi các nơtron và kèm theo đó là việc giải phóng năng lượng trong quá trình phân hạch. Trong số các đồng vị tự nhiên của uran, chỉ có U-235 là có khả năng duy trì được phản ứng phân hạch dây chuyền trong đó mỗi phân hạch sẽ tạo ra đủ số lượng nơtron để gây ra phản ứng tiếp theo duy trì quá trình phân hạch mà không cần đến nguồn nơtron bên ngoài. Ngược lại, U-238 không thể duy trì được phản ứng phân hạch dây truyền nhưng có thể được chuyển hoá thành Pu-239 dưới tác dụng của nơtron. Pu-239 là một nguyên tố không tồn tại trong tự nhiên, đã được sử dụng để chế tạo quả bom nguyên tử được thử nghiệm ngày 16 tháng 7 năm 1945 và được ném xuống Nagadaki trong ngày 9 tháng 8 năm 1945.

Nói chung, các lò phản ứng sử dụng uran dưới dạng dioxite uran (UO ₂) hoặc dưới dạng uran kim loại. Vũ khí hạt nhân sử dụng uran kim loại. Phần lớn các lò phản ứng dân sự và nhiều lò phản ứng trong quân sự sử dụng uran có độ giàu đồng vị U-235 cao hơn so với uran tự nhiên. Quá trình làm tăng lượng U-235 một cách tương đối so với U-238 được gọi là quá trình làm giàu. Lượng thải sinh ra từ quá trình làm giàu chính là các uran nghèo. Người ta gọi là uran nghèo bởi vì chúng đã bị lấy đi phần lớn lượng U-235.

Các tính chất của uran nghèo

Uran nghèo (Depleted Uranium-DU) có hoạt độ phóng xạ chỉ bằng 40% so với uran tự nhiên nhưng nó vẫn giữ được tất cả các tính chất độc tố hoá học. Uran nghèo là loại vật liệu có giá thành thấp và sẵn có. Nhờ có mật độ cao (19,05g/cm ³, lớn hơn 1,7 lần mật độ của chì là 11,35g/cm ³) và số nguyên tử cao (Z=92) nên uran nghèo có thể làm vật liệu che chắn bức xạ rất tốt. Ngoài ra, mật độ cao và giá thành thấp của uran nghèo còn khiến nó trở thành một loại vật liệu được lựa chọn để làm đối trọng trong các máy bay thay cho Volfram (W) với mật độ 13,3g/cm ³. Một máy bay như Boeing 747 cần khoảng 1.500kg đối trọng uran nghèo hoặc Volfram.

Uran nghèo cũng là một vật liệu rất hiệu quả trong việc chế tạo vỏ xe bọc thép quân sự và đầu đạn chống xe bọc thép. Đầu những năm 1970, quân đội Mỹ đã bắt đầu nghiên cứu sử dụng uran nghèo kim loại làm đầu đạn đâm sâu vào vỏ xe tăng. Các loại vật liệu có mật độ cao như W và DU đã được đưa ra xem xét, tuy nhiên DU đã được lựa chọn bởi sẵn có và dễ cháy. Bề mặt của đầu đạn đâm sâu bằng uran nghèo sẽ nóng chảy khi va chạm (đặc biệt với thép), một phần sẽ hoá lỏng do nhiệt độ sinh ra bởi va chạm và điểm nóng chảy tương đối thấp của uran (1.132 độ C). Do đó mà đầu đạn loại này được xem là rất sắc bén vì nó làm nóng chảy và sau đó làm xuyên thủng xe bọc thép nặng. Sự ma sát gây ra bởi đạn pháo tên lửa hay được lắp đầu đạn bằng uran nghèo khi xuyên sâu vào lớp vỏ bọc thép của xe tăng có thể làm cho xe tăng bị cháy, tạo nên sol khí đậm đặc có khả năng giết chết con người ở trong xe tăng. Uran nghèo cũng được sử dụng để tăng cường bảo vệ vỏ bọc thép của xe tăng. Khi sử dụng trong xe tăng người ta đưa uran nghèo vào giữa hai lớp vỏ bọc thép của xe và sau đó hàn kín lại.

Ảnh hưởng của vũ khí uran nghèo tới sức khoẻ và môi trường

Cộng đồng quốc tế rất quan tâm đến những hậu quả đối với sức khoẻ và môi trường gây ra do việc sử dụng vũ khí uran nghèo trong chiến tranh vùng Vịnh và xung đột Balkan năm 1991. Uran nghèo thoát ra từ vũ khí bị cháy dưới dạng các hạt nhỏ, hạt bụi mà con người có thể hít phải, ăn phải hoặc là chúng tồn tại trong môi trường và phát ra bức xạ chiếu ngoài đối với con người. Người ta đã chứng minh được rằng sự chiếu xạ đó có thể gây ra các ảnh hưởng có hại cho sức khoẻ, nhất là bệnh máu trắng và các dạng ung thư khác. Như vậy, vũ khí uran nghèo có thể làm ảnh hưởng đến sức khoẻ của dân chúng sống trong khu vực xung đột của chiến tranh vùng Vịnh và vùng Bankan.

Do dạng hoá học của nó, ảnh hưởng của uran nghèo lên sức khoẻ của con người là rất phức tạp, bắt buồn từ cơ chế về bức xạ và cơ chế về hoá học, và các thông tin về ảnh hưởng đến sức khoẻ và môi trường của uran còn rất hạn chế. Tuy nhiên, bởi vì uran và uran nghèo cơ bản là giống nhau, ngoại trừ thành phần phóng xạ, nên các nghiên cứu khoa học về uran tự nhiên có thể áp dụng được cho uran nghèo.

Việc chiếu xạ ngoài có thể xảy ra đối với dân cư sống ở vùng xung quanh khu vực có kim loại uran nghèo, ví dụ: người làm việc trong kho đạn dược hoặc xe cộ được trang bị đầu đạn có chứa uran nghèo hay vỏ xe bọc thép uran nghèo, người tiếp xúc với bụi và mảnh đạn tạo ra sau vụ nổ hay ảnh hưởng của đạn pháo uran nghèo. Ảnh hưởng do chiếu xạ ngoài chỉ giới hạn ở các hiệu ứng bức xạ nếu như không có việc ăn hít thở hay hấp thụ qua da các sản phẩm uran nghèo. Việc chiếu xạ trong sẽ xảy ra khi ăn phải hay hít phải. Trong chiến tranh, các vết thương cũng có thể tác động như một cách chiếu xạ bổ sung nếu như chúng bị gây ra bởi các mảnh đạn hay vỏ bọc sắt bằng uran nghèo. Uran là độc tố hoá học có nồng độ cao và có thể gây tổn thương cho các tổ chức bên trong cơ thể, nhất là thận. Các nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra rằng uran có thể ảnh hưởng đến việc sinh sản, sự phát triển của bào thai và tăng rủi ro về bệnh máu trắng và ung thư các mô mềm. Xét theo quan điểm về phóng xạ thấy rằng phân rã của uran nghèo chủ yếu thông qua các phát xạ alpha. Hạt alpha thì không thể xâm nhập qua các lớp da bên ngoài nhưng lại có thể ảnh hưởng đến bên trong cơ thể nếu như uran nghèo bị người ta ăn phải hay hít phải. Việc chiếu xạ do bức xạ alpha và bêta từ các hạt uran nghèo không hoà tan bị người ta hít phải có thể dẫn đến làm tổn thương mô phổi và cũng có thể làm tăng khả năng xảy ra ung thư phổi. Tương tự như vậy, uran nghèo bị hấp thụ vào trong máu và bị giữ lại trong các tổ chức khác của cơ thể, nhất là trong xương sẽ làm tăng nguy cơ ung thư các tổ chức này tuỳ thuộc vào mức độ chiếu xạ lớn hay nhỏ. Tuy nhiên, ở mức chiếu xạ thấp thì nguy cơ ung thư được biết là rất thấp.

Cho đến nay, dựa trên một số ít ỏi các nghiên cứu dịch tễ học về ảnh hưởng chiếu xạ do ăn hay hít phải các hạt uran nghèo, do các tổn thương da và các vết thương bị nhiễm uran nghèo, cũng như dựa trên các nghiên cứu về các công nhân làm việc với uran tự nhiên và uran giàu, chưa thể có kết luận gì về ảnh hưởng có hại của uran nghèo đối với sức khoẻ. Tuy nhiên, sau khi phát hiện rất nhiều trường hợp ung thư, một số đã bị chết, trong đó có người nguyên là binh sĩ gìn giữ hoà bình người châu Âu bị nghi là có liên quan đến việc sử dụng vũ khí uran nghèo trong các đợt oanh kích của không quân NATO vào Nam Tư năm 1991, NATO đang phải đối mặt với các cuộc tranh cãi căng thẳng giữa các nước thành viên về việc sử dụng loại vũ khí này và ảnh hưởng đến sức khoẻ đối với những binh sĩ gìn giữ hoà bình. Một số nước thành viên thì bào chữa cho việc sử dụng vũ khí uran nghèo bằng cách đưa ra các chứng minh là không có sự liên quan giữa các trường hợp ung thư và vũ khí này, trong khi các nước khác thì lại đòi hỏi phải chấm dứt ngay việc sử dụng chúng trong quân đội NATO.