Chàng trai trẻ đam mê chất phóng xạ

Khi vào học ngành Vật lý Trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐH Quốc gia TPHCM), sinh viên Nguyễn Văn Thắng cũng chỉ có mong muốn rất bình thường là ra trường có việc làm ổn định. Thế nhưng, sau khi ra trường năm 2012, Thắng mạnh dạn xin ở lại làm việc tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân của trường. Thế rồi, nhờ môi trường làm việc và sự hướng dẫn của các thầy cô, Thắng đam mê nghiên cứu về hạt nhân, chất phóng xạ từ lúc nào không biết. Và đến nay, Th.S Nguyễn Văn Thắng (29 tuổi) đã đạt thành tích đáng nể khi có tới 13 công trình nghiên cứu trên các tạp chí chuyên ngành có chỉ số ảnh hưởng cao và nhiều đóng góp cho khoa học của Việt Nam cũng như thế giới về những phát hiện, đề xuất mới về chất phóng xạ. 

Theo đuổi đam mê

Năm 2008, cậu học sinh Nguyễn Văn Thắng xuất thân từ huyện Càng Long (tỉnh Trà Vinh) thi đậu cả 2 trường: ĐH Sư phạm TPHCM và ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐH Quốc gia TPHCM). Sau đó Thắng quyết định chọn ngành Vật lý của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. “Thực tế, tôi vào sư phạm là theo mong muốn của cha mẹ. Tuy nhiên, tôi lại thích Vật lý nên chọn ngành này”, Th.S Thắng bộc bạch.

Năm 2012, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên thành lập Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân nên Thắng đã đăng ký về cộng tác và học thạc sĩ. Đến năm 2015, Thắng hoàn thành luận văn thạc sĩ. Sau đó, khi Nhà nước có chủ trương thành lập nhà máy điện hạt nhân và Thắng được chọn để sang Hungary học cách vận hành nhà máy điện hạt nhân. 

Thế nhưng sau đó dự án nhà máy điện hạt nhân bị khép lại và những dự tính của Thắng trong tương lai cũng dừng theo. Trong giai đoạn năm 2015-2017, việc nghiên cứu của Thắng cũng gặp rất nhiều trở ngại và khó khăn về tài chính. “Lúc đó, tôi suy nghĩ rất nhiều và bắt đầu chuyển hướng nghiên cứu vật lý hạt nhân kết hợp với môi trường. Thực tế, lĩnh vực vật lý hạt nhân, phóng xạ thật sự rất mới đối với tôi. Trong khi đó, lĩnh vực phóng xạ với môi trường, đặc biệt là phóng xạ tự nhiên trong môi trường đất của đất nước mình rất thời sự, nhưng chưa có nghiên cứu nào đụng đến. Quả thật với điều kiện đồng lương ít ỏi nhưng việc lấy mẫu, đo đạc, phân tích, mô phỏng đều phải xuất tiền túi. Nếu không có đam mê thì tôi và các đồng nghiệp khó có thể đeo đuổi và có được những hướng đi mới”, Th.S Thắng thổ lộ.

Những đóng góp mới cho khoa học 

Sự kiên trì của Thắng và các đồng nghiệp đã thật sự gặt hái được nhiều thành công. Thành quả đáng nể đó là anh và các đồng nghiệp đã công bố tới 13 công trình nghiên cứu trên các tạp chí chuyên ngành có chỉ số ảnh hưởng cao (Impact Factor - IF) và các công trình đều thuộc nhóm Q1 (nhóm đề tài có chất lượng và giá trị nhất).

Đặc biệt, năm 2018, công trình nghiên cứu “Tính toán tốc độ suy giảm hoạt độ 137Cs trong lớp đất bề mặt” là phát hiện mới và có giá trị khoa học với Việt Nam và cả thế giới. 

Theo Th.S Nguyễn Văn Thắng, 137Cs là đồng vị phóng xạ nhân tạo phổ biến nhất trong tự nhiên. Nguồn gốc sinh ra chủ yếu từ các vụ thử vũ khí hạt nhân trong Thế chiến thứ II và tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân như Chernobyl, TMI-2 và Fukushima. Trong đất, 137Cs có nguồn gốc từ sự rơi lắng từ khí quyển và tồn tại chủ yếu trong lớp đất mặt (0-20cm). Thời gian bán rã của đồng vị 137Cs là T1/2 = 30,07 năm. Tuy nhiên trong lớp đất mặt hoạt độ của nó suy giảm một nửa trong khoảng thời gian Te1/2 nhỏ hơn 30,07 năm. Khoảng thời gian này phụ thuộc vào nhiều các yếu tố môi trường như tính chất lý, hóa của đất, khí hậu, cây trồng… Có những nơi trên thế giới Te1/2 có thể nhỏ hơn 10 năm. 

Lần đầu tiên, khái niệm “Time to crop”, thời gian để trồng trọt an toàn, được tính toán trên nhiều loại cây trồng khác nhau. Các tiếp cận này dựa trên rất nhiều tham số lý, hóa và môi trường như: liều hiệu dụng, hệ số vận chuyển từ đất lên cây trồng, hệ số vận chuyển từ thức ăn gia súc lên thịt và sữa, lượng tiêu thụ… 

Th.S Nguyễn Văn Thắng cho hay, công trình đưa ra một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong việc tính toán tốc độ suy giảm hoạt độ của đồng vị phóng xạ 137Cs trong lớp đất bề mặt. Trong đó, các mô hình mô phỏng sự vận chuyển của độc chất (toxic) trong các hệ sinh thái lần đầu tiên được cải tiến để phù hợp và áp dụng cho các nguyên tố phóng xạ trong đất. Công trình công bố thời gian bán rã trong đất mặt của 137Cs ở vùng nhiễm xạ nặng của các nhà máy điện hạt nhân Fukushima (Nhật Bản) và Chernobyl (Ukraine). 

Mặt khác, công trình cũng đưa ra dự đoán tình hình nhiễm xạ 137Cs trong lớp đất bề mặt của Việt Nam. Khái niệm thời gian dự đoán để trồng trọt “Time to crop” trên vùng đất nhiễm xạ dùng cho mục đích nông nghiệp được đưa ra. Các giá trị tính toán của công trình này phù hợp với điều kiện Việt Nam và được giới khoa học trên thế giới chấp nhận, có giá trị tham khảo thông qua 2 bài báo đăng trên tạp chí có uy tín hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu. 

Thực tế, thời gian tồn tại của các nguyên tố phóng xạ trong đất không những phụ thuộc vào chu kỳ bán rã vật lý của đồng vị phóng xạ mà còn bị tác động của các yếu tố môi trường như: tính chất của đất và điều kiện khí hậu. Thời gian này được đặc trung bởi thời gian bán rã hiệu dụng trong đất. Nghiên cứu thời gian tồn tại của các nguyên tố phóng xạ trong đất có ý nghĩa khoa học và thực tế trong việc đánh giá mức độ ảnh hưởng phóng xạ, các đề xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Thực nghiệm nghiên cứu về vấn đề này vô cùng khó khăn và phải được tiến hành trong nhiều năm. 

Trong hoàn cảnh đất bị nhiễm xạ nặng (như sau các tai nạn ở Fukushima, Chernobyl hay những tai nạn khác có thể xảy ra trong tương lai), cần phải có một thời gian dài đề có thể đạt trạng thái an toàn. Trong công trình nghiên cứu này, nhóm của Th.S Nguyễn Văn Thắng đã tính toán được khoảng thời gian đó. Riêng đối với thời gian để trồng trọt an toàn được tính toán trên nhiều loại cây trồng khác nhau, có thể áp dụng cho điều kiện nông nghiệp ở Việt Nam.