Đoạn Video
Ảnh
Không Màng Thế Sự
Thành viên nổi tiếng
Tin tức gần đây thật đáng kinh ngạc: Nhà máy điện hạt nhân lớn nhất nước Pháp, Gravelines, đã bị tê liệt hoàn toàn bởi một đàn sứa nhỏ. Một bên là những vũ công duyên dáng, đầy tính nghệ thuật của biển cả, bên kia là một pháo đài thép với công suất phát điện 5,4 gigawatt (1 gigawatt = 1 tỷ watt), cảnh tượng thật hài hước: một con kiến vấp phải một con voi.
Dù sao đi nữa, sự cố này đã xảy ra, và nó không phải là hiếm. Hầu như tất cả các nhà máy điện ven biển trên thế giới đều gặp rắc rối với sứa, nhưng mức độ nghiêm trọng khác nhau.
Sứa "trạm phát điện rắc rối", điều này không phải là mới
Ngay từ năm 2009, một nhà máy nhiệt điện trực thuộc Công ty TNHH Phát điện Thanh Đảo đã bị sứa biển tấn công. Nhà máy có đường ống dẫn nước đường kính 5 mét ở vịnh Giao Châu, cách đó 800 mét. Sứa bị hút vào bộ lọc của phòng bơm, gây tắc nghẽn. Công nhân đã phải làm thêm giờ, loại bỏ 20.000 đến 30.000 kg sứa mỗi ngày để đảm bảo cung cấp điện an toàn cho người dân Thanh Đảo.
Năm 2023, Nhà máy điện hạt nhân Hồng Yến Hà của nước tôi cũng bị sứa tấn công. Mặc dù nhà máy đã chuẩn bị sẵn sàng bằng cách lắp đặt lưới chắn sinh vật biển gần cửa lấy nước, nhưng số lượng sứa quá lớn đã phá hỏng dây cáp lưới, buộc nhà máy phải tạm thời đóng cửa vì lý do an toàn.
Các vụ sứa tấn công phổ biến hơn ở nước ngoài. Vào những năm 1970, các nhà máy điện ven biển ở Nhật Bản thường xuyên bị sứa tấn công, có thể đốt người. Năm 2006, một cuộc xâm lược của sứa tại một nhà máy điện hạt nhân Nhật Bản đã khiến chín công nhân thiệt mạng.
Ngay cả tàu sân bay hạt nhân USS Ronald Reagan của Mỹ cũng bị sứa tấn công khi đang làm nhiệm vụ tại Úc. Cửa hút nước bị chặn, khiến nó "hỏng" và bị cư dân mạng chế giễu trong một thời gian dài.
Có vô số ví dụ tương tự. Bất kỳ cơ sở nào sử dụng lượng lớn nước biển đều có thể là mục tiêu tiềm năng của sứa. Một khi bị tấn công, hiện tại không có cách nào tốt hơn để xử lý ngoài việc ngừng hoạt động.
Tại sao những sinh vật mềm mại này, gần như hoàn toàn được cấu tạo từ nước, lại có sức mạnh đến vậy? Giải thích điều này không hề dễ dàng, vì nó liên quan đến nhiều lĩnh vực, bao gồm cơ học chất lưu, sinh thái học, khí tượng học và vật lý vật chất mềm. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu từng lĩnh vực một.
Sứa có đặc biệt nhắm vào các nhà máy điện để gây rắc rối không?
Tại sao nhà máy điện hạt nhân lại phổ biến đến vậy? Có phải sứa đuổi theo chúng không?
Các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, đòi hỏi phải liên tục cung cấp nước biển để làm mát. Một tổ máy điện hạt nhân công suất một triệu kilowatt cần khoảng một triệu mét khối nước biển mỗi giờ, tương đương với việc xả một nửa lượng nước từ Hồ Tây trong một giờ.
Để có đủ nước biển, ống dẫn nước của nhà máy điện hạt nhân, giống như một "máy hút bụi " khổng lồ, được đặt tại khu vực có dòng hải lưu ổn định nhất. Mặc dù sứa trông có vẻ bơi lội tự do trong nước, nhưng thực ra chúng bơi rất kém và buộc phải trôi theo dòng hải lưu mạnh.
Sau đó, một thảm kịch đã xảy ra: dòng hải lưu cuốn đàn sứa vào bờ, nơi chúng tình cờ chạm trán nhà máy điện hạt nhân, một "siêu máy hút bụi". Những con sứa không chủ động tấn công mà chỉ tình cờ đi ngang qua và bị hút vào bởi một lực không thể cưỡng lại.
Tuy nhiên, hệ thống ống dẫn nước của nhà máy điện hạt nhân không hoàn toàn không có khả năng phòng thủ. Mỗi ống, với diện tích mặt cắt hàng chục, thậm chí hàng trăm mét vuông, đều được trang bị các thiết bị lọc. Ví dụ, ống dẫn nước biển tại nhà máy điện hạt nhân Gravelines ở Pháp sử dụng bộ lọc trống quay tự làm sạch, tự làm sạch trong quá trình hoạt động. Để chặn hoàn toàn các bộ lọc này, sứa phải tạo thành một lực lớn và đồng loạt tấn công.
Nhà máy điện hạt nhân Gravelines ở Pháp
Theo lẽ thường, sứa không tụ tập chủ động như cá. Ấu trùng của chúng lẽ ra phải được nước biển phân tán và phát tán sau khi sinh. Vậy tại sao chúng lại tụ tập nhiều như vậy? Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng khi chỉ trôi theo dòng nước, sứa hoạt động theo mô hình hòa tan-khuếch tán, phân tán đều chứ không tụ tập. Tuy nhiên, trong những điều kiện bên ngoài bất thường, chẳng hạn như vật cản, dòng chảy ngược hoặc hạn chế địa hình, sứa thụ động tích tụ thành đàn dày đặc, giống như rác thải tích tụ gần sông ngòi và bờ biển.
Để hiểu được các nguyên lý này, các nhà khoa học đã nghiên cứu các dòng hải lưu ven biển, thủy triều và sóng (tức là động lực học chất lưu ven biển) và thông qua các mô phỏng phức tạp, đã tìm ra một số cách để dự đoán sự tập trung của sứa trên quy mô lớn.
Tại sao sứa mềm lại trở thành "chuyên gia chặn cửa" của các nhà máy điện?
Vì sứa thường tụ tập dọc theo các vùng ven biển do sự kết hợp của dòng hải lưu ven biển và đại dương, vậy làm sao những sinh vật mềm này có thể chặn các cửa sông? Chúng không thể bị vỡ ra như thạch sao?
Điều này đòi hỏi sự hiểu biết về khái niệm "chuyển pha gây nhiễu do lực trong vật chất mềm ". Điều này không khó hiểu. Ví dụ, khi uống trà sữa trân châu, nếu bạn nhấp từng viên trân châu một qua ống hút, các viên trân châu sẽ trôi qua một cách trơn tru. Tuy nhiên, nếu bạn nhấp một ngụm đột ngột, các viên trân châu có thể bị vón cục ở đầu ống hút, bị kẹt và làm tắc hoàn toàn ống hút. Lúc này, những viên trân châu ban đầu mềm, dai bắt đầu biểu hiện các đặc tính giống như chất rắn.
Khi sứa làm tắc nghẽn bộ lọc, đó là một phiên bản phóng đại của "ngọc trai chặn ống hút". Từng con sứa mềm yếu và mỏng manh, nhưng khi hàng ngàn con bị dòng nước mạnh đẩy về phía bộ lọc với tốc độ cao, chúng không có đủ thời gian và không gian để đi qua các lỗ chân lông. Chúng ngay lập tức bị nghiền nát, nước bị ép ra ngoài, và các mô gelatin của chúng bị vướng vào nhau và xếp chồng lên nhau, cuối cùng tạo thành một "bức tường sứa" dày đặc, không thấm nước.
Sau khi bức tường được hình thành, những con sứa tiếp theo sẽ tiếp tục "bổ sung gạch ngói", khiến nó dày hơn và chắc hơn, và cuối cùng chặn hoàn toàn đường dẫn nước làm mát vào. Đây được gọi là "chuyển pha" - từ trạng thái lỏng của một số lượng lớn các cá thể mềm phân tán sang trạng thái rắn hoàn toàn.
Có thể thấy rằng nguyên nhân khiến nhà máy điện hạt nhân ngừng hoạt động không phải là một hay một nhóm sứa, mà là những thay đổi vật lý xảy ra ở một số lượng lớn sứa trong điều kiện động lực học chất lưu cụ thể.
Sứa buộc nhà máy điện phải đóng cửa: rủi ro hệ thống
Nhìn lại toàn bộ sự việc hiện tại, logic rất rõ ràng: việc sứa "buộc đóng cửa" nhà máy điện hạt nhân không phải là một "A dẫn đến B" đơn giản, mà là một rủi ro hệ thống điển hình , giống như hiệu ứng domino, bao gồm một loạt các yếu tố dường như không liên quan được liên kết với nhau, cuối cùng dẫn đến hậu quả thảm khốc.
Chuỗi trông như thế này:
Mối liên hệ đầu tiên là những thay đổi trong hệ sinh thái toàn cầu. Hiện tượng nóng lên toàn cầu làm tăng nhiệt độ nước biển, rút ngắn chu kỳ sinh sản của sứa và đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của chúng. Mặt khác, đánh bắt quá mức lại tiêu diệt các loài thiên địch của sứa (như rùa) và các đối thủ cạnh tranh thức ăn (như một số loài cá). Điều này giống như việc loại bỏ sói và thỏ khỏi rừng, chỉ còn lại cừu. Nếu bạn cung cấp cho chúng đủ ấm và thức ăn, quần thể cừu (sứa) sẽ tự nhiên bùng nổ. Đây là sự kết hợp của các hiệu ứng "từ trên xuống" và "từ dưới lên".
Yếu tố thứ hai là tác động của động lực đại dương cục bộ. Các dòng hải lưu và hướng gió cụ thể “vận chuyển” chính xác các đàn sứa phun trào ngoài khơi đến gần các nhà máy điện hạt nhân.
Yếu tố thứ ba là những hạn chế trong thiết kế kỹ thuật cơ sở công nghiệp. Để đảm bảo hiệu quả và an toàn, các nhà máy điện hạt nhân phải liên tục bơm một lượng lớn nước biển. Vị trí và thiết kế của chúng chắc chắn khiến chúng trở thành những "người thu gom sứa" thụ động.
Mắt xích thứ tư là nguyên lý vật lý vật chất mềm đã đề cập ở trên. Dưới lực hút mạnh, con sứa khổng lồ trải qua "chuyển pha chặn", giáng một đòn chí mạng vào cửa nước.
Có giải pháp nào để đối phó với sứa không?
Trước mắt, việc nâng cấp công nghệ kỹ thuật là khả thi: lắp đặt lưới chắn sinh học chắc chắn hơn cách xa các cửa hút nước, hoặc trang bị cho chúng hệ thống lọc nước mạnh hơn. Một số người khác đề xuất sử dụng sonar để cảnh báo sớm sự di chuyển của sứa, hoặc lắp đặt tường bong bóng tại các cửa hút nước để chuyển hướng dòng chảy và xua đuổi sứa.
Nhưng về lâu dài, đây chỉ là những biện pháp chắp vá. Để thực sự giải quyết vấn đề, chúng ta phải quay lại điểm khởi đầu - phục hồi các hệ sinh thái toàn cầu đã bị con người phá vỡ.
Sứa giữ một vị trí đặc biệt trong hệ sinh thái biển: ấu trùng của chúng (polyp, đĩa sứa và sứa medusa non) là thức ăn cho nhiều loại cá biển. Tuy nhiên, ít sinh vật săn bắt sứa trưởng thành lớn hơn, giàu nước hơn. Khi số lượng cá hoang dã trong đại dương giảm dần, những con sứa lớn chắc chắn sẽ sinh sôi nảy nở.
Có lẽ có một giải pháp: điều chỉnh chế độ ăn uống của con người, giảm tỷ lệ tiêu thụ cá hoang dã và tăng lượng tiêu thụ cá nuôi. Bạn có nghĩ rằng việc yêu cầu con người kiểm soát chế độ ăn uống có thể đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng bình thường không?
Dù sao đi nữa, sự cố này đã xảy ra, và nó không phải là hiếm. Hầu như tất cả các nhà máy điện ven biển trên thế giới đều gặp rắc rối với sứa, nhưng mức độ nghiêm trọng khác nhau.
Sứa "trạm phát điện rắc rối", điều này không phải là mới
Ngay từ năm 2009, một nhà máy nhiệt điện trực thuộc Công ty TNHH Phát điện Thanh Đảo đã bị sứa biển tấn công. Nhà máy có đường ống dẫn nước đường kính 5 mét ở vịnh Giao Châu, cách đó 800 mét. Sứa bị hút vào bộ lọc của phòng bơm, gây tắc nghẽn. Công nhân đã phải làm thêm giờ, loại bỏ 20.000 đến 30.000 kg sứa mỗi ngày để đảm bảo cung cấp điện an toàn cho người dân Thanh Đảo.
Năm 2023, Nhà máy điện hạt nhân Hồng Yến Hà của nước tôi cũng bị sứa tấn công. Mặc dù nhà máy đã chuẩn bị sẵn sàng bằng cách lắp đặt lưới chắn sinh vật biển gần cửa lấy nước, nhưng số lượng sứa quá lớn đã phá hỏng dây cáp lưới, buộc nhà máy phải tạm thời đóng cửa vì lý do an toàn.
Các vụ sứa tấn công phổ biến hơn ở nước ngoài. Vào những năm 1970, các nhà máy điện ven biển ở Nhật Bản thường xuyên bị sứa tấn công, có thể đốt người. Năm 2006, một cuộc xâm lược của sứa tại một nhà máy điện hạt nhân Nhật Bản đã khiến chín công nhân thiệt mạng.
Ngay cả tàu sân bay hạt nhân USS Ronald Reagan của Mỹ cũng bị sứa tấn công khi đang làm nhiệm vụ tại Úc. Cửa hút nước bị chặn, khiến nó "hỏng" và bị cư dân mạng chế giễu trong một thời gian dài.
Có vô số ví dụ tương tự. Bất kỳ cơ sở nào sử dụng lượng lớn nước biển đều có thể là mục tiêu tiềm năng của sứa. Một khi bị tấn công, hiện tại không có cách nào tốt hơn để xử lý ngoài việc ngừng hoạt động.
Tại sao những sinh vật mềm mại này, gần như hoàn toàn được cấu tạo từ nước, lại có sức mạnh đến vậy? Giải thích điều này không hề dễ dàng, vì nó liên quan đến nhiều lĩnh vực, bao gồm cơ học chất lưu, sinh thái học, khí tượng học và vật lý vật chất mềm. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu từng lĩnh vực một.
Sứa có đặc biệt nhắm vào các nhà máy điện để gây rắc rối không?
Tại sao nhà máy điện hạt nhân lại phổ biến đến vậy? Có phải sứa đuổi theo chúng không?
Các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, đòi hỏi phải liên tục cung cấp nước biển để làm mát. Một tổ máy điện hạt nhân công suất một triệu kilowatt cần khoảng một triệu mét khối nước biển mỗi giờ, tương đương với việc xả một nửa lượng nước từ Hồ Tây trong một giờ.
Để có đủ nước biển, ống dẫn nước của nhà máy điện hạt nhân, giống như một "máy hút bụi " khổng lồ, được đặt tại khu vực có dòng hải lưu ổn định nhất. Mặc dù sứa trông có vẻ bơi lội tự do trong nước, nhưng thực ra chúng bơi rất kém và buộc phải trôi theo dòng hải lưu mạnh.
Sau đó, một thảm kịch đã xảy ra: dòng hải lưu cuốn đàn sứa vào bờ, nơi chúng tình cờ chạm trán nhà máy điện hạt nhân, một "siêu máy hút bụi". Những con sứa không chủ động tấn công mà chỉ tình cờ đi ngang qua và bị hút vào bởi một lực không thể cưỡng lại.
Tuy nhiên, hệ thống ống dẫn nước của nhà máy điện hạt nhân không hoàn toàn không có khả năng phòng thủ. Mỗi ống, với diện tích mặt cắt hàng chục, thậm chí hàng trăm mét vuông, đều được trang bị các thiết bị lọc. Ví dụ, ống dẫn nước biển tại nhà máy điện hạt nhân Gravelines ở Pháp sử dụng bộ lọc trống quay tự làm sạch, tự làm sạch trong quá trình hoạt động. Để chặn hoàn toàn các bộ lọc này, sứa phải tạo thành một lực lớn và đồng loạt tấn công.
Nhà máy điện hạt nhân Gravelines ở Pháp
Theo lẽ thường, sứa không tụ tập chủ động như cá. Ấu trùng của chúng lẽ ra phải được nước biển phân tán và phát tán sau khi sinh. Vậy tại sao chúng lại tụ tập nhiều như vậy? Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng khi chỉ trôi theo dòng nước, sứa hoạt động theo mô hình hòa tan-khuếch tán, phân tán đều chứ không tụ tập. Tuy nhiên, trong những điều kiện bên ngoài bất thường, chẳng hạn như vật cản, dòng chảy ngược hoặc hạn chế địa hình, sứa thụ động tích tụ thành đàn dày đặc, giống như rác thải tích tụ gần sông ngòi và bờ biển.
Để hiểu được các nguyên lý này, các nhà khoa học đã nghiên cứu các dòng hải lưu ven biển, thủy triều và sóng (tức là động lực học chất lưu ven biển) và thông qua các mô phỏng phức tạp, đã tìm ra một số cách để dự đoán sự tập trung của sứa trên quy mô lớn.
Tại sao sứa mềm lại trở thành "chuyên gia chặn cửa" của các nhà máy điện?
Vì sứa thường tụ tập dọc theo các vùng ven biển do sự kết hợp của dòng hải lưu ven biển và đại dương, vậy làm sao những sinh vật mềm này có thể chặn các cửa sông? Chúng không thể bị vỡ ra như thạch sao?
Điều này đòi hỏi sự hiểu biết về khái niệm "chuyển pha gây nhiễu do lực trong vật chất mềm ". Điều này không khó hiểu. Ví dụ, khi uống trà sữa trân châu, nếu bạn nhấp từng viên trân châu một qua ống hút, các viên trân châu sẽ trôi qua một cách trơn tru. Tuy nhiên, nếu bạn nhấp một ngụm đột ngột, các viên trân châu có thể bị vón cục ở đầu ống hút, bị kẹt và làm tắc hoàn toàn ống hút. Lúc này, những viên trân châu ban đầu mềm, dai bắt đầu biểu hiện các đặc tính giống như chất rắn.
Khi sứa làm tắc nghẽn bộ lọc, đó là một phiên bản phóng đại của "ngọc trai chặn ống hút". Từng con sứa mềm yếu và mỏng manh, nhưng khi hàng ngàn con bị dòng nước mạnh đẩy về phía bộ lọc với tốc độ cao, chúng không có đủ thời gian và không gian để đi qua các lỗ chân lông. Chúng ngay lập tức bị nghiền nát, nước bị ép ra ngoài, và các mô gelatin của chúng bị vướng vào nhau và xếp chồng lên nhau, cuối cùng tạo thành một "bức tường sứa" dày đặc, không thấm nước.
Sau khi bức tường được hình thành, những con sứa tiếp theo sẽ tiếp tục "bổ sung gạch ngói", khiến nó dày hơn và chắc hơn, và cuối cùng chặn hoàn toàn đường dẫn nước làm mát vào. Đây được gọi là "chuyển pha" - từ trạng thái lỏng của một số lượng lớn các cá thể mềm phân tán sang trạng thái rắn hoàn toàn.
Có thể thấy rằng nguyên nhân khiến nhà máy điện hạt nhân ngừng hoạt động không phải là một hay một nhóm sứa, mà là những thay đổi vật lý xảy ra ở một số lượng lớn sứa trong điều kiện động lực học chất lưu cụ thể.
Sứa buộc nhà máy điện phải đóng cửa: rủi ro hệ thống
Nhìn lại toàn bộ sự việc hiện tại, logic rất rõ ràng: việc sứa "buộc đóng cửa" nhà máy điện hạt nhân không phải là một "A dẫn đến B" đơn giản, mà là một rủi ro hệ thống điển hình , giống như hiệu ứng domino, bao gồm một loạt các yếu tố dường như không liên quan được liên kết với nhau, cuối cùng dẫn đến hậu quả thảm khốc.
Chuỗi trông như thế này:
Mối liên hệ đầu tiên là những thay đổi trong hệ sinh thái toàn cầu. Hiện tượng nóng lên toàn cầu làm tăng nhiệt độ nước biển, rút ngắn chu kỳ sinh sản của sứa và đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của chúng. Mặt khác, đánh bắt quá mức lại tiêu diệt các loài thiên địch của sứa (như rùa) và các đối thủ cạnh tranh thức ăn (như một số loài cá). Điều này giống như việc loại bỏ sói và thỏ khỏi rừng, chỉ còn lại cừu. Nếu bạn cung cấp cho chúng đủ ấm và thức ăn, quần thể cừu (sứa) sẽ tự nhiên bùng nổ. Đây là sự kết hợp của các hiệu ứng "từ trên xuống" và "từ dưới lên".
Yếu tố thứ hai là tác động của động lực đại dương cục bộ. Các dòng hải lưu và hướng gió cụ thể “vận chuyển” chính xác các đàn sứa phun trào ngoài khơi đến gần các nhà máy điện hạt nhân.
Yếu tố thứ ba là những hạn chế trong thiết kế kỹ thuật cơ sở công nghiệp. Để đảm bảo hiệu quả và an toàn, các nhà máy điện hạt nhân phải liên tục bơm một lượng lớn nước biển. Vị trí và thiết kế của chúng chắc chắn khiến chúng trở thành những "người thu gom sứa" thụ động.
Mắt xích thứ tư là nguyên lý vật lý vật chất mềm đã đề cập ở trên. Dưới lực hút mạnh, con sứa khổng lồ trải qua "chuyển pha chặn", giáng một đòn chí mạng vào cửa nước.
Có giải pháp nào để đối phó với sứa không?
Trước mắt, việc nâng cấp công nghệ kỹ thuật là khả thi: lắp đặt lưới chắn sinh học chắc chắn hơn cách xa các cửa hút nước, hoặc trang bị cho chúng hệ thống lọc nước mạnh hơn. Một số người khác đề xuất sử dụng sonar để cảnh báo sớm sự di chuyển của sứa, hoặc lắp đặt tường bong bóng tại các cửa hút nước để chuyển hướng dòng chảy và xua đuổi sứa.
Nhưng về lâu dài, đây chỉ là những biện pháp chắp vá. Để thực sự giải quyết vấn đề, chúng ta phải quay lại điểm khởi đầu - phục hồi các hệ sinh thái toàn cầu đã bị con người phá vỡ.
Sứa giữ một vị trí đặc biệt trong hệ sinh thái biển: ấu trùng của chúng (polyp, đĩa sứa và sứa medusa non) là thức ăn cho nhiều loại cá biển. Tuy nhiên, ít sinh vật săn bắt sứa trưởng thành lớn hơn, giàu nước hơn. Khi số lượng cá hoang dã trong đại dương giảm dần, những con sứa lớn chắc chắn sẽ sinh sôi nảy nở.
Có lẽ có một giải pháp: điều chỉnh chế độ ăn uống của con người, giảm tỷ lệ tiêu thụ cá hoang dã và tăng lượng tiêu thụ cá nuôi. Bạn có nghĩ rằng việc yêu cầu con người kiểm soát chế độ ăn uống có thể đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng bình thường không?
