Kết quả nghiên cứu phát tán phóng xạ và đánh giá liều dân chúng của đề tài KC-05.04/11-15; Một số đề xuất nghiên cứu đối với phát tán phóng xạ từ ...

Kết quả nghiên cứu phát tán phóng xạ và đánh giá liều dân chúng của đề tài KC-05.04/11-15

Một số đề xuất nghiên cứu đối với phát tán phóng xạ từ NMĐHN Phòng Thành, Trung Quốc

      Ngày 25 tháng 11 năm 2009 Quốc hội Việt Nam khóa VII đã thông qua Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) đầu tiên tại tỉnh Ninh Thuận bao gồm hai nhà máy, trong đó mỗi nhà máy có hai tổ máy với công suất từ 1000 – 1200 MW/tổ máy. Tháng 10 năm 2010 Việt Nam đã ký kết hiệp định hợp tác liên Chính phủ với LB Nga về việc xây dựng dự án NMĐHN Ninh Thuận 1 và tháng 1 năm 2011 thỏa thuận về việc xây dựng dự án NMĐHN Ninh Thuận 2 với Nhật Bản cũng đã được ký kết.

       Khi đi vào hoạt động NMĐHN sẽ thải một lượng phóng xạ nhất định ra môi trường. Chất phóng xạ khi vận chuyển trong môi trường, lắng đọng trên mặt đất sẽ gây ra tác động có hại đối với môi trường và sức khỏe con người. Vì thế, nghiên cứu quá trình vận chuyển, phát tán các chất phóng xạ phát thải từ NMĐHN, đánh giá liều bức xạ đối với dân chúng trong điều kiện nhà máy vận hành bình thường là yêu cầu rất cấp thiết, mang tính pháp quy đối với một dự án NMĐHN.  

      Với yêu cầu phục vụ cơ quan pháp quy Việt Nam trong đánh giá phát thải phóng xạ của NMĐHN Ninh Thuận 1 sử dụng công nghệ VVER-1000, cung cấp số liệu tính toán phân bố liều bức xạ trong điều kiện làm việc bình thường và đánh giá phát thải phóng xạ, xây dựng bản đồ phân bố liều bức xạ, kế hoạch ứng phó sự cố trong một số kịch bản tai nạn giả định xảy ra tại NMĐHN Ninh Thuận 1, nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân đã được giao thực hiện đề tài KC-05.04/11-15 “Nghiên cứu đánh giá tác động môi trường của phóng xạ phát ra từ nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 trong điều kiện hoạt động bình thường và khi xảy ra sự cố, tai nạn theo các cấp độ khác nhau” thuộc Chương trình khoa học và công nghệ cấp nhà nước giai đoạn 2011-2015 Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ năng lượng (KC-05).

       Đề tài đã hoàn thành ba mục tiêu quan trọng: (1) Đánh giá an toàn bức xạ đối với dự án ĐHN Ninh Thuận 1 dựa trên yêu cầu xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào, vận hành và làm chủ bộ phần mềm NRCDose72 do Cơ quan Pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ cung cấp trong trường hợp NMĐHN vận hành bình thường, (2) Đã xây dựng các kịch bản tai nạn tại NMĐHN Ninh Thuận 1 theo thang sự cố/tai nạn hạt nhân quốc tế (INES), từ đó thu được các kết quả đánh giá số hạng nguồn phóng xạ phát thải, đánh giá các hậu quả tai nạn dựa trên các đặc trưng khí tượng và địa hình của vùng Ninh Thuận, xây dựng bản đồ phân bố liều và đề xuất kế hoạch ứng phó sự cố tùy theo cấp độ tai nạn, (3) Bước đầu góp phần đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực an toàn bức xạ và hạt nhân dựa trên yêu cầu nghiên cứu mô hình tính toán và đánh giá vận chuyển, phát tán chất phóng xạ trong môi trường. Các kết quả thu được trong khuôn khổ đề tài có thể hỗ trợ cơ quan pháp quy Việt Nam trong đánh giá an toàn và thẩm định báo cáo phân tích an toàn (SAR) đối với dự án ĐHN Ninh Thuận 1.   

       Đối với điều kiện làm việc bình thường của NMĐHN Ninh Thuận, các tính toán, đánh giá số hạng nguồn phóng xạ phát thải được thực hiện với phần mềm GALE dựa trên số liệu đầu vào là các tham số kỹ thuật của công nghệ lò VVER-1000. Quy trình đánh giá liều bức xạ đối với dân chúng đã được thực hiện theo hướng dẫn chặt chẽ của Cơ quan Pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ (USNRC), bao gồm xây dựng cơ sở dữ liệu về phân bố dân cư theo 4 nhóm tuổi (người lớn, thiếu niên, trẻ em và trẻ sơ sinh), phân bố sản lượng trồng trọt, chăn nuôi, đánh bắt thủy hải sản, chế biến sữa, số liệu phân bố địa hình của vùng Ninh Thuận. Tất cả các cơ sở số liệu này được đánh giá trong phạm vi 50 dặm (80 km) xung quanh vị trí nhà máy. Bên cạnh đó, cơ sở số liệu quan trắc khí tượng đã được xử lý trong thời gian 5 năm (01/01/2009 đến 31/12/2013, do trạm quan trắc khí tượng Phan Rang cung cấp), kết hợp với số liệu quan trắc do đối tác Nhật Bản đo tại vị trí dự kiến của NMĐHN Ninh Thuận 2 trong năm 2012. Các cơ sở số liệu thu được theo quy trình nói trên đã được sử dụng để xây dựng bộ số liệu đầu vào cho các tính toán liều bức xạ trong phạm vi bán kính 80 km từ nhà máy sử dụng bộ phần mềm tiêu chuẩn NRCDose72 do USNRC cung cấp. Các kết quả đánh giá thu được cho phép kết luận liều bức xạ gây bởi phát thải phóng xạ từ NMĐHN Ninh Thuận 1 trong điều kiện làm việc bình thường là rất thấp, khoảng từ 10⁴ đến 10⁶ lần nhỏ hơn giá trị giới hạn 1 mSv đối với dân chúng theo quy định của Việt Nam và nhiều nước trên thế giới.

       Để tìm hiểu số hạng nguồn và nghiên cứu phát tán phóng xạ trong trường hợp xảy ra tai nạn NMĐHN, nhóm đề tài đã xây dựng 04 kịch bản tai nạn giả định đối với NMĐHN Ninh Thuận 1 từ cấp độ 4 đến 7 theo thang phân loại cấp độ sự cố/tai nạn quốc tế (INES). Các kịch bản được xây dựng dựa trên các hiện tượng và sự cố tiêu biểu như mất nước tải nhiệt vùng hoạt (LOCA), nứt (vỡ) đường ống trong hệ thống tải nhiệt, sự cố mất nguồn điện lưới (SBO), vv... mà có khả năng xảy ra trong quá trình hoạt động của NMĐHN. Các tham số kỹ thuật đặc trưng của công nghệ lò VVER, cùng với các tham số mô tả kịch bản tai nạn và cơ sở số liệu khí tượng điển hình cho mùa khô và mùa mưa tại vùng Ninh Thuận đã được xử lý để xây dựng cơ sở số liệu đầu vào trong đánh giá số hạng nguồn phóng xạ phát thải và liều bức xạ sử dụng phần mềm RASCAL4.3 do USNRC cung cấp. Các kết quả thu được bao gồm phân bố hoạt độ và liều bức xạ, tỉ số nồng độ tương đối D/Q. Thêm vào đó, các kết quả tiếp tục được xử lý để xây dựng bản đồ phân bố hoạt độ phóng xạ nói chung, phân bố của hai đồng vị ¹³⁷Cs và ¹³¹I nói riêng, phân bố liều bức xạ (tổng liều nhiễm hiệu dụng, tổng liều nhiễm tủy đỏ và tuyến giáp) và đề xuất kế hoạch ứng phó sự cố bức xạ và hạt nhân. Đây là các số liệu cần thiết đối với cơ quan pháp quy tham khảo, sử dụng làm cơ sở trong phân tích an toàn, đánh giá tổng thể để có thể xây dựng kế hoạch và chương trình ứng phó sự cố bức xạ và hạt nhân, như xác định tối ưu phạm vi vùng bảo vệ khẩn cấp (PAZ), vùng lập kế hoạch bảo vệ khẩn cấp (UPZ), xác định xác định biên của vùng cấm dân cư (EBA).

       Đặc biệt đối với kịch bản tai nạn NMĐHN Ninh Thuận 1 giả định tại cấp 7, các kết quả đánh giá phát tán phóng xạ vào môi trường vào hai mùa mưa và mùa khô đã được thể hiện qua các bản đồ phân bố hoạt độ phóng xạ cũng như các bản đồ phân bố liều bức xạ đối với người dân sống ở khu vực xung quanh nhà máy điện hạt nhân. Các phân tích dữ liệu cho thấy kết quả phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí tượng. Trong mùa mưa tổng liều nhiễm hiệu dụng cũng như tương đương liều tuỷ sống và tuyến giáp đều cao hơn so với khi tai nạn xảy ra vào mùa khô do hiệu ứng rơi lắng mạnh khi có mưa. Hướng gió cũng đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng lớn đến khu vực bị tác động với mật độ dân cư cao hay thấp.

       Kết quả đánh giá tổng liều nhiễm hiệu dụng cho thấy mức giới hạn liều 5 mSv đối với dân chúng dễ dàng bị vượt quá trong tai nạn cấp 7 trên một khu vực rộng với tổng diện tích vào khoảng 44.4 km² khi tai nạn xảy ra vào mùa khô, còn vào mùa mưa thì tổng diện tích bị ảnh hưởng lớn hơn và tăng dần theo thời gian, ước tính lên đến 103.1 km² sau 40 giờ xảy ra tai nạn.

Phân bố hoạt độphóng xạ ¹³⁷Cs (hình trên) và ¹³¹I (hình dưới) trên mặt đất với hàm lượng ≧10kBq/m²

tại thời điểm 30 giờ sau khi phóng xạ phát thải vào không khí

       Đối với hai đồng vị phóng xạ quan trọng là ¹³⁷Cs và ¹³¹I bản đồ phân bố hoạt độ phóng xạ cũng phụ thuộc rất lớn vào điều kiện thời tiết, mức nhiễm xạ trong mùa mưa cao hơn so với trong mùa khô. Trong mùa khô cùng với điều kiện thời tiết hỗ trợ thì lượng phóng xạ rơi lắng xuống mặt đất giảm đi nhiều và một phần lớn phóng xạ được gió đưa phát tán đi xa và pha loãng ra. Kết quả tính toán, đánh giá phân bố hoạt độ phóng xạ của hai hạt nhân phóng xạ quan trọng ¹³⁷Cs và ¹³¹I có thể hỗ trợ công tác hoạch định quy mô, phương án, năng lực tẩy xạ, hồi phục môi trường nếu thực sự có tai nạn ở cấp độ 7 hoặc ở các cấp độ thấp hơn xảy ra trong thực tế.

       Với những kết quả ban đầu nhận được cho thấy việc lập bản đồ phân bố hoạt độ phóng xạ và liều bức xạ có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định các kế hoạch ứng phó khẩn cấp khi có tai nạn hạt nhân xảy ra cũng như hỗ trợ đánh giá mức rủi ro, thiệt hại trong xem xét tính khả thi, hiệu quả kinh tế cùng mối tương quan với an toàn hạt nhân, bảo vệ bức xạ của dự án NMĐHN.

       Quá trình thực hiện đề tài cho thấy vai trò cực kỳ quan trọng của số liệu quan trắc khí tượng trong môi trường khí và số liệu đo đạc thủy văn, dòng chảy ở môi trường biển Ninh Thuận. Đây là các số liệu có yếu tố quyết định đến độ chính xác trong đánh giá kết quả tính toán cả về giá trị và hướng quỹ đạo di chuyển. Hệ quả là ảnh hưởng đến việc đề xuất, xây dựng kế hoạch ứng phó sự cố. Trong giai đoạn tới khi chúng ta tích cực hoàn thiện cơ sở hạ tầng cho hai dự án ĐHN Ninh Thuận thì việc bổ xung thiết bị đo cho các trạm quan trắc đã có, xây dựng thêm một số trạm quan trắc để có được cơ sở số liệu theo yêu cầu như hướng gió, tốc độ gió, bức xạ mặt trời, độ mây, nhiệt độ tại một số độ cao tiêu chuẩn tại hai vị trí NMĐHN Ninh Thuận 1 và 2 (như đối tác Nhật Bản đã thực hiện năm 2012 tại vị trí của Ninh Thuận 2). Trước mắt, chúng ta cần có kế hoạch đàm phán với đối tác Nhật để có thể tiếp tục vận hành trạm quan trắc này.

Song song với các dự án ĐHN Ninh Thuận 1&2, chúng ta cũng cần xây dựng năng lực nghiên cứu đánh giá đối với tác động từ các chương trình phát triển năng lượng hạt nhân của các nước láng giềng. Theo dự kiến trong thời gian 2015-2016, Trung Quốc sẽ đưa vào vận hành 2 lò phản ứng CPR-1000 với công suất 1080 MW thuộc dự án NMĐHN tại thành phố cảng Phòng Thành, Quảng Tây. Vị trí nhà máy chỉ cách thành phố Móng Cái, Quảng Ninh khoảng 65 km. Điều này đặt ra yêu cầu cần nghiên cứu vấn đề phát tán phóng xạ và đánh giá tác động môi trường đối với nước ta do phát thải phóng xạ từ NMĐHN Phòng Thành trong trường hợp nhà máy hoạt động bình thường và khi xảy ra sự cố/tai nạn. Từ suy nghĩ này, nhóm đề tài đề xuất một số nội dung nghiên cứu và công việc cần triển khai trong thời gian tới:

       -  Nghiên cứu đánh giá và thu thập các tham số kỹ thuật đặc trưng của công nghệ lò phản ứng CPR-1000, cần thiết để xây dựng cơ sở số liệu đánh giá số hạng nguồn phóng xạ phát thải;

      -  Xây dựng trạm quan trắc khí tượng tại một số tỉnh giáp biên giới để có được cơ sở số liệu khí tượng cần thiết cho nghiên cứu phát tán;

       -  Thu thập và xử lý số liệu địa hình từ NMĐHN Phòng Thành đến các tỉnh biên giới của nước ta;

       -  Xây dựng trạm quan trắc phóng xạ môi trường tại một số tỉnh biên giới (đã có trong dự án mạng quan trắc và cảnh báo phóng xạ quốc gia);

       -  Nghiên cứu xây dựng một số kịch bản tai nạn giả định tại NMĐHN Phòng Thành;

      Để xây dựng kế hoạch tổng thể trong triển khai và thực hiện các đề xuất nói trên cần có sự phối hợp và chỉ đạo thống nhất của lãnh đạo ba đơn vị trong ngành năng lượng nguyên tử của Bộ KHCN là Viện NLNTVN, Cục ATBXHN và Cục NLNT.    

Nguyễn Tuấn Khải và nhóm thực hiện đề tài - Viện KHKTHN