Xây dựng mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường quốc gia

Mở đầu

       Quan trắc phóng xạ môi trường (QTPXMT) ở nước ta đã được thực hiện từ rất sớm ngay trong quá trình khôi phục lò phản ứng (LPƯ) hạt nhân nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt), với mục đích xác định mức phông phóng xạ trong môi trường xung quanh khu vực LPƯ trước khi tái vận hành và quan trắc sự ảnh hưởng của LPƯ đối với môi trường xung quanh trong quá trình hoạt động. Kể từ đó, cùng với sự phát triển của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (NLNTVN) và việc ứng dụng năng lượng nguyên tử trong các ngành kinh tế xã hội khác nhau, QTPXMT ngày càng được quan tâm triển khai tại nhiều đơn vị trong Viện và từng bước mở rộng phạm vi, tần suất cũng như đối tượng quan trắc.

       Hiện nay công tác QTPXMT ở nước ta được Cục Bảo vệ môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường) giao cho 3 trạm QTPXMT thuộc Viện Khoa học và kỹ thuật hạt nhân (KH&KTHN), Viện Nghiên cứu hạt nhân (NCHN) thuộc Viện NLNTVN (Bộ KH&CN) và Trung tâm Công nghệ Xử lý môi trường (CNXLMT) thuộc Bộ tư lệnh hóa học, Bộ Quốc phòng. Các trạm QTPXMT này đã có những đóng góp nhất định vào việc theo dõi và phân tích phông phóng xạ tự nhiên tại một số địa điểm trọng yếu trên toàn quốc như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, LPƯ hạt nhân Đà Lạt, tỉnh Lào Cai, Lạng Sơn... Nhờ có những hoạt động quan trắc đó mà Việt nam đã kịp thời quan trắc được một số đồng vị phóng xạ có nguồn gốc nhân tạo như ¹³¹I, ¹³⁷Cs, ¹³⁴Cs... trong son khí phát sinh từ thảm họa hạt nhân Chernobyl ngày 26/4/1986 và sự cố hạt nhân Fukushima ngày 11/3/2011 lan truyền đến nước ta. Kết quả quan trắc và nghiên cứu ảnh hưởng từ các sự cố này đã được công bố trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế.Trên cơ sở chương trình phát triển ứng dụng NLNT vì mục đích hòa bình và xây dựng nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) ở nước ta, kết hợp với mạng lưới quan trắc tài nguyên môi trường quốc gia, ngày 31/08/2010 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Quy hoạch Mạng lưới quan trắc và cảnh báo PXMT quốc gia đến năm 2020”. Báo cáo này đề cập đến qui hoạch Mạng lưới, một số kết quả xây dựng Mạng lưới quan trắc và cảnh báo PXMT quốc gia tính đến tháng 9 năm 2016 và chỉ ra định hướng tiếp tục xây dựng Mạng lưới đáp ứng với tình hình mới hiện nay.

 Qui hoạch Mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường quốc gia (QT&CB PXMT QG)

       Mục tiêu xây dựng Mạng lưới QT&CB PXMT QG là nhằm phát hiện kịp thời mọi diễn biến bất thường về bức xạ trên toàn lãnh thổ Việt Nam, hỗ trợ cho việc chủ động ứng phó sự cố bức xạ, sự cố hạt nhân và cung cấp cơ sở dữ liệu về PXMT QG phục vụ công tác quản lý nhà nước về năng lượng nguyên tử và an toàn hạt nhân.

       Theo quyết định số 1636/QĐ-TTg (2010) của Thủ tướng Chính phủ, Thông tư số 27/TT-BKHCN (2010) và Thông tư số 16/TT-BKHCN hay QCVN-10 (2013) của Bộ KH&CN, Mạng lưới QT&CB PXMT QG sẽ gồm có Trung tâm điều hành quan trắc và cảnh báo PXMT (Trung tâm Điều hành), các trạm quan trắc cấp vùng (Trạm vùng), các trạm quan trắc địa phương (Trạm địa phương) và trạm quan trắc cơ sở (hình 1).

Hình 1. Cấu trúc Mạng lưới QT&CB PXMT QG

Trung tâm Điều hành đặt tại Viện KH&KTHN (diện tích mặt bằng khoảng 1.000 m², nhân lực trên 30 cán bộ) sẽ thực hiện việc kết nối thu thập dữ liệu trực tuyến từ các trạm, các điểm quan trắc trong Mạng lưới QT&CB PXMT QG trên toàn lãnh thổ Việt Nam; xử lý kết quả quan trắc, xây dựng cơ sở dữ liệu PXMT quốc gia; hỗ trợ kỹ thuật cho việc phân tích, đánh giá diễn biến và điều hành ứng phó sự cố bức xạ, sự cố hạt nhân.

Trạm QT&CB PXMT cấp vùng (Trạm vùng). Thực chất Trạm vùng là một trung tâm phân tích phóng xạ môi trường khu vực (mỗi trạm sẽ có diện tích mặt bằng khoảng 3.000 m², nhân lực trên 40 cán bộ). 4 Trạm vùng này sẽ được xây dựng hoặc nâng cấp tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và Đà Lạt. Trạm vùng có nhiệm vụ thu nhận dữ liệu quan trắc trực tuyến từ các trạm quan trắc địa phương; thu thập, xử lý và phân tích các chỉ tiêu phóng xạ trong mẫu môi trường theo QCVN-10; phân tích và tổng hợp số liệu quan trắc; trực tiếp tham gia đánh giá hiện trường trong kế hoạch ứng phó sự cố bức xạ, sự cố hạt nhân cấp tỉnh và cấp cơ sở.

Trạm QT&CB PXMTcấp tỉnh (Trạm địa phương và cơ sở). Trạm địa phương được xây dựng tại một số tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương nơi không có Trạm vùng hoặc có khả năng chịu ảnh hưởng lớn bởi các sự cố bức xạ, sự cố hạt nhân (mỗi trạm sẽ có diện tích mặt bằng khoảng 500 m², nhân lực từ 5-7 cán bộ). Trạm địa phương làm nhiệm vụ quan trắc thường xuyên, liên tục tại các điểm và các cơ sở hạt nhân trên địa bàn tỉnh, kết nối trực tuyến với các Trạm vùng.

       Bên cạnh các cấp trạm này còn có Hệ thống quan trắc và cảnh báo PXMT thuộc Bộ Quốc phòng (Hệ thống trinh sát phóng xạ quân đội). Hệ thống trinh sát phóng xạ quân đội sẽ thực hiện quan trắc và cảnh báo phóng xạ theo chỉ định của Bộ Quốc phòng. Trạm trinh sát phóng xạ thực hiện vai trò chỉ đạo kỹ thuật hệ thống trinh sát, cảnh báo phóng xạ trong quân đội, phục vụ công tác phòng chống vũ khí hạt nhân và ứng phó sự cố bức xạ, sự cố hạt nhân. Hình 2 là phân bố các Trạm quan trắc trong Mạng lưới.

Hình 2. Phân bố các Trạm quan trắc trong Mạng lưới QT&CB PXMT QG

        Mạng lưới QT&CN PXMT QG này sẽ có nhiệm vụ xác định nhanh chóng và thông tin trực tuyến các biến động bất thường về phóng xạ trong môi trường không khí, sau đó thông qua sự kết hợp chặt chẽ với mạng lưới quan trắc tài nguyên môi trường và hệ thống các phòng thí nghiệm (PTN) để phân tích, xác định, đánh giá và dự báo kịp thời bản chất, nguồn gốc và diễn biến của các sự kiện liên quan đến phóng xạ.

 Một số kết quả xây dựng Mạng lưới QT&CB PXMT QG tính đến tháng 9 năm 2016

        Ngay sau khi Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch Mạng lưới QT&CB PXMT QG, Bộ KH&CN đã nhanh chóng chỉ đạo Viện NLNTVN triển khai các nhiệm vụ KH&CN để thực hiện Quy hoạch. Mặc dù gặp nhiều khó khăn đặc biệt trong việc tìm nguồn tài chính để xây dựng các trạm, trang bị đồng bộ các thiết bị quan trắc trực tuyến và xây dựng các PTN... Nhưng nhờ có sự chỉ đạo kịp thời của các cấp lãnh đạo, sự chủ động quan hệ hợp tác quốc tế của Viện NLNTVN, Viện KH&KTHN, Viện NCHN và sự nỗ lực của các cán bộ chuyên môn, đến nay việc xây dựng Mạng lưới đã đạt được một số kết quả quan trọng sau đây:

       + Xây dựng và ban hành Thông tư số 27/TT-BKHCN (30/12/2010) về đo lường bức xạ, hạt nhân, về xây dựng và quản lý Mạng lưới QT&CB PXMT QG.

       + Xây dựng và ban hành Thông tư số 16/TT-BKHCN (30/07/2013) về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của Mạng lưới QT&CB PXMT QG (QCVN-10).

       + Dự thảo xong Thông tư về định mức kinh tế kỹ thuật và đang xin ý kiến góp ý của các bộ ngành liên quan.

       + Đã xây dựng được “Hướng dẫn chung về quan trắc phóng xạ môi trường và chương trình quan trắc phóng xạ môi trường cho 2 địa điểm dự kiến xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại Ninh Thuận (phần trên đất liền)”.

       + Xây dựng thành công các PTN phân tích phóng xạ phù hợp tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005 ở Viện NCHN và Viện KH&KTHN.

       + Đang từng bước xây dựng Trung tâm điều hành Mạng lưới tại Viện KH&KTHN, Viện NLNTVN và hiện nay đã đi vào hoạt động (hình 3). Trung tâm hiện có các máy tính chủ (Server) cài đặt các phần mềm điều hành, kết nối trực tuyến nhận dữ liệu từ các thiết bị quan trắc trực tuyến, các màn hình lớn để theo dõi tình trạng bức xạ tại các trạm...

       + Các Trạm vùng, Trạm địa phương và các thiết bị quan trắc trực tuyến đang từng bước được xây dựng và trang bị.

        Bằng kinh phí tăng cường trang thiết bị hàng năm và sự tài trợ đắc lực của các nước thông qua quan hệ hợp tác như Hàn Quốc, Nhật Bản... đến nay đã có 5 tỉnh được lắp đặt thiết bị quan trắc phóng xạ trực tuyến (hình 4) đã và đang hoạt động liên tục và tuyền dữ liệu trực tuyến về Trung tâm điều hành.

       Dữ liệu phóng xạ (suất liều bức xạ tổng cộng và suất liều của một số đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo) và một số số liệu khí tượng được truyền tự động qua mạng internet hoặc sóng di động tới Trung tâm điều hành. Giao diện quản lý trực tuyến tại Trung tâm điều hành được thể hiện trên hình 5a và 5b.

 Các thiết bị quan trắc trực tuyến lắp đặt ngoài hiện trường:

       + 01 thiết bị quan trắc phóng xạ trực tuyến U-RAMON EFRD (Hàn Quốc) và 01 thiết bị ERMS sản xuất trong nước đã được lắp đặt và đang vận hành tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội từ tháng 12/2015 (hình 6).

       + 01 thiết bị quan trắc phóng xạ trực tuyến SARA (Đức) đã được lắp đặt và đang vận hành tại tỉnh Lạng Sơn từ tháng 01/2016 (hình 7).

Hình 3. Trung tâm điều hành Mạng lưới.                       Hình 4. Các Trạm quan trắc hiện nay

Hình 5a. Giao diện quản lý trực tuyến tại Trung tâm điều hành 

 Hình 5b. Giao diện quản lý trực tuyến tại Trung tâm điều hành.

+ 01 thiết bị quan trắc phóng xạ trực tuyến ERMS sản xuất trong nước đã được lắp đặt và đang vận hành tại tỉnh Lào Cai từ tháng 03/2016.

       + 01 thiết bị quan trắc phóng xạ trực tuyến ERMS sản xuất trong nước đã được lắp đặt và đang vận hành tại thành phố Hải Phòng từ tháng 05/2016.

       + 01 thiết bị quan trắc phóng xạ trực tuyến NAH do Nhật Bản tài trợ được lắp đặt tại Móng Cái cuối tháng 09/2016 (hình 8).

 

                  Hình 6. Thiết bị quan trắc phóng xạ trực                                        Hình 7. Thiết bị SARA của Đức

                     tuyến U-RAMON EFRD (Hàn Quốc)

        + 01 thiết bị quan trắc - cảnh báo sớm sự cố bức xạ, hạt nhân thông qua quan trắc các đồng vị phóng xạ của Xenon trong không khí sẽ được trang bị và đưa vào vận hành trong thời gian tới (hình 9).

                   Hình 8. Thiết bị quan trắc phóng xạ                                               Hình 9. Thiết bị quan trắc Xenon    

                       trực tuyến NAH (Fuji, Nhật Bản)                                                   phóng xạ trong không khí

 Các thiết bị phân tích chủ yếu trong phòng thí nghiệm:

Các PTN phân tích phóng xạ đã được trang bị một số thiết bị thu góp mẫu, thiết bị phân tích hoạt độ phóng xạ alpha, beta và gamma hiện đại, tiêu biểu như:

       + Các hệ phổ kế gamma với detector bán dẫn siêu tinh khiết HpGe và buồng chì phông thấp (hình 10).

       + Các hệ đo đồng thời tổng hoạt độ alpha/beta phông thấp (hình 11).

       + Các hệ đếm nhấp nháy lỏng để phân tích ³H, ¹⁴C (hình 12).

       + Thiết bị thu góp mẫu ³H trong không khí (hình 13).

 Hình 10. Phổ kế Gamma bán dẫn HpGe                              Hình 11. Hệ tổng hoạt độ alpha/beta

              Hình 12. Hệ đếm nhấp nháy lỏng                                  Hình 13. Hệ thu góp mẫu Trium (³H) trong không khí
                         Tri-Carb 3170TR/SL

       Các qui trình xử lý mẫu và phân tích hoạt độ phóng xạ cũng như đối tượng và tần suất quan trắc đã được thiết lập và đang được áp dụng.

 Định hướng xây dựng Mạng lưới QT&CB PXMT QG trong tình hình mới

       Đối chiếu với tiến độ thực hiện Qui hoạch thì việc xây dựng Mạng lưới QT&CB PXMT QG hiện nay chưa đáp ứng được vì nhiều nguyên nhân. Tuy nhiên, cần có sự điều chỉnh nội dung và định hướng để đáp ứng tốt các yêu cầu trong tình hình mới:

       + Thời điểm khởi công xây dựng NMĐHN Ninh Thuận 1 và 2 có thể phải lùi lại đến sau 2020.

       + Các NMĐHN của Trung Quốc gần biên giới nước ta đã vận hành và đang xây dựng: NMĐHN Phòng Thành - tổ máy 1 (Quảng Tây) vận hành thương mại từ 1/2016 (chỉ cách biên giới nước ta khoảng 60 km), đang xây dựng tổ máy số 2 (từ 2011), tổ máy số 3 (12/2015), tổ máy số 4, 5, 6 đã có kế hoạch xây dựng; NMĐHN Xương Giang - tổ máy 1 (đảo Hải Nam) vận hành thương mại từ 12/2015, đang xây dựng tổ máy số 2 (từ 11/2010), tổ máy số 3, 4 có kế hoạch xây dựng từ 2016-2018.

       + Ngoài ra, các nước láng giềng hoặc lân cận khác như Thái Lan, Indonesia, Campuchia… cũng đang “rục rịch” đưa ra tín hiệu về kế hoạch phát triển và xây dựng NMĐHN.

       + Trong khi đó nước ta lại nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa, với vị trí địa lý và điều kiện khí tượng, thủy văn ở nước ta, vấn đề phát tán phóng xạ và lan tuyền tầm xa trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Một số nghiên cứu ban đầu cho thấy hầu hết khu vực Đông Bắc, đồng bằng và Trung du Bắc bộ, khu vực Miền Trung... sẽ chịu ảnh hưởng bởi rơi lắng phóng xạ, đặc biệt là các vùng ven biển phía Đông Bắc nước ta vì các khu vực này nằm trong khoảng cách lập kế hoạch mở rộng (EPD-100 km) và khoảng cách lập kế hoạch kiểm soát lương thực và thực phẩm (ICPD-300 km) khi lập kế hoạch ứng phó sự cố bức xạ và hạt nhân (Theo khuyến cáo của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế).

       Vì vậy phải nhanh chóng tổ chức nghiên cứu điều tra xây dựng cơ sở dữ liệu phóng xạ toàn quốc, đặc biệt là trong các vùng có khả năng chịu ảnh hưởng sớm bởi hoạt động của các NMĐHN nhằm đạt được các mục tiêu:

       + Quan trắc thường xuyên, liên tục và trực tuyến diễn biến về tình trạng bức xạ trong môi trường tại các khu vực quan trắc; Từng bước xây dựng cơ sở dữ liệu phóng xạ môi trường;

       + Cung cấp các thông tin chính xác về tình trạng phóng xạ trong môi trường cho các nhà quản lý hoạch định chính sách, cho công chúng và mô phỏng được quá trình lan truyền của các chất phóng xạ từ xa đến Việt Nam, đánh giá được xu hướng biến động của chúng trong môi trường không khí và nước, phục vụ cảnh báo sớm.

       Thực hiện ý kiến chỉ đạo của Lãnh đạo Bộ KH&CN, Viện NLNTVN đã đề xuất các nhiệm vụ KHCN quan trọng và tập trung để thực hiện “Quy hoạch Mạng lưới QT&CB PXMT QG đến năm 2020”:

1)    Dự án “Tăng cường năng lực quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường của Viện KH&KTHN giai đoạn 2016-2020” để đầu tư trang thiết bị cho Trung tâm điều hành và Trạm vùng Miền Bắc (đặt tại Viện KH&KTHN) và các điểm quan trắc đặt tại một số địa phương có khả năng chịu ảnh hưởng sớm bởi sự cố hạt nhân ngoài biên giới phía Bắc và phía Tây như: Hà Nội, Lào Cai, Lạng Sơn, Quảng Ninh (Móng Cái), Hải Phòng và Đà Nẵng, Lâm Đồng...

2)    Nhiệm vụ “Quan trắc thường xuyên sự biến động của phóng xạ môi trường phục vụ công tác cảnh báo sớm các sự cố bức xạ và hạt nhân xuyên biên giới giai đoạn 2017-2020”.

3)    Dự án xây dựng Trạm vùng ở thành phố Hồ Chí Minh đã được phê duyệt thực hiện.

       Trong bối cảnh khu vực và thế giới hiện nay về sử dụng năng lượng hạt nhân cũng như nguy cơ khủng bố sử dụng vũ khí hạt nhân, thực hiện tốt các nhiệm vụ khoa học trên đây là vô cùng quan trọng và cần thiết, đồng thời phải đào tạo các cán bộ trẻ có đủ kiến thức, năng lực đảm trách công việc phân tích, xử lý số liệu, mô phỏng lan truyền và biết “Thổi hồn vào các con số để chúng biết nói”.

Kết luận

      Như vậy, thực tế đã cho thấy cần phải “Triển khai sớm xây dựng Mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường quốc gia” và cần phải “Đào tạo những nhà nghiên cứu trẻ đạt tầm quốc tế” để thực hiện dự án quan trọng này. Thực hiện tốt các nhiệm vụ đặt ra trên đây trong tình hình mới chính là:

i)   Tạo điều kiện cho cán bộ khoa học của chúng ta có cơ hội được tiếp cận với các trang thiết bị và kỹ thuật hiện đại, cơ hội để học tập nâng cao trình độ năng lực chuyên môn về quan trắc phóng xạ, chủ động hỗ trợ ứng phó sự cố bức xạ, sự cố hạt nhân;

ii)  Giúp chúng ta nhanh chóng và kịp thời phát hiện được mọi diễn biến bất thường về tình trạng phóng xạ trong môi trường, phát hiện được bất kỳ vụ nổ hạt nhân nào trong khu vực và biết được nguồn gốc của các vụ nổ ấy. Quan trọng nhất là kết quả quan trắc sẽ giúp chúng ta đưa ra được các biện pháp và hành động ứng phó kịp thời, nhằm giảm thiểu được thiệt hại cho công chúng và xã hội khi có sự cố xảy ra.

TS. Vương Thu Bắc

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân