Xemina khoa học về vấn đề xử lý thải phóng xạ mức độ cao của nhà máy điện hạt nhân ở Nhật Bản

Sáng ngày 12/5/2015 Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân (KH&KTHN) đã tổ chức xemina khoa học với chủ đề “Nghiên cứu những đặc trưng của dòng chày Joule-heating”. Đây cũng chính là nội dung nghiên cứu của luận án tiến sĩ do nghiên cứu sinh (NCS) Dương Thanh Tùng - cán bộ thuộc Trung tâm An toàn hạt nhân thực hiện và bảo vệ thành công tháng 3/2015 tại Nhật Bản.

       Tới dự có tiến sĩ Trần Chí Thành - Viện trưởng Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, đại diện Lãnh đạo Viện KH&KTHN cùng đông đảo cán bộ chuyên môn của các đơn vị trực thuộc.

       Vấn đề xử lý an toàn chất thải phóng xạ mức độ cao (HLLW) của nhà máy điện hạt nhân đã và đang được thế giới hết sức quan tâm. Ở Nhật Bản và một số quốc gia có công nghệ tái chế nhiên liệu hạt nhân, chất thải phóng xạ mức độ cao (như là nhiên liệu đã qua sử dụng, các thiết bị hỏng hoặc hết hạn xung quanh lõi lò phản ứng) được hòa tan bằng dung dịch a xít trước khi trộn vào thủy tinh nóng chảy. Sau đó thủy tinh nóng chảy được đổ vào một hộp đựng (canister) thông qua một vòi phun ở dưới cùng của lò luyện (glass melter). Cuối cùng các hộp chứa chất thải phóng xạ đã thủy tinh hóa được đem chôn cất dưới lòng đất lâu dài và an toàn. Tuy nhiên, việc vận hành của lò luyện thủy tinh là rất khó khăn do các hiện tượng bất ngờ xảy ra trong quá trình vận hành. Do đó, hiểu được quá trình dòng chảy (Joule-heating Flow) trong lò luyện thủy tinh là một trong những vấn đề hết sức cần thiết. Lò luyện thủy tinh được phát triển ở Nhật Bản là Liquid-Fed Melter Ceramic (LFCM).

       Để hiểu được các hiệu ứng bất thường xảy ra trong lò luyện, người ta phát triển các chương trình tính toán 3 chiều (CFD-Computational Fluid Dynamic) phục vụ cho việc mô phỏng quá trình dòng chảy trong lò luyện và  thực hiện các phương pháp đo đạc trực tiếp dòng chảy. Tuy nhiên dòng chảy này bị chi phối bởi rất nhiều các hiệu ứng: trường vận tốc, trường nhiệt và đặc biệt là trường từ. Một phương pháp được phát triển để có thể kết nối 3 trường ảnh hưởng này, đó là: GSMAC-FEM (Generalized Simplified Marker and Cell- Finite Element Method). Trước hết, chương trình tính toán này cần phải được kiểm chứng khả năng áp dụng. Do việc đo đạc trực tiếp dòng chảy trong lò luyện thủy tinh rất khó khăn vì lò hoạt động ở nhiệt độ cao (1000^oC - 1200^oC) và không có cửa sổ quan sát nên NCS và các cộng sự đã thiết kế một mô hình thực nghiệm có dòng Joule-heating và  tiến hành đo đạc trong phòng thí nghiệm. Các điều kiện biên được đảm bảo giống lò luyện thủy tinh. Để đo đạc dòng chảy này, phương pháp sóng siêu âm được sử dụng, vì nó cho phép đo đạc tức thời vận tốc tại từng điểm trên đường đo đạc. Đặc biệt những thông tin vận tốc dòng chảy được thể hiện trên thang màu giúp cho biệt nghiên cứu dòng chảy trong thời gian dài trở lên dễ dàng. Các kết quả đo đạc từ thí nghiệm này đã được sử dụng để xem xét khả năng tính toán của chương trình GSMAC-FEM.

       Người nghe cũng được giới thiệu cụ thể một số nghiên cứu thí nghiệm về sự ảnh hưởng của điều kiện biên đến cấu trúc dòng chảy và kết quả nghiên cứu bằng chương trình tính toán đối với dòng chảy trong lò luyện thủy tinh ở nhiệt độ cao (Molten glass - 1000^oC) đã được NCS thực hiện trong quá trình làm luận án.