DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ENSTTI European Nuclear Safety Training & Tutoring Institute: Viện nghiên cứu đào tạo và thực hành an toàn hạt nhân châu Âu; GSHAP Global Seismic Hazard Assessment
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
- -Bùi Trung Thông
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐỘNG ĐẤT THIẾT KẾ CỰC ĐẠI CHO NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT
NHÂN NINH THUẬN 2
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2015
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
- -Bùi Trung Thông
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐỘNG ĐẤT THIẾT KẾ CỰC ĐẠI CHO NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT
NHÂN NINH THUẬN 2
Chuyên ngành: Vật lý Địa cầu
Mã số: 604401111
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS Phạm Đình Nguyên
Hà Nội – 2015
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân
thành đến TS Phạm Đình Nguyên, người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện
Luận văn, đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi tìm ra hướng nghiên cứu, tiếp cận thực tế, tìm kiếm tài liệu, xử lý và phân tích số liệu, giải quyết vấn đề… nhờ đó tôi mới có thể hoàn thành luận văn Thạc sỹ của mình
Ngoài ra, trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài tôi còn nhận được nhiều sự quan tâm, góp ý, hỗ trợ quý báu của quý thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè và người thân Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Cha mẹ và những người thân trong gia đình đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian qua và đặc biệt trong thời gian tôi theo học khóa thạc sỹ tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN
Quý Thầy, Cô là cán bộ thuộc Bộ môn Vật lý địa cầu, và quý Thầy, Cô công tác tại Khoa Vật lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt hai năm học vừa qua
Các bạn bè, đồng nghiệp tại Cục An toàn bức xạ và hạt nhân – Bộ Khoa học và Công nghệ, luôn động viên, hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu
Tác giả
Bùi Trung Thông
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1.Lý do chọn đề tài 1
2.Phương pháp nghiên cứu 2
3.Cấu trúc luận văn 2
4.Các kết quả thu được của luận văn 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐỘ NGUY
HIỂM ĐỘNG ĐẤT TẠI KHU VỰC NMĐHN NINH THUẬN 2 Error! Bookmark not defined.
1.1.Khái niệm Error! Bookmark not defined.
1.2.Khái quát về hoạt động địa chất, kiến tạo lãnh thổ Việt Nam Error! Bookmark not defined.
1.3.Hoạt động động đất ở Miền nam Việt Nam và khu vực Ninh Thuận Error! Bookmark not defined.
1.4.Một số kết quả nghiên cứu, đánh giá độ nguy hiểm động đất đối với địa điểm
NMĐHN Ninh Thuận 2 Error! Bookmark not defined.
1.4.1 Các nghiên cứu, đánh giá độ nguy hiểm động đất do nước ngoài thực hiện
Error! Bookmark not defined.
1.4.2 Đánh giá đánh giá độ nguy hiểm động đất của các nhà khoa học Việt Nam
Error! Bookmark not defined.
1.5.Những tồn tại cần được tiếp tục giải quyết Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐỘNG ĐẤT THIẾT KẾ
CỰC ĐẠI Error! Bookmark not defined.
2.1 Phương pháp xác định độ lớn Mmax của động đất cực đại có thể phát sinh tại
mỗi vùng nguồn Error! Bookmark not defined 2.2 Xác định MDE bằng phương pháp xác suất Error! Bookmark not defined 2.3 Xác định MDE bằng phương pháp tất định Error! Bookmark not defined 2.4 Đánh giá việc sử dụng hai phương pháp xác suất và tất định Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3 - XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐỘNG ĐẤT THIẾT KẾ CỰC ĐẠI CHO
NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN NINH THUẬN 2 Error! Bookmark not defined 3.1 Các vùng nguồn sinh chấn ảnh hưởng tới an toàn NMĐHN Ninh Thuận 2Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Các vùng nguồn trong bán kính 300km tính từ vị trí nhà máy Error! Bookmark not defined.
Trang 53.1.2 Các vùng nguồn trong bán kính 40km tính từ vị trí nhà máy Error! Bookmark not defined.
3.2 Xác định giá trị độ lớn động đất phục vụ cho thiết kế NMĐHN Ninh Thuận 2
Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Mô hình tắt dần chấn động sử dụng trong tính toánError! Bookmark not defined.
3.2.2 Động đất thiết kế cực đại cho NMĐHN Ninh Thuận 2 Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 4
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Trang 6DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Dữ liệu các trận động đất xảy ra sau trận động đất (M6.7) năm 1983 (Zung, 2007) và những trận động đất tại miền Nam Việt Nam gần đây……… 11
Bảng 2: Giá trị rung động nền cực đại tại địa điểm Ninh Thuận 2 theo phương pháp
xác suất ……… ……… …… 15 Bảng 3: Giá trị rung động nền cực đại tại địa điểm Ninh Thuận 2 theo phương pháp tất định…….……….16 Bảng 4 Một số động đất ghi nhận được tại khu vực Ninh Thuận……… ….36 Bảng 5: Giá trị rung động nền cực đại tại địa điểm Ninh Thuận 2….……….49
Trang 7DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Bản đồ kiến tạo khu vực xung quanh lãnh thổ Việt Nam………5 Hình 1.2 Bản đồ chấn tâm các trận động đất từng xảy ra tại Việt Nam trong thời gian từ 1067 đến 2002 ………6 Hình 1.3 Địa điểm xây dựng dự kiến NMĐHN Ninh Thuận 2……… 7 Hình 1.4 Cơ cấu chấn tiêu và bản đồ cường độ động đất xảy ra ngày 08/11/2005 tại miền Nam Việt Nam (USGS) ………9 Hình 1.5 Cơ chế chấn tâm và bản đồ cường độ động đất của trận động đất diễn ra ngày 26/01/2011 (USGS) ……….10 Hình 1.6 Khu vực NMĐHN Ninh Thuận 2 nằm trong vùng nguy hiểm động đất có gia tốc rung động nền cực đại từ 200-400 cm/s2……… 12 Hình 1.7 Khu vực NMĐHN Ninh Thuận 2 được xác định thuộc vùng nền ổn định Sunda với động đất cực đại có độ lớn M=7,0……… 13 Hình 1.8 Các vùng nguồn chấn động sử dụng trong đánh giá Mmax bằng phương pháp xác suất……….14 Hình 1.9 Kết quả đánh giá rung động nền do động đất theo phổ phản ứng của động đất đứt đối với đứt gãy núi Bàu ……… 18 Hình 2.1 Các bước đánh giá độ nguy hiểm động đất bằng phương pháp xác suất (Nguồn ENSTTI) ……….28 Hình 3.1 Sơ đồ phân bố đứt gãy tổng hợp từ tài liệu địa chấn nông phân giải cao và địa chấn dầu khí trong phạm vi bán kinh 100 km tính từ Phan Rang (Theo Phan Trọng Trịnh và nnk., 2013) ……… 40 Hình 3.2 Bản đồ địa chấn kiến tạo của địa điểm Ninh Thuận 2 và các vùng lân cận (Nguyễn Hồng Phương) ……… 41 Hình 3.3: Đặc trưng địa mạo kiến tạo quanh đứt gãy Đông Hòn Gió……….43
Trang 8DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ENSTTI (European Nuclear Safety Training & Tutoring Institute): Viện nghiên
cứu đào tạo và thực hành an toàn hạt nhân châu Âu;
GSHAP (Global Seismic Hazard Assessment Program): Chương trình đánh giá độ
nguy hiểm động đất toàn cầu;
IAEA (International Atomic Energy Agency): Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc
tế;
MCE (Maximum Credible Earthquake): Động đất cực đại có thể xảy ra;
MDE (Maximum Design Earthquake): Động đất thiết kế cực đại;
NMĐHN: Nhà máy điện hạt nhân;
PEER: Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật địa chấn Thái Bình Dương;
PGA (Peak Ground Acceleration): gia tốc rung động nền cực đại;
USGS: Cơ quan khảo sát địa chất Hoa Kỳ;
WSSI (World Seismic Safety Initiative): Sáng kiến an toàn địa chấn toàn cầu
Trang 91
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Dự án các nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận tại Việt Nam, trong đó có NMĐHN Ninh Thuận 2 là công trình quan trọng cấp quốc gia của Việt Nam Một trong các mối nguy hại lớn nhất đối với an toàn của các NMĐHN là các tác động gây ra bởi động đất tới các cấu trúc, bộ phận và thành phần của NMĐHN Trong quá khứ đã có NMĐHN bị hư hại nghiêm trọng, phải ngừng hoạt động trong một thời gian dài sau khi xảy ra động đất như NMĐHN Kashiwazaki-Kariwa (Japan) - nhà máy điện hạt nhân lớn nhất thế giới về sản lượng điện, có đến 7 lò phản ứng, được xây dựng từ giữa những năm 1990 Do đó việc xác định các giá trị về độ lớn động đất làm cơ sở để thiết kế NMĐHN Ninh Thuận 2 có vai trò đặc biệt quan trọng trong đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình và người dân khi xây dựng và đưa công trình vào vận hành Bên cạnh đó, một trong các tiêu chí để đánh giá tính
ưu việt giữa các thế hệ lò phản ứng sử dụng trong các NMĐHN là khả năng chống động đất của nhà máy điện hạt nhân đó Do đó việc xác định các giá trị về độ lớn động đất làm cơ sở để thiết kế NMĐHN Ninh Thuận 2 có vai trò quan trọng trong lựa chọn công nghệ sẽ sử dụng, cũng như đạt được các mục tiêu kinh tế đặt ra khi quyết định triển khai chương trình điện hạt nhân tại Việt Nam
Về lý thuyết, việc đánh giá, xác định giá trị động đất thiết kế cực đại cho các công trình quan trọng đã được rất nhiều tác giả đề cập (chẳng hạn Cornell, 1968; McGuire, 1976; Ordaz et al., 2001; Lee et al., 2002, 2003; Campbell và Bozorgnia, 2008; Abrahamson và Silva, 2008; Panza et al., 2011) Tuy nhiên, khu vực lân cân
vị trí dự kiến xây dựng NMĐHN Ninh Thuận 2 có những đặc thù thực tế nhất định như điều kiện địa chất kiến tạo phức tạp, các kết quả điều tra, khảo sát trước đây còn nghèo nàn, hoạt động động đất không được quan sát đầy đủ, v.v (Nguyễn Đình Xuyên và nnk., 1996, 2004) Chính vì vậy, việc đánh giá, xác định giá trị động đất thiết kế cực đại cho NMĐHN Ninh Thuận 2 là không đơn giản, cần được nghiên cứu kỹ để có thể đảm bảo được đồng thời hai yêu cầu đã nêu: i) Đảm bảo mức an
Trang 10toàn cao nhất cho công trình; ii) Đảm bảo tiết kiệm chi phí đầu tư và hiệu quả kinh tế của công trình
Chính vì những lý do đã nêu trên đây, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu
xác định giá trị động đất thiết kế cực đại cho nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2”
cho luận văn Thạc sĩ của mình Luận văn được đặt ra với mục tiêu xác định giá trị động đất thiết kế cực đại cho NMĐHN Ninh Thuận 2 trên cơ sở các thông tin đã có về điều kiện địa chất, kiến tạo, đứt gãy và các quan trắc địa chấn tại khu vực dự kiến xây dựng NMĐHN Ninh Thuận 2 và lân cận
2 Phương pháp nghiên cứu
Để xác định giá trị động đất thiết kế cực đại cho công trình xây dựng nói chung và đối với nhà máy điện hạt nhân nói riêng, các phương pháp phổ biến thường được sử dụng
là phương pháp xác suất (xem Cornell, 1968; McGuire, 1976; Ordaz et al., 2001) và phương pháp tất định (Campbell và Bozorgnia, 2008; Abrahamson và Silva, 2008; Hermann et al., 2010; Irikura và Miyake, 2011; Kluegel và Attinger, 2011) Việc lựa chọn phương pháp nào thích hợp để có được kết quả tin cậy phụ thuộc vào đặc điểm địa chất, bối cảnh kiến tạo của khu vực nghiên cứu
Trong luận văn của mình, tôi đã hệ thống lại các phương pháp thường được sử dụng trong đánh giá động đất thiết kế cực đại, phân tích các điều kiện thực tế của khu vực dự kiến xây dựng công trình NMĐHN Ninh Thuận 2, từ đó lựa chọn phương pháp tất định cho nghiên cứu này nhằm tính toán giá trị động đất thiết kế cực đại cho địa điểm nghiên cứu: nguồn sinh chấn được xác định theo mô hình đứt gãy, sử dụng mô hình tắt dần chấn động của Campbell và Bozorgnia, 2008
3 Cấu trúc luận văn
Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm có 3 chương, cụ thể:
Trang 11Chương 1: Tổng quan về các nghiên cứu, đánh giá độ nguy hiểm động đất tại khu vực dự kiến xây dựng NMĐHN Ninh Thuận 2
Chương 2: Phương pháp xác định giá trị động đất thiết kế cực đại
Chương 3: Xác định giá trị động đất thiết kế cực đại cho nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2
4 Các kết quả thu được của luận văn
Quá trình thực hiện Luận văn đã đưa lại một số kết quả chính sau đây:
- Hệ thống được đầy đủ các phương pháp xác định giá trị động đất thiết kế cực đại thường được sử dụng hiện nay;
- Xác định được giá trị động đất thiết kế cực đại cho NMĐHN Ninh Thuận 2 trong các điều kiện thực tế của Việt Nam hiện nay Kết quả này hoàn toàn có thể tham khảo trong quá trình thiết kế, xây dựng chống động đất cho NMĐHN Ninh Thuận
2
Trang 12TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
1 Đặng Thanh Hải, Cao Đình Triều (2006), “Đứt gãy hoạt động và động đất ở miền Nam Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, loạt A, số 297, Hà Nội, tr 11 -23
2 Hoàng Anh Khiển, Nguyễn Phúc Tùng, Phạm Huy Long (1984), Lineament lãnh thổ Việt Nam, Tuyển tập Địa chất và Khoáng sản, NXB Hà Nội, tập 2, tr.311-319
3 Phạm Đình Nguyên (2002), Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện nền lên dao động động đất mạnh Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học KHTN - ĐHQGHN,
Hà Nội
4 Phạm Đình Nguyên, Nguyễn Đình Xuyên, Nguyễn Hồng Phương, Nguyễn Lê Minh,
2015 Địa chấn học, Bách khoa thư địa chất, ĐH Quốc gia Hà Nội (đã nhận đăng)
5 Nguyễn Hồng Phương (1997), “Đánh giá động đất cực đại cho các vùng nguồn chấn động ở Việt Nam bằng tố họp các phương pháp xác suất”, Các công trình
nghiên cứu địa chất và địa vật lý biển, Tập III, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội,
tr 48 – 65
6 Nguyễn Hồng Phương, Phạm Thế Truyền (2007), Xây dựng mô hình nguồn tuyến đánh giá rủi ro động đất ở Việt Nam Tạp chí các Khoa học về trái đất, 29 (3), tr
228-238
7 Bùi Công Quế, Nguyễn Kim Lạp (1992), Cấu trúc sâu vỏ trái đất và tính địa chấn lãnh thổ Việt Nam, Viện KHVN, Hà Nội
8 Bùi Công Quế (2010), Nguy hiểm động đất và sóng thần ở vùng ven biển Việt Nam,
NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội, Chương V tr 169-185
9 Cao Đình Triều, Nguyễn Danh Soạn (1998), Hệ thống đứt gãy chính lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở phân tích kết hợp tài liệu trọng lực, từ và ảnh vệ tinh, Tạp chí Địa
chất, số 247, Hà Nội, tr.17- 27
Trang 1310 Nguyễn Đình Xuyên (1987), “Quy luật biếu hiện của động đất mạnh trên lãnh thố Việt Nam”, Tạp chí Các khoa học về Trái đất, Hà Nội, tập 9, tr.14-20
11 Nguyễn Đình Xuyên và nnk 1996 Cơ sở dữ liệu cho các giải pháp giảm nhẹ hậu quả động đất ở Việt Nam, Báo cáo đề tài độc lập cấp nhà nước mã số KT-ĐL-92-07,
Viện Vật lý Địa cầu, Hà Nội
12 Nguyễn Đình Xuyên, Phạm Đình Nguyên (1997), Bước đầu nghiên cứu quy luật di chuyển hoạt động động đất ở khu vực Đông Nam Á TC Khoa học Trái đất, Hà Nội,
tr.214-248
13 Nguyễn Đình Xuyên và nnk 2004 Nghiên cứu dự báo động đất và dao động nền ở Việt Nam, Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp nhà nước, Viện Vật lý Địa cầu, Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội
14 Nguyễn Đình Xuyên, Phạm Đình Nguyên (2010), Một số thành tựu của địa chấn Việt Nam và xu thế phát triển hiện đại, Tuyển tập báo cáo tại Hội nghị Khoa học kỷ
niệm 35 năm Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội
Tài liệu Tiếng Anh
15 Abrahamson, N A., and Silva, W J., 2008 Summary of the Abrahamson & Silva
NGA ground-motion relations, Earthquake Spectra, 24, 67–97
16 Campbell, K W., and Bozorgnia, Y., 2008 NGA ground motion model for the geometric mean horizontal component of PGA, PGV, PGD and 5% damped linear
elastic response spectra for periods ranging from 0.01 to 10 s, Earthquake Spectra
24, 139–171
17 Cornell C.A., 1968 Engineering seismic risk analysis Bulletin of the Seismological
Society of America, 58 (5), 1583–1606
18 Hermann V., N D Pham, A Fichtner, S Kremers, H P Bunge, and H Igel, 2010
Advances in Modelling and Inversion of Seismic Wave Propagation, in S. Wagner et
al (eds.), High Performance Computing in Science and Engineering,Garching/Munich