Nghiên cứu về các nguồn phát thải phóng xạ vào môi trường của nhà

Tôi mong rằng thông qua những kết quả nghiên cứu của mình sẽ góp phần trong việc xây dựng hệ thống văn bản quy phạm pháp luật liên quan tới an toàn bức xạ và hạt nhân mà hiện tại Việt Na

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

=== Y—Z ===

Chu Quang Huy

NGHIÊN CỨU VỀ CÁC NGUỒN PHÁT THẢI PHÓNG XẠ

VÀO MÔI TRƯỜNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

VÀ CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT CHÚNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật hạt nhân

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KỸ THUẬT HẠT NHÂN

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HÀO QUANG

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN…… ……… iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v 

DANH MỤC CÁC BẢNG viii 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ x 

MỞ ĐẦU 1 

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN PHÁT THẢI CHẤT PHÓNG XẠ TỪ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT 4 

1.1 Tổng quan về phát thải phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân 4 

1.2 Các nguồn phát thải phóng xạ dạng lỏng 8 

1.3 Các nguồn phát thải phóng xạ dạng khí 11 

1.4 Biện pháp kiểm soát phát thải từ nhà máy điện hạt nhân 12 

1.4.1 Biện pháp kiểm soát phát thải phóng xạ dạng lỏng 15 

1.4.2 Biện pháp kiểm soát phát thải phóng xạ dạng khí 19 

CHƯƠNG 2 QUY ĐỊNH PHÁP QUY VỀ PHÁT THẢI TỪ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN CỦA MỘT SỐ QUỐC GIA VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ

TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC XẢ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ RA MÔI TRƯỜNG CỦA HOA KỲ 23 

2.1 Thực trạng phát thải phóng xạ trên thế giới 23 

2.2 Quy định pháp luật về phát thải từ nhà máy điện hạt nhân của một số quốc gia 27 

2.3 Mô hình đánh giá tác động của việc xả chất thải phóng xạ ra môi trường của Hoa Kỳ 37 

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC XẢ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ RA MÔI TRƯỜNG DỰA TRÊN BÁO CÁO PHÂN TÍCH AN TOÀN CHO DỰ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN NINH

THUẬN 2 CỦA TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM (EVN) 44 

3.1 Giới thiệu về phần mềm Radiological Toolbox của USNRC 44 

3.2 Kết quả tính toán bằng phần mềm Radiological Toolbox cho dân cư tại khu vực dự kiến xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2 48 

3.2.1 Lò phản ứng ABWR 50 

3.2.2 Lò phản ứng MPWR+ 54 

3.2.3 Lò phản ứng ATMEA1 57 

3.2.4 Lò phản ứng AP1000 61 

KẾT LUẬN 68 

KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 70 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 

PHỤ LỤC 76 

LỜI CAM ĐOAN

Việc thiết lập các quy định pháp quy liên quan tới phát thải phóng xạ vào môi trường là một công việc cần phải triển khai tại mỗi quốc gia sử dụng năng lượng hạt nhân để đảm bảo an toàn cho dân chúng và môi trường xung quanh nhà máy điện hạt nhân

Xét trên nhu cầu công việc hiện tại ở Cục An toàn bức xạ và hạt nhân, tôi đi đến định hướng cần nghiên cứu các số liệu liên quan tới lượng phát thải phóng xạ

và các biện pháp kiểm soát cả về mặt kỹ thuật cùng quy định pháp lý có liên quan từ nhà máy điện hạt nhân hoạt động bình thường

Tôi xin cam đoan công trình khoa học này chưa được cá nhân hoặc tổ chức nào công bố Tất cả các tài liệu, số liệu trong luận văn được lấy từ các nguồn rõ ràng và chính thống nên các thông tin trong đó là trung thực, khách quan đã được tôi nghiên cứu, tính toán cẩn thận để đưa vào luận văn

Hà Nội, ngày 28 tháng 10 năm 2015

Người viết luận văn

Chu Quang Huy

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Cục An toàn bức xạ và hạt nhân đã tạo điều kiện về mặt thời gian và tinh thần trong quá trình học tập tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, cũng như trong giai đoạn hoàn thiện luận văn này

Tôi thành thực biết ơn sự nhiệt tình giảng dạy hết mình của các Thầy, Cô giảng viên của Viện Kỹ thuật hạt nhân và Vật lý môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội trong thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường và trong quá trình hoàn thiện luận văn tốt nghiệp

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hào Quang đã tận tình hướng dẫn, cho ý kiến giúp tôi hoàn thành luận văn theo đúng ý tưởng nghiên cứu ban đầu

Hà Nội, ngày 28 tháng 10 năm 2015

Người viết luận văn

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

được

được tốt nhất cho môi trường

hoàng Anh

HWR Heavy water reactor – Lò phản ứng hạt nhân nước nặng

Ngư nghiệp và Thực phẩm Vương Quốc Anh

quốc gia về Đo lường và Bảo vệ bức xạ

xạ bên ngoài cơ sở

Hợp tác và Phát triển kinh tế

QNL Quarterly notification levels – Các mức thông báo hàng quý

1993

Viện nghiên cứu hạt nhân Vương quốc Bỉ

Radiation - Ủy ban khoa học Liên hiệp quốc về các tác động của bức xạ nguyên tử

nhân Hoa Kỳ

xạ và hạt nhân

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Các nguồn phát thải chủ yếu từ nhà máy điện hạt nhân[15] 6

Bảng 2 Ví dụ về những phương thức chiếu xạ do phát thải ra môi trường từ các nhân phóng xạ thường gặp[15] 7

Bảng 3 Các ví dụ để giảm giới hạn phát thải khi áp dụng công nghệ BAT ở Cộng hòa Pháp.[32] 30

Bảng 4 Liều kiềm chế áp dụng cho các nhà máy hạt nhân chủ chốt tại 33

Hàn Quốc.[18] 33

Bảng 5 Tổng kết công tác kiểm soát hoạt độ của các dòng thải phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân tại Hàn Quốc.[18] 33

Bảng 6 Các giá trị giới hạn liều bức xạ đối với dân cư gây bởi các dòng thải lỏng và khí từ các nhà máy điện hạt nhân hoạt động bình thường (µSv/năm).[37] 35

Bảng 7 Các giới hạn cơ bản về liều bức xạ.[37] 36

Bảng 8 Các nhân phóng xạ trong dòng thải lỏng.[35] 37

Bảng 9 Các nhân phóng xạ trong dòng thải khí.[35] 38

Bảng 10 Mô tả chung về các yếu tố dữ liệu trong phần mềm Toolbox.[28] 44

Bảng 11 Nồng độ hoạt độ tương đối χ/Q.[5] 49

Bảng 12 Lượng thải lỏng hàng năm và nồng độ hoạt độ gần cửa xả trên mỗi tổ máy của ABWR.[5] 50

Bảng 13 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải lỏng đối với công chúng của lò ABWR 52

Bảng 14 Lượng phát thải dạng khí của lò ABWR.[5] 52

Bảng 15 Nồng độ phát thải dạng khí khi tính đến nồng độ hoạt độ tương đối của lò ABWR 53

Bảng 16 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải khí đối với công chúng cách ống khói lò ABWR 806m 53

Bảng 17 Lượng thải lỏng hàng năm và nồng độ hoạt độ gần cửa xả trên mỗi tổ máy của lò MPWR+.[5] 55

Bảng 18 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải lỏng đối với công

Bảng 19 Lượng phát thải dạng khí của lò MPWR+ 56

Bảng 20 Nồng độ phát thải dạng khí khi tính đến nồng độ hoạt độ tương đối của lò MPWR+ 57

Bảng 21 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải khí đối với công chúng cách ống khói lò MPWR+ 971 m 57

Bảng 22 Lượng thải lỏng hàng năm và nồng độ gần cửa xả trên mỗi tổ máy của lò ATMEA1 58

Bảng 23 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải lỏng đối với công chúng của lò ATMEA1 59

Bảng 25 Nồng độ phát thải dạng khí khi tính đến nồng độ hoạt độ tương đối của lò ATMEA1 60

Bảng 26 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải khí đối với công chúng cách ống khói lò ATMEA1 966m 60

Bảng 27 Lượng thải lỏng hàng năm và nồng độ gần cửa xả trên mỗi tổ máy của lò AP1000 61

Bảng 28 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải lỏng đối với công chúng của lò AP1000 63

Bảng 30 Nồng độ phát thải dạng khí khi tính đến nồng độ hoạt độ tương đối của lò AP1000 66

Bảng 31 Kết quả tính toán suất liều chiếu ngoài gây bởi thải khí đối với công chúng cách ống khói lò AP1000 974m… 66

Bảng 35 Hệ số tổn thương/rủi ro thông thường đối với các hiệu ứng bức xạ lên dạ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 Giới hạn phát thải phóng xạ ra môi trường theo khuyến cáo của IAEA theo

tài liệu WS-G-2.3, IAEA, 2000 15

Hình 2 Khuynh hướng theo thời gian về sự phát thải các nhân phóng xạ thường gặp đối với lò phản ứng BWR 23

Hình 3 Khuynh hướng theo thời gian về sự phát thải các nhân phóng xạ thường gặp đối với lò phản ứng PWR 24

Hình 4 Khuynh hướng theo thời gian về sự phát thải các nhân phóng xạ thường gặp đối với lò phản ứng HWR 24

Hình 5 Khuynh hướng theo thời gian về sự phát thải các nhân phóng xạ thường gặp đối với lò phản ứng GCR 25

Hình 6 Những phát thải thông thường của khí trơ từ 99 lò phản ứng PWR 26

ở Hoa Kỳ 26

Hình 7 Những phát thải thông thường của khí trơ từ 46 lò phản ứng BWR 26

ở Hoa Kỳ 26

Hình 8 Xu hướng phát thải của các nhân phóng xạ từ các lò phản ứng 27

Hình 9 Khung khởi tạo của phần mềm Rad Toolbox 47

MỞ ĐẦU

Từ những năm đầu thế kỷ XX, cùng với những lợi ích thực tế từ việc sử dụng năng lượng hạt nhân thì những ảnh hưởng bất lợi từ bức xạ ion hóa lần đầu tiên đã được tính đến, mục tiêu cơ bản của việc bảo vệ bức xạ là nhằm đưa ra những tiêu chuẩn về liều bức xạ không vượt quá giới hạn cho phép nhằm bảo vệ cho cộng đồng

và người lao động Đến nay, nhiều nghiên cứu về các tác động của bức xạ ion hóa

đã được triển khai, từ những tác động của bức xạ lên các tế bào cho tới nghiên cứu

về mặt dịch tễ học về những ảnh hưởng lên dân chúng từ những nguồn khác nhau

Có nhiều nguồn phát bức xạ ion hóa khác nhau, trong số đó phải kể đến các nguồn phát thải (dạng lỏng và dạng khí) từ các cơ sở hạt nhân, cụ thể là từ các nhà máy điện hạt nhân

Công tác bảo đảm an toàn bức xạ cho công chúng và nhân viên đã được Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) tập hợp và xây dựng thành một hệ thống các văn bản quy chuẩn và hướng dẫn đi kèm Trên cơ sở kinh nghiệm quốc

tế, Việt Nam cũng đã thiết lập một hệ thống các văn bản quy phạm pháp luật liên quan tới việc đảm bảo an toàn bức xạ Tuy nhiên, hệ thống văn bản quy phạm pháp luật này vẫn đang còn phải tiếp tục hoàn thiện, đặc biệt là về an toàn bức xạ và hạt nhân cho nhà máy điện hạt nhân

Cùng với xu thế chung của thế giới cũng như để đảm bảo về vấn đề an ninh năng lượng, Quốc hội đã thông qua tại Nghị quyết số 41/2009/QH12 ngày 25/11/2009 về chủ trương đầu tư xây dựng dự án điện hạt nhân với địa điểm dự kiến đặt tại tỉnh Ninh Thuận Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 đặt tại xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2 đặt tại xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận

Để góp phần tổng hợp bức tranh chung liên quan tới việc phát thải từ nhà máy điện hạt nhân trên kinh nghiệm của một số quốc gia trên thế giới, kết hợp với việc thực hiện đề tài cấp nhà nước KC05.27/11-15 về “Nghiên cứu xây dựng quy chuẩn

kỹ thuật an toàn hạt nhân và các yêu cầu pháp quy phục vụ thanh tra an toàn nhà

máy điện hạt nhân” nên TS Nguyễn Hào Quang đã định hướng để tôi nghiên cứu

về đề tài “Nghiên cứu về các nguồn phát thải phóng xạ vào môi trường của nhà

máy điện hạt nhân và các biện pháp kiểm soát chúng” Do đó, đối tượng được

tập trung nghiên cứu là các nguồn phát thải dạng lỏng và dạng khí từ hai dạng lò phản ứng phổ biến hiện tại là lò phản ứng nước áp lực (PWR) và lò phản ứng nước sôi (BWR) Về các biện pháp kiểm soát nguồn phát thải hiện đã có nhiều phần mềm tính toán và mô phỏng khá chính xác và tin cậy Vì vậy, trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn này, tôi sẽ không đi quá chi tiết mà chỉ đưa ra những điểm khái quát nhất trong tính toán và đánh giá về suất liều phóng xạ ảnh hưởng tới con người trong khu vực xung quanh nhà máy điện hạt nhân trong quá trình hoạt động bình thường của bốn thế hệ lò phản ứng đang được xem xét lựa chọn để đặt ở tỉnh Ninh Thuận Cụ thể, tính toán suất liều bức xạ từ lượng phát thải (dạng lỏng và dạng khí) trong quá trình vận hành bình thường của 04 công nghệ lò phản ứng được đề xuất theo như báo cáo SAR của Ninh Thuận 2 mà EVN đã báo cáo bằng phần mềm Rad Toolbox

Nghiên cứu dựa trên các tài liệu thống kê hiện có của một số tổ chức có uy tín trên thế giới, chủ yếu bám sát các số liệu cũng như các hướng dẫn của IAEA Đồng thời cũng dựa trên số liệu trong Báo cáo phân tích an toàn (SAR) và phần mềm đánh giá liều bức xạ của Cơ quan pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ (NRC) để đánh giá về liều bức xạ đối với cư dân sinh sống quanh địa điểm dự kiến xây dựng nhà máy điện hạt nhân trong điều kiện phát thải khi nhà máy vận hành bình thường Do đó, luận văn được bố cục thành ba phần chính như sau:

Chương 1 Tổng quan về các nguồn phát thải từ nhà máy điện hạt nhân

và các biện pháp kiểm soát phát thải

Chương 2 Quy định pháp quy về phát thải từ nhà máy điện hạt nhân của một số quốc gia và mô hình đánh giá tác động của việc xả chất thải phóng xạ ra môi trường của Hoa Kỳ

Chương 3 Kết quả đánh giá tác động của việc xả chất thải phóng xạ ra môi trường dựa trên báo cáo phân tích an toàn cho Dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 2 của Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN)

Tôi mong rằng thông qua những kết quả nghiên cứu của mình sẽ góp phần trong việc xây dựng hệ thống văn bản quy phạm pháp luật liên quan tới an toàn bức

xạ và hạt nhân mà hiện tại Việt Nam vẫn đang tiếp tục hoàn thiện, phục vụ cho việc tăng cường công tác đảm bảo an toàn trong thiết kế, xây dựng nhà máy điện hạt nhân khi đã hiểu rõ nguồn gốc của các nguồn phát thải chất phóng xạ; nâng cao hiểu biết về bản chất, mức độ nguy hiểm của việc phát thải chất phóng xạ từ NMĐHN bên cạnh các lợi ích cũng như các quy chuẩn kỹ thuật có liên quan để đảm bảo vận hành nhà máy điện hạt nhân an toàn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN PHÁT THẢI

CHẤT PHÓNG XẠ TỪ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP

KIỂM SOÁT

1.1 Tổng quan về phát thải phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân

Có nhiều cách để phân loại phát thải chất phóng xạ ra môi trường như theo hình thể cấu tạo, theo mức độ hoạt tính và trạng thái hoá học – vật lý Theo hình thể cấu tạo, chất thải phóng xạ được phân chia thành chất thải phóng xạ dạng rắn, dạng lỏng và thể khí Vì đề tài này nghiên cứu các vấn đề về phát thải chất phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân hoạt động bình thường, nên để tránh nhầm lẫn giữa việc kiểm soát phát thải và quản lý rác thải thì sẽ không đề cập tới việc phát thải các chất phóng xạ ở dạng rắn

Để thuận lợi trong quản lý và xử lý đối với các chất thải phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân, tùy vào mức hoạt độ của chất thải người ta chia chúng thành chất thải phóng xạ mức cao (HLW), mức trung bình và mức thấp

HLW là vấn đề chính sinh ra từ việc sử dụng các lò phản ứng hạt nhân để phát điện Các sản phẩm phân hạch hoạt độ cao được sản sinh từ Uran và Plutoni trong quá trình hoạt động của lò phản ứng và những chất chứa trong nhiên liệu đã qua sử

tới mười năm sau khi phát thải nhiên liệu đã cháy từ một lò phản ứng hạt nhân Một số quốc gia đã thiết lập một chu trình kín và tái chế nhằm tối ưu hóa để tái

sử dụng vật liệu từ nhiên liệu đã cháy, các sản phẩm phân hạch và các nhân Actini thứ cấp được tách khỏi Uran và Plutoni được xử lý như HLW (Uran và Plutoni sau

đó được sử dụng lại như là nhiên liệu trong các lò phản ứng) Ở những nước nhiên liệu đã qua sử dụng không được tái xử lý, nhiên liệu đã cháy bản thân nó được xem như là chất thải và do đó được phân loại thành HLW

làm mát lò phản ứng và các bể lưu trữ nhiên liệu, việc tẩy xạ các thiết bị, các bộ lọc

và các cấu kiện kim loại đã bị nhiễm phóng xạ khi chúng được sử dụng trong hoặc gần lò phản ứng

Thể tích chất thải hạt nhân sinh ra trong công nghiệp hạt nhân là rất nhỏ so với các chất thải sinh ra từ các ngành khác Mỗi năm, các nhà máy phát điện hạt nhân

cũng được xem là chất thải.[16]

Ở những quốc gia thuộc OECD, khoảng 300 triệu tấn chất thải độc hại được sinh ra mỗi năm, nhưng lượng chất thải phóng xạ khi đã được đóng gói chỉ vào

Lấy Anh quốc làm ví dụ, tổng lượng chất thải phóng xạ (gồm chất thải phóng

Mặc dù thể tích của HLW là tương đối nhỏ, song nó chiếm khoảng 95% tổng lượng

về mặt hoạt độ.[18]

Một lò phản ứng hạt nhân nước nhẹ 1000 MW điện thông thường sẽ sản sinh

tích chôn lấp sau khi đặt trong các thùng để chôn lấp

nhà máy nhiệt điện dùng than đá ở cùng công suất phát điện lên tới 400.000 tấn

Ngày nay, thể tích chất thải ngày càng giảm do sự góp mặt của kỹ thuật và cải tiến công nghệ đã tiếp tục góp phần giảm thiểu lượng chất thải sinh ra Nguyên lý then chốt về mặt chính sách quản lý chất thải trong ngành công nghiệp hạt nhân là

để giảm thiểu lượng phát thải trong vận hành nhà máy điện hạt nhân

Mặc dù thể tích chất thải hạt nhân sinh ra là rất nhỏ, vấn đề quan trọng nhất đối với an toàn hạt nhân là việc quản lý độc tính tự nhiên của chúng theo các cách chúng tồn tại trong tự nhiên để không gây hại cho nhân viên làm việc với phóng xạ nói riêng và cộng đồng nói chung

Bảng 1 Các nguồn phát thải chủ yếu từ nhà máy điện hạt nhân[15]

khí/nước

Cố định/Di động

Cố định

Di động

Cố định/Di động

BỂ CHỨA NHIÊN

LIỆU ĐÃ CHÁY

Máy đo dòng thải lỏng Nước Cố định

RÃNH THOÁT

NƯỚC

Máy đo dòng thải lỏng Nước Cố địn

TÚI NƯỚC TRONG

Nước Nước Nước

Di động

Di động

Di động Các thành phần đóng góp chính cho liều bức xạ đối với công chúng là:

− Ar-41 là thành phần đóng góp quan trọng mặc dù chu kỳ bán rã ngắn, nhưng

vì nó được phát thải trong một thể tích khí lớn (trong quá trình thông khí cho thùng

lò trong khi vận hành các lò AGR và một vài lò PWR);

nó là thành phần chủ yếu khi lò phản ứng đang hoạt động với một lượng đáng kể được sinh ra;

Các nguồn phát sinh phóng xạ dạng lỏng chính cần được xử lý gồm có:

Chất làm mát vòng sơ cấp bị rò rỉ vì các nguyên do trong vận hành; các đường ống thoát sàn để thu thập nước bị rò rỉ từ hệ thống chất lỏng hoạt hóa và các chất lỏng từ việc tẩy xạ nhà máy cũng như các bình chứa nhiên liệu, nước đã được sử dụng để rửa các bộ lọc và các thiết bị trao đổi ion, sự rò rỉ của chất làm mát vòng thứ cấp, các phòng giặt và thay đồ và các phòng thí nghiệm hóa học

Hệ thống kiểm soát chất thải dạng khí cần được thiết kế để thu thập tất cả các chất phóng xạ dạng khí sinh ra trong nhà máy và những thiết bị xử lý cần thiết trước khi chúng được phát thải ra môi trường Đối với các khí hiếm, việc phát thải phóng

xạ dạng khí cần được cảnh báo khi có khả năng chất khí có chứa các nhân phóng xạ sống ngắn như Xe-133 Việc này thường được xử lý bằng cách sử dụng các bình hoặc ống làm chậm hoặc các tấm carbon để làm chậm Việc loại bỏ các khí hiếm sống dài, ví dụ như Kr-85 thường không cần thiết nhưng vẫn cần tính đến Các đồng

vị của I-ốt thường có tác động phóng xạ mạnh nhất, thường được loại bỏ bằng các

bộ lọc làm bằng than hoạt tính Các phân tử khí từ cả hệ thống kiểm soát chất thải khí lẫn hệ thống thông gió cần được loại bỏ bằng cách sử dụng các bộ lọc

Bảng 2 Ví dụ về những phương thức chiếu xạ do phát thải ra môi trường từ các

Nhân phóng xạ Phương thức chiếu xạ chủ yếu

C-14 Thức ăn đồ uống

P-32 Thức ăn đồ uống

Ar-41 Bức xạ ngoài từ không khí

Co-57/Co-60 Bức xạ ngoài từ sa lắng phóng xạ và ăn uống thực phẩm Kr-89 Bức xạ ngoài từ không khí

Phát thải ra môi trường nước

U-238 Uống nước

U-235+ Uống nước

Th-228+ Bức xạ ngoài

Trong quá trình sản xuất điện năng, các sản phẩm phân hạch và các nhân Actini được sinh ra như là một kết quả của quá trình phân hạch Những đồng vị quan trọng nhất về mặt liều phóng xạ đối với nhân viên và công chúng tại địa điểm thường là những đồng vị của các khí hiếm, I-ốt và Cesium, còn những nhân khác ví

dụ như Stronti và các đồng vị của Plutoni cũng không kém phần quan trọng Khi các lò phản ứng phát điện ổn định, các nguyên tố trong nhiên liệu phát xạ nơ-tron và tia gamma do quá trình phân hạch và sự phân rã của các sản phẩm phân hạch Tia gamma cũng được phát do quá trình bắt nơ-tron trong vùng hoạt và từ các vật liệu xung quanh Nếu chất làm chậm chứa oxy, nguồn phóng xạ chủ yếu khác trong quá trình sản xuất điện năng sẽ là N-16, nguyên tố được hình thành do sự tương tác giữa nơ-tron nhanh với O-16 có trong chất làm mát trong thùng lò Thêm vào đó, trong trường hợp lò phản ứng được làm chậm bằng nước nặng, các quang nơ-tron phát ra

từ sự tương tác giữa các tia gamma với Deuteri (D hoặc H-2) Các dạng bức xạ khác như phát xạ tia beta và positron từ vùng hoạt và khu vực thùng lò trong quá trình sản xuất điện năng, tuy nhiên những bức xạ này là không quan trọng về mặt bảo vệ bức xạ vì chúng có khả năng đâm xuyên yếu

Đối với những lò phản ứng tái sinh nhanh dùng chất làm mát là Natri, các bơm làm mát và thiết bị sinh hơi được gắn bên trong thùng lò phản ứng, vòng làm mát thứ cấp và các vật liệu cấu thành nên các bộ phận của lò bị kích hoạt Những nhân phóng xạ quan trọng nhất với loại lò này là Na-22, Na-24, Mn-54, Co-60 và Fe-59

Hệ thống làm mát lò phản ứng và dung dịch chất làm chậm

Nếu chất làm mát có chứa oxy (như trong các lò LWR, HWR và lò làm mát

được hình thành do tương tác giữa nơ-tron nhanh với O-16 khi chất làm mát chảy qua vùng hoạt lò phản ứng N-16 là chất phát xạ gamma mạnh với năng lượng tia gamma bằng 6 và 7 MeV Do chu kỳ bán rã của N-16 ngắn (7,1 giây), sự đóng góp của đồng vị này sẽ bị suy giảm theo thời gian di chuyển giữa vùng hoạt cho tới một

bộ phận trong hệ thống làm mát khi so sánh với chu kỳ bán rã Trong trường hợp

này, các sản phẩm hoạt hóa khác trong chất làm mát như Ar-41 (các lò GCR), O-19

và F-18 (lò phản ứng làm mát bằng nước) có thể là những chất đóng góp chủ yếu vào các mức bức xạ Trong lò PWR, khi thời gian để chất làm mát đi hết một vòng

là tương đương với chu kỳ bán rã của N-16, đồng vị này là chất đóng góp chủ yếu vào suất liều của vòng sơ cấp trong quá trình vận hành

Đối với các lò làm mát bằng nước, đặc biệt là các lò HWR, Triti là một nguồn phát xạ quan trọng nhất Trong các lò LWR, Triti như HTO (Tritiated water – Nước chứa Triti) là nguồn chủ yếu trong các dòng thải lỏng và khí phát thải ra môi trường, do hiện nay chưa có biện pháp hiệu quả và kinh tế nào đủ để loại bỏ chúng

ra khỏi các dòng chất thải

Chất đóng góp chính vào suất liều trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa là các sản phẩm ăn mòn bị kích hoạt, ví dụ như Co-60, Co-58, Mn-54, Fe-59 và Cr-51 Những nhân phóng xạ này xuất hiện do sự lắng đọng trong các cấu kiện và đường ống của vòng làm mát sơ cấp và các vòng được kết nối với vòng sơ cấp Các sản phẩm phân hạch như I-131, Cs-134 và Cs-137 đóng góp một phần nhỏ vào suất liều trong những vòng này do cả về mặt lượng nguồn và tốc độ lắng đọng thấp

Hệ thống hơi và tua-bin

hơi, đây là nguồn phóng xạ chính trong quá trình sản xuất điện năng Hiệu ứng tán

xạ trong không khí phải được kiểm tra cẩn thận đối với các công trình có các cấu trúc nhẹ, ví dụ như mái của tòa nhà để tua-bin (loại lò BWR) Phía cuối đường ống bình ngưng, O-19 cũng phải được xem như là một nguồn phóng xạ chủ yếu Trong trường hợp chân thanh nhiên liệu gặp trục trặc, nguồn phóng xạ bổ sung, chủ yếu là khí hiếm và các sản phẩm phân hạch dễ bay hơi như I-ốt và Cesium Trong quá trình sản xuất điện năng, những nguồn này sẽ đóng góp không đáng kể so với N-16, nhưng sau khi lò phản ứng được dập các đồng vị này và con cháu của chúng (như Ba-140) sẽ là những nguồn phóng xạ chính trong hệ thống này Các nhân phóng xạ

1.3 Các nguồn phát thải phóng xạ dạng khí

Các nhân phóng xạ chứa trong phát thải dạng khí trong quá trình hoạt động bình thường của nhà máy điện hạt nhân đến từ các khu vực chủ yếu sau:

Vùng hoạt và thùng lò phản ứng

phẩm phân hạch dễ bay hơi và các khí hiếm) phải được xem xét khi tiếp cận công trình lò phản ứng để cấp phép trong quá trình hoạt động của lò phản ứng Ở lò PWR, sự kích hoạt Ar-40 có trong không khí là một nguồn sinh ra Ar-41 là chất phát xạ tia gamma Sự thông khí các vùng trong lò phản ứng dẫn tới (trong một vài thiết kế) sự nhiễm xạ khí Ar-41 sẽ lan tới toàn bộ không gian trong tòa nhà lò phản ứng phía trên sàn nhà máy Mặc dù suất liều tương ứng của nó (chiếu xạ ngoài) là thấp, liều bức xạ này không thể bỏ qua khi suất liều của nó cỡ 10 µSv/giờ hoặc lớn hơn H-3 cũng là một nguồn có khả năng gây nhiễm bẩn không khí trong các lò HWR và trong nhà để nhiên liệu của lò LWR Argon-41 cũng được sinh ra trong

Heli, ví dụ như hệ thống kiểm soát chất lỏng theo vùng và hệ thống khí có pha chất làm chậm

Hệ thống làm mát và dung dịch làm chậm lò phản ứng

chậm (ví dụ như trong các lò có ống áp lực), đồng vị là nguồn phóng xạ chính trong quá trình lò hoạt động sẽ là N-16 Sau khi dập lò, mức phóng xạ (chủ yếu do các sản phẩm ăn mòn bị kích hoạt) trong hệ thống làm mát sơ cấp sẽ giảm xuống Triti có trong nước làm mát hoặc chất làm chậm góp phần vào mối nguy hại bức xạ chỉ khi

nó bị phát tán từ các hệ thống này và đi vào không khí

Đối với các lò PWR, hiện tượng chủ yếu là sự hấp thụ các sản phẩm phân hạch trong giai đoạn dập lò Các sản phẩm phân hạch được khu trú trong tất cả các khoảng không ở chân thanh nhiên liệu (trong các kẽ hở của viên nhiên liệu, trong các khoảng tiếp giáp giữa các viên nhiên liệu với lớp vỏ thanh nhiên liệu) có thể bị

phát tán vào chất làm chậm khi áp suất giảm Nước có thể tràn vào chân nhiên liệu

và rửa trôi các sản phẩm phân hạch khi chúng phát ra Do đó, sự phát tán là không giới hạn đối với các chất khí và dễ bay hơi Sự phát thải này phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của những khuyết tật trên lớp vỏ thanh nhiên liệu

của các đồng vị I-ốt Trong các lò HWR, các quang nơ-tron được sinh ra trong nước nặng do tương tác của các photon của N-16 Nguồn này là đáng kể cần tính đến trong các yêu cầu về che chắn từ vòng làm mát cho tới vùng hoạt Các lò GCR, hệ thống xử lý khí sẽ thu thập các sản phẩm ăn mòn bị kích hoạt như Co-58 và Co-60

và các sản phẩm phân hạch như I-ốt và Cesium bởi đây sẽ là những nguồn phóng xạ chính

Chất làm mát của một số lò GCR có chứa Triti, S-35 ở dạng hợp chất của Sulphide Carbon và C-14 S-35 được sinh ra chủ yếu từ khí Clo không tinh khiết trong chất làm chậm bằng Graphite, Triti từ Liti không tinh khiết trong graphite, C-

14 từ khí Nitơ không tinh khiết trong chất làm mát và chất làm chậm Bởi vì đây là những chất chỉ phát xạ beta, những đồng vị này chỉ có thể gây hại tới sức khỏe qua đường hô hấp hoặc ăn uống

1.4 Biện pháp kiểm soát phát thải từ nhà máy điện hạt nhân

Cần quy định các thiết bị phục vụ việc kiểm soát và ghi nhận tất cả các phát thải của các dòng thải phóng xạ dạng lỏng và khí ra môi trường Thêm vào đó, cần trang bị cho hệ thống kiểm soát các thiết bị để có thể kiểm soát các khu vực rộng trong toàn vùng phát tán của nhà máy Trong các lò phản ứng làm mát bằng nước, việc kiểm soát những hệ thống sau cần được trang bị thích hợp:

- Các hệ thống thông khí của nhà máy;

- Đầu van của các bình chứa chất thải phóng xạ;

- Hệ thống thông gió của tòa nhà có nguy cơ bị nhiễm bẩn phóng xạ

Trong các lò phản ứng chu trình trực tiếp, quy định cần được thiết lập cho việc kiểm soát hệ thống loại bỏ khí của thiết bị ngưng Với các lò PWR việc này có thể

là hữu ích để phát hiện các chỗ hỏng trong các ống của bình sinh hơi Trong các lò phản ứng làm mát bằng khí, quy định về việc lấy mẫu và kiểm soát soát cần được thiết lập cho các hoạt động phát thải chất làm mát lò phản ứng

Các thiết bị để kiểm soát dòng thải cần có đủ khả năng kiểm soát tổng hoạt độ

và sự lắng đọng các nhân phóng xạ trong việc phát thải Việc này có thể thực hiện được bằng các phép đo trực tuyến và phòng thí nghiệm phân tích

Tiêu chuẩn phát thải

và việc phát thải như sau:

Các bên có liên quan phải đảm bảo rằng các chất thải phóng xạ và việc phát thải vật liệu phóng xạ ra môi trường được quản lý phù hợp với giấy phép Người đăng ký và người được cấp phép kết hợp với người cung cấp khi cần thiết nộp đơn xin phép xả thải:

(a) Phải xác định được các đặc tính và hoạt độ của vật liệu được phát thải và các vị trí khả thi cũng như các biện pháp phát thải;

(b) Phải xác định bằng việc nghiên cứu thích hợp trước khi hoạt động tất cả các con đường chiếu xạ chủ yếu gây bởi các nhân phóng xạ được phát thải có thể làm tăng liều bức xạ lên thành viên công chúng;

(c) Phải đánh giá liều bức xạ cho cá nhân điển hình chịu ảnh hưởng từ việc phát thải có kế hoạch này;

(d) Phải xem xét các tác động phóng xạ môi trường trong mối tương quan với các đặc tính của hệ thống bảo vệ và an toàn, như cơ quan pháp quy quy định;

(e) Phải đệ trình cho cơ quan pháp quy về những phát hiện ở mục (a) – (d) kể trên để cơ quan pháp quy làm cơ sở cho việc thiết lập các mức giới hạn thải cho phép và các điều kiện thực hiện chúng

Người đăng ký và người được cấp phép phải đảm bảo rằng các giới hạn và điều kiện vận hành liên quan tới chiếu xạ công chúng phải đáp ứng các tiêu chí về giới hạn liều có tính đến quá trình tối ưu các hoạt động đảm bảo an toàn

Người đăng ký và người được cấp phép phải rà soát và điều chỉnh các biện pháp kiểm soát phát thải của mình, khi cần thiết và được cơ quan quản lý chấp thuận, có tính đến:

(a) Kinh nghiệm vận hành,

(b) Bất cứ thay đổi nào trong các cách thức chiếu xạ hoặc theo đặc trưng của

cá nhân bị chiếu xạ mà có thể ảnh hưởng tới những đánh giá về liều bức xạ gây bởi việc phát thải

Ngoài ra cơ quan pháp quy cần phải áp dụng mức kiềm chế liều trong việc xác định giới hạn mức xả thải cho phép như chỉ ra trong Hình 1

Trên cơ sở tham khảo kinh nghiệm quốc tế, Việt Nam đã ban hành Thông tư

số 19/2012/TT-BKHCN quy định về kiểm soát và bảo đảm an toàn bức xạ trong chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ công chúng như sau:

“2 Giới hạn liều công chúng

2.1 Liều hiệu dụng 1 mSv trong một năm

2.2 Trong những trường hợp đặc biệt, có thể áp dụng giá trị giới hạn liều hiệu dụng cao hơn 1 mSv với điều kiện giá trị liều hiệu dụng lấy trung bình trong 5 năm

kế tiếp nhau không vượt quá 1 mSv trong một năm

2.3 Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 15 mSv trong một năm

2.4 Liều tương đương đối với da 50 mSv trong một năm.”

Hình 1 Giới hạn phát thải phóng xạ ra môi trường theo khuyến cáo của IAEA theo

tài liệu WS-G-2.3, IAEA, 2000

trong những quy trình nhằm tối ưu hóa việc bảo vệ bức xạ để giúp đảm bảo rằng tất

cả những sự phơi nhiễm phóng xạ là thỏa mãn nguyên lý ALARA cũng như về mặt kinh tế

1.4.1 Biện pháp kiểm soát phát thải phóng xạ dạng lỏng

Hệ thống xử lý chất thải dạng lỏng thu thập chất thải lỏng và làm sạch tới mức

để có thể tái sử dụng lại ở trong nhà máy, phát thải theo quy định cũng như để chôn lấp an toàn

Thành phần của chất thải dạng lỏng (như hoạt độ/đơn vị thể tích và thành phần chất rắn và hóa học) thay đổi theo nguồn gốc xuất xứ Thành phần này thường do hoạt động tách và xử lý chất thải lỏng nhằm thu lại thành phần cần thiết Chất lỏng trong hệ thống xử lý thải lỏng do đó có một dải rộng về nồng độ hoạt độ Việc tách chất thải lỏng cần tuân thủ theo các nhóm sau:

trình sản xuất điện năng);

sàn);

buồng giặt và phòng tắm của nhân viên);

thoát nước sàn từ khu vực có chứa các thùng dầu cho bơm tuần hoàn);

Trong các lò LWR, chất thải lỏng trước khi xử lý có thể có thành phần nhân phóng xạ cao ở trong chất làm mát lò phản ứng, ngoài ra còn có các nhân phóng xạ

đo được trong chất thải lỏng chưa qua xử lý Do đó, hệ thống xử lý chất thải lỏng cần xử lý các chất phóng xạ có trong chất lỏng, chất phóng xạ sẽ tích tụ trong các

bộ phận của hệ thống như trong các bộ lọc, thiết bị trao đổi ion và các hệ thống chưng cất chất lỏng

Trong hầu hết các trường hợp, thành phần nhân phóng xạ thu thập được sẽ gồm có các vật liệu kích hoạt như Co-60, Co-58, Cr-51, Mn-54 và Fe-59 (tùy thuộc vào thành phần và tốc độ ăn mòn của các vật liệu dùng trong vòng sơ cấp) Các sản phẩm phân hạch như các đồng vị của I-ốt, Cesium và Stronti có thể đáng lưu tâm

Một số biện pháp xử lý phát thải phóng xạ dạng lỏng thường dùng là [2]: a) Phương pháp lắng, lọc ly tâm: Bể lắng ly tâm là bể chứa tròn Nước chuyển động theo chiều từ tâm ra vành đai Vận tốc nước nhỏ nhất là ở vành đai Loại bể

Chiều sâu phần lắng của bể là 1,5 đến 5 m, tỷ lệ đường kính và chiều sâu là 6-30 Người ta thường sử dụng bể có đường kính 16 đến 60m Hiệu quả lắng đạt 60% Để loại cặn ra khỏi nước thải, người ta có thể ứng dụng ly tâm lắng và ly tâm lọc Lọc ly tâm được thực hiện bởi chuyển động quay của huyền phù trong thiết bị dạng trống vành khăn và được bọc trong lớp vải lọc Cặn ở lại trên thành trống được lấy ra bằng phương pháp thủ công hoặc dao Loại này hiệu quả khi cần thu sản phẩm với độ ẩm thấp và có yêu cầu rửa cặn

b) Phương pháp kết tủa: Kết tủa là quá trình chuyển chất hoà tan thành dạng không tan bằng các phản ứng hoá học tạo kết tủa hay thay đổi thành phần hoá chất trong dung dịch (ví dụ như sự thay đổi độ pH) Phương pháp kết tủa thường dùng kết hợp với các quá trình tách chất rắn như lắng cặn, ly tâm và lọc

c) Trao đổi ion: Phương pháp trao đổi ion được dùng để loại ra khỏi nước các kim loại, hợp chất của As, P, C và các chất phóng xạ Bản chất của trao đổi ion là quá trình tương tác pha rắn với dung dịch mà trong đó, chất rắn có thể trao đổi các ion của nó bằng các ion khác có trong dung dịch Các cấu tử của pha rắn này được gọi là ionit không tan trong nước Các Ionit có khả năng hấp thu các ion dương được gọi là Cationit và các Ionit có khả năng hấp thu các ion âm được gọi là Anionit Nếu Ionit vừa trao đổi Cation và Anion người ta gọi chúng là Ionit lưỡng tính Cationit có tính axit, còn Anionit có tính kiềm Khả năng hấp phụ của Ionit được đặc trưng bởi dung lượng trao đổi, xác định bằng số đương lượng ion được hấp thu bởi một đơn vị khối lượng hay thể tích ionit Dung lượng trao đổi được chia làm dung lượng toàn phần, tĩnh, động Dung lượng toàn phần là lượng chất được hấp phụ khi bão hoà hoàn toàn một đơn vị khối lượng hay thể tích ionit Dung lượng tĩnh là dung lượng trao đổi của ionit khi cân bằng trong điều kiện làm việc

cho trước Dung lượng tĩnh thường nhỏ hơn dung lượng toàn phần Dung lượng động là dung lượng trao đổi của ionit đến giai đoạn trượt qua của các ion trong nước lọc Dung lượng động thường nhỏ hơn dung lượng tĩnh Các chất trao đổi ion có thể

là các chất vô vơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo

+ Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại

nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước),

humic của đất (chất mùn) và than đá, các chất này mang tính axit yếu Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là nhựa có bề mặt riêng lớn, đây là những hợp chất cao phân tử

d) Trích ly: Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố Như vậy, trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch Phương pháp tách chất bẩn hoà tan như vậy gọi là phương pháp trích ly Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân

bố của chất bẩn trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi

e) Tách bằng màng: Phương pháp tách bằng màng mỏng là phương pháp tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

f) Chưng bay hơi: Chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các

g) Hấp phụ: Dùng để tách các khí hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với chất rắn (hấp phụ hoá học) Quá trình xử lý nước bằng hấp phụ thực hiện bằng cách khuấy trộn mạnh chất hấp phụ với nước thải Quá trình được tiến hành một hoặc nhiều bậc Quá trình hấp phụ nhiều bậc sẽ đạt hiệu quả cao hơn Khi đó, ở bậc một người ta chỉ sử dụng lượng than cần thiết để giảm nồng độ chất ô nhiễm

Để giảm lượng chất thải dạng lỏng cần:

tan trong dòng thải lỏng;

phương pháp chuẩn dùng để tách các chất phóng xạ có thể hòa tan trong dòng thải lỏng;

lỏng;

phát thải

1.4.2 Biện pháp kiểm soát phát thải phóng xạ dạng khí

Để kiểm soát phát thải chất phóng xạ dạng khí từ nhà máy điện hạt nhân, ta phân chia theo khu vực và quy trình như sau:

Hệ thống khí tại nhà máy

Một số khí phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn (như N-16, O-19, N-13) hình thành trong các lò làm mát bằng nước do phản ứng kích hoạt chất làm mát Các khí phân hạch cũng hòa vào chất làm mát qua các khuyết tật trên vỏ thanh nhiên liệu Khi cần thiết, những khí này được hòa vào chất làm mát trong hệ thống làm mát riêng của nhà máy Trong trường hợp cụ thể đối với vòng làm mát trực tiếp của các

lò BWR, các khí này sẽ chỉ ở lại trong chất làm mát trong một khoảng thời gian

ngắn trước khi đi vào hệ thống khí của nhà máy Tuy nhiên, với các hệ thống tuần hoàn gián tiếp như trong các lò PWR, thì sự di chuyển khí phân hạch có thể là chỉ cần quan tâm trước khi ngừng hoạt động nhà máy, khi các khí này sẽ là thành phần

cơ bản để giảm hoạt độ phóng xạ trong hệ thống có thể phải mở ra trong quá trình dập lò Trong trường hợp khuyết tật bề mặt nhiên liệu đang diễn ra trong vùng hoạt

và nơi có thành phần khí độc cao (ví dụ như trong lò BWR), nồng độ hoạt độ phóng

(đầu cuối) của hệ thống Sự phân mảng các chất phóng xạ trong trường hợp này sẽ

là đáng kể, bao gồm các đồng vị sống ngắn (ví dụ như các đồng vị có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giờ) Trong các trường hợp khi thời gian sống trung bình của các khí này trong vòng sơ cấp là dài (như trong một số trường hợp lò PWR được vận hành ở mức khử độc thấp), các đồng vị có chu kỳ bán rã dài sẽ tiếp tục là phần đóng góp chính

Các thiết bị như các bình lưu, các đường ống lưu, các tấm cản bằng than chì hoặc các thiết bị làm lạnh được trang bị cho hệ thống khí trong nhà máy để làm chậm sự phát thải khí ra môi trường trong một khoảng thời gian thích hợp để cho phép khí phóng xạ có hoạt độ lớn có thể được phân rã trước khi đi vào môi trường Vấn đề cốt lõi trong thiết kế hệ thống khí tại chỗ là sự hình thành khí phóng xạ trong vòng làm mát trực tiếp của lò BWR và sự hiện diện của khí Hydro có nồng độ cao trong chất làm mát sơ cấp trong lò PWR Đối với lò PHWR, phần lớn khí Hydro có thể hòa lẫn vào chất khí có trong chất làm chậm trong vòng sơ cấp Điều này có thể dẫn tới sự hình thành khí dễ cháy trộn lẫn trong các thành phần của nhà máy khi không khí đi vào các hệ thống Bộ tái hợp phải được trang bị để tránh việc hình thành nên những hỗn hợp khí dễ cháy này Việc giảm thể tích khí bằng bộ tái hợp cũng sẽ cải thiện thời gian trễ cho hệ thống lên khoảng 10 lần Những giải pháp khác là khả thi, ví dụ như việc tách có chọn lọc bằng các biện pháp vật lý và bằng việc áp dụng các quy trình thích hợp cho các dòng thải khí được pha loãng và hydrat hóa

Việc tăng thời gian trễ sẽ giảm thành phần các đồng vị sống ngắn trong dòng thải nhưng sẽ không làm thay đổi đáng kể thành phần của các đồng vị có chu kỳ bán

rã dài hơn thời gian trễ này Tuy nhiên, việc tăng thời gian trễ lên 30 ngày đồng nghĩa với việc giảm sự phát thải các dòng thải khí hiếm, đặc biệt là Xe-133 Trong trường hợp này, những nhân phóng xạ chủ yếu được phát thải là Kr-85 và C-14 Việc thông gió cho công trình có thể là một nguồn phát thải khí và để giảm lượng sol khí thoát ra, bao gồm các đồng vị chủ yếu là H-3 (từ sự bay hơi trong các

bể nước) và Ar-41

Quy trình thông gió

Trong một số trường hợp việc thông gió không thể ngăn pha loãng phóng xạ dạng khí với các khí kém linh động trước khi được xử lý Ví dụ như:

− Các khoang thông khí (trong ống chịu áp lò phản ứng);

− Các khí mang có trong hệ thống chứa chất lỏng với một số thành phần các chất bay hơi được lưu giữ (ví dụ như các bình lưu để thu thập nước làm mát rò rỉ trong lò LWR và các bình lưu hoặc một vài thiết bị khác trong hệ thống xử lý chất thải lỏng) Trong một số trường hợp, khí được hình thành do sự phân rã, ví dụ như việc phân rã của Iodine thành Xenon;

là Ar-41 Trong trường hợp của lò LWR, sản phẩm phân hạch dạng khí thường sản sinh Trong ống áp lực lò phản ứng, một số chất khí sinh ra trong quá trình thông gió gián tiếp từ chất làm mát (trong các bình lưu giữ v.v.)

Để làm giảm chất thải dạng khí:

- Sử dụng các bộ lọc để tách sol khí hoặc Iodine từ các phát thải dạng khí;

- Sử dụng hệ thống làm chậm (than hoạt tính, các bình chứa) để cho phép các nhân phóng xạ trong chất khí phân rã;

- Sử dụng các biện pháp làm giảm thể tích (ví dụ như sử dụng các bộ tái hợp, hấp thụ và lưu giữ áp lực) có chức năng như một hệ thống làm chậm

than hoạt tính) kết hợp lọc khí Đây là quá trình phân tách khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng Trong quá trình hấp phụ các phần tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt vật liệu rắn (chất hấp phụ)

Chất thải dạng khí, trước hết được làm giảm hoạt độ phóng xạ bằng các thiết bị như bể chứa để giảm hoạt độ và thiết bị lưu giữ khí bằng than hoạt tính, sau

đó đi qua các thiết bị lọc để loại bỏ các chất dạng hạt Quá trình này có toả nhiệt phụ thuộc vào cường độ lực liên kết phân tử Vật liệu hấp phụ đảm bảo có các tính chất bao gồm: khả năng hấp phụ cao, phạm vi tác dụng rộng và có độ bền cơ học cần thiết Vật liệu hấp phụ thường là than hoạt tính có kích thước từ 6 - 10 mm có

độ rỗng lớn

CHƯƠNG 2 QUY ĐỊNH PHÁP QUY VỀ PHÁT THẢI TỪ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN CỦA MỘT SỐ QUỐC GIA VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC XẢ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ RA MÔI TRƯỜNG

CỦA HOA KỲ 2.1 Thực trạng phát thải phóng xạ trên thế giới

Lượng phát thải trung bình hàng năm nhân phóng xạ từ các lò phản ứng điện hạt nhân được phân nhóm theo loại lò phản ứng (PWR, BWR, GCR, HWR, LWGR, FBR) Khuynh hướng dài hạn đối với các lò phản ứng PWR, BWR, GCR và HWR dựa trên lượng phát thải trung bình hàng năm của các nhân phóng xạ từ mỗi loại lò phản ứng được thể hiện trong các hình từ 2 đến 5

Hình 2 Khuynh hướng theo thời gian về phát thải các nhân phóng xạ thường gặp

đối với lò phản ứng BWR.[30]

Hình 3 Khuynh hướng theo thời gian về phát thải các nhân phóng xạ thường gặp

đối với lò phản ứng PWR.[30]

Hình 4 Khuynh hướng theo thời gian về phát thải các nhân phóng xạ thường gặp

đối với lò phản ứng HWR.[30]

Hình 5 Khuynh hướng theo thời gian về phát thải các nhân phóng xạ thường gặp

đối với lò phản ứng GCR.[30]

Đối với các lò PWR và BWR, có thể thấy rằng sự phát thải của các nhân phóng xạ thường gặp này khá ổn định và giảm dần Xem xét kỹ hơn trong dữ liệu cho thấy rằng sự sai lệch này phản ánh hoạt động của một lò phản ứng cụ thể và không đặc trưng cho tất cả các lò phản ứng BWR

Các phân tích dữ liệu phát thải sẵn có trước đây trong giai đoạn năm năm từ

1990 – 1994, trong UNSCEAR 2000, chỉ ra rằng có các nguyên tố khác nhau trong phát thải của các lò phản ứng Đây có thể là lý do cần bảo đảm tính bền vững của nhiên liệu, hệ thống xử lý chất thải và các quy trình cũng như hoạt động bảo dưỡng

đã tiến hành Các chất phát thải thường gặp như các khí trơ, Triti, Iodine–131, các phân tử trong phát thải dạng khí và Triti cũng như các nhân phóng xạ khác trong chất thải lỏng từ mỗi lò phản ứng đều được nằm trong một dải dữ liệu rộng Các nhân phóng xạ khác trong chất thải lỏng, ngoài triti, nằm trong dải rộng lớn hơn tám bậc về độ lớn được thể hiện như trong Hình 8 Các phát thải thông thường của khí trơ từ các lò phản ứng PWR và BWR được thể hiện trong các hình 6 và 7

Hình 6 Những phát thải thông thường của khí trơ từ 99 lò phản ứng PWR

ở Hoa Kỳ.[25]

Hình 7 Những phát thải thông thường của khí trơ từ 46 lò phản ứng BWR

ở Hoa Kỳ.[25]

Hình 8 Xu hướng phát thải của các nhân phóng xạ từ các lò phản ứng.[25]

nghiệp điện hạt nhân ở Hoa Kỳ phát triển cho tới nay có xu hướng giảm dần và khống chế ở mức nhỏ hơn 1000 TBq/MW

2.2 Quy định pháp luật về phát thải từ nhà máy điện hạt nhân của một số quốc gia

Hợp chủng quốc Hoa Kỳ

dẫn bằng số cho các giá trị mục tiêu thiết kế và các điều kiện giới hạn vận hành để đáp ứng yêu cầu thấp nhất có thể đạt được một cách hợp lý đối với các chất phóng

xạ trong các dòng thải từ lò phản ứng điện hạt nhân làm mát bằng nước nhẹ Người nộp đơn xin cấp phép phải đảm bảo một cách hợp lý việc đáp ứng các giá trị mục tiêu sau đây:

phản ứng điện hạt nhân làm mát bằng nước nhẹ vào các khu vực không bị hạn chế

sẽ không gây ra liều bức xạ năm (hoặc liều nhiễm năm) được đánh giá từ các dòng

thải lỏng cho các thành viên công chúng trong khu vực không bị hạn chế từ tất cả các con đường chiếu xạ vượt quá 30 µSv đối với toàn thân và 100 µSv đối với bất

kỳ một cơ quan nào

phản ứng điện hạt nhân nước nhẹ sẽ không gây ra liều bức xạ năm trong không khí được đánh giá từ các dòng thải khí tại bất cứ vị trí nào gần mặt đất có thể có người dân trong các khu vực không bị hạn chế vượt quá 100 µGy đối với bức xạ gamma hoặc 200 µGy đối với bức xạ beta

phóng xạ được thải vào khí quyển thấp hơn nếu việc sử dụng các giá trị mục tiêu thiết kế trên chắc chắn sẽ dẫn đến liều chiếu ngoài hàng năm theo đánh giá từ các dòng thải khí đối với thành viên dân chúng bất kỳ trong khu vực không bị hạn chế vượt quá 50 µSv đối với toàn thân

(b) Các giá trị mục tiêu thiết kế dựa trên lượng chất phóng xạ thải vào khí quyển cao hơn so với giá trị ở mục (1) phần nào đáp ứng được các yêu cầu giữ cho mức chất phóng xạ trong các dòng khí thải thấp nhất có thể đạt được một cách hợp

lý nếu người đứng đơn bảo đảm rằng lượng phát thải đề xuất cao hơn sẽ không dẫn đến liều chiếu ngoài hàng năm được đánh giá từ các dòng khí thải đối với thành viên dân chúng bất kỳ trong các khu vực không bị hạn chế vượt quá 50 µSv đối với toàn thân hoặc 150 µSv đối với da

năm theo tính toán thải ra từ lò phản ứng điện hạt nhân nước nhẹ trong các dòng thải vào khí quyển sẽ không dẫn đến liều bức xạ (hoặc liều nhiễm) hàng năm được đánh giá từ các nguồn trên đối với thành viên dân chúng bất kỳ trong khu vực không bị hạn chế từ tất cả các con đường chiếu xạ vượt quá 150 µSv đối với cơ quan bất kỳ

Ngoài ra, người đứng đơn phải có trong hệ thống thải phóng xạ tất cả các hạng

làm giảm tỷ số chi phí trên lợi ích Tỷ số chi phí trên lợi ích mong muốn có thể ảnh hưởng đến làm giảm liều bức xạ đối với dân cư dự tính một cách hợp lý trong phạm

vi 80 km (50 dặm) của lò phản ứng Biện pháp tạm thời cho tới khi thiết lập và chấp nhận các giá trị tốt hơn (hoặc các tiêu chí thích hợp khác) là các giá trị 1000$/man.rem đối với toàn thân và 1000$/man.rem đối với tuyến giáp (hoặc giá trị nhỏ hơn có thể chứng minh là thích hợp trong trường hợp đặc biệt) phải được sử dụng trong phân tích chi phí-lợi ích

Người được cấp phép được phép linh động trong vận hành, phù hợp về sức khỏe và an toàn, để đảm bảo rằng công chúng được cung cấp nguồn điện năng tin cậy, thậm chí trong các điều kiện bất thường có thể tạm thời dẫn đến phát thải cao hơn mức chỉ dẫn cho các giá trị mục tiêu thiết kế nhưng vẫn trong mức đảm bảo chiếu xạ trung bình đối với dân cư tương đương với phần nhỏ của các liều bức xạ tự nhiên Dự tính rằng, khi sử dụng tính linh động trong vận hành này ở điều kiện bất thường, người được cấp phép sẽ có những nỗ lực tốt nhất để giữ mức chất phóng xạ trong các dòng thải nằm trong phạm vi chỉ dẫn cho các giá trị mục tiêu thiết kế Nếu lượng chất phóng xạ thực tế thải ra các khu vực không bị hạn chế từ lò phản ứng điện hạt nhân nước nhẹ trong một quý bất kỳ dẫn đến chiếu xạ (tính toán dựa trên cùng căn cứ như đánh giá chiếu xạ cho mục tiêu thiết kế tương ứng) vượt quá một nửa giá trị mục tiêu thiết kế cho chiếu xạ năm thì người được cấp phép phải:

Người được cấp phép phải thiết lập chương trình khảo sát và quan trắc để:

lỏng;

giá mối quan hệ giữa lượng chất phóng xạ thải ra trong các dòng thải và kết quả liều bức xạ đối với dân chúng từ các con đường chiếu xạ chính;