THUYẾT TRÌNH CHỦ ĐỀ AN TOÀN HẠT NHÂN

Cung cấp thông tin chi tiết về điểm mạnh, điểm yếu của các hệ thống liên quan tới an toàn và các quy trình xử lý Mức 1: Xác định các chuỗi sự kiện có thể dẫn tới nóng chảy vùng hoạt, đồn

BÀI THUYẾT TRÌNH NHÓM 7

ĐỀ TÀI: AN TOÀN HẠT NHÂN

GVHD: T.s Lê Đức Tùng

5 Các rào chắn

4 Các mức bảo vệ

3 Các tiêu chí đánh giá mức độ tai nan nguyên tử

2 Mức độ phóng xạ an toàn

1 Khái niệm về an toàn hạt nhân

6 Một số tai nạn của các nhà máy điện hạt nhân trên TG

7 Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và đồng vị PX phục vụ PTKT xã hội

NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH

toàn hạt nhân

Thảm họa hạt nhân tại Chernobyl 26/4/1986

Thảm họa hạt nhân Fukushima tại Nhật Bản (3/2011)

An toàn hạt nhân bao gồm: các hành động để ngăn 

chặn tai nạn hạt nhân và bức xạ hoặc để hạn chế hậu  quả của chúng và bảo về con người khỏi các mối nguy  hiểm liên quan đến vấn đề hạt nhân

An toàn hạt nhân bao gồm: các hành động để ngăn 

chặn tai nạn hạt nhân và bức xạ hoặc để hạn chế hậu  quả của chúng và bảo về con người khỏi các mối nguy  hiểm liên quan đến vấn đề hạt nhân

1 KHÁI NIỆM VỀ AN TOÀN HẠT NHÂN

Khai thác, vân chuyển, lưu trữ,

xử lý các vật liệu phân hạch

An toàn của nhà máy điện hạt nhân

Kiểm soát, quản lý an toàn của

vũ khí hạt nhân

Xử lý chất thải hạt nhân, Hạn chế tiếp xúc với bức xạ

An toàn

hạt nhân

Nhóm 6 Giảng viên : Lê Đức Tùng

Con người  vận hành

Xây dựng Lắp đặt

Thi công

Thiết kế

Tai nạn hạt nhân

Các nguyên nhân dẫn đến tai nạn hạt nhân

1 KHÁI NIỆM VỀ AN TOÀN HẠT NHÂN

U 235 làm giàu trên 96% Khối lượng đủ lớn tập trung trong một thòi gian

ngắn

Điều kiện xảy ra nổ bom nguyên tử

1 KHÁI NIỆM VỀ AN TOÀN HẠT NHÂN

 Để bảo đảm tính an toàn thì việc chuyển giao công nghệ  điện hạt nhân phải được Cơ quan Năng lượng Nguyên tử  Quốc tế(IAEA) và nhiều tổ chức Quốc tế khác phê chuẩn,  trong đó có vấn đề Luật An Toàn Hạt Nhân 

 Theo thống kê của IAEA vào cuối năm 2002 toàn thế giới 

có 441 lò phản ứng hạt nhân với sản lượng 2,574 tỷ Kwh/năm

an toàn

2 MỨC ĐỘ PHÓNG XẠ AN TOÀN

   Không để xảy ra tai nạn

   Thiết kế đầy đủ, chính xác  với trang thiết bị an toàn.

   Thực hiện công tác quản lý  chất  lượng  nghiêm  ngặt  và  theo  dõi  thường  xuyên  đề  phòng  những  phát  sinh  bất  thường.

Thiết kế để có thể phát hiện sớm những bất thường

nhốt chặt

Thiết kế phòng chống rò rỉ chất phóng xạ “ làm lạnh,

nhốt chặt

Con người hàng ngày vẫn phơi nhiễm với các tia bức xạ, tuy nhiên các nguồn bức xạ này nhỏ và không thường xuyên nên thường không gây hại cho chúng ta.

Mức

độ ( GY)

Mức độ nghiêm trọng

0.01 Không có triệu chứng nguy hiểm

nào

0.1 Biến đổi các tế bào lympho tạo

bởi tủy xương

1 Buồn nôn và nôn mửa, giảm tạo

tế bào trong tủy xương, giảm bạch cầu có thể hồi phục

6 – 10 Tiêu hủy tủy xương, hội chứng

nhiễm xạ nặng Chết trong vòng

30 ngày

100 Bất tỉnh hoặc hôn mê Chết

trong vòng vài giờ

2 MỨC ĐỘ PHÓNG XẠ AN TOÀN

 Đánh giá mức độ an toàn qua lý

thuyết sác xuất PSA

Mức 1: Xác định các chuỗi sự kiện có thể dẫn tới nóng chảy vùng hoạt, đồng thời ước tính tần số nóng chảy vùng hoạt (CDF) Cung cấp thông tin chi tiết về điểm mạnh, điểm yếu của các hệ thống liên quan tới an toàn và các quy trình xử lý

Mức 1: Xác định các chuỗi sự kiện có thể dẫn tới nóng chảy vùng hoạt, đồng thời ước tính tần số nóng chảy vùng hoạt (CDF) Cung cấp thông tin chi tiết về điểm mạnh, điểm yếu của các hệ thống liên quan tới an toàn và các quy trình xử lý

Mức 2: Xem xét tới tất cả các hiện tượng xảy ra kể từ khi bắt đầu nóng chảy vùng hoạt cho tới khi phát tán (một lượng lớn) chất phóng xạ ra môi trường Các phân tích này cung cấp thông tin về mức độ quan trọng của các biện pháp ngăn ngừa

Mức 2: Xem xét tới tất cả các hiện tượng xảy ra kể từ khi bắt đầu nóng chảy vùng hoạt cho tới khi phát tán (một lượng lớn) chất phóng xạ ra môi trường Các phân tích này cung cấp thông tin về mức độ quan trọng của các biện pháp ngăn ngừa

Mức 3: Đánh giá các tác động tới xã hội và sức khỏe con người (ví dụ sự nhiễm xạ vào đất, thức ăn) như là hậu quả của việc phát tán chất phóng xạ ra ngoài môi trường Mức 3: Đánh giá các tác động tới xã hội và sức khỏe con người (ví dụ sự nhiễm xạ vào đất, thức ăn) như là hậu quả của việc phát tán chất phóng xạ ra ngoài môi trường

giá mức độ tai nạn

nguyên tử

3.CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TAI NẠN NGUYÊN TỬ

Nguyên nhân dẫn tới tai nạn nguyên tử

 Nguyên nhân khách quan

Nguyên nhân dẫn tới tai nạn nguyên tử

 Nguyên nhân khách quan

3.CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TAI NẠN NGUYÊN TỬ

Đảo Three Mile (Mỹ) 28/3/1979

thoát ra bên ngoài cơ sở hạt nhân. INES qui định mức độ 7 là 

khi lượng phóng xạ rò rỉ ra bên ngoài tương đương với vài chục nghìn lần tera-becquerel (becquerel là đơn vị biểu diễn mức độ mạnh của phóng xạ, 1 tera-becquerel = 1 nghìn tỉ becquerel )

Sự cố nhà máy điện Fukushima I

13/03/2011

4 Các mức

bảo vệ

• Theo tài liệu của INSAG(International Nuclear Safety Advisory Group), 

có 5 mức bảo vệ:

• Mức 1. Ngăn ngừa các bất bình thường trong hoạt động và các hỏng hóc của hệ thống

 Các yếu tố có thể gây hỏng các hệ thống đe doạ đến an toàn của nhà máy gồm các yếu tố tự nhiên(địa lý, địa chấn, khí hậu, thuỷ văn…) và các yếu 

tố  con người  gây  ra.  Vì  vậy  các nhà máy  điện hạt  nhân cần có  độ vững chắc và ổn định cơ học cao, không nhạy cảm với những thay đổi cho phép của thông số vận hành

 Biện pháp:

• Lựa chọn địa điểm phù hợp: giải quyết cân bằng giữa các yếu tố quyền lợi kinh tế, dân cư và an toàn

• Thiết kế hoàn hảo

• Thi công có chất lượng

Vùng cho phép của các thiết bị là vùng có các điều kiện đảm bảo cho các thiết bị hoạt động hiệu quả và an toàn 

Biện  pháp:  Sử  dụng  những  thiết  bị,  hệ  thống  điều  chỉnh  tự  động(áp  suất, nhiệt độ,van bảo hiểm,thiết bị ngắt tự động…), kiểm tra chu kỳ các thiết bị

VD: Hệ thống thông gió trong lò phản ứng hạt nhân  hoạt động trong cả hai điều kiện vận hành bình thường và điều kiện sự cố. Trong điều kiện vận hành bình  thường  hệ  thông  gió  bao  gồm  cà  hệ  điều  hòa  không  khí  có  chức  năng duy trì và bảo đảm an toàn môi trường bao quanh lò phản ứng, bảo đảm điều kiện tốt cho các thiết bị vận hành hoàn hảo. Thêm vào nữa các hệ điều hòa không khí còn có chức năng duy trì các điều kiện làm việc tốt về không khí sạch, nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho người vận hành bên trong lò phản ứng

4 CÁC MỨC BẢO VỆ

Đối với bất kỳ công trình phức tạp nào, luôn tồn tại các sự cố (dù khả năng 

là rất nhỏ) do lỗi kỹ thuật, yếu tố con người, hệ thống quản lý và thiên tai. Đối với các NMĐHN thì khi có sự cố xảy ra, vấn đề quan trọng nhất là ngăn chặn đến mức tối đa sự khuyếch tán của phóng xạ ra môi trường ngoài. Để đạt được điều này các khâu sau phải được tiên lượng từ trước và phối hợp chặt chẽ:

•Dự báo thiết kế: Dự báo trước các sự cố để có thiết kế thích hợp

•Giám sát, phân tích tổng hợp các thông tin thu thập được từ việc giám sát, đo đạc, … phát hiện sớm các sự cố. 

•Hành động kịp thời khi có sự cố xảy ra nhằm hạn chế tối đa hậu quả, tích lũy kinh nghiệm để phòng bị hạn chế sự cố lặp lại. 

• Trong quá trình thiết kế, vấn đề dự báo thiết kế được đặt lên hàng đầu để đảm bảo cho công trình vận hành tốt và ít có sự cố sau này.

•  Biện pháp để chế ngự các tai nạn có thế xảy ra trong vùng thiết kế ta phải trang bị các thiết bị bảo hiểm cho lò phản ứng hạt nhân

Nhóm 7 Giảng viên : Lê Đức Tùng

4. Mức 4:Ngăn ngừa diễn biến xấu đi của các tính huống tai nạn và ngăn chặn hệ quả của các tai nạn nghiêm trọng

Có thể xảy những tình huống tai nạn không ngăn ngừa được từ mức 3 ở trên, có thể nói đây là nguy hiểm còn lại. Mối nguy hiểm này có thể làm nóng vùng hoạt, đây là tai nạn nghiêm trọng. Trong tình huống này phải có những biện pháp đặc biệt nhằm giữ nguyên hệ thống vỏ bọc không cho tia phóng xạ thất thoát ra ngoài

Phải sử dụng hệ thống làm lạnh vùng hoạt khẩn cấp (Emergency core cooling system-ECCS) 

ECCS được thiết kế để dập lò an toàn trong điều kiện sự cố xảy ra. Trong điều kiện bình thường, nhiệt được loại bỏ khỏi lò phản ứng hạt nhân bằng cách ngưng 

tụ hơi sau khi đi qua tuốc bin và bằng sự chuyển đổi thành công cơ học. Trong điều kiện sự cố, thiết bị ngưng tụ không được sử dụng, vì vậy, biện pháp làm lạnh thay thế được yêu cầu để ngăn chặn sự sai hỏng đối với nhiên liệu hạt nhân

Có 3 trạng thái ảnh hưởng phóng xạ khác nhau:

•Trạng thái thứ nhất là “phơi nhiễm” tức là tác động của tia xạ trực tiếp đến những người có mặt tại khu vực gần nguồn phát xạ

•Trạng thái thứ hai là “nhiễm xạ bên ngoài”, tức là việc các bụi phóng xạ toả vào không khí và rơi lên người, đầu tóc, quần áo, da, trên mặt đất, nhà cửa và cây cối

•Trạng thái thứ ba là “nhiễm xạ bên trong” , tức là việc các bụi phóng xạ thâm nhập vào cơ thể con người

 Biện pháp:

 Tìm chỗ trú ẩn trước nguy cơ bụi phóng xạ, đóng cửa, sơ tán ra khỏi khu vực phát xạ khoảng 10km và tránh tiêu thụ thức ăn bị nhiễm xạ

 Phân  phát  viên  muối  iot  trị  liệu  (hay  gọi  tên  khoa  học  là  iodure  de potassium/potassium iodide), điều này có nghĩa là đưa vào người một lượng lớn  iod,  nhưng  đây  là  loại  iod  ổn  định,  chứ  không  phải  là  iod  phóng  xạ. Lượng iod này giúp cho cơ thể bão hòa về iod, đặc biệt là không cho tuyến giáp hút lượng iod phóng xạ, và nhờ đó mà tránh cho tuyến giáp bị nhiễm 

xạ. Phương pháp này hết sức có hiệu quả. Trên thực tế, người ta đã giảm được đến hơn 95% nguy cơ tuyến giáp nhiễm xạ. 

4 CÁC MỨC BẢO VỆ

5 Các rào chắn

1 NGUYÊN TẮC BẢO VỆ THEO CHIỀU SÂU

    Khi thiết kế , một trong những nguyên tắc an toàn cơ bản là nguyên tắc bảo vệ theo chiều sâu, theo nó, một số cấp bảo vệ được tính trước để ngăn ngừa hoặc hạn chế các hậu quả bất lợi của những hỏng hóc thiết bị và các sai lầm của nhân viên. 

 Yêu cầu quan trọng nhất của nguyên tắc bảo vệ theo chiều sâu là tổ chức các hàng rào an toàn

 Thông thường, trong các lò phản ứng hiện đại có ba rào cản

• Tạo nên rào cản thứ nhất là kết cấu nhiên liệu và vỏ bọc các thanh nhiên liệu

• Trong trường hợp lọt các sản phẩm phóng xạ của quá trình phân hạch vào chất tải nhiệt thì hệ thống vòng sơ cấp, các đường ống, các kết cấu dạng vỏ của vòng sơ cấp (rào cản an toàn thứ hai) sẽ cản trở quá trình lan truyền tiếp theo của chúng

• Cuối cùng, khi rò rỉ vòng sơ cấp, các sản phẩm phóng xạ của quá trình 

phân hạch được giữ lại hoặc nhờ hệ thống khu vực kín, hoặc nhà lò (rào cản thứ ba) 

5 CÁC RÀO CHẮN

trong quá trình hoạt động

1 – nhiên liệu; 2 – vỏ bọc thanh nhiên liệu; 

3 – hệ thống vòng sơ cấp kín; 4 – nhà lò 

5 CÁC RÀO CHẮN

2.  THANH  NHIÊN  LIỆU  –  RÀO  CẢN  AN  TOÀN  THỨ NHẤT

Trong các lò phản ứng năng lượng hiện đại, thông thường, 

sử dụng các thanh nhiên liệu có nhiên liệu ở dạng viên urani dioxit,  nằm  trong  vỏ  bọc  bằng  thép  hoặc  hợp  kim  zirconi. Kết cấu nhiên liệu và vỏ bọc kín của thanh nhiên liệu tạo ra rào cản thứ nhất trên đường lan truyền các sản phẩm phân hạch

   Mặc dù một lượng lớn các sản phẩm phóng xạ được tạo ra trong quá  trình  phân  hạch,  nhưng  ở  nhiệt  độ  làm  việc  bình  thường  urani dioxit  giữ lại hơn  98%  sản  phẩm. Gần 1  –2%  sản phẩm, chủ yếu ở dạng  khí  và  dạng  bay  hơi  –  kripton,  xenon  và  iốt,  khuếch  tán  vào khoảng khí giữa khối nhiên liệu và vỏ bọc, khi đó vỏ bọc kín ngăn cản chúng thoát vào chất tải nhiệt

Động  thái  của  nhiên  liệu  giống  như  của  rào  cản,  là  giữ  sản  phẩm phân hạch lại, tùy thuộc vào nhiệt độ và độ cháy. Khi nhiệt độ dưới 

10000C,  urani  dioxit  giữ  lại  tất  cả,  thậm  chí  cả  các  sản  phẩm  phân hạch dạng khí

5 CÁC RÀO CHẮN

    Vỏ bọc thanh nhiên liệu bảo đảm tính nguyên vẹn của 

nó, bảo đảm độ bền cơ khí, cản trở thoát sản phẩm phân  hạch vào vòng sơ cấp. Yêu cầu cơ bản đối với vỏ bọc –  bảo đảm độ bền và độ kín dưới mọi tác động bình thường 

và khẩn cấp trong suốt “chu trình sống” nhiều năm và độ  bền phóng xạ khi chiếu xạ dài ngày.

Vỏ lò phản ứng, các kết cấu dạng vỏ khác của vòng sơ cấp và các đường ống là rào cản thứ hai trên đường lan truyền các sản phẩm phân hạch. Hệ thống vòng sơ cấp tạo ra ranh giới, mà trong giới hạn của nó có chứa chất tải nhiệt ở nhiệt độ và áp suất làm việc, và giúp giữ các sản phẩm phóng 

xạ phân hạch thoát ra từ các thanh nhiên liệu, hạn chế lượng phát tán 

không kiểm soát được

Vỏ lò phản ứng cần bảo đảm kín trong suốt thời gian vận hành (trên 30 năm). Cho nên đối với vật liệu vỏ lò, các yêu cầu về độ bền phóng xạ và chống ăn mòn cao và độ bền lâu dài trong các điều kiện của tất cả các tác động khi vận hành (áp suất, nhiệt độ, thông lượng nơtron, biến động 

nhiệt, ) được đặt ra

5 CÁC RÀO CHẮN

Vỏ lò phản ứng, các kết cấu dạng vỏ khác của vòng sơ cấp và các đường ống 

là rào cản thứ hai trên đường lan truyền các sản phẩm phân hạch. Hệ thống vòng sơ cấp tạo ra ranh giới, mà trong giới hạn của nó có chứa chất tải nhiệt ở nhiệt độ và áp suất làm việc, và giúp giữ các sản phẩm phóng xạ phân hạch thoát ra từ các thanh nhiên liệu, hạn chế lượng phát tán không kiểm soát được

Vỏ lò phản ứng cần bảo đảm kín trong suốt thời gian vận hành (trên 30 năm). Cho nên đối với vật liệu vỏ lò, các yêu cầu về độ bền phóng xạ và chống 

ăn mòn cao và độ bền lâu dài trong các điều kiện của tất cả các tác động khi vận hành (áp suất, nhiệt độ, thông lượng nơtron, biến động nhiệt, ) được đặt 

ra

 Nhà lò thường có kết cấu là kim loại và bê tông, có dạng hình trụ hoặc hình quả bầu chứa  thùng lò phản ứng. Nhà lò sơ cấp được thiết kế để chịu được áp suất bên trong bị gây ra do rò rỉ 

hoặc khi có sự chủ ý hạ áp của thùng lò phản ứng.

  Vỏ bọc bê tông của lò phản ứng  gồm 2 lớp : Đảm bảo sự kín với tất cả các tác động bên  trong (Nhiệt độ, từ biến, co ngót của bê tông, sự cố nghiêm trọng  ) cũng như bên ngoài (Máy 

bay, vật thể lạ rơi).

5 CÁC RÀO CHẮN

hạt nhân trên thế

giới

6 MỘT SỐ TAI NẠN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI

• Trong lịch sử đã xảy ra không ít những tai nạn hạt nhân, tất cả đều gây ra h u quả nghiêm trọng mà đến nay vi c khắc phục ậu quả nghiêm trọng mà đến nay việc khắc phục ệc khắc phục vẫn còn g p rất nhiều khó khăn Dưới đây là 3 tai nạn hạt ặp rất nhiều khó khăn Dưới đây là 3 tai nạn hạt

nhân điển hình và trầm trọng nhất trên thế giới.

• 6.1 Three Mile Island

– Sự ki n ện : Ngày 28 tháng ba 1979, nước làm nguội chảy ra khỏi lò phản

ứng hạt nhân số 2 nhà máy điện Three Mile Island, thuộc huyện

Middletown, tiểu bang Pennsylvania, Hoa-kỳ, làm cho thùng lò bị nấu chảy, dẫn tới rò rỉ phóng xạ m t phần, nhưng vi c rò rỉ toàn b đã bị ột phần, nhưng việc rò rỉ toàn bộ đã bị ệc khắc phục ột phần, nhưng việc rò rỉ toàn bộ đã bị

ch n đứng.ặp rất nhiều khó khăn Dưới đây là 3 tai nạn hạt

• 6.1 Three Mile Island

– Ngay sau khi sự cố xảy ra, lệnh di tản dân chúng khẩn cấp trong phạm

vi bán kính 9 km xung quanh nhà máy được ban bố Việc những người

có trách nhiệm phản ứng nhanh chóng với sự cố đã giúp ngăn chặn được chất phóng xạ thoát ra ngoài môi trường, không có tử vong cũng không có thương vong

– Tuy nhiên, cho dù kết quả xử lý thành công và vụ việc đã trải qua hơn

30 năm, nhưng thảm họa vẫn như mới xảy ra hôm qua trong tâm trí của những người tham gia giải quyết vụ việc

• 6.2 Chernobyl

– Sự ki n ện : Vào ngày 26/4/1986, một lò phản ứng tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Ukraine đã phát nổ Ngay sau đó, một loạt các vụ nổ liên tiếp

xảy ra, làm tan chảy lõi lò phản ứng hạt nhân, gây ra thảm họa hạt nhân tồi

tệ nhất từ trước tới nay trên thế giới, hậu quả của nó để lại cho đến tận bây giờ vẫn chưa thực sự có hồi kết

– Vụ nổ đã phát ra một lượng phóng xạ lớn gấp 400 lần quả bom nguyên tử

mà Mỹ ném xuống thành phố Hiroshima (Nhật Bản) Do không có tường chắn, đám mây bụi phóng xạ tung lên từ nhà máy lan rộng ra một vùng rộng lớn, ảnh hưởng đến nhiều quốc gia khác nhau, không chỉ rải khắp

phía tây Liên Xô cũ, mà còn lan sang cả một phần của Đông Âu, Bắc Âu và

Tây Âu.

6 MỘT SỐ TAI NẠN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI