Ebook An toàn điện hạt nhân: Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn sách giới thiệu tới người đọc các kiến thức: Phát thải phóng xạ trong những tai nạn điện hạt nhân, phân tích an toàn nhà máy điện hạt nhân, three mile Island, Chernobyl, Fukushima, hậu Fukushima, phần kết. Mời các bạn cùng tham khảo.

C ô n g c u ộ c c õ n g n g h iệ p h ó a k h ắ p n ơ i trê n th ế g iớ i lại c h ấ t th ê m

h à n h đ ộ n g q u y ế t liệ t đ ể n g h iê n c ứ u b à i to á n ô n h iễ m k h ô n g khí

V à m ô i trư ờ n g k h ô n g k h í đã đ ư ọ 'c c ả i th iệ n rấ t n h iề u ờ c á c

n ư ó 'c tiê n tiế n

Đ ú n g v à o lú c n à y , đ iệ n h ạ t n h â n x u ấ t h iệ n và bài to á n p h á t tá n

õ n h iễ m p h ó n g xạ từ c á c lò p h ả n ứ n g đ ã đ ó n g g ó p th iế t th ự c và

th u c đ ầ y c á c n g h iê n c ứ u về ồ n h iễ m m ô i trư ờ n g k h í Bỏ'i c á c

n u c lit p h ó n g xạ từ tai n ạ n đ iệ n h ạ t n h â n là n h ữ n g c h ấ t đ á n h d ấ u

đ ộ c đ á o k h ô n g th ể n h ầ m lẫ n , q u á trìn h la n tr u y ề n ô n h iễ m

trong khí quyển Chính các nhà khoa học tham gia giải quyết bài toán phát tán ô nhiễm phóng xạ từ nhà m áy điện hạt nhân

đã để lại phương pháp luận, công cụ tính toán và tên tuổi của mình cho khoa học khí quyển và bài toán ô nhiễm môi trường khí nói chung.

5.1 SỐ HẠNG NGUỒN TRONG TAI NẠN ĐIỆN HẠT NHÂN

Khi vùng hoạt bị tan chảy trong các tai nạn nghiêm trọng, nhiệt độ và

áp suất rất cao trong thùng lò và nhà lò có thể bức hại các rào chắn vật

lý làm thoát chất phóng xạ ra môi trường Phát thải phóng xạ trong những trường hợp này rất lón, lớn hơn nhiều so với phát thải trong suốt thời gian vận hành bình thường của lò phản ứng Chất phóng xạ có thể lan xa trong khí quyển và gây tác hại trong phạm vi hàng nghìn km như trường hợp tai nạn Chernobyl (chương 8), hoặc hàng trăm km như ờ Fukushima Dai-ichi (chương 9).

Một nội dung quan trọng trong phân tích an toàn và rủi ro tà nhà máy điện hạt nhân là nhận dạng đầy đủ nguồn nuclit phóng xạ thoát ra môi trường trong những tai nạn tan chảy vùng hoạt kèm theo hư hỏng thùng

lò và nhà lò Từ đó mới có thể đi đến xác định liều bức xạ tại những nơi chịu ảnh hưởng của tai nạn điện hạt nhân Bài toán bao gồm năm bước chính:

• Kiểm kê chủng loại và hoạt độ tất cả nuclit phóng xạ tồn trữ bên trong vùng hoạt ngay trước khi tai nạn xảy ra,

• Đánh giá phần thoát ra nhà lò đối với từng nuclit và dạng tồn tại của chúng,

• Xem xét các khả năng vận chuyển chúng từ thùng lò ra nhà lò và khí quyển,

• Nghiên cứu quá trình phát tán trong khí quyển, và từ đó

• Đánh giá liều chiếu xạ lên dân chúng ngoài nhà máy.

2 3 4 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHẩM

Quá trình xảy ra tai nạn diễn biến theo thòi gian vì chúng liên quan đến kịch bản sự cố tan chảy vùng hoạt, khả năng đáp ứng của các hệ thống bảo vệ lò phàn ứng và xác suất hư hòng các hệ thống này do nhiệt độ và

áp suất vượt quá sức chống chịu của chúng Sau đây sè trình bày những nội dung trên dựa trên nhừne văn bản hướng dần mang tính pháp quy của U.S NRC như NƯREG-1165, 1468 và tài liệu mô tà phần mềm RASCAL 4 được sử dụns ữong cấp phép xây dựng và vận hành các nhà máy điện hạt nhân ờ Mỹ.

5.1.1 Kiểm kê tồn trữ phóng xạ trong vùng hoạt

có thể dựa trên số liệu ờ bànơ 5.1 Nên lưu ý rằng neay trước khi \òing hoạt bị tan chảy phàn ứng dây chuyền có thể bị dập tắt bơi hệ điều khiên tự độne, như ờ hai tai nạn TM I-2 và Fukushima N hưns ờ tai nạn Chernobyl phản ứns dây chuyền chăna nhừnơ khôns bị dập tắt mà còn leo thang do hệ điều khiển bị bất hoạt Trong cả hai trườns hợp TM I-2

và Fukushima hoạt độ các nuclit ư o n s \-ùnơ hoạt đều phụ thuộc vào độ cháv nhiên liệu trước đó tính theo MWt.d Cho nên ờ bana 5.1 hoạt độ các nuclit được chuẩn hóa ra Ci/MWt và tính cho bó nhiên liệu có độ cháy 38.585 M W t.d'tan u tronơ lò phàn ứns nước nhẹ dùna uranium

giàu 4°'o với côns suất 3479 MWt chứa 193 bó nhiên liệu Hoạt độ cua

một nuclit cụ thể nào đó có được bằng cách nhân giá trị tuơns ứn 2 trên bảns 5.1 với côns suất nhiệt của lò Các thông số lò đưa ra trên đày đại diện cho nhừns lò nước nhẹ ớ Mỹ với các bó nhiên liệu được sư dụna vài năm trong \Tins hoạt trước khi xảy ra tai nạn gia định Trên thực tế

những bó nhièn liệu có độ cháy rất khác nhau, và khác \'ới con số

38,585 M W t.dtan u do đó hoạt độ những nuclit trona bang 5.1 phai

được hiệu chính ty lệ với độ cháy thực tế theo côna Thức

Công thức này được dùng đê hiệu chính đối \ ới các nuclit có chu kỳ

bán rà khá lớn trên 100 ngày, nên hoạt độ các nuclit này chưa đạt đến Chuong 5 PHÁT THẢI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI NẠN 2 3 5

2 3 6 AN TOAN ĐIỆN HẠT NHÂM

bão hòa khi các bó nhiên liệu chỉ ngâm không quá vài năm trong vùng hoạt Với những nuclit có chu kỳ bán rã bé hơn nhiêu so với thời gian

bó nhiên liệu ngâm trong vùng hoạt, hoạt độ cua chúng đạt đên bão hòa

và phụ thuộc vào công suất lò, không phụ thuộc vào độ cháy cua bó nhiên liệu, do đó không cần phải hiệu chính theo công thức 5.1.

B ả n g 5.1 K iểm kê h oạt độ n u clỉt tồn trữ tro n g vù n g h oạt lò p h ản ứng nước nhẹ.

Trong bảng 5.1 không có mặt hàng chục đồng vị có chu kỳ bán rã bé hơn 10 phút, chúng phân rã gần hết trước khi thoát ra ngoài để có thể gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Ngoài ra cũng không có mặt trong bảng rất nhiều đồng vị con gái có chu kỳ bán rã ngắn nên luôn cân bằng phóng xạ với các đồng vị mẹ.

Để xác định số hạng nguồn, người ta thường chia nhà lò ra làm nhiều ngăn và tính hoạt độ phóng xạ của các nuclit đi vào và ra khỏi từng ngăn, v ề thời gian cũng phân thành những nấc kế tiếp, mồi nấc có thể kéo dài 15 phút Ngăn thứ nhất chính là nhiên liệu, từ đây các nuclit thoát ra ngăn thứ hai là nhà lò Vì hệ thống tự động dừng lò khẩn cấp khi xảy ra tai nạn (như LOCA) nên các sản phẩm phân hạch không sinh

ra thêm trong nhiên liệu mà cạn dần sau mồi nấc thời gian do hai quá trình phân rã phóng xạ và thoát ra nhà lò Trong khi đó, một số đồng vị con gái lại được bổ sung thêm do phân rã phóng xạ của các đồng vị mẹ, tương tự như quá trình nhiễm độc xenon đã xét đến ở mục 4.1.8.

ơ ngăn thứ hai, hoạt độ các nuclit trong mồi nâc thời gian có được do chất phóng xạ thoát ra rtr nhiên liệu trong nấc thời gian ấy trừ phần mất

đi do phàn rã phóns xạ và do thoát ra môi trường Ngoài ra, hệ thống phun nước khẩn cấp làm giảm nhiệt độ nhà lò khi xáy ra sự cố cũng rửa trôi một phần các nuclit phóng xạ.

Chirong 5 PHÁT THẢI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI NẠN 2 3 7

2 3 8 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHAN

Lượng nuclit thoát ra khỏi nhiên liệu đi vào nhà lò phụ thuộc vào diễn biến quá trình vùng hoạt bị phơi trần sau khi mất nước tài nhiệt (LOCA)

mà hệ thống tải nhiệt khẩn cấp bị bất hoạt, như có thể thấy trên bảng 5.2, theo báo cáo NUREG -1465 của NRC và được sừ dụng trong RASCAL

4 cho lò nước nén số liệu đối với lò nước sôi không khác nhiêu.

Kịch bản tan chảy vùng hoạt có thể chia ra thành ba pha, vò bọc bị hỏng

là pha thứ nhất, sau đó nhiên liệu trong vùng hoạt bị tan chảy, và cuối cùng là thùng lò bị thủng Pha vỏ bọc hư hỏng, hay còn gọi là pha thoát chất phóng xạ từ khe hở giữa nhiên liệu và vỏ bọc (gap release), bắt đầu

từ khi nước trong thùng lò hạ xuống dưới mức trên cùng của vùng hoạt (TAF) Trong pha này những bó nhiên liệu ở trung tâm vùng hoạt bắt đầu hư hỏng làm thoát ra một ít khí trơ, halogens và kim loại kiềm Khi tan chảy nhiên liệu lan rộng hơn ở pha thứ hai, phần lớn khí trơ sẽ thoát

ra nhà lò cộng với vài chục phần trăm lượng tồn trữ của các halogens và kim loại kiềm Các nuclit thuộc những nhóm chịu lửa phần lớn vẫn nằm lại trong thùng lò trong pha thứ hai, và thậm chí cả trong pha thứ ba.

B ản g 5.2 Phần thoát ra nhà lò từ nhiên liệu đối với các nuclit phân theo

những nhóm có hóa tính tưong tự (Nguồn: N U RE G -1465).

Nhóm nuclit

Phần nuclit thoát ra khỏi nhiên liệu Pha vỏ bọc

bị hỏng (kéo dài 0,5 giờ)

Pha tan chảy nhiên liệu (kéo dài 1,3 giờ)

Pha sau khi thùng lò bị hỏng (kéo dài 2 giờ)

Khi thoát ra khòi nhiên liệu vào nhà lò, các nuclit tồn tại dưới dạng sol khi, trừ các nuclit khí trơ và một phần iod Dạng tồn tại hóa học cua các nuclit, đặc biệt là iod, rất được quan tâm bời nó tác độns sơm nhất đến liều chiếu xạ lên tuyến siáp ưone các tai nạn điện hạt nhàn, ư ớ c tính 95% iod đi vào nhà lò dưới dạng Csl 5°0 còn lại dưới dạng iod nguyên

tố hoặc HI Sau đó, trone điều kiện nhà lò chứa nước và hơi nước Csl

có thể hòa tan thành ion r Một phần iod còn tồn tại dưới dạng hữu cơ

như methyl iod CH3I do phàn ứng iod nơuyên tố với các chất hữu cơ

lod hữu cơ có hoạt tính hóa học rất yếu nên thườns được xếp chung với khi trơ phóng xạ.

Sau khi đi vào nhà lò, các chất phóns xạ có thè khôns còn tồn tại dưới dạna sol khí nhờ có các quá trình tự nhiên như rơi lắnơ do trọns lực và

các giái pháp kỳ thuật bao Rồm hệ thốnơ tưới mát nhà lò \ ầ các phin

lọc Hệ tưới mát nhà lò chăns nhừnơ có nhiệm \-ụ làm nguội khôna khí

ữ-ong nhà lò mà còn làm tiêu tan các sol khí thoát ra tò \iin2 hoạt Hệ thống này làm cho nồng độ sol khí trong nhà lò aiảm nhanh theo quy luật hàm mù sons các khí trơ và iod dưới dạng hữu cơ hầu như khôna

bị ảnh hươnơ Trona khi đó hệ thống phin lọc bao 2 ồm ca than hoạt

5.2 PHÁT TÁN NUCLIT PHÓNG XẠ RA KHÍ QUYẾN BÊN NGOÀI NHÀ MÁY THEO MÔ HÌNH GAUSS

5.2.1 Mô hình phân bố Gauss

Những nshiẻn cứu về vấn đề này thừa hương rất nhiều ưi thức về phát tán các chât ô nhiềm ưong khi quyên đã phát triên trước khi có côns nghệ điện hạt nhàn Cụ thể mô hình làn khí toa ra rù cột ốns khói nhà máy (hình 5.6) với nồns độ khí phàn bố theo hàm Gauss trên mặt cất

Miông 2ÓC với hướng gió \'ần được sừ dụns đê mô ta phát tán các nuclit

phónơ xạ từ nhà máy điện hạt nhân Rộnơ ra hơn đày cùns là bài toán ràt thườns ơặp trong vật lý học như truyèn nhiệt do Idiuèch tán bài toán vận chuvển neutron trong mồi tnrờnơ không có chất hấp thụ

Chuưng 5 PHÀT THÃI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI NẠN _ 239

2 4 0 AN TOÀN ĐIỆH HẠT NHAN

Nuclit phóng xạ, cũng như

các chất ô nhiễm thoát ra tà

cột ống khói nhà máy có thể

phát tán được trong khí

quyển và lan xa là do bị gió

cuốn (advection) cộng với

khuếch tán (diffusion) khí và

sol khí do lớp khí quyển gần

mặt đất luôn bị xáo động

khiến vật chất trong làn khói

luôn xáo trộn với không khí

bên ngoài.

Phương trình phát tán phụ

thuộc thời gian mô tả quy

luật cân bằng khối đối với

từng yếu tố thể tích trong môi

trưÒTig phát tán có dạng tổng quát sau đây (chừ đậm là ký hiệu vectơ):

lệ thuận với gradient nồng độ.

k là hệ số khuếch tán đo bằng m“/s Thành phần thứ hai mô ta chuyên động cuốn theo gió và tỷ lệ với vận tốc gió u, u đo bằng m s.

Chirong 5 PHÁT THÀI PHÓNG XẠ TROMG NHŨNG TAI NẠN 241

Cách giải phương trình vi phân (5.2 - 5.4) khá phức tạp nên người ta thường phải sử dụng các già định mô tả quy luật phát tán \ ’à đưa ra những điều kiện biên tương đối gần với thực tế ờ đày sè khôns đi vào chi tiết mà chi đưa ra lời giải cho trườns họp nuclit phát ra với tốc độ không đổi, Q (Ci/s) và ờ độ cao hiệu dụns h, như ưên hình 5.2 Độ cao hiệu dụng h là độ cao ống khói, h o , cộns với phần thẳng đứng bên ưên ống khói, ôh, do khí bên ưong nhà máy phụt lên nhờ có áp suất và nhiệt

độ cao hơn không khí bên ngoài.

Giả sử gíó thôi vó i vận tốc khôns đôi u theo hướna dương trên trục X

và vận tốc u lớn hơn rất nhiều so \ ới \ ận tốc khuếch tán khí theo

2 4 2 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHAl

Phương trình (5.5) được gọi là mô hình làn khói Gauss cho phép xác định nồng độ nuclit phóng xạ trong làn khói tỏa ra từ nhà máy tại tọa độ

hàm Gauss, hay theo hình quả chuông với cực đại ở tâm (trên trục x) và giảm nhanh ra xa Độ lệch chuẩn của hai phân bố Gauss này chính là ơy

và ơ z , chúng càng lớn khi càng ra xa nguồn phát, như công thức (5.6) Hai thông số này được gọi là hệ số phát tán (coefficient o f dispersion) ngang và thẳng đứng, có đơn vị đo là m c ầ n phân biệt hệ số phát tán với hệ số khuếch tán k (coefficient of diffusion) trong định luật khuếch tán Pick ở công thức (5.3) có đon vị đo là mVs.

Công thức (5.5) là lời giải cho môi trường đồng nhất vô hạn Trên thực

tế, nguồn phát ở gần mặt đất, nên môi trưòmg phát tán không thể xem là đồng nhất vô hạn Cụ thể, sau một thời gian lan truyền, làn khí có thể chạm mặt đất Đến đây ta lại phải đưa ra thêm giả thiết mới, xem mặt đất là mặt phang có khả năng phản xạ toàn phần, nghĩa là làn khí được phản xạ về phía trên và các nuclit không bị mất mát do hấp thụ khi làn khí chạm xuống đất cần lưu ý, trong tính toán mặt đất bị nhiễm xạ là

do khí và sol khí phóng xạ rơi lắng (khô và ướt) xuống đất chứ không phải do làn khí chạm xuống đất.

Cách đơn giản để tính đến hiện tượng phản xạ này là có thêm một nguồn phát ảo ở độ cao -h , khi ấy thừa số exp theo trục z

ưong lớp không khí từ vài chục mét đến hàng km phía trên mặt đất Ban ngày độ cao lớp xáo trộn thường cao hơn ban đêm cao nhất là sau giữa ttTia khi mặt đất bị ánh sáng mặt trời đốt nóng.

Do phản xạ toàn phần nhiều lần ờ ca phía trên và mặt đất côns: thức (5.8) sè ườ thành

1 = - - ( 5 1 0 )

Nhấc lại trong côna thức trên 3 đo bằng Ci m’ và tổc độ n 2 uồn Q tính theo Ci s Do đó 0 Q có thê xem như nồnơ độ nuclit được chuàn hóa theo tôc độ nguồn phát, nó tỷ lệ nshịch với vận tốc sió và hai hệ số phát

cách X rtr điêm quan trắc đến nsuồn phát, như có thè thấy trên hình 5.3 Cách tinh hệ số phát tán ơy và ơz được trình bày chi tiết troii 2 các sách chuyên khao như Seinfeld (1986) Chúng phụ thuộc vào độ ôn định cua khi quyên ơ lớp biên trên mặt đất Chính vi lớp biên khi quyên thiếu ôn

định mà vận tốc gió theo hưÓTi2 V luôn thăns siána theo hướnơ y và z

với độ lệch chuàn ơv ơw cho nèn ơy và Ơ2 phụ thuộc \ ào hai độ lệch

chuân này theo côns thức sau

ơ y = ơ v F y ( 5 1 1 )

Theo Pasquill, độ ổn định khí quyển lớp biên có thê phân thành 6 cấp như trên bảng 5.3 Cách làm này rất thuận tiện và nhanh chóng, nhất la trong trường hợp ứng phó sự cố, vì trong thực tế, những cấp độ Pasquill

có thể nhận dạng dựa trên các quan trắc khí tượng tại chồ, như trén bảng 5.3 Cụ thể, khí quyển rất không ổn định (mức A) khi ban ngày trời nắng chói chang và lặng gió, khi ấy cả hai hệ sô ơ y và ơ z đêu cực đại, đạt đến giá trị tà 200 đến 500 m ở những vị trí cách nhà máy 1 km (hình 5.3).

B ản g 5.3 Nhận dạng những mức ổn định ciia khí quyến lórp biên

theo Pasquỉll dựa trên quan trắc khí tượng.

Các cấp độ ôn định Pasquill được xác định như sau:

K ế t quà tính toán các h ệ số p h á t tán ngang ơ y và thãne đ ứ n 2 ơz phụ thuộc vào 6 cấp độ Pasquill được trinh bày dưới dạn 2 đỏ thị trên hinh

Chirong 5 PHẮT THAI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI NẠN 2 4 5

4.8 Hệ quả là tỷ số 0/Q ở công thức (5.26) sẽ phụ thuộc vào cấp độ ổn định khí quyển lớp biên và vận tốc gió như có thể thấy trên hình 5.3

5 lờ* 2 5 10' khoànq cách từ nqiion m

Hình 5.3 Hệ số phát tán ngang ơy và thẳng đứng ơz phụ thuộc vào cấp độ ổn định

của khí quyển lóp biên A, B, c, D, E, F theo P asquill-G ifford, 1961 (Neuồn: Seinfeld (1986)).

AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHAN

5.2.2 Đánh giá liều phơi nhiễm bên ngoài nhà máy

Mô hình phát tán làn khói Gauss được dùng làm cơ sờ đê đánh giá nồng

độ nuclit ô bên ngoài nhà máy khi đã biết tốc độ phát thải Q Ngược lại, dựa trên những kết quả quan trắc nồng độ các nuclit bên ngoài nhà máy, người ta có thể suy ra tốc độ phát thải Q nếu đánh giá được các hệ số phát tán ngang ơ y và thẳng đứng ơ z

Một khi đã tính được hoạt độ nuclit trong không khí bên ngoài nhà máy,

ta có thể dự báo liều chiếu xạ lên dân chúng để có biện pháp ứng phó trong trường hợp sự cố Mặt khác, liều chiếu xạ bên ngoài nhà máy khi

lò phản ứng hoạt động bình thường và trong trường hợp sự cố còn là căn cứ để xét duyệt và cấp phép cho địa điểm xây dựng nhà máy.

Theo Cơ quan Pháp quy Hoa Kỳ, nhà máy điện hạt nhân phải được bao quanh bởi khu đặc trừ bán kính tò 0,8 đến 1 km, tiếp đến là khu thưa dân bán kính 5 km Liều phơi nhiễm toàn thân và tuyến giáp được quy định tương ứng không vượt quá 25 rem và 300 rem ở ranh giới giữa khu đặc trừ và vùng thưa dân Những quy định trên được xem là đủ bảo thủ

để có chỗ dự phòng cho những sai số trong tính toán xin cấp phép.

2 4 6 AN TŨÂN i

O'

lE-3 lE-4 lE-5 lE-6 lE-7 lE-8

- — F-S

X V

- -D-5 - B-5

\ N

X ' s

khoảng cách tù' nguòn phát, m

lE+2 lE+3 lE+4 1E*5

khoảng cách từ nguòn phát, m

Hình 5.4 Tỷ số 9/Q (4.) phụ thuộc vào vận tốc gió và cấp độ ổn định khí quyển

lóp biên F, D, B là cấp độ ổn định khí quyển theo Pasquill, 1 và 5 tương ứng vói vận tốc gió 1 m/s và 5 m/s

(Nguồn: RASCAL 4, U.S NRC).

Liều phơi nhiễm bên ngoài nhà máy bao gồm chiếu xạ trực tiếp và chiếu trong Nguồn chiếu xạ trực tiếp là đám mây phóng xạ và mặt đất

bị nhiễm xạ Chiếu trong gồm hít thở khí phóng xạ và qua con đường tiêu hóa do hệ sinh thái bị ô nhiễm Để đánh giá thành phần chiếu xạ trực tiếp từ đám mây phóng xạ người ta có thề xem các nuclit phát tia /?

và ỵ phân bố đều trong đám mây phóng xạ vô hạn Còn mặt đất bị

nhiễm xạ là do rơi lắng khô và rơi lắng ướt theo mưa Tốc độ rơi lắng khô và ướt cũng phụ thuộc vào vận tốc gió, độ âm không khí, mưa, độ

ổn định khí quyển và điều kiện địa hình.

Những kết quả tính toán theo RASCAL-4, u s NRC có thê cho ta ý niệm về độ lớn của ba thành phần chiếu xạ nói trên Với tai nạn \òing hoạt bị phơi trần hoàn toàn và độ cao ốns khói nhà máy 100 m liều phơi nhiễm tại nơi cách xa nhà máy 1 mile (1.6 km) theo hướng gió sè vào khoảng 0,03 rem từ đám mây phóng xạ và khoáng 10 lần lớn hoTi từ mặt đất nhiễm xạ cũng như từ hít thờ không khí.

5.3 PHÁT TÁN NUCLIT PHÓNG XẠ RA XA KHU v ự c NHÀ MÁY 5.3.1 Quỹ đạo lan truyền nuclit phóng xạ trong khí quyển theo

mô hình HYSPLIT-4

Những nội dung vừa trình bày trên đây chi liên quan đến tác động cua tai nạn điện hạt nhân trong phạm vi xung quanh nhà máy với bán kinh dưới 100 km Trong phạm vi này, các yếu tố khi tượng (hướns 2 ÌÓ vận tôc gió, độ ôn định khí quyên ) và địa hình đóns vai trò quan trọns trực tiếp ánh hườns đến hai thông số cơ bàn là độ lệch chuân ơy và Ơ 2

trong mô hình phát tán theo phàn bố Gauss.

Thực tế từ hai tai nạn điện hạt nhân Fukushima và Chernobyl cho thấy nuclit phóng xạ có thể lan truyền đi rất xa, và có thê tác độna đến môi trường trong phạm vi hàng nghìn km Các phương tiện quan trấc phóns

xạ hiện đại lại có độ nhạy cao cho phép phát hiện phóng xạ ơ nhừnơ

khoảng cách xa hơn nữa chăng hạn phónơ xạ Chemobyl được đo đạc chính xác tronơ nhiều tháng sau tai nạn tại nhừns trạm quan trấc tận miền đône nước Mỹ sau khi chúng vận chuyên về hướna đôns và đi hêt hai phần ba vòng vĩ tuyến Cũng vậy, phóns xạ Fukushima được phát hiện tại nhiều trạm quan trăc ơ Đông Àu sau khi chủns vận chuyên về

Chiiong 5 PHÁT THẢI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI NẠN 2 4 7

hướng đông theo vĩ tuyến xuyên qua Thái Bình Dương Đại Tây Dương

và lục địa châu Âu.

Do đó, dự báo quỹ đạo lan truyền phóng xạ trong khí quyên sau tai nạn điện hạt nhân và đánh giá hoạt độ phóng xạ trong không khí theo hướng lan truyền cũng được xem là nội dung quan trọng trong nhiệm vụ ứng phó sự cố điện hạt nhân Đây lại chính là bài toán vận chuyển xuyên biên giới của các chất ô nhiễm không khí, trong đó có tro bụi núi lửa, cát bụi bốc lên từ miền Bắc Trung Quốc lan sang tận Bắc Mỹ qua ngã Hàn Quốc, Nhật Bản, , đã được nghiên cứu rtr nhiều thập kỷ qua trong khoa học môi trường khí Từ những nghiên cứu này đã hình thành hai cách mô phỏng quá trình lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển Cả hai cách mô phỏng đều sử dụng trường số liệu khí tượng, vốn được dùng trong dự báo khí tượng và được dựng nên từ các kết quả quan trắc mặt đất và cao không trên khắp thế giới.

Cách mô phỏng thứ nhất gọi là Eulerian mang tên nhà toán học Đức Euler xem xét dòng khí chứa chất ô nhiễm đi qua những nút xác định trong lưới khí tượng qua đó có thể mô phỏng quá trình lan truyền các

"đám mây" phóng xạ trong tai nạn điện hạt nhân Cách mô phỏng này đòi hỏi phương tiện tính toán năng suất lớn, nhất là khi tính quỹ đạo trong nhiều ngày.

Trong cách mô phỏng thứ hai gọi là Lagrangian, mang tên nhà toán học Pháp Lagrange, người ta theo dõi đưÒTig đi trong không gian và thời gian của những những khối phóng xạ thoát ra từ nhà máy Chúng có thể

là những hạt bụi hoặc bọc khí (air parcel) có phân bố theo mô hình Gauss được mô tả ở mục trên Bọc khí, là khái niệm hình học thường được sử dụng rộng rãi trong khí tượng học Trong bọc là khối khí đồng nhất có những thông số vật lý xác định như áp suất nhiệt độ Bọc khí cũng chính là "khối khí" (air mass) trong bài toán hoàn lưu khí quyển toàn cầu có kích thước lớn hơn nhiều, bao trùm lên nhiều độ kinh vĩ trong không gian Kết quả mô phỏng Lagrangian sè cho ra quỳ đạo vận chuyền khối tâm các bọc khí ấy.

2 4 8 AN TOÀN ĐIỆN HẠT MHầM

Chwmg 5 PHÁT THÀI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI N Ạ N - _2 4 9

Sau tai nạn Chernobyl xuất hiện khá nhiều phần mềm mô phỏng quỷ đạo Lagrangian, nhưng quỹ đạo tính theo HY SPLIT-4 (Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory) của NOAA là phổ biến nhất

và được rất nhiều người sử dụng để tính trực tuyến quỳ đạo một cách nhanh chóng.

Trong tính toán, HYSPLIT sử dụng trường số liệu khí tượng được cập nhật tò cơ sở lưu trữ hoặc các số liệu dự báo Các thông số vật lý của không khí tại mỗi nút lưới khí tượng thưÒTig bao gồm hai thành phần nằm ngang của vận tốc gió, u và V, nhiệt độ T, độ cao z hoặc áp suất p,

áp suất ngay trên mặt đất Po, và độ ẩm không khí Vận tốc chuyển động

trường số liệu nhưng có thể suy ra từ lưới khí tượng Những thông số khí tượng được cập nhật thường xuyên bốn lần trong một ngày ở hệ thống đồng hóa số liệu khí tượng toàn cầu (Global Data Assimilation System - GDAS) của Trung tâm dự báo môi trường quốc gia Mỹ (National Centers for Environmental Prediction - NCEP) vào lúc 00,

06, 12 và 18 giờ UTC GDAS sẽ biến đổi các thông số khí tượng này và đưa lên mạng lưới có kinh vĩ độ cách nhau 1° ở cả hai bán cầu và lưu trử trong file số liệu FNL Hình 5.5 minh họa lưới số liệu trên Bắc bán cầu.

E v e r y o t h e r g r i d p o i n t p l o t t e d

Hinh 5.5 Lưói số liệu khí tượng trên Bắc bán cầu được lưu trữ trong file FNL.

2 5 0 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHAl

HYSPLIT chỉnh lý trường số liệu này cho phù hợp với nội dung tính toán Đặc biệt, để mô tả tốt hơn tính xáo trộn trong khí quyên, mật độ lưới theo chiều thẳng đứng được điều chỉnh theo công thức:

X ( t i ) = ^ X ( t o ) + A t ) X ( t o ) (5.14)

X (to) là đạo hàm của vecto X ở thời điểm to Với khoảng thời gian At

đủ bé, công thức trên đủ chính xác mà không cần có thêm số hạng bậc cao hon trong khai triển Taylor Mặt khác, X(t) cũng có thê khai triẻn Taylor ở thời điểm ti và đánh giá nó ở thời điểm t = to

Trong đó, 1, 2, 1 là số lần lặp Khi đã tính được X(ti) ta có thể sừ dụng quy trình trên để tính tiếp X(t 2 )

Kết quả tính toán theo HYSPLIT cho thấy xuất phát từ cùng một điểm

xảy ra tai nạn nhưng tùy thuộc vào độ cao của nguồn phát mà nuclit phóng xạ có thể đi theo những quỹ đạo rất khác nhau theo cả phương nằm ngang và thẳng đứng Điều này có thể thấy rất rõ qua trường họp tai nạn Fukushima ờ chương 9.

Sai số tính quỳ đạo theo mô hình Laarangian trên đây xuất phát từ nhiều nguồn, chủ yếu là tính gần đúna của mô hình và nguồn số liệu khí tượng đầu vào Nguồn số liệu này được suy ra từ kết quả quan ưắc ừên toàn cầu, chủ yếu là quan frắc cao không Mạng lưới này rất thưa ờ nhiều vòing trên thế giới và ưên đại dương Stohl (1998) đă xem xét đóng góp của các nguồn sai số ấy và ước lượne sai số tông thê của vị ưí bọc khí có thể đến 20%, hay 400 km sau 72 eiờ hành trình ừên quỳ đạo.

Trên đày chi lưu ý đến quá trình cuốn theo gió để tính quỳ đạo khối tâm của bọc khí Trên đường đi, bọc khí còn bị tác động bời quá trình khuếch tán khiến chất phóng xạ lan tòa ra \òins xung quanh Mô hình Lagrangian ữong HYSPLIT cho phép tình phân bố hoạt độ phóng xạ ữons khône gian, cũng chính là đám mây phóng xạ trong các tai nạn điện hạt nhân HYSPLIT mô phòng đám mây phóng xạ theo hai cách.

Cách thứ nhất mô phòng vận chuyên các bọc khí, chúng được phát ra đều đặn rtr nhà máy, mồi bọc mang một lượng phón2 xạ nhất định Sau khi phát ra các bọc bị cuốn theo 2 ÌÓ qua đó có thê xác định quv đạo khổi tâm của chúns Mặt khác, các bọc lại nơ ra theo cả hai phươna nằm ngang và thăna đứns do bản chất khuếch tán và xáo ưộn cua khí quyên, từ đó tạo nên đám mây phóns xạ.

Trone cách mô phona thứ hai HYSPLIT xem nsuồn phát là một số lớn các hạt phóng xạ phát ra đêu đặn theo thời sian Bên cạnh chuyên độna cuốn theo aió cứ sau các bước tính, mỗi hạt lại có thêm thành phần chuyên độns naẫu nhiên do xáo trộn trons khí quyên Bằng cách mô phỏnơ nà> đám hạt phát ra từ nhà máy sè nơ ra theo Idiônơ 2 Ìan và thời sian, qua đó có thè tính được hoạt độ phóns xạ tronơ khồns khí theo hướns lan tru> ền bàng cách đêm số lượng hạt trong từns ô mạns.

Chuong 5 PHÁT THẢI PHÓNG XẠ TRONG NHÚNG TAI NẠN 251

HYSPLIT sử dụng cả hai cách mô phỏng dựa trên bọc khí và đám hạt Hai cách mô phỏng tương đương nhau trong tính toán quỳ đạo, nhưng

mô phỏng theo bọc khí tốn nhiều thời gian hơn HYSPLIT lai ghép cả hai (HY; hybrid), trong đó đám hạt được sử dụng để mô phỏng quá trình khuếch tán theo chiều thẳng đứng còn khuếch tán theo phương nằm ngang lại dựa trên chuyển động của bọc khí.

5.3.2 Minh họa

Việt Nam đang có kế hoạch xây dựng hai nhà máy điện hạt nhân tại Phước Dinh và Vĩnh Hải, cách thành phố Phan Rang tỉnh Ninh Thuận khoảng 20 km tương ứng về phía Nam và Bắc, cách TP Hồ Chí Minh khoảng 350 km về phía Đông bắc Mỗi nhà máy sẽ có hai lò phản ứng, mỗi lò công suất khoảng 1 000 MWe.

Quỹ đạo các khối khí xuất phát từ nhà máy được tính toán on-line theo

mô hình HY SPLIT-4 (Vương Thu Bắc và đồng nghiệp, 2002) Đẻ có bức tranh toàn cục, tác giả đã tính cho cả năm 2002, mỗi ngày ứng với một quỹ đạo xuất phát lúc 18:00 địa phương (11:00 UTC) và lan truyền trong 5 ngày tiếp theo Các thông số khí tượng được lưu trữ trong file đồng hóa số liệu toàn cầu GDAS cho năm 2002.

Để dễ hình dung, các quỹ đạo được tập hợp theo từng tháng, như trên hình 5.6 Có thể thấy có ba nhóm quỹ đạo chính thể hiện hai hưóng gió thịnh hành ở Phan Rang trong các mùa:

• Nhóm 1: Từ tháng 5 đến tháng 9, khi phóng xạ lan truyền chủ yếu theo hướng Tây nam - Đông bắc, và bay ra biển đông.

• Nhóm 2: Từ tháng 10 đến tháng 2, hướng lan truyền chính là Đông bắc - Tây nam, khí phóng xạ ảnh hưởng đến các tỉnh Nam bộ, bay đến TP Hồ Chí Minh chỉ sau một ngày.

• Nhóm 3: Từ tháng 3 đến tháng 4 là thời gian chuyển mùa, các khối khí lan truyền chủ yếu về hướng Tây song quỹ đạo hay thay đồi không thấy rừ hướng thịnh hành.

2 5 2 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHấM

Chaong 5 PHÁT THÀI PHÓNG XẠ TRONG NHŨNG TAI _ 2 5 3

H inh 5.6 Quỹ đạo khối khi lan truyền trons 5 nsàỵ từ nhà máỵ điện hạt nhân

đặt tại Phưóc Dinh Ninh Thuận xuất phát lúc 18:00 hàng nsàỵ 2ÌÒ địa phưoTig (11:00 I TC) từ độ cao 40 m.

2 5 4 AN TOAN đ iệ n h ạ t NHAN

Tiếp nối kết quả tính quỳ đạo ở trên, hình 5.7 minh họa kết quả tính phát tán theo mô hình HYSPLIT trong 8 giờ cho nguồn phát ô nhiễm tại địa điểm Phước Dinh, Ninh Thuận có độ cao 40 m, bắt đầu phát lúc 11:00 UTC ngày 26/10/2002 với tốc độ 1 kg/h Nồng độ chất ô nhiềm (hay phóng xạ) trong không khí tính theo kg/m^ có được bằng cách lấy trung bình nồng độ trong cột không khí rtr 0 đến 500 m và lấy tích phàn

tò 11:00 đến 19:00 ƯTC ngày 26/10/2002.

Mật độ rơi lắng xuống đất tính theo kg/m^ có được bằng cách lấy tích phân tò 11:00 đến 19:00 ƯTC ngày 26/10/2002 Trong tính toán, lấy tốc

độ rơi lắng khô bằng 0,01 m/s Có thể thấy sau 8 giờ chất ô nhiễm đã đi

xa hơn 200 km về hướng Tây nam và nồng độ giảm đi sáu bậc so với vùng gần nhà máy.

H ình 5.7 Nồng độ phóng xạ trong không khí (hình trái) và mật độ roi lắng

xuống đất (hình phải) sau 8 giờ Nồng độ phóng xạ: 1 - cực đại 4,2E -12; 2 - 1,0E -14; 3 - 1,0E -16; 4 - 1,0E -18; cực tiểu - 5,0E -19

M ật độ rơi lắng: 1 - cực đai l ,lE - 0 8 ; 2 - l,0 E -0 9 ; 3 - 1,0E-11;

4 - 1,0E -13; 4 - 1,0E -15; cực tiể u - 6,6 E -1 7

TÀI LIÊU THAM KHẢO

Description of the Hysplit-4 Modeling System.

Chuong 5 PHÁT THÀI PHÓNG XẠ TRONG NHỮNG TAI MẠN _2 5 5

3 RASCAL 4; Description of models and methods U.S NRC 2012.

4 J H Seinfeld (1986) Atmospheric Chemistry and Physics, John Wiley and Sons, New York.

5 A Stohl (1998) Computation, accuracy and applications of trạectories - a review and bibliography Atmospheric Environment Vol 32 N6, p 947 - 966.

6 Vương Thu Bac, Phạm Duy Hiển, Nguyễn Hào Quang, Đinh Thiện Lâm ứng dụng mô hình HYSPLIT-4 trong nghiên cứu lan truyền ô nhiễm tầm xa.

7 UNSCEAR, 1988, Annex B.

6 nhà m áy điện hạt nhân Phân tích an toàn

Trong cuộc sống hàng ngày con người luôn đối m ặt với nhiều loại rủi ro, có khi ta ý thức được và cân nhắc nên hay không nên làm một việc nào đó, song nhiều khi rủi ro rình rập bên cạnh mà ta không hay biết, Rơi máy bay, lật tàu hỏa, xe buýt lăn xuống hố , những chuyện xảy ra hàng ngày khiến chúng ta bàn khoăn không biết nên đi bằng phương tiện nào, hay hủy bỏ cuộc hành trình, ở nhà lại có thể xảy ra những rủi ro khác.

Đ ể đề phòng kẻ trộm, anh bạn trẻ B phải sắm các ổ khóa thượng phẩm cho cả cửa trước và cửa sau Phòng khi chìa khóa rơi vào tay kẻ trộm, cửa trước có thêm chốt dưới sàn, cửa sau gắn thêm cái then nửa kín nửa hở giống như ở khách sạn Chiều hôm đó, B vừa bước ra khỏi nhà để đi đón cháu bé thì cơn mưa to ập đến Nhưng anh không vào được nhà lấy áo mưa vì cái chốt dưới sàn chẳng may đã sập xuống khi anh khóa cửa ra đi Đội mưa ra mở cửa sau cũng không xong vì cái then

đã bị vợ anh cài lại trước đỏ mà anh không chú ý (Anh luôn dặn vợ khi ờ nhà một mình không được cài cái then này lại, nhỡ xảy ra việc gì không ai vào cứu em được) Nhìn qua cánh cửa nửa kín nửa hờ thấy rõ mồn một cái áo mưa và chiếc iphone anh bỏ quên trên bàn mà không sao lấy được để báo cho vợ đi đón con Cơn mưa ập đến ngẫu nhiên đúng vào lúc hai cái then cài nằm không đúng vị trí và chiếc iphone nằm lại trên bàn

do sự đãng trí hiếm hoi ờ một con người vốn rất cẩn thận như anh khiến cho cả hệ thống bảo đảm an toàn "theo chiều sâu" ở nhà anh bị vô hiệu Hậu quả là cháu bé gào thét vô vọng hàng giờ trong mưa bão với quần áo ướt sũng.

M áy bay rơi có thể do thời tiết xấu, khủng bố, phi công thiếu chuyên nghiệp, sai lầm của trạm điều khiển m ặt đất, hỏng hóc các hệ thống và bộ phận cơ khí trong m áy bay Những yếu tố này nhiều khi xảy ra đồng thời Nhà m áy điện hạt nhân mất an toàn cũng do rất nhiều yếu tố, nhiều khi xảy ra đồng thời, khiến hậu quả rất nặng nề Song lò phản ứng phức tạp hơn máy bay rất nhiều Nó có hàng trăm hệ bảo đảm an toàn, hàng nghìn phần tử kỹ thuật quan trọng, những hệ tải nhiệt tránh cho vùng hoạt bị tan chảy đều có vài ba hệ dự phòng, các rào chắn phóng xạ đều được thiết kế và chế tạo rất chu đáo Nhà máy lại phải tuân thủ những quỵ trình xét duyệt, cấp phép và vận hành rất nghiêm túc, nhằm bảo đảm tránh được những rủi ro xảy ra

sự cố và tai nạn, Trong các khâu ấy, phân tích an toàn có vai trò rất quan trọng.

6.1 HAI CÁCH TIÉP CẬN TRONG PHÂN TÍCH AN TOÀN NHÀ

MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

6.1.1 Nhiệm vụ và mục tiêu

Nhà máy điện hạt nhân là một nguồn phát điện với những ưu việt quá rõ rệt, xây dựng và vận hành nó mang lại lợi ích lớn lao cho sự phát triển kinh tế và xã hội Song với một lưọTig phóng xạ cực lớn hàng tỷ curi trong các lò phản ứng và bể chứa nhiên liệu đã cháy, nhà máy điện hạt nhân tiềm ẩn nhiều rủi ro, nhất là khi xảy ra tai nạn, chẳng những gây thiệt hại lớn về kinh tế mà còn phát thải chất phóng xạ ra môi trường, tác hại đến sức khởe và cuộc sống của dân chúng Có thê nói lợi ích kinh tế càng lớn, mức độ rủi ro càng cao Song hiệu qua kinh tế và rủi

ro không nên xem là hai mặt đối lập Nếu biết cách đánh giá rủi ro đầy

đu và xác đáng, để từ đó kiểm soát được chúng, thì lợi ích kinh tế càng được bảo đảm.

Vì vậy, lợi ích kinh tế, mà trong trường hợp này là tạo ra nguồn điện năng công suất lớn cho nền kinh tế khát điện, mới chi là điều kiện cần

2 5 8 AN TOAN ĐIỆN HẠT NHẦM

để ra quyết định xây dựng nhà máy điện hạt nhân Bảo đảm cho nhà máy được an toàn, giảm thiểu tối đa rủi ro xảy ra tai nạn, mới là điều kiện đủ ở đây cần áp dụng nguyên tắc tối ưu hóa các hoạt động ứng dụng phóng xạ ALARA, theo đó phơi nhiễm do phóng xạ phải được giữ

ở mức thấp nhất một cách họp lý trong điều kiện có thể đạt được Trong trường họp này nguyên tắc ALARA có thể được thực thi như sau:

Để biết được liệu những rủi ro do phóng xạ có được giữ ở mức thấp nhất một cách họp lý chưa, mọi rủi ro điện hạt nhân, bất luận xuất hiện trong điều kiện lò phản ứng hoạt động bình thường hay khi xảy ra sự cố phải được phân tích và định lượng ngay từ ban đầu, và phải thường xuyên làm việc này trong suốt đời hoạt động của nhà máy.

Phân tích an toàn và rủi ro là nhiệm vụ trung tâm khi thiểt kế, xây dựng

và vận hành nhà máy điện hạt nhân nhằm bảo đảm cả ba mục tiêu an toàn, ổn định và hiệu quả Phân tích an toàn có mục đích chứng minh cho thấy những rủi ro trong quá trình xây dựng, vận hành và tháo dỡ nhà máy nằm trong phạm vi các tiêu chuẩn được chấp nhận Chẳng những thế, các kết quả phân tích an toàn còn cho phép chỉ ra những khả năng nâng cao hơn nữa độ an toàn và độ ổn định trong vận hành nhà máy khi đổi chiếu với những tiêu chuẩn được chấp nhận.

Những tiêu chuẩn ấy là những giới hạn và điều kiện do cơ quan pháp quy quy định nhằm bảo đảm mức độ an toàn thích hợp cho nhân viên vận hành và dân chúng, bao gồm:

a) Liều cá nhân và liều tập thể cho nhân viên và dân chúng phải nằm trong giới hạn cho phép và giữ ở mức thấp có thể đạt được trên thực

tế một cách họp lý trong mọi trạng thái vận hành lò phản ứng có tính đến việc giảm thiểu hậu quả chiếu xạ trong trường hợp sự cố,

b) Sự toàn vẹn của các rào chắn giữ cho phóng xạ không thoát ra khòi chúng như viên nhiên liệu, vỏ bọc, các hệ làm nguội sơ cấp và thứ cấp, nhà lò ,

c) Năng lực cùa các hệ kỳ thuật và con người phái bao đam thực hiện các thao tác bào đảm an toàn trong trường hợp sự cố và tai nạn,

Chưimg 6 PHÂN TÍCH AN TOÀN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN 2 5 9

d) Một số thiết kế còn yêu cầu loại bỏ hẳn trên thực tê khả năng phát thải phóng xạ ra bên ngoài.

Những tiêu chuẩn nói trên phải gắn liền với những thông sô vật lý đặc trưng cho các quá trình có thể đe dọa sự toàn vẹn toàn các rào chắn phóng xạ Nhiều khi lại phải sử dụng các thông số vật lý mang tính đại diện (suưogate) Chẳng hạn, để bảo đảm cho vỏ bọc thanh nhiên liệu khỏi hư hại có thể dùng nhiệt độ cực đại trên bề mặt thanh nhiên liệu, hay độ chênh lệch giữa nhiệt độ vỏ bọc thanh nhiên liệu với nhiệt độ sôi

bề mặt (departure from nucleate boiling, DNB), do CÓ sự chênh lệch này mà quá trình tải nhiệt không hiệu quả, thậm chí có thể dẫn đến trạng thái sôi khủng hoảng.

Phân tích an toàn và rủi ro điện hạt nhân phải được tiến hành trong nhiều khâu và giai đoạn, bao gồm

g) Kéo dài tuổi thọ.

Phân tích an toàn và rủi ro bao quát rất nhiều nội dung, phương pháp liên quan đến nhiều hệ thống công nghệ và kỳ thuật, song có thể xếp thành hai cách tiếp cận chính, tất định (deterministic) và xác suất (probabilistic).

Trong thời gian đầu phát triển điện hạt nhân, phương pháp luận tất định được dùng để đánh giá an toàn lò phản ứng một cách chính thức trong các thủ tục xét duyệt và cấp phép Bản chất của phương pháp này là tính tất định, hay tính nhân quả trong các quá trình tự nhiên được xác lập trong vật lý học từ thời kỳ đầu phát triển khoa học ơ thế kỷ 16.

Các lò phán ứng năng lượng được thiết kế căn cứ trên kết quả tính toán các quy luật vật lý và cơ học, và được xác nhận bởi các kết quả thực

2 6 0 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHầM

nghiệm Trạng thái của lò phản ứng được thể hiện qua hàng trăm thông

số vật lý, kỹ thuật, chúng lại có mối liên hệ nhân qua với nhau, một thông số nào đó thay đổi sẽ làm thay đổi các thông số khác Vì vậy, sự phù hợp giữa tính toán thiết kế với hàng trăm thông số vật lý kỳ thuật

đo được bằng thực nghiệm sau khi lấp lò và trong suốt quá trình vận hành là minh chứng đầu tiên cho lò phàn ứng được bảo đảm chất lượng trong thiết kế, chế tạo và lắp ráp.

Tuy các kết quả tính toán và thực nghiệm đều có sai số nsoài ra, mồi thông số vật lý kỳ thuật đều được phép biến thiên trong phạm vi nhất định, lò phản ứng vần hoạt động theo những quy luật vật lý và cơ học

và được kiểm chứng một cách chắc chắn Đây là cơ sơ đê có thể đánh giá an toàn điện hạt nhân theo phương pháp tất định.

Có thể qua thí dụ về các rào chắn vật lý để thấy ý nghĩa của phương pháp luận tất định trong báo đàm an toàn nhà máy điện hạt nhân Viên nhiên liệu được xem là rào chắn thứ nhất vì sau khi bị phân hạch, các mãnh vỡ chứa phóng xạ có số khối A từ 80 đến 150 và động năng trunơ bình khoáng 90 MeV chi đi được quãng đườns khôns quá 1 mm rồi dừng lại, điều này được lý thuyết và thực nghiệm vật lý xác nhận chắc chắn Có nghĩa là, mảnh vỡ phân hạch không thê thoát ra ngoài viên nhiên liệu ƯO: kích thước 08x10 mm trừ trườne hợp nhiên liệu bị tan chày Cũng vậy, vò bọc thanh nhiên liệu zircaloy bắt đầu bị oxy hóa mạnh và hư hại ờ 1 400°c và nóng chay ờ 1 7 5 0 ° c , do đó nếu nhiệt độ vượt quá những giới hạn này thì rào chắn thứ hai sè không vẹn toàn.

Thiết kế thêm nhiều hệ dự phòng đê cho lò được an toàn hơn cũna nằm

trong tư duy của phương pháp luận tất định.

Nhưng khi công nơhiệp điện hạt nhân ơ Mỹ phát triên ồ ạt vào đầu thập

kỳ 1970 với khoang 100 lò phán ứng đans vận hành hoặc đana xày dựng, giới học gia và dàn chúng rât lo ngại về kha năns xay ra tai nạn

Chương 6 PHÂN TÍCH AN TOÀN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN 261

Phương pháp luận tất định không thể giúp trả lời thẳc măc liệu tai nạn LOCA có minh chứng được cho việc xây dựng hàng loạt các lò phản ứng năng lượng không, vì lò phản ứng gồm hàng vạn thiết bị và phần tử khác nhau, chúng đều có độ khả dụng (availability) và khả tín (reliability) nhất định, vả lại chúng có thể chịu tác động bởi các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài hoặc từ sai lầm của con người Chăng hạn, các hệ

tự động không kích hoạt được trong trường hợp cần thiết là điều dề xày

ra Con người điều khiển lò phản ứng cũng dễ bị sai sót, thực hiện những động tác sai hoặc không thực hiện những động tác đúng, nhất là

dễ luống cuống khi xảy ra sự cố Nói cách khác, phương pháp luận tất định không đánh giá được mức độ rủi ro của điện hạt nhân.

Trước tình hình trên, ủ y ban Pháp quy Hạt nhân Hoa Kỳ (NRC) đã đặt hàng dự án nghiên cứu đánh giá mức độ rủi ro điện hạt nhân có thể gây tác hại đến mức nào đến con người và môi trường ở các lò nước nén và nước sôi phổ biến ở Mỹ theo phương pháp xác suất G.s Norman Rassmussen, Đại học công nghệ Massachusetts đã chủ trì công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro tai nạn điện hạt nhân theo phương pháp xác suất (probabilistic risk assessment PRA) Một lò nước nén và một lò nước sôi tiêu biểu ở Mỹ được dùng làm mẫu nghiên cứu và kết quà được công bố năm 1974 trong báo cáo W A S H -1400 dưới danh nghĩa NRC.

Thực tiễn phát triển điện hạt nhân cho thấy cả hai cách tiếp cận, có vẻ đối lập nhau về ngữ nghĩa và phưong pháp luận, song lại bô sung rất tốt cho nhau và đều phải được sừ dụng trong phân tích an toàn điện hạt nhân Mồi cách tiếp cận đều có ưu và nhược, nên trước khi đưa ra quyết định về an toàn điện hạt nhân cần phải có kết qua phân tích theo cà hai cách tiếp cận Cơ quan Pháp quy Hoa Kỳ cho rằng " phương pháp và

số liệu về PRA phải được sử dụng như bổ sung cho cách tiếp cận tất định và hồ trợ cho triết lý phòng vệ chiều sâu của U.S NRC" Sau tai nạn Fukushima một ủy ban tư vấn độc lập do Ọuốc hội phê chuẩn đã khuyến cáo đưa phương pháp luận PRA thành yêu cầu chính thức bên cạnh phươne pháp tất định khi xét duvệt an toàn điện hạt nhản.

2 6 2 AN TOÀM ĐiỆN HẠT NHẩM

6.1.2 Các trạng thái hoạt động của nhà máy điện hạt nhân

Trên quan điểm an toàn, nhà máy điện hạt nhân có hai trạng thái hoạt động, hoặc vận hành bình thường, hoặc trong trạng thái sự cố (IAEA Specific Safety Guide, SSG-2).

Trong trạng thái vận hành bình thường, các thông sổ vận hành nằm ưong những giới hạn và điều kiện đúng quy định Nhưng cũng có thể xảy ra những trục trặc khiến chế độ hoạt động lệch khòi bình thường Những trục trặc loại này, được gọi là trục trặc vận hành được tiên liệu (anticipated operational occuưence, AOO), có thê xảy ra ít nhất một lần trong cả đời nhà máy, nhưng do được trù tính trong thiết kế, nên khônơ gây hư hại cho các bộ phận quan trọng đến an toàn nhà máy hoặc có thể dẫn đến tai nạn (tuy nhiên có thể gây ra dập lò tự động, SCRAM) Đày

là những trường hợp như mất điện lưới, mất điện cho máy bơm tai nhiệt, tuabin ngừng quay, hỏng bộ phận kiểm soát

v ề những điều kiên xảy ra sự cố, cũng có hai loại, sự cố trong thiết kế (design basic accident, DBA) và ngoài thiết kế (beyond design basic accident, BDBA), Ờ đây bao gồm những tai nạn nghiêm trọng khi \òins hoạt bị phơi trần và bắt đầu tan chày.

Các AOOs, DBA và BDBA bao giờ cũng được khởi đầu bàng một sự kiện nào đó Trước khi đưa nhà máy vào vận hành cần phái tiên liệu tất

cả những sự kiện khởi đầu giả định (postulated initiatins event PIE) kéo theo những trạne thái chuyên tiếp của cá hệ thống đê có AOO DBA và BDBA N suyên nhân gây ra PIE rất nhiều, từ sai sót cua nhân viên vận hành, hư hong thiết bị, đến những tai họa do thiên nhiên và con người gây ra.

Những trạng thái chuyên tiếp theo sau PIE thườns là:

a) Tăng hoặc giảm lượng nhiệt được tai ra nsoài bơi hệ thống làm nguội lò,

b) Tăns hoặc giám lưii tốc hệ làm nguội.

c) Bất thường về độ phan ứng và phân bố côns suất trong vùnơ hoạt d) Tăng hoặc giam nước tồn trừ cho hệ làm nơuội.

e) Chất phóng xạ thoát ra rtr một số hệ kỳ thuật.

Chương 6 PHẦN TÍCH AN TOÀN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN 2 6 3

PIEs còn được phân loại căn cứ trên tần suất xảy ra và hệ quả Nói chung, tần suất càng cao hệ quả càng dễ chấp nhận Chăng hạn, PIE dẫn đến những trục trặc vận hành AOO thường xảy ra với tân suất từ 1% đến l/lò năm và hệ quả là thanh nhiên liệu không bị hư hại Những PIE hiếm hơn, với tần suất từ 10""^ - 10“^/lò năm sè không thể gây ra hậu quả chiếu xạ bên ngoài nhà máy, hoặc bên ngoài khu đặc trừ Với những tần suất thấp hơn nữa, từ 10“^ đến 10“^/lò năm, chiếu xạ bên ngoài vùng đặc trừ có thể xảy ra.

6.2 PHÂN TÍCH AN TOÀN ĐIÊN HẠT NHÂN THEO PHƯƠNG

Trong thời kỳ đầu, phương pháp tất định mang tính bảo thủ đã được sừ dụng để xem xét các sự kiện khởi đầu giả định, PIE, có thể dẫn đến AOO và DBA Những tính toán phục vụ cấp phép đã sử dụng các mã máy tính và số liệu đầu vào bảo thủ do chưa có những phương pháp mô phỏng thích họp cho các quá trình phức tạp trong lò phản ứng và do số liệu đầu vào thường chưa đầy đủ Với cách tiếp cận này, cho dù tính toán có sai, và sai số thường bị ảnh hưởng bởi những quá trình chuyển tiếp khó kiểm soát, các thông số an toàn tính được vẫn nằm trong tiêu chuẩn được chấp nhận.

Dần dà, số liệu thực nghiêm ngày càng phong phú, hiểu biết \ ề các quá trình vật lý như nhiệt thủy động trong lò phản ứng ngày càng chính xác hơn, cùng với những thành tụai trong kỹ thuật mô phỏng trên máy tính, đặc biệt đối với hiện tượng LOCA, đã cho phép phân tích an toàn điện hạt nhân theo phương pháp tất định một cách sát thực hơn.

Thê là bên cạnh yếu tố bảo thu đã xuất hiện những cách tiếp cận sát thực kèm theo khả năng ước lượng độ bất định trong phân tich an toàn.

2 6 4 AN TOẮH ĐIỆN HẠT NHẤII

Cách tiếp cận này bao gồm số liệu đầu vào sát thực, các mã máy tính

mô tả sát thực những quá trình vật lý, và cuối cùng là độ bất định toàn cục trong kết quả phân tích an toàn được đánh giá khách quan để có cơ

sở so sánh với tiêu chuẩn được chấp nhận.

Sau nhiều năm phát triển và kiểm chứng, một số mã máy tính về vật lý vùng hoạt, nhiệt thủy động, động lực học dòng chảy, và về một số hệ kỹ thuật cụ thể được xem là đủ sát thực để sử dụng trong đánh giá an toàn tất định Tuy nhiên những mã máy tính này vẫn còn phải được hoàn thiện hơn, và đang có xu hướng phối họp các mã này với nhau đê

có thể mô phỏng hoàn chỉnh hơn các quá trình rất đa dạng và rất gắn kết với nhau trong lò phản ứng.

Vì số liệu đầu vào, mô hình dùng trong các mã máy tính, thậm chí tri thức về các quá trình vật lý trong lò phản ứng, còn nhiều chỗ thiếu chắc chắn nên đánh giá độ bất định là nội dung rất quan trọng thể hiện tính tất định trong phân tích an toàn điện hạt nhân Độ bất định toàn cục của một kết quả tính toán phải là tổng hợp của độ bất định liên quan đến từng quá trình và đầu vào riêng rẻ.

Với sự tồn tại đồng thời hai cách tiếp cận bảo thủ và sát thực, hiện tại trong phân tích an toàn tất định đổi với các AOO và DBA phục vụ cấp phép điện hạt nhân, các nước đã theo ba con đường sau đây:

a) Dùng mă máy tính bảo thủ cùng với điều kiện ban đầu và điều kiên biên bảo thủ,

b) Dùng mã máy tính mô phỏng sát thực hơn có kèm theo ước lượng

độ bất định, nhưng điều kiện biên và điều kiện ban đầu vần bào thủ,

c) Dùng mã máy tính mô phỏng sát thực hơn, dùng số liệu đầu báo thủ lẫn sát thực, nhưng độ bất định của cả mã mô phòng lần số liệu đầu vào đều được đánh giá định lượng.

Đối với các trường hợp BDBA, người ta chỉ sử dụng cách tiếp cận thứ

ba để phân tích an toàn Tuy nhiên cần lưu ý rằng ước lượng độ bất định liên quan đến quá trình tan chày vùng hoạt là rất cần thiết đê tò đó xác

Chương 6 PHÂN TÍCH AN TOÀN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN 2 6 5

định các giải pháp ngăn chặn tai nạn Song tính toán độ bất định liên quan đến các giải pháp giảm thiểu hậu quả của tai nạn BDBA nhiều khi không khả thi, và không nhất thiết (IAEA Specific Safety Guide, SSG-2).

6.3 PHÂN TÍCH AN TOÀN ĐIÊN HẠT NHÂN THEO PHƯƠNG

PHÁP XÁC SUÁT

6.3.1 Định nghĩa rủi ro

Cũng xuất phát từ các sự kiện khởi đầu giả định, PIE, và nghiên cứu các quá trình chuyển tiếp như phưong pháp tất định, nhưng phương pháp xác suất phân tích kỹ khả năng đáp ứng của từng bộ phận kỹ thuật trong

hệ thống để cuối cùng đánh giá được xác suất rủi ro dẫn đến các sự cố

và tai nạn.

Phương pháp đánh giá xác suất rủi ro (probabilistic risk analysis, PRA)

ở các lò phản ứng năng lượng được tiến hành lần đầu tiên ở Mỹ với một

lò PWR và một lò BWR được chọn làm mẫu Kết quả được báo cáo trong W ASH -1400 do NRC công bố năm 1974 (NRC75) Báo cáo này

đã thiết lập phương pháp luận cơ bản phối hợp cây sự kiện và cây lỗi

để biết được độ khả tín của các bộ phận thiết bị chính trong hai lò phản ứng.

Tuy hoàn thành cách nay đúng bốn thập kỷ, phương pháp luận

W A S H -1400 vẫn còn giá trị đến ngày nay và được sử dụng để phân tích an toàn hàng trăm nhà máy điện hạt nhân và lò phản ứng nghiên cứu trên khắp thế giới Mặc dù mức độ rủi ro điện hạt nhân rút ra từ

W AH-1400 còn quá thấp so với thực tế, chủ yếu là do số liệu đầu vào thời ấy còn chưa đủ tin cậy, song nội dung phương pháp luận PRA vẫn còn nguyên giá trị Đặc biệt, W A S H -1400 qua phân tích an toàn đã nêu

ra khá chi tiết lần đầu tiên nhiều hiện tượng và sự cố dẫn đến tai nạn trong các lò phản ứng, đáng được xem như cẩm nang cho các nhà nghiên cứu Dưới đây sẽ tóm tắt lại nội dung báo cáo W A S H -1400.

2 6 6 AN TOÀN ĐiỆN HẠT NHầil

Ý tường cơ bản của phương pháp luận PRA là rủi ro được lượng hóa theo công thức tông quát:

( 6 1 )

Vì dân chúng quan tâm đến hậu quả aày từ vong của phóng xạ một khi nhà lò bị thủng khiến chất phỏng xạ thoát ra môi trườns nên công thức (4.9) được cụ thể hóa như sau:

Mức độ rui ro = {(xác suất xảy ra sự kiện khời đầu sià định PIE ưong

phóns xạ thoát ra môi ttarờng trong tai nạn tính theo

Từ sự kiện khới đầu sia định cho đến khi nhà lò bị thunơ khiến chất phónơ xạ thoát ra môi trường có thê xảy ra hàns loạt chuỗi sự kiện khác nhau, liên quan đến tình trạng sẵn sànơ hoạt độns hay hư hona cua vô

sò phan từ và hệ chức năna trong nhà máy mồi chuồi xảy với xác suất nhàt định Cho nên đé đánh 2 Ìá xác suất xay ra một loại tai nạn nào đó cần phải có cách nhận dạng và phàn loại nhừns hư hona đối vói các bộ phận ưong nhà máy Trong phươns pháp PR_\ các hư hons được phàn thành năm loại bao gồm sơ cấp thứ cấp hư hons do sai các hư hong có chunc nsuyèn nhàn, và do con người sày ra.

Hư hoiiổ sơ càp liên quan đên nhừng bộ phận khôns thực hiện được chức năng cua mình, chăng hạn vì bị bào mòn quá nhanh do khônơ được hao dưÒTìs tòt hoặc không được thay thế kịp thòi Xhừna hư hons

Chtfong 6 PHAN t íc h a n t o à n n h à m á y đ iệ n h ạ t n h à n 2 6 7

do các bộ phận hoạt động trong điều kiện quá mức so với thiêt kế được gọi là thứ cấp Hư hỏng do sai lệnh xảy ra chẳng hạn khi bình chịu áp lực bị hỏng do khóa nhầm van Hư hỏng đồng thời ờ nhiêu bộ phận do cùng nguyên nhân thường hay xảy ra và gây rắc rối trong phương pháp PRA, nhưng khi có cách giải quyết tốt, bài toán sẽ đom giản đi khá nhiều.

Hư hỏng do sai lầm của con người thường xảy ra khi con người không làm những việc phải làm hoặc làm những động tác không được phép làm Lại cần lưu ý rằng các hệ bảo đảm an toàn trong nhà máy điện hạt nhân tự động kích hoạt khi xảy ra sự cố, do đó trong giai đoạn đầu của chuỗi sự kiện không đòi hỏi sự can thiệp của nhân viên vận hành Nhưng về sau khi cần đến sự can thiệp ấy thì con người lại hay dễ bị căng thẳng về tâm lý.

Đối với hệ thống kỹ thuật phức tạp như nhà máy điện hạt nhân, số lượng các chuỗi sự kiện cần phân tích là cực lớn Rất may là qua thực tế tính toán người ta nhận ra rằng có rất nhiều sự kiện có thể bỏ qua (vi không logic, hoặc gây phát thải rất không đáng kể ) mà không hề ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng Do đó trong đánh giá rủi ro tai nạn điện hạt nhân cần phải có phương pháp luận thích hợp nhằm bao quát mọi sự kiện và loại bỏ các loại sự kiện không cần thiết để giảm bớt khối lượng tính toán Kỳ thuật cây sự kiện (event tree) và cây lồi í fault tree) giúp thực hiện ý đồ này trong W A S H -1400.

6.3.2 Cây sự kiện

Xuất phát từ một sự kiện giả định khởi đầu nào đó, kỹ thuật cây sự kiện nhận dạng những chuồi sự kiện khả dĩ tiếp theo, trong số đó có những chuồi dẫn đến tan chảy vùng hoạt và hư hỏng nhà lò, nguyên nhân trực tiếp dẫn đến phát thải phóng xạ ra môi trường Sau đó, kỹ thuật cây lỗi được sử dụng để đánh giá xác suất xảy ra các chuỗi trong cây sự kiện

Kỹ thuật cây lồi sẽ tạo ra giản đồ logic cho thấy tốc độ và thời gian xảy

ra hỏng hóc của các bộ phận liên quan, từ đó sẽ tính được xác suất hư hỏng của hệ thống.

2 6 8 AN TOÀM ĐIỆN HẠT NHầM

Kỹ thuật cây sự kiện và cây lồi khá phức tạp, ở đây chỉ trình bày những

ý tưởng đơn giản để minh họa Hình 6.1 là một cây sự kiện khởi đầu tò

vỡ đường ống rất lớn trong hệ tải nhiệt sơ cấp (LB LOCA) Tần suất tiên đoán cho sự cố này là P a Theo sau sự cố này, hàng loạt sự cố kế tiếp có thể xảy ra ở hệ thống bảo đảm an toàn nhà máy điện hạt nhân,

cứ thế sẽ tạo nên chuỗi sự cố cho đến khi sự cố lớn cuối cùng xảy ra, nhà lò bị thủng và chất phỏng xạ thoát ra môi trường.

Sau khi xảy ra LOCA, ECCS phải được kích hoạt, muốn vậy điện cung cấp cho nó phải sẵn sàng Nếu hệ thống điện không sẵn sàng (xác suất xảy ra biến cố này là Pi), toàn bộ thiết bị nhà máy sẽ ngưng hoạt động

và tai nạn phát thải phóng xạ sẽ xảy ra với xác suất

F = PaPi

Neu hệ thống điện sẵn sàng, ECCS vẫn có khả năng hỏng với xác suất

P 2 Sau đó lại có thể hỏng hệ thống triệt phóng xạ trong nhà lò, rồi đến nhà lò có thể bị thủng với xác suất tương ứng P 3 và P 4 Cho nên, ngay

cả khi hệ thống điện sẵn sàng, tai nạn phát thải vẫn có thể xáy ra với xác suất;

Những hộp ờ dòng trên cùng của hình 6.1 xem như biến cố then chốt Trên nguyên tắc, một cây sự kiện với n biến cố ờ dòng trên cùng phải

có 2"“' nhánh, cụ thể trong trường hợp giản đồ 6.1 phải có 16 nhánh Tuy nhiên vì các sự kiện có thề có quan hệ với nhau nên số nhánh trên thực tế sẽ giảm đi đáng kể Chẳng hạn, nếu nhà máy mất điện thì các hệ

Chưang 6 PHẤN TÍCH AN TOÀN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN ^

2 7 0 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHẦM

sử dụng điện sẽ không hoạt động được (ở đây chi bàn vê thê hệ lò thứ hai không có những hệ an toàn thụ động hoạt động theo cơ chê tự nhiên không cần nguồn điện) và những gì liên quan đến các hệ ây sẽ không cần thể hiện trên cây sự kiện nữa, do đó số nhánh trên cây sự kiện giảm

đi nhiều Theo W A S H -1400, số nhánh có thể giảm đi một nửa theo sau

sự kiện mất điện nhà máy Ngoài ra, trong nhà máy còn có những thiết

bị dùng chung cho nhiều hệ, nên các sự kiện không độc lập với nhau, kỹ thuật cây sự kiện sẽ xử lý những mối quan hệ này làm cho cây sự kiện thu gọn đi rất nhiều.

LOCA Hguòn dĩện ECCS khử

1-P2P2

săn sàng

hõng

1-P3P3

săn sàng

hõng

1-P4P4

Đe dựng lên cây lỗi cho rtmg nhánh trên cây sự kiện, trước hết phải xác định được sự kiện hàng đầu (top event) dẫn đến một sự kiện không mong muốn nào đó, từ sự kiện hàng đầu người ta sẽ lần xuống các hệ phía dưới cho đến tận các sự kiện cơ sở (basic event) đê thấy được nguyên nhân gây ra những hư hỏng hạ cấp (subordinate), mỗi hư hòng

này lại tương ứng với cây lỗi hạ cấp Từ dưới lên, các cây lỗi hạ cấp kết với nhau theo hai loại cổng logic AND và OR, cho nên dựa ưên các công thức đại số Boole ta có thể tính được xác suất xảy ra sự kiện hư hỏng hàng đầu qua đóng góp của từng cây lồi hạ cấp.

Hình 6.2 minh họa cây lồi đơn giản hóa cho hư hòng hệ thống điện ờ ô thứ hai trên cây sự kiện LOCA hình 6.1 ó đây sự kiện hàng đầu là mất điện khẩn cấp khiến các hệ bào đam an toàn không hoạt động được Các

hệ này cần cả điện xoay chiều (AC) đế cuns cấp nãna lượna lẫn một chiều (DC) để khởi động điện xoay chiều Cho nên, AC và DC phải được xem như hạ cấp thứ nhất trong cây lồi, và cổna losic dần đến sự kiện hàng đầu phải là OR Công OR có nshĩa là nếu AC hoặc DC hoặc

cà hai, bị hư hòns, các hệ bảo đàm an toàn đều bất hoạt, và xác suất xay

ra sự kiện hàng đầu này bans tons xác suất hư hònơ AC và DC cộna lại Chăne hạn, nếu P a c = 0,01, P d c = 0,01 thì xác suẩt sự kiện hàng đầu

là 0,01

Hạ cấp tiếp theo liên quan đến mất điện AC Nsuồn điện AC ờ nhà máy

có thè là điện lưới hoặc máy diesel dự phòns Khi ca hai nsuồn này đều

hư hòns, nhà máy mới mất điện AC, nên côns losic ở đày là AND.

Thí dụ minh họa trèn đây cho thấy đê tính được xác suất xảy ra sự kiện không mong muốn cần phái biết xác suất xav ra hư hóns ờ cấp sự kiện

cơ sơ liên quan đến các bộ phận trong nhà máy Đê làm việc này nhà phân tích phải thônơ thạo tính nãng các phần rtr kỳ thuật và hệ thiết bị

từ các van, khóa, côns tẳc chuyên đôi đến các hệ tai nhiệt, phun nước, rứià lò Tốc độ hư hòna cua các phần tư có thê ước lượns ttạrc tiểp khi không có dừ liệu tươns ứnơ như xác suất vờ đườns ốnơ bình lò Nhưng trong nhiều trường hợp có thê dựa trên nhừnơ thốna kè trona công nshiệp (đặc biệt trong các ngành cận kề như nhà máy nhiệt điện

và hỏa chất ) vì sô lượng các nhà máy điện hạt nhàn còn quá ít đè có thè cung cấp sô liệu đu tin cậy Do xác suàt hư hons ơ càp sự kiện cơ sơ

có độ bất định khá cao nên trong thuật toán cày sự kiện và cày lồi lan

Chirong 6 PHẦN TÍCH AN TOÀN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN ^

2 7 2 AN TOÀN ĐIỆN HẠT NHAM

truyền sai số theo phương pháp thống kê phải được sừ dụng đê đánh giá

độ bất định trong xác suất xảy ra hư hỏng của cả hệ thong.

Mát EPOR

Mát AC/ NAHD

Mát DC

T

H ình 6 2 M inh họa cây lỗi đvn giản hóa

cho trường hợp mất điện ở các

hệ bảo đảm an toàn khẩn cấp (hộp thứ hai trên giản đồ cầy

sự kiện (6.1)).

Mất điện liróĩ

T

-Hỏng diesel -1 Một vấn đề nổi cộm trong kỹ thuật cây sự kiện và cây lồi là có nhiều hư hỏng xuất phát từ cùng một nguồn gốc, có thể do có chung quá trình công nghệ hoặc yếu tố bên ngoài, khi ấy xác suất tính cho từng hư hỏng không còn độc lập với nhau nữa Chi tiết về cách xử lý vấn đề này trong

kỹ thuật cây sự kiện và cây lỗi có thể tham khảo trong công trình nguồn

Phát thải lớn nhất, cấp 1, là do nổ hơi nước trong thùng lò Khi một lượng lớn nhiên liệu UO 2 nóng chảy rơi xuống đáy thùng lò còn chứa nước, nhiệt lượng cực lớn do các hạt nhiên liệu phát tán trong nước sẽ gây ra nô hơi nước Thùng lò sẽ bị vỡ, các mảnh vỡ bắn tung ra với vận tốc lớn làm thủng nhà lò Các hạt nhiên liệu phóng xạ tung vào khí