Tạp chí Thông tin khoa học và công nghệ hạt nhân: Số 54/2018

Mời các bạn cùng tham khảo Tạp chí Thông tin khoa học và công nghệ hạt nhân: Số 54/2018 để nắm chi tiết hơn nội dung các bài viết Ứng dụng kỹ thuật kiểm tra không phá hủy mới đánh giá độ sâu cọc móng công trình hiện hữu; Khám phá mới về bí ẩn chứa trong sự bền vững của các đồng vị carbon; Năng lượng hạt nhân thế giới năm 2017 và những thách thức trong đổi mới công nghệ năng lượng hạt nhân; Chính sách đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng và chương trình điện hạt nhân của Trung Quốc...

ThS Nguyễn Thanh Bình - Ủy viên

TS Trịnh Văn Giáp - Ủy viên

TS Đặng Quang Thiệu - Ủy viên

TS Hoàng Sỹ Thân - Ủy viên

TS Thân Văn Liên - Ủy viên

TS Trần Quốc Dũng - Ủy viên

ThS Trần Khắc Ân - Ủy viên

KS Nguyễn Hữu Quang - Ủy viên

KS Vũ Tiến Hà - Ủy viên

ThS Bùi Đăng Hạnh - Ủy viên

Thư ký: CN Lê Thúy Mai

Biên tập và trình bày: Nguyễn Trọng Trang

Địa chỉ liên hệ:

Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam

59 Lý Thường Kiệt, Hoàn Kiếm, Hà Nội

8- Khám phá mới về bí ẩn chứa trong sự bền vững của các đồng

vị carbon HOÀNG SỸ THÂN 12- Năng lượng hạt nhân thế giới năm 2017 và những thách thức trong đổi mới công nghệ năng lượng hạt nhân

LÊ ĐẠI DIỄN 18- Chính sách đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng và chương trình điện hạt nhân của Trung Quốc

HOÀNG SỸ THÂN 24- Năng lượng hạt nhân hồi sinh trong năm 2018 TRẦN MINH HUÂN

27- Chương trình phát triển hài hòa

LÊ DOÃN PHÁC

TIN TRONG NƯỚC VÀ QUỐC TẾ

31- Tin về kết quả đoàn công tác tại Thụy Sĩ 33- US-NRC công nhận công nghệ lò phản ứng công suất nhỏ không cần nguồn điện dự phòng

35- Các cơ sở liên bang Hoa Kỳ có thể thu lợi nhuận từ các lò phản ứng môđun nhỏ

36- Máy bay không người lái của Vương quốc Anh khảo sát Fukushima Dai-ichi

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY MỚI ĐÁNH GIÁ ĐỘ SÂU

CỌC MÓNG CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU

Đo địa chấn song song (PSM) là kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) hiệu quả đánh giá

độ sâu móng công trình hiện hữu, hiện nay vẫn còn rất mới ở Việt Nam Một số kết quả nghiên cứu

và triển khai áp dụng kỹ thuật trên một số công trình thực tế được trình bày Kết quả thu được cho thấy khả năng nhận diện loại vật liệu, chất lượng cọc móng Độ chính xác chiều dài cọc móng đánh giá khoảng ± 0,5 m Kỹ thuật tin cậy cao khi các cọc móng nằm trong môi trường đất đồng nhất và khoảng cách đặt ống đo với móng trong phạm vi 1,5 m Một kết hợp kỹ thuật đo địa chấn với các kỹ thuật hạt nhân đo địa tầng trong lỗ khoan (γ- γ) hoặc (γ - tự nhiên) có thể nâng cao độ tin cậy đánh giá độ sâu móng trong trường hợp địa tầng đất phức tạp Nghiên cứu có giá trị triển khai áp dụng tin cậy PSM - một kỹ thuật kiểm tra NDT mới cho điều tra khảo sát khôi phục, nâng cấp các công trình đang hiện hữu

chất lượng móng các công trình hiện hữu (cũ)

tăng lên do nhu cầu sửa chữa, khôi phục và nâng

cấp cũng như kiểm định các công trình đang sử

dụng Trong một số trường hợp, nhu cầu nhận

diện độ sâu, loại vật liệu, chất lượng móng được

đặt ra do hồ sơ các công trình cũ đã bị thất lạc

Các kỹ thuật đánh giá cọc móng công trình hiện

hữu khác biệt với các phương pháp NDE thông

thường do có sự hiện diện của các công trình nằm

phía trên móng (không thể tiếp cận đầu móng)

Kỹ thuật đo địa chấn song song (Parallel Seismic

Test Method) có thể sử dụng phù hợp tốt cho các

công trình không thể tiếp cận đầu móng

Một chương trình thực nghiệm đã được

tiến hành để phân tích các khả năng của phương

pháp NDE đo địa chấn song song cho đánh giá

móng sâu trong điều kiện không để tiếp cận đầu

móng cọc Báo cáo trình bày một số kết quả thực

nghiệm đánh giá khả năng kỹ thuật với hệ thiết bị

đo địa chấn SPL-97 trong xác định chiều dài các

cọc móng, nhận diện loại vật liệu kết cấu móng,

lựa chọn khoảng cách sóng địa chấn truyền qua

đất đến đầu thu và vận tốc sóng nén ở các tầng đất

lân cận móng cọc kiểm tra

2 NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT KIỂM TRA

Nguyên lý kỹ thuật của phương pháp đo

địa chấn song song được mô tả trong hình 1 Để

thực hiện kiểm tra, một lỗ khoan lân cận móng và

sâu hơn một chút được chuẩn bị Phần công trình

liên kết với móng được tác động gõ búa để phát

sóng địa chấn, sóng sẽ truyền xuống cọc móng

qua đất đến đầu thu địa chấn đặt trong ống đo (lỗ

khoan) đầy nước ghi nhận Thời gian truyền sóng

được đo từ điểm tác động đến đầu thu Đầu đo

nén trong các lớp đất và đường sóng truyền từ điểm phát đến đầu thu trong kiểm tra địa chấn song song rất phức tạp, phụ thuộc vào địa tầng

và tính chất của các lớp đất khác nhau Để làm rõ nguyên lý của kiểm tra địa chấn song song, các ảnh hưởng của đường truyền sóng ứng suất đến đầu tiên có thể được đơn giản hóa ở 02 trường hợp Thứ nhất, khi cọc nằm trong địa tầng đất đồng nhất có cùng vận tốc sóng nén không đổi thì thời gian truyền song địa chấn trong cọc trực tiếp đến đầu thu được mô tả trong hình 1 và có thể được biểu diễn theo phương trình (1):

Hình 1 Đường truyền sóng trực tiếp

p conc

i i

c v

c - khoảng cách giữa móng và ống đo; vconc- vận tốc truyền trong bê tông móng; vp - vận tốc sóng nén của đất

trên có vận tốc sóng nén nhỏ hơn ở tầng đất nằm

bên dưới, khi ấy thời gian sóng đến đầu tiên có

thể do sóng truyền từ cọc móng qua tầng đất bên

dưới và đi ngược lên tới đầu thu Sóng bị khúc xạ

tạo bởi sóng dọc tới ở góc tới hạn sẽ truyền dọc

theo mặt phân cách trong môi trường bên dưới

Sóng khúc xạ do nhiễu xạ dọc theo mặt phân cách

sẽ tạo một sóng hướng vào môi trường phía trên

Sóng này được gọi là sóng đầu và truyền với một

vận tốc theo hướng nghiêng một góc (900 - i c) so

với mặt phân cách, trong đó i c là góc tới hạn của

sóng tới Thời gian truyền t h của sóng khúc xạ

được xác định bởi phương trình (2)

Hình 2 Đường truyền sóng khúc xạ

) ](

tan cos

1 [

2 1

2

a d H

v i i

p p

conc

h = + + − − −

(2)Trong đó vp1 - vận tốc sóng nén tầng đất

trên; vp2 - vận tốc sóng nén tầng đất dưới

Hiện trường và quy trình thực nghiệm

Một hiện trường thực nghiệm được lựa chọn phù hợp là các hệ cọc móng bê tông của một công trình dự án chung cư cao ốc Ba nhóm cọc ép D, E, N có chiều dài cọc đóng kiểm soát để tiến hành các thí nghiệm đo địa chấn song song

Ba lỗ khoan thí nghiệm có đường kính ~ 60 mm được đặt ống nhựa đường kính 60 mm Độ sâu khoan với nhóm cọc D là 18 m, nhóm E là 28 m

và nhóm N là 50 m Khoảng cách giữa các cọc với ống đo trong mỗi nhóm nằm trong khoảng từ 0,4 m đến 3,0 m (hình 3)

Hình 3 Sơ đồ hiện trường thí nghiệm

đến khi toàn bộ độ sâu đo được kiểm tra để tạo

được biểu đồ tín hiệu thu nhận

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Độ sâu móng

Thực hiện ghi nhận thời gian sóng đến đầu

tiên từ mỗi lần gõ phát sóng và biểu diễn thành

biểu đồ theo độ sâu cho tất cả các cọc Nhận diện

chân cọc là độ sâu trên biểu đồ nơi có sự thay đổi

độ dốc của đường biểu diễn thời gian sóng đến

đầu tiên Các kết quả thí nghiệm đo địa chấn song

song cho mỗi cọc của nhóm N được đưa ra trong

bảng 1 Sai khác trong các độ sâu móng đánh giá

qua đất lân cận cọc có thể thu nhận trước khi tín

hiệu bị suy giảm và biểu diễn rõ ràng khuynh

hướng của dữ liệu đo, các đường biểu diễn biên

độ suy giảm theo độ sâu của các cọc trong một

nhóm được vẽ trên cùng một biểu đồ (hình 4)

Hình 4 Suy giảm biên độ tín hiệu nhận được từ nhóm cọc D và E

Trên cơ sở tín hiệu suy giảm vượt khỏi khả năng có thể ghi nhận tin cậy, biến thiên của vận tốc sóng nén theo độ sâu và đường truyền sóng không ổn định, khoảng cách giữa ống đo và móng nên được lựa chọn trong phạm vi 1,5 m Ở khoảng cách ống đo lớn hơn, giải đoán biểu đồ thời gian đến đầu tiên trở nên khó khăn đặc biệt khi tình trạng đất bề mặt phức tạp

Vận tốc truyền sóng trong cọc và đất

Như một cách để nhận diện loại vật liệu móng kết cấu, vận tốc sóng truyền trong cọc móng có thể được đánh giá theo độ dốc của biểu

đồ biểu diễn thời gian dóng đến đầu tiên theo độ sâu trong đất lân cận cọc Các vận tốc truyền sóng được tính toán từ các kết quả của thí nghiệm đo địa chấn song song được mô tả trong bảng 2

Kết quả bảng 2 cho thấy các vận tốc sóng nén trong đất phù hợp với các số liệu tra cứu

về vận tốc của lớp đất bề mặt [1] Vận tốc sóng truyền trong các nhóm cọc cũng phù hợp với dải

N5 3,807 Km/s 0,810 Km/s 10,59 m

Nhóm E

E1 3,491 Km/s 0,439 Km/s 18,49 m E2 3,360 Km/s 0,424 Km/s 15,86 m E3 3,362 Km/s 0,578 Km/s 17,46 m E4 3,284 Km/s 0,452 Km/s 16,32 m

4 BÀN LUẬN

Các kết quả từ chương trình thực nghiệm

cho phép đánh giá khả năng ứng dụng của kỹ

thuật địa chấn song song trong đánh giá chiều dài

cọc, nhận diện chất lượng cọc Các thực nghiệm

cho thấy thực tế sự biến thiên của vận tốc sóng

nén trong các lớp đất và đường sóng truyền từ

điểm phát đến đầu thu trong kiểm tra địa chấn

song song rất phức tạp, phụ thuộc vào địa tầng

và tính chất của các lớp đất khác nhau Một tầng

đất cứng hơn ở gần mũi cọc có thể dẫn đến sóng

qua tầng đất này có thời gian truyền ngắn hơn từ

cọc tới đầu thu so với đường truyền trực tiếp phụ

thuộc vào vận tốc tương đối giữa các tầng đất

và khoảng cách giữa cọc vào ống đo Khả năng

truyền sóng trực tiếp càng lớn nếu ống đo càng

gần với móng và thay đổi độ dốc trong biểu đồ đo

phụ thuộc lớp đất cứng nằm gần đáy cọc

Kết hợp kỹ thuật đo địa chấn song song

và kỹ thuật đo gamma địa tầng

Do sự thay đổi vận tốc sóng nén trong các

lớp đất, đường truyền sóng địa chấn từ điểm phát

tới đầu thu trong thí nghiệm đo địa chấn song

song có thể phức tạp gây khó khăn giải đoán

Tình trạng đất bề mặt và tính chất của các lớp đất

xung quang móng cọc khác nhau là nguyên nhân

Hình 5 Kết hợp kỹ thuật đo địa chấn và

đo gamma địa tầng trong giải đoán độ sâu móng

bị thất lạc không còn hồ sơ lưu trữ

Công trình sửa chữa và gia cường cầu Nhị Thiên Đường 1

Hai trụ T3.1 và T3.2 được lựa chọn thí nghiệm địa chấn song song Kết quả thí nghiệm

mô tả trong bảng 3 và trên hình 6

Hình 6 Kết quả biểu đồ đo địa chấn song

song trụ T3.1 và T3.2 Cầu Nhị Thiên Đường 1.

Công trình sửa chữa và nâng cấp Cầu

cảng Tân Cảng

05 cọc móng V2, V5, V7, V9, V10 được

lựa chọn thí nghiệm địa chấn song song Kết quả

thí nghiệm mô tả trong bảng 4 và hình 7

Bảng 4 Số liệu cọc móng cầu cảng Tân

Thép hình I

350

Thép ống D600

Thép ống D350

Thép hình I

350

Hình 7 Kết quả biểu đồ đo địa chấn song

song trụ V2 và V5 - Cầu cảng Tân Cảng

Công trình mở rộng Cầu chữ Y

02 cọc móng trụ cầu 6B và 7C được lựa

chọn thí nghiệm địa chấn song song Kết quả thí

nghiệm mô tả trong bảng 5 và trên hình 8

Chiều dài cọc xác định (m) 25,04 25,83 Vận tốc sóng trong cọc (m/s) 3590 3967 Kiểu cọc Bê tông 40x40 cm Bê tông 40x40 cm

Hình 8 Kết quả biểu đồ đo địa chấn song song trụ 6B và 7C - Cầu chữ Y

6 KẾT LUẬN

Từ các kết quả thực nghiệm kỹ thuật đo địa chấn song song tại hiện trường thí nghiệm và trên công trình, một số kết luận có thể rút ra:

• Xác định đáy móng theo biểu đồ thời gian sóng đến đầu tiên là khá rõ ràng khi môi trường đất xung quanh móng có độ cứng đồng nhất cho phép đánh giá tin cậy chiều dài cọc, nhận diện chất lượng cọc

• Sử dụng các lỗ đo trong phạm vi khoảng 1,5 m so với móng, đáy các cọc móng có thể nhận diện từ biểu đồ thời gian sóng đến đầu tiên theo

độ sâu và ở độ sâu nơi biên độ sóng đến suy giảm đáng kể

• Đáy cọc móng thể bị giải đoán lầm lẫn

do sự thay đổi vận tốc sóng nén ở biên giới giữa các tầng đất Một đề nghị kết hợp kỹ thuật đo địa

Các kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ khả

năng của kỹ thuật đo địa chấn song song có thể áp

dụng cho các điều kiện hiện trường phức tạp Các

khả năng và kết quả thu nhận được có giá trị để

áp dụng tin cậy một kỹ thuật NDT mới cho công

tác điều tra khảo sát khôi phục, nâng cấp các công

trình hiện hữu

Nguyễn Lê Sơn, Nguyễn Văn Thái Bình, Phạm Thị Lan Anh Trung tâm NDE (TP HCM)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Obrutsky L et al (2010), Eddy Current

Richard J Finno, Peter W Osborn, Final Reports

of project: “Non-destructive Evaluation of a Deep

Foundation Test”, Infrastructure Technology

Institute (ITI) at the Northwestern University

National Geotechnical Experimentation Site,

June 1997

2 M F Aouad L D Olson, Olson

Engineering, “Applications of NDT Methods

for the Determination of Unknown Bridge

Foundation Depths”, The Fourth International

Conference on Non-Destructive Testing in Civil

Engineering, NDT-CE ‘97”, Liverpool- UK, 8-11

APRIL 1997

3 Lanbo Liu and Guo Tieshuan, “Seismic

Non-Destructive Tests on Reinforced Concrete

Column of the Longtan Highway Bridge,

Guangxi, China”, Proceedings of Symposium

on the Application of Geophysics to Engineering

KHÁM PHÁ MỚI VỀ BÍ ẨN CHỨA TRONG SỰ BỀN VỮNG

Số Magic là số của proton hoặc notron

trong một hạt nhân nào đó làm cho hạt nhân này

trở lên bền vững hơn so với các hạt nhân có số

notron và proton không phải là số Magic Các số

magic được xác định một phần bằng lực liên kết

spin-quỹ đạo liên quan đến spin của các proton

và notron trong hạt nhân Goeppert Mayer và J Hans D Jensen đã đề xuất ý tưởng này để giải thích việc tách các trạng thái lượng tử của proton

và notron vào năm 1949 và đã nhận giải thưởng Nobel Tuy nhiên, cho đến nay người ta vẫn chưa hiểu được nguồn gốc thực sự của lực hạt nhân

Các nhà khoa học đã tiên đoán rằng số

magic bằng 6 là trường hợp rất đặc biệt bởi vì nó

sẽ cho phép chúng ta tìm hiểu một cách thấu đáo

nguồn gốc của liên kết spin-quỹ đạo Tuy nhiên

sự tồn tại của hạt nhân với số magic bằng 6 vẫn

chưa được xác nhận

Mới đây một nhóm các nhà khoa học quốc

tế, trong đó có sự tham gia của các cán bộ Viện

Vật lý (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ

Việt Nam), đã tiến hành thí nghiệm tại Trung tâm

Vật lý hạt nhân của Đại học Tổng hợp Osaka

Nhóm đã phát hiện ra hạt nhân carbon, nguyên tố

quan trọng cho sự sống, có chứa số magic bằng 6

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành một số thí nghiệm

để đo bán kính phân bố của các proton trong các

đồng vị khác nhau của nguyên tố carbon (các

đồng vị có cùng số proton nhưng có số notron

khác nhau) Thật thú vị, các nhà khoa học thấy

rằng bán kính phân bố proton trong các đồng vị

carbon khác nhau lại có bán kính phân bố proton

khá bằng nhau Nhóm nghiên cứu vừa công bố

phát hiện mới của họ trong tạp chí nổi tiếng

thế giới về khoa học tự nhiên, tạp chí Nature

Communications

Tác giả đứng đầu của bài báo này, Trần

Đình Trọng, đã phát biểu rằng “Việc kết hợp các

kết quả đo bán kính phân bố proton của chúng tôi

với tốc độ chuyển dời tứ cực điện và số liệu về khối lượng nguyên tử đã cho phép chúng tôi đoán nhận được rất có thể có một đồng vị của carbon với số magic bằng 6”

Để giải thích được các kết quả thực nghiệm, các nhà khoa học đã tiến hành nhiều tính toán lý thuyết Bán kính phân bố proton tính bằng

lý thuyết phù hợp khá tốt với các số liệu thực nghiệm Họ cũng nghiên cứu việc tách mức do tương tác spin-quỹ đạo đối với các đồng vị của carbon thông qua việc phân tích số liệu đo được bằng thực nghiệm và tính bằng lý thuyết của năng lượng cần để thêm vào hoặc tách một proton ra khỏi hạt nhân cho mỗi đồng vị

Hooi Jin Ong đã nói rằng “Việc phân tích

số liệu thực nghiệm của chúng tôi đã xác nhận rằng việc tách mức do tương tác spin-quỹ đạo tồn tại ở mọi hạt nhân” “Ngoài ra, số magic bằng 6

là cũng rất dễ nhận ra như các số magic khác”

Việc đoán nhận được số magic bằng 6 đã cho phép nghiên cứu nguồn gốc của việc tách mức do tương tác spin-quỹ đạo trong hạt nhân Khám phá mới của nhóm nghiên cứu đã làm gia tăng những kiến thức cơ bản về lực spin-quỹ đạo, nguồn gốc của số magic trong hạt nhân và độ bền vững của hạt nhân, những yếu tố quan trọng để hiểu về hạt nhân nguyên tử

Hình 1: Cấu trúc vỏ tính bằng thế năng

dao động tử điều hòa có tính đến xung lượng góc

quỹ đạo (trái) và lực liên kết spin quỹ đạo (phải).

Hình 2 Bằng chứng về số magic proton

bằng 6 (xem mũi tên màu xanh) thu được qua

việc đánh giá một cách hệ thống các số liệu thực

nghiệm (a) Bán kính phân bố proton không phụ

thuộc vào khối lượng hạt nhân (b) Xác suất

chuyển dời điện, (c) Khe vỏ proton (proton shell

gap), (d) Sự phụ thuộc của khe vỏ proton vào số

notron và proton.

Hình 3 Minh họa lực liên kết spin-quỹ đạo Hạt nhân sẽ bền vững hơn khi xung lượng quỹ đạo góc và spin của một proton hoặc notron

có cùng hướng.

Để tìm hiểu sâu về nghiên cứu này, hãy đọc bài báo khoa học với tiêu đề ““Evidence for prevalent Z = 6 magic number in neutron-rich carbon isotopes” trong tạp chí Nature Communications (https://www.nature.com/ articles/s41467-018-04024-y).

Dưới đây là một số hình ảnh của nhóm cán bộ Viện Vật Lý trong các thí nghiệm đo bán kính phân bố proton trong các đồng vị của carbon tại Trung tâm Vật lý Hạt nhân tại Đại học Tổng hợp Osaka (Nhật Bản)

Hoàng Sỹ Thân

(lược dịch)

1 Thông tin chung về năng lượng hạt nhân thế

giới năm 2017

Tính đến tháng 12-2017, trên thế giới có

448 lò phản ứng (LPU) hạt nhân tại các nhà máy

điện hạt nhân (NMĐHN) đang vận hành và 59 lò

phản ứng đang trong quá trình xây dựng Các khu

vực với số lượng lớn các lò phản ứng đang vận

hành bao gồm bắc Mỹ, Tây Âu và châu Á Các lò

phản ứng đang được xây dựng tập trung chủ yếu

tại châu Á và Đông Âu (hình 1)

Trong số các lò phản ứng được bắt đầu

khởi công xây dựng năm 2017, đáng chú ý là

sự kiện NMĐHN Rooppur (Bangladesh) đã tiến

hành đổ bêtông cho lò phản ứng đầu tiên vào

ngày 30-11-2017 (hình 4)

NMĐHN Rooppur với hai lò

VVER-1200 và tổng công suất 2.400 MW được xây dựng theo thiết kế của Nga cách thủ đô Dhaka của Bangladesh 160 km theo hợp đồng ký ngày 25-12-2015 Nhà thầu xây dựng là JSC Atomstroyexport, ROSATOM Lò phản ứng có tên gọi VVER-1200/ V-523

Lò phản ứng thứ 3 phiên bản VVER V-412 công suất 1000 MWe cũng được khởi công xây dựng vào ngày 29-6-2017 tại NMĐHN Kudankulam, Ấn Độ

Tổ máy số 5 NMĐHN Shin-Kori, Hàn Quốc cũng trải qua một năm nhiều song gió với việc khởi công xây dựng (1-4-2017), tạm dừng xây dựng (24-6-2017) và tái khởi công trở lại vào 25-10-2017 Các tổ máy Shin-Kori 5 và 6 dự định xây dựng là thiết kế lò APR-1400 với công suất

1455 MWe do KHNP xây dựng và vận hành

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN THẾ GIỚI NĂM 2017

VÀ NHỮNG THÁCH THỨC TRONG ĐỔI MỚI CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Hình 1 Phân bố các NMĐHN trên thế

giới (PRIS - Power Reactor Information System,

2017)

Hình 2 Số LPU được khởi công xây dựng

Hình 3 Số LPU bắt đầu phát điện thương

5-2017) của công ty điện lực Kansai, Nhật Bản

Đây là hai tổ máy PWR công suất 830 MWe mỗi

được phê duyệt để khởi động lại và đã được đưa

vào hoạt động thương mại sau khi đạt được các

là Onagawa-2 của điện lực Tohoku và Shimane-2 của điện lực Chugoku

2 Đổi mới công nghệ năng lượng hạt nhân và những vấn đề đặt ra

Nóng lên toàn cầu là một vấn đề ngày càng trở thành vấn đề cấp bách trên thế giới Năng lượng hạt nhân là một trong số ít công nghệ

có thể góp phần làm giảm sự thay đổi khí hậu bằng cách giảm phát thải CO2. Sau giai đoạn sụt giảm và bắt đầu vào thế kỷ 21, số lò phản ứng hạt nhân trên thế giới bắt đầu tăng Tuy nhiên, tai nạn Fukushima ảnh hưởng lớn đến các chương trình năng lượng nguyên tử của nhiều quốc gia

Hiện nay số lò phản ứng hạt nhân bắt đầu tăng trở lại, nhưng sự chấp nhận của công chúng trở nên khó khăn hơn nhiều so với trước đây ở nhiều nước

Năng lượng hạt nhân không chỉ có vấn

đề an toàn mà còn có một số khó khăn do tạo ra các vật liệu phóng xạ và công nghệ nói chung có lien quan tới sản xuất vũ khí hạt nhân Tuy nhiên,

nó có những tính chất đặc biệt như mật độ năng lượng cực kỳ cao, nguồn tài nguyên dồi dào, và lượng phát thải CO2 gần như bằng không

Theo lộ trình năng lượng hạt nhân của các cơ quan quốc tế (Nuclear Energy Agency, International Energy Agency 2015 Technology Roadmap - Nuclear Energy), năng lực của năng lượng hạt nhân sẽ không thay đổi từ nay cho tới năm 2050 ở các nước OECD, nhưng sẽ tăng nhanh ở các nước đang phát triển Các nước phát triển đang giúp đỡ những nước đang phát triển thành công trong việc sử dụng năng lượng hạt

doanh nghiệp) Sự đổi mới trong công nghệ năng

lượng hạt nhân bao gồm một loạt các hoạt động

- nghiên cứu cơ bản, phát triển, trình diễn, triển

khai thí điểm, và phổ biến rộng rãi - dẫn đến một

sản phẩm mới hoặc cải tiến đáng kể cho đến khi

nó được đưa vào thị trường, và do đó cần nhiều

nỗ lực hơn ngoài các nghiên cứu R & D

Ngoài ra, sự đổi mới còn là những hệ

thống tiên tiến cần thiết để đạt được sự đổi mới

trong các hệ thống năng lượng hạt nhân Các hệ

thống đổi mới bao gồm các chủ thể của sự đổi

mới (cơ quan chính phủ, các nhà nghiên cứu R &

D, các nhà cung cấp hệ thống / dịch vụ, các nhà

cung cấp năng lượng) và các mối quan hệ của họ,

các khuôn khổ thể chế, cơ sở hạ tầng đổi mới và

thực tiễn quản lý v.v

Năng lượng hạt nhân là một giải pháp

để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng

trong tương lai một cách bền vững Hiện trạng

công nghệ hạt nhân cho thấy mức độ tuân thủ cao

với các tiêu chí phát triển bền vững và hiệu năng

tuyệt vời so với các giải pháp thay thế năng lượng

khác Tuy nhiên, vẫn còn có những vấn đề lo ngại

của công chúng về việc triển khai năng lượng hạt

nhân quy mô lớn có thể được giải quyết một cách

đáng kể bằng cách tiếp cận sáng tạo hơn Điều

này nhấn mạnh sự cần thiết phải đổi mới công

nghệ hạt nhân

Đối với việc triển khai mạnh mẽ hơn ứng

dụng năng lượng hạt nhân trong tương lai, các

giải pháp sáng tạo được tìm kiếm trong các lĩnh

Để đáp ứng nhu cầu về các nhà máy điện hạt nhân hiện tại và các cơ sở chu trình nhiên liệu,

có rất nhiều dự án đang tiến hành với các yếu tố đổi mới về nhiều chủ đề như suy thoái / lão hóa vật liệu, nhiên liệu hiệu suất cao và độ tin cậy cao của nhiên liệu, đánh giá không phá hủy và đặc tính vật liệu, thiết bị và điều khiển (I&C) với việc hiện đại hóa phần cứng và các hệ thống, quản lý rủi ro tài sản hạt nhân, công nghệ và ứng dụng phân tích và đánh giá rủi ro an toàn v.v…

Các chương trình R & D điển hình cho việc triển khai ngắn hạn (5-10 năm) là nhằm mục đích phát triển các lò phản ứng thế hệ III và III +, với các tính năng cải tiến như tăng cường độ an toàn (bằng các đặc tính cố hữu và các hệ thống thụ động), thiết kế chuẩn hóa, đơn giản hóa và chắc chắn hơn , độ khả dụng cao hơn và tuổi thọ dài hơn, giảm khả năng xảy ra các sự cố nóng chảy và ảnh hưởng tối thiểu tới môi trường trong trường hợp xảy ra tai nạn nghiêm trọng Hơn một chục lò phản ứng thế hệ III và III + đang trong các giai đoạn phát triển thiết kế khác nhau; Trong

đó, tập trung vào sự phát triển tiến hóa của lò phản ứng nước áp lực (PWR), lò phản ứng nước sôi (BWR) và thiết kế lò phản ứng nước nặng (PHWR)

Các chương trình triển khai dài hạn tập trung vào các hệ thống hạt nhân thế hệ IV Ví dụ, Diễn đàn quốc tế thế hệ IV (GIF), được thành lập vào tháng 1 năm 2000 và gồm 11 thành viên, đã lựa chọn 6 hệ thống đầy hứa hẹn để đối phó với

tới hạn (SCWR) và các lò phản ứng nhiệt độ rất

cao (VHTR) GIF đã thành lập các ban chỉ đạo hệ

thống để thực hiện các công việc R&D cần thiết

cho từng hệ thống bằng cách lập kế hoạch và lồng

ghép các dự án R&D của các nước thành viên góp

phần vào thiết kế chung Hiện nay, các kế hoạch

R&D chi tiết đã thu hẹp rất nhiều khoảng cách

công nghệ cho mỗi công nghệ được lựa chọn và

đang được xem xét

Về mặt kỹ thuật, các lò phản ứng hạt nhân

sản xuất năng lượng dưới dạng nhiệt và có thể

cung cấp các sản phẩm năng lượng khác ngoài

điện, bao gồm cả nhiệt sưởi ấm, đặc biệt là để

sản xuất nước ngọt và hydro Vì việc cung cấp

nhiệt với nhiệt độ cao là công cụ cho việc sản

xuất hydro hạt nhân hiệu suất cao, các lò phản

ứng nhiệt độ cao, giống như VHTR, đang nhận

được sự quan tâm ngày càng tăng Nhiều quốc

gia với các chương trình năng lượng hạt nhân tiên

tiến, như Hoa Kỳ, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc và

EURATOM, đã đưa ra các chương trình sản xuất

hydro từ năng lượng hạt nhân

Phát triển công nghệ năng lượng hạt nhân

đòi hỏi phải có thời gian dài và bao gồm cả các

thiết bị thử nghiệm / thí nghiệm / chế tạo phức

hợp lớn, phức tạp, và các nhà máy sản xuất năng

lượng với các yêu cầu về chất lượng (cấp độ hạt

nhân) rất đặc biệt Nghiên cứu liên quan đến năng

lượng hạt nhân bao gồm một phạm vi rộng các

nguyên tắc, sử dụng nhiều tài nguyên và mang

tính dài hạn và phải tính đến các mối quan tâm

không phổ biến vũ khí hạt nhân và bảo vệ bức xạ

trong quá trình phát triển

Việc triển khai công nghệ năng lượng hạt

hội cho sự phát triển và cải tiến công nghệ tiên tiến

Nguồn nhân lực và cơ sở hạ tầng: Khả năng đổi mới của một quốc gia hoặc của công ty phụ thuộc vào nguồn nhân lực có trình độ, tiếp cận với các cơ sở nghiên cứu và phát triển, kiến thức về văn hoá tổ chức cho sự đổi mới Sự hợp tác quốc tế và liên ngành trong các lĩnh vực này đang ngày càng trở nên quan trọng

Các đặc điểm đặc biệt của công nghệ hạt nhân đòi hỏi sự phát triển hạt nhân phải được thực hiện trong các khuôn khổ pháp lý cụ thể về hạt nhân, các quy định về sức khoẻ và an toàn, không phổ biến vũ khí hạt nhân và kiểm soát xuất khẩu Những khuôn khổ pháp lý đã được thiết lập này, cả quốc gia lẫn quốc tế, có thể có cả những tác động tích cực và tiêu cực đối với đổi mới công nghệ hạt nhân

Về mặt chính sách, các chính phủ quan tâm đến việc đảm bảo rằng điện hạt nhân có vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cần phải có chính sách lâu dài, trong khuôn khổ chính sách quốc gia, tuân thủ các quy tắc quốc tế phù hợp và hỗ trợ tài chính cho việc phát triển các

hệ thống năng lượng hạt nhân đổi mới

Nguồn nhân lực và cơ sở hạ tầng cho R&D hạt nhân đòi hỏi nguồn nhân lực và cơ sở

hạ tầng đặc biệt Các chiến lược quốc gia, bao gồm các cách tiếp cận quốc tế, nên được thiết lập

để phát triển và bảo tồn kiến thức, xây dựng và duy trì các cơ sở hạ tầng cần thiết

Hợp tác quốc tế là công cụ cho sự thành công của các hoạt động nghiên cứu và phát triển

tăng trưởng nhanh và nhu cầu điện tăng nhanh.

Tất cả, trên 160 lò phản ứng với tổng

công suất khoảng 168.000 MWe đã được đặt

hàng hoặc lên kế hoạch, và hơn 300 lò phản ứng

khác được đề xuất

Các mối quan ngại về an ninh năng lượng

và những ràng buộc về hiệu ứng nhà kính đối với

việc đốt nhiên liệu hóa thạch đã đưa điện hạt nhân

trở lại chương trình nghị sự về các dự án năng

lượng mới ở nhiều nước Vào cuối năm 2017 có

59 lò phản ứng đang được xây dựng trên thế giới

- một minh chứng cho thấy xu thế khó có thể đảo

ngược của điện hạt nhân và cùng với sự phát triển

này là những đòi hỏi ngày càng cao về đổi mới

công nghệ, pháp quy và an toàn

Lê Đại Diễn Trung tâm Đào tạo hạt nhân

VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỆN HẠT NHÂN

CỦA TRUNG QUỐC

Từ đầu những năm 2000, Trung Quốc đã

kiên định đẩy mạnh chương trình điện hạt nhân

để phát triển bền vững và đáp ứng mục tiêu phát

triển hài hoà giữa kinh tế, xã hội, và bảo vệ môi

trường

Mức tăng trưởng cao của Trung Quốc từ

những năm 1980 chủ yếu dựa trên chương trình

phát triển năng lượng Theo đó, nhu cầu sử dụng

năng lượng cũng tăng tới 200% và gần 150% tính

trên đầu người, và hơn một nửa của mức tăng

trưởng này diễn ra từ năm 2001 Hiện nay, Trung

Quốc đã trở thành nhà sản xuất và tiêu thụ năng

lượng lớn thứ hai trên thế giới, sau Hoa Kỳ Các

sản phẩm chế biến - nguồn xuất khẩu hàng đầu

và nhân tố đóng góp chủ yếu cho GDP của nước

này - chiếm khoảng 60% tổng mức tiêu thụ điện

năng Mối liên hệ chặt chẽ giữa nhu cầu sử dụng

năng lượng ngày một cao và sự phát triển kinh tế

cũng như chính sách năng lượng đã trở thành mối

quan tâm hàng đầu của chính phủ Trung Quốc

Chính sách và mục tiêu phát triển điện hạt

nhân của Trung Quốc

Chiến lược phát triển năng lượng “kinh

tế, sạch và an toàn” đã được Trung Quốc tuân

thủ nghiêm túc sau những bước đi ban đầu Điều

này đã thúc đẩy cuộc cách mạng năng lượng, và

những cải cách trong các hình thức sản xuất và

sử dụng năng lượng, tối ưu hóa cơ cấu cung cấp

năng lượng và nâng cao hiệu quả phát triển, sử

dụng nguồn năng lượng sạch

Trung Quốc hiện đang phát triển sử dụng nguồn năng lượng phi hóa thạch, song song với việc sử dụng một cách hiệu quả nguồn năng lượng hóa thạch Mục tiêu là giảm tỉ lệ tiêu thụ than và dầu, tăng tỉ lệ tiêu thụ năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt và đặc biệt là tăng tỉ lệ đóng góp của năng lượng hạt nhân Đến năm 2020, tỷ lệ năng lượng phi hóa thạch trong tiêu thụ năng lượng ở Trung Quốc sẽ đạt 15%, tỷ trọng sử dụng khí tự nhiên

sẽ là hơn 10%, và tỷ lệ tiêu thụ than sẽ được kiểm soát dưới mức 62% Từ năm 2013 đến năm 2015,

tỷ trọng nhiệt điện than ở Trung Quốc đã được hạ xuống từng bước, giảm từ 78,36% (2013) xuống 74,94% (2015) Tỷ lệ điện từ năng lượng gió và năng lượng mặt trời đã tăng từ 2,78% (2013) đến 4,32% (2015), và của điện hạt nhân tăng từ 2,10% (2013) lên 3,01% (2015) Trong 10 năm tới, Trung Quốc đặt mục tiêu nâng tỉ lệ đóng góp của điện hạt nhân tăng lên 10%

Ngược dòng lịch sử, tháng 1/1955, Trung Quốc khởi động chương trình phát triển năng lượng nguyên tử Năm 1964, nước này thử nghiệm thành công quả bom nguyên tử đầu tiên ký hiệu A Ba năm sau đó, Trung Quốc thử nghiệm thành công quả bom nguyên tử thứ hai,

ký hiệu H Năm 1970, trọng tâm của các chương trình hạt nhân chuyển sang mục đích dân sự khi bắt đầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân Năm

1991, nhà máy điện hạt nhân đầu tiên tại Kỳ Sơn (Qinshan) thuộc tỉnh Chiết Giang (Zhejiang) ở