Nghiên cứu ứng dụng mô hình khu vực đánh giá phát tán và ảnh hưởng phóng xạ hạt nhân tới lãnh thổ việt nam từ các nguồn xuyên biên giới TV 25

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH KHU VỰC ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN VÀ ẢNH HƯỞNG PHÓNG XẠ HẠT NHÂN TỚI LÃNH THỔ VIỆT NAM TỪ CÁC NGUỒN XUYÊN BIÊN GIỚI Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử Hạt nhân Mã số: 44 01 06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2022 Cơng trình hồn thành tại: Trung tâm Đào tạo Hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam 140 Nguyễn Tuân, Thanh Xuân, Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: TS Viện lượng nguyên tử Việt Nam TS Viện Vật lý địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chủ động cơng tác phịng ngừa, ứng phó cố hạt nhân, việc dự báo, tính tốn quỹ đạo, mức độ ảnh hưởng đến mơi trường người đám mây chứa đồng vị phóng xạ từ cố hạt nhân xuyên biên giới thực cần thiết Để nâng cao hiệu q trình dự báo, tính tốn phát tán phóng xạ “tầm gần” cần có nghiên cứu chi tiết, toàn diện ảnh hưởng khu vực ảnh hưởng đến q trình phát tán khí như: - Điều kiện biên ban đầu (độ phân giải miền tính, liệu khí tượng, số hạng nguồn phát thải ); - Các yếu tố vi vật lý q trình phát tán chất phóng xạ khí quyển; - Độ nhạy độ tin cậy mơ hình vật lý – tốn q trình phát tán phóng xạ khí quyển; Vì lý nói trên, đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình khu vực đánh giá phát tán ảnh hưởng phóng xạ hạt nhân tới lãnh thổ Việt Nam từ nguồn xuyên biên giới” NCS chọn để thực Mục tiêu luận án Mục đích nghiên cứu mơ hình đánh giá phát tán phóng xạ tầm gần (khu vực) phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam thể bốn mục tiêu cụ thể là: - Tìm hiểu mơ hình toán học phù hợp cho toán đánh giá phát tán phóng xạ khu vực; - Tìm hiểu mơ hình khí tượng khu vực, yếu tố tác động, ảnh hưởng đến độ xác, chi tiết điều kiện khí tượng quy mơ khu vực; - Kiểm chứng lực tính tốn phát tán phóng xạ khí thông qua tai nạn NMĐHN Fukushima Daiichi; - Ứng dụng mơ hình lựa chọn để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến tỉnh, thành phố khu vực miền Bắc Việt Nam xẩy cố hạt nhân xuyên biên giới từ nhà máy điện hạt nhân Phòng Thành/Trung Quốc Nội dung cần thực Với mục tiêu tổng quát nêu trên, luận án cần giải nội dung sau: - Nghiên cứu,lựa chọn mơ hình khu vực mơ phỏng, đánh giá phát tán phóng xạ khí (FLEXPART-WRF); - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khu vực như: địa hình, thảm thực vật, trường khí tượng khu vực, tham số vi vật lý khí quyển, ảnh hưởng đến độ xác, tin cậy mơ hình; - Đánh giá độ tin cậy mơ hình qua kết kiểm chứng độ nhạy, tương quan kết mô phát tán phóng xạ từ cố Fukushima với giá trị kết quan trắc thực tế trạm quan trắc Futaba, Nahara Nhật Bản phương pháp sử dụng giản đồ Taylor; - Áp dụng cấu hình phù hợp để mơ cố giả định nhà máy điện hạt nhân Phòng Thành, Trung Quốc vào tháng năm 2020 ảnh hưởng đến Việt Nam bao gồm mức độ ảnh hưởng đến môi trường dân chúng ( giá trị suất liều) khu vực miền Bắc Việt Nam Ý nghĩa khoa học luận án Ý nghĩa khoa học - Việc sử dụng mơ hình khu vực (Flexpart-WRF) đánh giá, dự báo phát tán phóng xạ tầm gần khí phù hợp cho kết có độ tương quan cao với kết quan trắc thực tế; - Lựa chọn cấu hình vi vật lý: địa hình, thảm thực vật, trường khí tượng khu vực, tham số vi vật lý khí quyển,phù hợp (từ 48 thử nghiệm luận án) cho mơ hình khí tượng khu vực WRF chương trình mơ đánh giá phát tán phóng xạ tầm gần (Flexpart-WRF); - Đánh giá mức độ ảnh hưởng đến môi trường, dân chúng tỉnh, thành phố khu vực miền Bắc Việt Nam trường hợp giả định xảy cố hạt nhân xuyên biên giới Các kết cụ thể - Thực 48 thử nghiệm (bộ 24 cấu hình vi vật lý, 02 số hạng nguồn phát tán phóng xạ) để đánh giá độ nhạy tương quan mơ hình khu vực mơ đánh giá phát tán chất phóng xạ khí Lựa chọn - Lựa chọn số cấu hình để áp dụng cho tốn mơ khu vực miền Bắc Việt Nam - Kết tính tốn mức độ ảnh hưởng đến Việt Nam từ cố hạt nhân giả định NMĐHN Phòng Thành Giá trị thực tiễn luận án Thông qua nội dung nghiên cứu luận án, sở để áp dụng cơng cụ tính tốn, mơ vào thực tế cơng tác hỗ trợ huy tham mưu, đề xuất với Thủ trưởng Bộ Quốc phòng, Lãnh đạo Uỷ ban Quốc gia Ứng phó cố thiên tai Tìm kiếm cứu nạn cơng tác ứng phó với cố hạt nhân xuyên biên giới Bố cục luận án Luận án gồm 136 trang, 12 bảng, 73 hình, 04 cơng trình cơng bố, 69 tài liệu tham khảo, trang phụ lục phân bổ sau: Mở đầu: 03 trang, giới thiệu tính cấp thiết, mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án; Chương 1: Đánh giá nguy ảnh hưởng từ cố hạt nhân xuyên biên giới tình hình nghiên cứu đánh giá phát tán phóng xạ khí (28 trang) ; Chương 2: Phương pháp nghiên cứu (32 trang); Chương 3: Kết nghiên cứu ứng dụng (48 trang); Phần Kết luận kiến nghị (02 trang); Danh mục cơng trình cơng bố liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo phần Phụ lục CHƯƠNG CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ ẢNH HƯỞNG TỪ CÁC SỰC CỐ HẠT NHÂN XUYÊN BIÊN GIỚI VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN PHĨNG XẠ TRONG KHÍ QUYỂN 1 Đánh giá nguy ảnh hưởng từ cố NMĐHN xuyên biên giới Việc lựa chọn vị trí để xây dựng, bố trí NMĐHN phải bảo đảm yêu cầu cao an toàn đáp ứng vấn đề kinh tế, kỹ thuật, xã hội, môi trường, đặc biệt phải giảm thiểu tác động kể xảy cố Theo nhận định chuyên gia điện hạt nhân quốc tế chương trình điện hạt nhân Trung Quốc triển khai nhanh số lượng tính đa dạng công nghệ, sao chép cơng nghệ có sẵn giới, khả tự chủ chưa cao Trong chế quản lý rủi ro an ninh, an tồn hạt nhân cịn hạn chế, tiềm ẩn nguy rủi ro cao vận hành Khi xảy cố, NMĐHN tác động tiêu cực đến khu vực rộng lớn, có Việt Nam, cụ thể sau: - Trường hợp NMĐHN Phòng Thành xảy cố hạt nhân, khu vực Phòng Thành, Khâm Châu, Bắc Hải tỉnh Quảng Tây/Trung Quốc phạm vi bán kính 30km tính từ tâm cố bị phơi nhiễm phóng xạ ảnh hưởng để vùng, lãnh thổ lân cận, theo đó: cố xảy vào mùa đơng, với đặc điểm địa hình vùng Đơng Bắc vùng trung du, đồi núi thấp, có nhiều cánh cung mở rộng phía bắc quy tụ Tam Đảo/Vĩnh Phúc, kết hợp với gió mùa Đơng Bắc, khoảng thời gian 10 đến 12 giờ, tồn khu vực Đơng Bắc đồng sơng Hồng bị ảnh hưởng bụi phóng xạ Trong thời gian 02 – 03 ngày ảnh hưởng đến phần lớn miền Bắc nước ta; Nếu cố xảy vào mùa hè: hướng gió ngược lên phía Bắc, nên ảnh hưởng đến phần lớn tỉnh Quảng Tây phần tỉnh Hà Giang, Cao Bằng/Việt Nam Đối với nguồn nước: đặc điểm dòng hải lưu, nên khoảng thời gian 24 giờ, chất phóng xạ theo dịng chảy ven bờ, gây nhiễm xạ khu vực Bắc Hải, bán đảo Lơi Châu, phía bắc đảo Hải Nam/Trung Quốc tồn tỉnh ven biển miền Bắc, miền Trung nước ta - Trường hợp NMĐHN Xương Giang Dương Giang xảy cố hạt nhân: khu vực đảo Hải Nam Dưong Giang/tỉnh Quảng Đông trực tiếp bị phơi nhiễm phóng xạ ảnh hưởng đến khu vực lân cận Theo đó: xảy cố vào mùa đơng, gió mùa dịng hải lưu theo hướng Đơng Bắc – Tây Nam đưa bụi phóng xạ gây nhiễm khu vực Bắc Hải, bán đảo Lôi Châu, phía Bắc, Tây Bắc đảo Hải Nam/Trung Quốc quần đảo Hoàng Sa tỉnh miền Trung nước ta; tình cố xảy vào mùa hè: gió dịng hải lưu theo hướng Tây Bắc Tây Nam – Đơng Bắc đưa bụi phóng xạ gây nhiễm khu vực Bắc Hải, bán đảo Lôi Châu, phía Bắc Hải Nam/Trung Quốc tồn Vịnh Bắc bộ, tỉnh ven biển miền Bắc nước ta - Khi xảy thảm hoạ hạt nhân (nổ lò phản ứng hạt nhân) mức độ ảnh hưởng lớn nhiều lần, gây huỷ diệt sống người mơi trường bán kính 30km để lại hậu môi trường đến nhiều thập kỷ sau Các nghiên cứu tốn mơ phóng xạ khí Các học từ cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima vào tháng năm 2011 cho thấy tầm quan trọng đặc biệt việc quan trắc phóng xạ mơi trường, mơ phỏng,tính tốn đánh giá phát tán chất phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân công tác chuẩn bị ứng phó cố xạ hạt nhân Rất nhiều nhóm nghiên cứu tổ chức giới tiến hành nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực mô phỏng, đánh giá phát tán chất phóng xạ khí từ cố NMĐHN Các nghiên cứu giới Ngay trước xảy cố NMĐHN Fukushima, có nghiên cứu đánh giá khả phát tán tính tốn quỹ đạo di chuyển hạt (sol khí) khí thực Năm 2006, nhóm nghiên cứu Fast cộng sử dụng kết mơ hình WRF mơ trường hồn lưu trung tâm Mexico [1] Năm 2011, Foy cộng nghiên cứu vận chuyển chuyển hóa hạt sol khí (khí thải) khu vực thị Mexico việc sử dụng mơ hình FLEXPART-WRF[2] Nhóm nghiên cứu Zarauz Pasken (2010) sử dụng mơ hình WRF để mơ trường khí tượng phục vụ tính tốn cho mơ hình phát tán khí CALPUFF HYSPLIT để đánh giá phát tán chất nhiễm khí Nhóm nghiên cứu Angevine cộng (2013) sử dụng mơ hình phát tán hạt Lagrangian FLEXPART nghiên cứu vận chuyển chất ô nhiễm khu vực California Nhóm nghiên cứu Madala cộng (2015) sử dụng mơ hình FLEXPART-WRF để mơ phát tán NOx khí khu vực địa hình phức tạp Ranchi, Ấn Độ [6] a) Nghiên cứu trình phát tán phóng xạ từ cố NMĐHN Fukushima quy mơ địa phương Năm 2012, nhóm nghiên cứu Katata cộng sử dụng mô hình phát tán hạt Lagrange phần mềm GEARN để mơ chất phóng xạ I131 Cs-137 diện tích 190 km2 xung quanh nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi [7] Tác giả Srinivas cộng (2012) mô phát tán chất phóng xạ khí quy mơ khu vực từ cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima Dai-ichi [8] Ngoài ra, GS Korsakissok cộng thực cơng trình “ Nghiên cứu đánh giá độ nhạy q trình phát tán khí quy địa phương rơi lắng bề mặt từ cố NMĐHN Fukushima” [61] Năm 2014, Christoudias cộng sử dụng mơ hình EMAC (mơ hình hồn lưu hóa khí quyển) với độ phân giải 50km để đánh giá rủi ro tồn cầu phát tán chất phóng xạ vào khí từ tai nạn phóng xạ xảy tương lai [9] b) Nghiên cứu q trình phát tán quy mơ vùng Nhóm nghiên cứu GS Terada cộng tiến hành nhiều mơ hình phân tích quy mơ vùng với mục đích đánh giá số hạng nguồn trình phát tán, phân bổ liều chiếu số chất phóng xạ (I-131 Cs-137) [43], nhóm nghiên cứu sử dụng mơ hình phát tán hạt Lagrange phần mềm GEARN để tính tốn phát tán khí hạt nhân phóng xạ đánh giá lại số hạng nguồn phát tán I-131 Cs-137 từ cố NMĐHN Fukushima năm 2011 nhón ngiên cứu GS H Huang cộng People’s Public Security University of China, Trung Quốc tiến hành nghiên cứu quy mô vùng với nội dung: “Mơ hình hóa phân tích độ nhạy trình vận chuyển, rơi lắng hạt nhân phóng xạ từ vụ tai nạn Fukushima Daiichi” cơng bố tạp chí Atmos Chem Phys , năm 2014 Nhóm nghiên cứu sử dụng mơ hình phát tán Eulerian phần mềm WRF-Chem đánh giá trình rơi lắng khô ướt hai đồng vị I-131 Cs-137 [62] c) Nghiên cứu trình phát tán quy mô khu vực Các nghiên cứu phát tán chất phóng xạ quy mơ tồn cầu nhiều nhóm nghiên cứu giới tiến hành, nghiên cứu GS Roland Draxler đồng nghiệp (2015) nhiều quốc gia giới sử dụng nhiều mô hình phân tích tồn cầu khác để đánh giá mức độ ảnh hưởng phóng xạ sau cố NMĐHN Fukushima xảy [14] Nhóm nghiên cứu Wai, K M , Peter, K N (2015) sử dụng mơ hình phát tán hạt Lagrange phần mềm HYSPLIT4 để đánh giá khả ảnh hưởng chất phóng xạ Cs-137 phát tán từ vụ tai nạn giả định (tương tự cố NMĐHN Fukushima) địa điểm nhà máy điện hạt nhân miền Nam Trung Quốc với điều kiện khí tượng bốn mùa khác [10] Tác giả Rakesh (2015) sử dụng mơ hình FLEXPART-WRF mơ q trình phát tán chất phóng xạ khơng khí trường hợp giả định nhà máy điện hạt nhân phía đơng nam nước Pháp[11] Nhóm nghiên cứu Shekhar cộng (2020) nghiên cứu xây dựng hệ thống “Ứng cứu Khẩn cấp Sự cố Hạt nhân Trực tuyến” (Online Nuclear Emergency Response System ONERS) Đây “Hệ thống Hỗ trợ Quyết định” (Decision Support Systems - DSS) phát triển để quản lý trường hợp khẩn cấp liên quan đến cố hạt nhân cho địa điểm Nhà máy Điện hạt nhân Ấn Độ[13] 2 Các nghiên cứu nước Từ năm 1980-1990 Viện Nghiên cứu hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam có nghiên cứu lan truyền đám mây phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân Với cố vấn khoa học Giáo sư Phạm Duy Hiển, với tham gia nhiều chuyên gia, nhiên nghiên cứu tập trung tìm hiểu phương pháp luận có thử nghiệm mơ phát tán từ ống khói nhà máy nhiệt điện khu vực theo hướng gió năm Năm 2011 GS Phạm Duy Hiển, TS Nguyễn Hào Quang TS Phạm Kim Long sử dụng mơ hình phát tán hạt tầm xa Lagrange để xem xét trình lan truyền chất phóng xạ Cs-137 I-131 từ tai nạn Fukushima đến Tây Thái Bình Dương Đơng Nam Á; Trong thời gian 2011-2015, PGS TS Nguyễn Tuấn Khải có nghiên cứu “Nghiên cứu, đánh giá tác động mơi trường phóng xạ phát từ nhà máy điện hạt nhân điều kiện hoạt động bình thường xảy cố theo cấp độ khác nhau”; Năm 2017, Tiến sĩ Nguyễn Hào Quang, Phạm Kim Long cộng nghiên cứu sử dụng mơ hình phát tán hạt FLEXPART để mơ vận chuyển tầm xa I-131 Cs-137 từ tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi đến khu vực Nhiệt đới Tây Thái Bình Dương Đơng Nam Á Từ kết nghiên cứu cho thấy phù hợp mơ hình FLEXPART kết quan trắc coi thỏa đáng Tuy nhiên, khác biệt giá trị nồng độ tính tốn từ mơ hình giá trị quan trắc Đặc điểm khí tượng ảnh hưởng đến q trình phát tán khí Việt Nam nằm khu vực Đông Nam Á tiếp giáp với khu vực Đơng Á, tây Thái Bình Dương khu vực Nam Á Toàn khu vực trải dài từ vĩ độ 10 oS đến 50oN, kinh độ 70oE đến 150oE Tại bao gồm khu vực nhiệt đới, cận nhiệt đới ôn đới Đối với hầu hết q trình nhiễm khơng khí nói chung q trình phát tán phóng xạ khơng khí nói riêng, tầng đối lưu tầng xảy trình vận chuyển phát tán nhiều Tầng đối lưu tầng khí hoạt động mạnh Tầng chứa 80% khối lượng khơng khí tồn nước bầu khí Các tượng thời tiết mây, mưa, giông bão xảy Đây yếu tố tác động trực tiếp đến chùm phóng xạ q trình lan truyền bầu khí Mơ hình phát tán khí Năm loại mơ hình phát tán sử dụng phổ biến: mơ hình chùm hạt Gaussian; mơ Kết đánh giá trường khí tượng Với độ phân giải ban đầu (thơ) khoảng 31 km, liệu khí tượng tái phân tích ERA5 khơng thể tái tạo biến khí tượng địa hình phức tạp khu vực Nhật Bản Mơ hình WRF hạ quy mơ động lực đến độ phân giải lưới chi tiết (05 km 01 km nghiên cứu này) Hình Mô độ cao địa vị (màu) trường gió (ngạnh) mức 850 mb, lúc 12h00 UTC ngày 15/03/2011 từ mơ hình WRF thử nghiệm (a), so với liệu phân tích lại ERA5 (b ) thử nghiệm (a) (b) Hình Mô độ cao địa vị (màu) trường gió (ngạnh) mức 850 mb, ngày 15/03/2011 khu vực NMĐHN Fukushima Hình 3 Lượng mưa mơ tích lũy từ mơ hình WRF thử nghiệm 1, từ 09:00 đến 15:00 ngày 15 tháng năm 2011 Lượng cường độ mưa trường hợp (Hình 3) cho kết tương đồng với kết mô từ nghiên cứu G Katata, cộng 19 3 Đánh giá độ nhạy kết mơ phát tán phóng xạ với sơ đồ vi vật lý Trạm quan trắc Futaba gần với NMĐHN Fukushima với khoảng cách tầm 3,2 km, nơi bị ảnh hưởng nặng nề động đất, sóng thần ảnh hưởng xạ Đối với nghiên cứu khác sử dụng mơ hình phát tán phóng xạ tồn cầu khu vực lân cận nhà máy thường không tính đến giới hạn độ phân giải lưới Trong nghiên cứu này, NCS sử dụng độ phân giải cao 01 km để tính tốn mức độ ảnh hưởng xạ đến trạm Futaba, trạm lân cận khác (trạm Naraha) Kết tính tốn nồng độ phóng xạ Cs-137 khí theo thời gian trạm Futaba Naraha biểu diễn Hình trường hợp sử dụng số hạng nguồn phát tán Katata; tương tự trường hợp sử dụng số hạng nguồn Teranda Hinh3 Dữ liệu quan trắcđược hiển thị hình lấy từ Tsuruta cộng sự, (2011) (a) (b) Hình Biểu đồ so sánh kết mô với giá trị quan trắc 20 trạm Futaba (a) Nahara (b) sử dụng số hạng nguồn theo Katata (a) (b) Hình Biểu đồ so sánh kết mô với giá trị quan trắc trạm Futaba (a) Nahara (b) sử dụng số hạng nguồn theo Teranda Sự phân bố theo thời gian trình lắng đọng bề mặt chất phóng xạ Cs137 Futaba, Naraha thể Hình Hình Nhìn chung, 48 thử nghiệm thực mô vị trí có nồng độ phóng xạ Cs-137 rơi lắng Các kết mơ có tương đồng với số liệu quan trắc, đặc biệt từ ngày 12/03 đến 14/03 ngày 16/03/2011tại trạm quan trắc Futaba từ 15/03/2019 đến 16/03/2011 trạm Naraha Các giá trị nồng độ Cs-137 vào ngày 12/03/2019 19/03/2011 trạm Futaba tái tạo tốt tất thử nghiệm Giá trị nồng độ phóng xạ Cs-137 ngày 15/03, 16/03 19/03/2011 trạm quan trắc Naraha chương trình FLEXPART-WRF mơ lại cho kết tốt 21 Đối với giá trị quan trắc nồng độ phóng xạ có giá trị nhỏ 10 2Bq/m3 cho thấy độ sai số lớn giá trị mô quan trắc; tương ứng với giai đoạn phát thải phóng xạ từ cố vào mơi trường thấp, ngày 14, 17 hay 19, mơ hình cho lượng phát thải thấp hẳn (Hình (b) trạm Nahara) độ tin cậy độ nhạy mô liên quan đến yếu tố vi vật lý khác tần suất nguồn phát thải thể rõ ràng so sánh kết với trạm quan trắc Futaba Nahara Điều nhận thấy kết mô ngày: 13-14 / 03/2011 19-21 / 03/2011 Hình 4(a) (trạm Futaba) ngày 17,18,20/03/20111 Hình 4(b) (trạm Nahara) Có sai lệch lớn giá trị mô quan trắc trạm vào ngày 15/03, 17-18/03 nguyên nhân q trình mơ mưa chưa sát với thực tế mơ hình WRF (cùng thời điểm có mưa lớn khu vực đặt trạm quan trắc) Bên cạnh việc đánh giá lắng đọng chất phóng xạ Cs-137 theo thời gian phân bố phát tán phóng xạ Cs-137 theo khơng gian tính toán Kết từ thử nghiệm Exp thể Hình thị nồng độ chất phóng xạ Cs-137 “đám mây” phóng xạ độ cao 100 m ba ngày khác với (a): thời gian từ 00 UTC 12 đến 00 UTC 13/03/2011, (b): thời gian từ 00 UTC 15 đến 00 UTC 16/03/2011 ( c): thời gian từ 00 UTC 19 đến 00 UTC 20/03/2011 Đơn vị: Bq/m3 ( ( ( Hình Sự phân bố khơng gian quy mơ địa phương nồng độ Cs-137 Đánh giá độ tin cậy kết thực nghiệm Hình thể độ nhạy kết mô tùy chọn vật lý khác mơ hình WRF so sánh với giá trị quan trắc thực tế trạm 22 Futaba (a) Nahara (b) Trong biểu đồ thử nghiệm chứa độ lệch chuẩn chuẩn hóa (σ) lớn khơng hiển thị để so sánh, đánh giá kết mô quan trắc giản đồ (a1), (b1) sử dụng số hạng nguồn Katata; (a2), (b2) sử dụng số hạng nguồn Teranda (a1) (b1) (b2) (a2) Hình Giản đồ Taylor so sánh 24 kết mơ nồng độ phóng xạ với giá trị quan trắc nồng độ phóng xạ Cs-137 trạm Futaba (a) Nahara (b) Thông qua kết biểu diễn biểu đồ Hình thấy việc sử dụng số hạng nguồn phát tán khác mơ hình hố q trình phát tán cho kết khơng tương đồng Vì cần có nghiên cứu thêm việc đánh giá lại số hạng nguồn phát tán nghiên cứu Không 23 có đồng cấu hình tốt đánh giá qua trạm, ví dụ thử nghiệm trạm Futaba tốt trạm Naraha Các giá trị quan trắc nồng độ Cs-137 từ 11/03 đến 26/03/2011tại trạm Futaba Naraha so sánh với kết mô Kết mô từ thử nghiệm nắm bắt thay đổi hợp lý nồng độ Cs-137 theo diễn tiến cố Dựa phân tích biểu đồ Taylor để đánh giá độ nhạy kết mơ 24 cấu hình vật lý, số cấu hình thử nghiệm khuyến nghị để nghiên cứu thêm hiệu suất tốt số tất như: Exp19, Exp21, Exp23, Exp4, Exp5, Exp3 Exp15 Đây sở để lựa chọn số cấu hình phù hợp cho việc đánh giá phát tán phóng xạ từ NMĐHN Phịng Thành đến miền Bắc Việt Nam Kết mô phát tán phóng xạ từ cố giả định NMĐHN Phòng Thành/Trung Quốc Thiết lập thử nghiệm Miền tính mơ hình WRF biểu diễn Hình với miền tính bên ngồi độ phân giải 5km miền tính độ phân giải 1km Số liệu điều kiện biên điều kiện ban đầu lấy từ số liệu tái phân tích ERA5, với độ phân giải 25 độ, cập nhật Mơ hình WRF chạy với 51 mực thẳng đứng khí 04 lớp đất Thời gian mô từ 00:00 UTC ngày 12/03/2020 đến 00:00 UTC ngày 17/03/2020 Hình Miền tính mơ hình WRF cho mơ giả định 24 Trong nghiên cứu này, danh sách sơ đồ tham số lựa chọn để mô phát tán đánh giá nguy ảnh hưởng từ cố NMĐHN Phòng Thành lựa chọn từ 24 cấu hình mục 3 Chi tiết cấu hình đươc chọn Bảng Bảng Bộ sơ đồ tham số hóa cho q trình vi vật lý Cấu hình WRF-ARW Sơ đồ Sơ đồ lớp biên Sơ đồ xạ vi vật lý mây hành tinh WSM 6-class Exp01 Mellor-Yamadagraupel RRTM (cấu hình 15) scheme Janjic (Eta) TKE scheme/ Exp02 scheme Dudhia Kessler (cấu hình 04) scheme scheme Exp03 MYNN level (cấu hình 05) TKE scheme 2 Nồng độ phát tán phóng xạ Cs-137 khơng khí Từ kết thử nghiệm nhận thấy có giống kết nồng độ Cs-137 từ 03 thử nghiệm với cấu hình tham số hố khác Tuy nhiên, thử nghiệm Exp03 có điểm khác biệt đáng ý so với Exp01 Exp02 lượng phóng xạ phát tán phía Trung Quốc với diện tích đám mây phóng xạ rộng từ Hình 9a đến Hình 9c Sự khác biệt tiếp tục quan sát thấy phát tán phóng xạ lan rộng phía Biển Đơng vào ngày 13 tháng năm 2020; đến ngày 14 đến ngày 15 tháng năm 2020, phát tán phóng xạ rõ ràng miền Bắc Việt Nam (Hình 10và 11) Điều hoàn toàn phù hợp với điều kiện khí tượng khu vực có gió tích lũy mưa cấp độ bề mặt (Hình 12) Hơn nữa, mùa đông (thường từ tháng 11 đến tháng 3), khối khí cực bắt nguồn từ Cao nguyên Siberi xâm nhập sâu vào vùng vĩ độ thấp có Việt Nam, tạo điều kiện Cao ngun phía đơng Tây Tạng khiến khơng khí chuyển hướng nam theo hướng đơng bắc Do đó, phát tán phóng xạ phần bị chi phối hướng gió đơng bắc Trong nghiên cứu mục tiêu tìm hiểu mức độ ảnh hưởng từ cố NMĐHN Phịng Thành đến Việt Nam điều kiện gió mùa mùa đơng STT 25 Thử nghiệm Hình Sự phân bố theo không gian nồng độ Cs-137 vào ngày 12 tháng năm 2020 với Exp01 (a), Exp02 (b) Exp03 (c) Hình 10 Tương tự Hình vào ngày 14/03/2020 Hình 11 Tương tự Hình 10 vào ngày 15/03/2020 Hình 12 Lượng gió tích lũy lượng mưa bề mặt vào ngày 14/3/2020 26 Quá trình đánh gía lắng đọng khơ ướt phóng xạ Cs-137 từ ngày 12 đến ngày 16/3/2020 với ba thí nghiệm khác đượ tính tốn Vào ngày 12/3/2020, thấy rõ có khác biệt kết mơ từ Exp03 (Hình 13c) so với kết khác (Hình 13a-b) lan rộng khu vực phóng xạ Ngày 14/3/2020, thí nghiệm Exp03 (Hình 14c) cho thấy dải hẹp mở rộng lắng đọng khô ướt chất phóng xạ Cs-137 Quan sát thấy Exp01 (Hình 15a) Exp02 (Hình 15b) mô lắng đọng khô ướt chất phóng xạ Cs-137với Hình 12 Gió tích lũy lượng mưa bề mặt khu vực vào ngày 14/3/2020, dải tần ngắn rộng so với Exp03, lý cho điều ảnh hưởng lớp biên hành tinh lên cấu trúc nhiệt-dymamical trường dịng chảy khí Hình 13 Sự rơi lắng khơ, ướt chất phóng xạ Cs-137 vào ngày 12/3/2020 Hình 14 Tương tự Hình 15 vào ngày 14/03/2020 Có thể thấy liều hiệu dụng cao khu vực đất liền miền bắc Việt Nam vào ngày 15/03/2020 trình di chuyển chất phóng xạ 27 theo hướng gió chủ đạo từ phía Đơng Bắc xuất mưa thời gian trình rơi lắng ướt đóng góp vào yếu tố liều hiệu dụng khu vực miền Bắc Việt Nam tăng cao Hình 15 Phân bố khơng gian suất liều hiệu dụng vào ngày 14/3/2020 với Exp01 (a), Exp02 (b) Exp03 (c) Hình 16 Tương tự Hình 15 vào ngày 15/03/2020 Từ kết mô dự báo mức độ ảnh hưởng xảy cố NMĐHN Phòng Thành ảnh hưởng đến tỉnh thành phố khu vực miền Bắc Việt Nam Hình 17 biểu diễn phân bố theo không gian kết mô liều hiệu dụng (nồng độ phóng xạ) gây hạt nhân phóng xạ thời gian 217 kể từ cố xảy ra, đám mây phóng xạ phát tán đến miền Bắc Việt Nam thời gian 48 kể từ thời điểm vụ tai nạn xảy Liều hiệu dụng có giá trị khoảng từ 0,2 đến 3mSV ảnh hưởng đến cư dân số tỉnh như: Quảng Ninh, Hải Phòng, Hải Dương, Thái Bình, Hà Nội, Bắc Giang, Bắc Ninh, Cao Bằng Hình 17 biểu diễn mức độ nhiễm phóng xạ (nồng độ phóng xạ) tỉnh miền Bắc Việt Nam vào tháng 3/2020 28 Hình 17 Mức độ ô nhiễm phóng xạ tỉnh miền Bắc Việt Nam vào tháng 3/2020 tương ứng với thử nghiệm Exp01 (a), Exp02 (b) Exp03 (c) Dựa kết có từ mơ giả định cho kịch cố cho Phòng Thành thực Với 03 cấu hình vi vật lý khác nhau, nhận thấy khác biệt thí nghiệm thứ ba (Exp03) Hình 17c so với hai thí nghiệm đầu (Exp01, Exp02) mơ nồng độ Cs-137 rơi lắng khô rơi lắng ướt, đánh giá phụ thuộc yếu tố vi vật lý đến kết mô lan truyền, rơi lắng rõ ràng 29 Trong 03 kết mơ Hình 47 cho thấy đám mây phóng xạ phát tán đến miền Bắc Việt Nam thời gian 48 kể từ thời điểm vụ tai nạn xảy Thời điểm sau xảy cố khoảng 100h đến 150h số khu vực không ghi nhận xuất phóng xạ khoảng thời gian có nhiễu động mạnh trường gió kết hợp với mưa ghi nhận ven biển, điều nguyên nhân làm đồng vị phóng xạ bị rửa trôi trước phát tán đến tỉnh nói Liều hiệu dụng (nồng độ phóng xạ) có giá trị khoảng từ 0,2 đến 3mSv ảnh hưởng đến cư dân số tỉnh như: Quảng Ninh, Hải Phịng, Hải Dương, Thái Bình, Hà Nội, Bắc Giang, Bắc Ninh, Cao Bằng Căn theo hướng dẫn quan pháp quy quốc tế nước giá trị liều hiệu dung lớn mSv, tồn lượng thực, thực phẩm khu vực nêu tạm thời không sử dụng 30 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ nội dung Luận án, Nghiên cứu sinh sử dụng chương trình FLEXPART-WRF làm cơng cụ để mơ phỏng, đánh giá mức độ ảnh hưởng chất phóng xạ Cs-137 từ NMĐHN Phòng Thành/Trung Quốc đến miền Bắc Việt Nam Trong trình nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng yếu tố khí tượng khu vực lên kết tốn mơ phát tán, kết thử nghiệm so sánh đánh giá với giá trị trạm quan trắc khí tượng Trung tâm dự báo khí tượng thuỷ văn Trung ương trạm quan trắc phóng xạ mơi trường khu vực Futaba va Nahara Nhật Bản Kết đạt từ trình nghiên cứu cho thấy phù hợp, có khả nắm bắt giá trị cực trị, tương đồng giá trị mô quan trắc, dựa sở để đưa số kết luận sau: - Các nghiên cứu luận án (48 thử nghiệm) chứng minh độ nhạy tham số vi vật lý mơ hình dự báo khí tượng (WRF) số hạng nguồn phù hợp việc sử dụng mơ hình FLEXPART-WRF việc mơ dự báo phát tán phóng xạ; thơng qua để xác định cấu hình phù hợp (tối ưu) cấu hình vi vật lý số hạng nguồn cho tốn mơ phỏng, đánh giá phát tán phóng xạ từ NMĐHN Phòng Thành đến miền Bắc Việt Nam - Kết mơ phỏng, tính tốn lại cho tốn phát tán phóng xạ khí từ cố NMĐHN Fukushima cho kết tính tốn phù hợp, có khuynh hướng nắm bắt tốt, sát với giá trị cực trị so với giá trị quan trắc 02 trạm quan trắc Futaba Nahara Nhật Bản - Các kết nghiên cứu trình bày luận án sở để xây dựng, phát triển thêm phương pháp đánh giá phát tán phóng xạ tầm gần (độ phân giải cao); kết tính tốn, mơ từ mơ hình Flexpart-WRF sở, liệu ban đầu giúp cho công tác chuẩn bị ứng phó với cố, tai nạn từ NMĐHN Phịng Thành 31 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN I Tạp chí Scopus Kieu Ngoc Dung, Nguyen Hao Quang, Nguyen Thi Hang, Nguyen Thi Thoa “Simulating the potential impacts of nuclear power plant accident for Northern Vietnam”, Journal of Water, Enviroment and Polution; DOI 10 3233/AJW220017 e-ISSN: 1875-8568,Volume 19, No2– March,2022,pp1-8; Scoupus index II Tạp chí chuyên ngành quốc tế Kieu Ngoc Dung, Nguyen Hao Quang, Hoang Huu Duc, Nguyen Thi Hang, Nguyen Thi Thoa and Nguyen Quang Trung, “Study on numerical models to evaluate atmospheric dispersion of radioactive materials on Vietnam territory”, IOSR Jounal of Applied Physics (IOSR-JAP) e-ISSN: 2278-4861, Volume 12, Issue Ser II (Nov - Dec 2020), Pages 51 - 63 III Tạp chí khoa học nước Kieu Ngoc Dung, Nguyen Hao Quang, Hoang Huu Duc, Đinh Van Thin, “Kết hợp mơ hình phán tán hạt Lagrangian mơ hình khí tượng khu vực dự báo phát tán phóng xạ Việt Nam”, Journal of Military Science and Technology, ISSN:1859-1043, No 68, 8-2020, Papes150-159 Kieu Ngoc Dung, Nguyen Hao Quang, Hoang Huu Duc, Nguyen Thi Hang, Nguyen Thi Thoa and Nguyen Quang Trung “Simulation of atmospheric radiocesium (137Cs) from Fukushima nuclear accident using FLEXPART-WRF driven by ERA5 reanalysis data”, Nuclear Science and Technology, Vietnam Atomic Energy Society and Vietnam Atomic Energy Institute, Vol 10, No 3(2020), pp 01 - 12 32 ... trình phát tán phóng xạ khí quyển; Vì lý nói trên, đề tài nghiên cứu: ? ?Nghiên cứu ứng dụng mơ hình khu vực đánh giá phát tán ảnh hưởng phóng xạ hạt nhân tới lãnh thổ Việt Nam từ nguồn xuyên biên giới? ??... Đánh giá nguy ảnh hưởng từ cố hạt nhân xuyên biên giới tình hình nghiên cứu đánh giá phát tán phóng xạ khí (28 trang) ; Chương 2: Phương pháp nghiên cứu (32 trang); Chương 3: Kết nghiên cứu ứng. .. hạng nguồn phát tán phóng xạ Trong khn khổ luận án, Nghiên cứu sinh tìm hiểu nghiên cứu, đánh giá phát tán phóng xạ từ cố NMĐHN Fukushima thường sử dụng kết nghiên cứu đánh giá số hạng nguồn phát