Đề tài địa chấn và sóng thần phía đông nhật bản 1200 km từ chấn tâm

Đề tài " Địa chấn sóng thần phía Đơng Nhật Bản 1200 km từ chấn tâm " LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đại địa chấn sóng thần phía đơng Nhật Bản 1200km từ chấn tâm Hà Ngọc Tuấn D.Eng 17 tháng 3-2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Disclaimer v Lời giới thiệu vii Đại 1.1 1.2 1.3 1.4 địa chấn biển phía đơng Nhật Bản Tên gọi, vị trí chấn tâm, thời gian độ lớn Sự rối trí JMA-cơ quan khí tượng thủy văn Nhật Bản Hệ thống đo địa chấn cảnh báo sóng thần Nhật Bản Diễn biến trận sóng thần 1.4.1 Cuộc đổ Tsunami 1.4.2 Và sức tàn phá khổng lồ tsunami 1.5 Phân bố cường độ trận động đất dư chấn 1.5.1 Phân bố cường độ 1.5.2 Dư chấn Khủng hoảng hạt nhân nhà máy điện nguyên tử 2.1 Sơ lược nhà máy điện nguyên tử Fukushima 2.2 Diễn biến khủng hoảng Fukushima 2.3 Giải thích nguyên nhân cố 2.3.1 Nhiên liệu sử dụng 2.3.2 Nguyên lý vận hành nhà máy nguyên tử 2.3.3 Nguyên lý an toàn 2.3.4 Trục trặc hệ thống làm mát lò Fukushima 2.3.5 Nổ phản ứng hóa học 2.3.6 Cháy nhiên liệu qua sử dụng 2.4 Nguy mức độ rị rỉ phóng xạ 2.4.1 Đơn vị đo nồng độ phóng xạ 2.4.2 Diễn biến rò rỉ phóng xạ 2.5 Khủng hoảng đến đâu Lời kết 1 4 8 10 Fukushima 13 13 14 17 17 18 19 19 20 20 21 21 21 23 25 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Disclaimer Bài viết thảm họa động đất sóng thần xảy vào 11 tháng năm 2011 vừa qua biển phía đơng Nhật túy mang tính chất tham khảo Mọi đánh giá, quan điểm nêu viết không đại diện cho tổ chức cá nhân Những ý kiến, đánh giá đơn giản dựa kiến thức kinh nghiệm người tham gia nghiên cứu nghành kháng chấn Nhật kiến thức nhà máy điện ngun tử tơi có qua khóa huấn luyện đề tài Bài viết phổ biến rộng rãi không giới hạn nhiên hồn tồn khơng chịu trách nhiệm nội dung thiệt hại phát sinh cho tổ chức cá nhân sử dụng nội dung viết Do viết truyền tải qua mội trường số hóa nội dung bị thay đổi tơi hồn tồn khơng chịu trách nhiệm thay đổi v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lời giới thiệu Tôi bắt tay vào viết vào 13 24 phút 14 tháng 3, gần sau vụ nổ thứ hai nhà máy điện nguyên tử Fukushima daiichi xảy hậu trận động đất sóng thần lớn lịch sử đo đạc Nhật gây Có lẽ tin tức truyền hình khắp giới lần lịch sử nhân loại mà chứng kiến hình ảnh thảm họa thiên nhiên hậu thứ cấp mà gây trực tuyến truyền hình Nhưng hình ảnh ám ảnh gây nên nỗi lo sợ cho hành triệu người giới truyền thông đưa mặt tiêu cực Tơi đây, miền nam nước Nhật 1200 km từ tâm chấn, may mắn nằm vùng ảnh hưởng trận "đại hồng thủy" vừa xảy Có thể tơi phần người đủ trấn tĩnh để viết gửi bạn bè gần xa Những mà động đất sóng thần gây tất bạn thấy tin bạn theo dõi hàng ngày tỷ người giới theo dõi Về tin tức khơng có để nói thêm nhiên viết muốn truyền tải đến bạn thơng điệp khác điều mà truyền thơng ngồi nước Nhật khơng đề cập tới thơng tin kỹ thuật khơng phải lúc bạn tiếp cận đến Hy vọng với thơng tin bạn đọc có nhìn tồn cảnh khủng hoảng diễn Nhật Nếu xét khía cạnh tơi lại người để đem đến cho bạn góc nhìn từ chấn tâm thảm họa Tơi xin đặt kết luận viết lên phần giới thiệu niềm tin tôi, người cuộc, thủ tướng Kan Nhật Bản nói "nước Nhật vượt qua khủng hoảng này" bạn chứng kiến nước Nhật hồi sinh sớm sau thảm họa Chúng tơi tin bình n đến dù sóng gió trào lên nước Nhật vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Đại địa chấn biển phía đơng Nhật Bản 1.1 Tên gọi, vị trí chấn tâm, thời gian độ lớn Chiều thứ sáu thành phố Fukuoka, khí hậu mùa xuân làm cho cậu đồng nghiệp tơi la đà văn phịng Cái vơ tuyến lúc tắt tiếng nhấp nháy tin thời chẳng để ý đến, 14h 49 thứ dưng thay đổi Tin động đất sóng thần phát tất kênh truyền hình Chưa đầy phút sau động đất nhìn hình Tivi thấy báo độ lớn 7.9 Richter (tạm gọi tắt 7.9R) vị trí tâm chấn tương đối gần bờ xảy vào 14h 46 phút Vị trí chấn tâm, thấy Hình 1.2 thơng thường xác định thông qua điểm đo để xác định tọa độ không gian tức vị trị bề mặt trái đất chiều sâu, cách Kesennuma thành phố nhỏ có 74000 dân khoảng 100km, thành phố khác Rikizentadaka nhỏ với 20000 dân nằm khoảng cự ly Đây hai thành phố có khoảng cách đến chấn tâm gần nơi sóng thần phát sinh động đất ập đến sớm Cách tâm chấn khoảng 130km thành phố Sendai với dân số khoảng triệu Fukushima thành phố lớn khác trung tâm nằm sâu đất liền khơng ảnh hưởng sóng thần hai nhà máy điện nguyên tử bên biển cách tâm chấn chừng 140km bị ảnh hưởng nặng nề động đất Tất trung tâm dân cư nằm rải ba tỉnh Iwate, Miyagi Fukushima nơi bị sóng thần động đất tàn phá nặng nề Tokyo, Chiba cách chấn tâm 370km theo đường chim bay rung chuyển mạnh thiệt hại sóng thần gây Trong thông báo JMA gọi tên trận động đất Sanrikuoki tên vùng biển nơi có chấn tâm Tên gọi bị lu mờ qui mô trận động đất Truyền thông Nhật gọi Higashinihondaizishin có nghĩa đại động đất đơng Nhật Bản Cảnh bảo động đất sóng thần khơng có lạ bạn sống Nhật Chuyện xảy cơm bữa Hơn hệ thống cảnh báo sóng thần Nhật đại sóng vài chục cm báo báo rõ ràng đến đâu vào 1.2 Sự rối trí JMA-cơ quan khí tượng thủy văn Nhật Bản Nhưng thứ sáu vừa việc khác hẳn Lần chứng kiến Trung tâm dự báo tượng thủy văn bối rối với việc báo xác độ lớn trận động đất chiều cao sóng thần Sau hai ngày JMA tính tốn lại độ lớn thành 9.0R số 7.9R, 8.4R 8.8R đưa Ai làm địa chấn biết khác biệt đơn vị Richter có ý nghĩa to lớn Để hiểu điều xin minh họa Hình 1.1 Ở Hình 1.1 trục hồnh đồ thị độ lớn trận động đất đơn vị Richter Ta thấy thang đo trận địa chấn lớn lên đến 9.5 độ Đây trận động đất lớn ghi lịch sử nhân loại xảy biển Chile vào 22 tháng năm 1960 Để bạn có hình ảnh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.10: Dư chấn vòng ngày qua 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Khủng hoảng hạt nhân nhà máy điện nguyên tử Fukushima Tôi bắt tay vào chương vào sáng 16 tháng năm 2011 Tại thời điểm khủng hoảng hạt nhân nhà máy Fukushima daiichi (Fukushima thứ nhất) tiếp diễn Tuy nhiên thời gian đứng phía người, căng thẳng tiếp diễn vài ngày tới tin việc ổn thỏa Trong phần tơi xin giải thích diễn biến, chế khủng hoảng lý tơi có niềm tin 2.1 Sơ lược nhà máy điện nguyên tử Fukushima Hôm qua bốn ngày sau trận động đất tơi có tay copy giới thiệu nguyên lý nhà máy điện nguyên tử Fukushima Tất nhiên nhà máy điện nguyên tử thiết kế thông tin chi tiết khơng thể dễ dàng có Vì chuyên gia điện hạt nhân công ty điện lực niềm nam nước Nhật mà biết xúm vào mở vẽ xem xét với khuôn mặt đầy lo lắng, lại thiết kế "nhà mình" khơng phải điện lực Tokyo Dù thơng số biết Ít biết nhà máy Fukushima tình trạng căng thẳng thuộc hệ ngành lượng hạt nhân Nhật Nó xây dựng đưa tổ máy số vào vận hành vào tháng năm 1971, tơi có vài tháng tuổi với tuổi đời người ta nghĩ thứ hết hạn sử dụng Thực tế khơng phải vậy! 40 đến 50 năm tuổi đời thiết kế nhà máy điện ngun tử Trong thực tế khơng phải y 40 năm qua Nhà máy điện nguyên tử qua nhiều lần bảo dưỡng kiểm tra định kỳ theo qui định nghiêm ngặt Nhật Có lẽ kết cấu bê tơng cốt thép phần lị phản ứng khơng thay đổi tất hệ thống khác liên quan đến vận hành an toàn nhà máy thay hệ thiết bị chế tạo 40 năm qua Loại lò sử dụng nhà máy Boiling Water Reactor (BWR) hay tạm gọi lị phản ứng nước sôi Các nhà máy điện lực Tokyo (TEPCO) sử dụng loại lò Một loại lò khác sử dụng Nhật Pressurized water reactors (PWR) hay gọi Lò áp lực nước Bảng 2.1: Nhà máy điện nguyên tử Fukushima Unit Unit Unit Unit Unit Unit Start Operation 3-1971 7-1974 3-1976 10-1978 4-1978 10-1979 Capacity (MW) 460 784 784 784 784 1100 Plant Maker GE GE/Toshiba Toshiba Hitachi Toshiba GE/Toshiba Bảng 2.1 cho thấy Fukushima có tổ máy với tổng cơng suất lên đến 4696MW gần lần công 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com suất nhà máy thủy điện Hòa Bình Tổ máy General Electric (GE) sản xuất sau người Nhật tự chế tạo lị cho Toshiba hãng có lịch sử gắn bó lâu dài với điện lực Tokyo họ cung cấp lò cho hãng 2.2 Diễn biến khủng hoảng Fukushima Khủng hoảng nhà máy điện nguyên tử Fukushima nói Vì lúc người ta gặp vấn đề với hai nhà máy với nhiều lò phản ứng, nhiều tượng cố lúc lúc xử lý cố phải hứng chịu dư chấn liên tục Có thể nói cố điện nguyên tử dù không gây thảm họa nhiễm xạ diện rộng (và tin thế) viết trang cho học hệ thống an toàn điện nguyên tử xử lý tình trạng khẩn cấp mà tên tuổi kỹ sư nhân viên vận hành nhà máy Fukushima ghi tên vào lịch sử Cho đến thời điểm 13:00 ngày 16 tháng lò phản ứng nhà máy Fukushima tạm thời ổn thỏa Riêng đối phó cố Fukushima chưa chấm dứt chí vấn đề hồn tồn khơng dự báo việc hỏa hoạn lò số nơi dừng hoạt động để kiểm tra định kỳ xảy Dưới tóm tắt tồn diễn biến nhà máy Fukushima mà tơi tập trung vào phân tích để thấy tranh khủng hoảng nguyên tử Timeline Thứ Sáu 11 tháng • Trước 14:46 lị số 1,2 hoạt động, lị sơ 4,5 dừng để kiểm tra định kỳ Trong nhiên liệu lị số đưa khỏi lị vào bể nhiên liệu • 14:46 Động đất 9.0R xảy Ngay thiết bị đo gia tốc đo chấn động tín hiệu phát để dừng lò tự động Tất lò hoạt động dừng hoạt động lúc Đây điểm khác biệt cố với thảm họa xảy nhà máy Chernobyl vào 26 tháng năm 1986 Khi kỹ sư Xơ Viết khơng dừng lị phản ứng trí q trình phản ứng tăng vọt ngồi tầm kiểm sốt sau vụ vận hành thí nghiệm với kết thất bại thảm hại vụ nổ lò phản ứng số nhà máy • 16:00 Cơ quan an toàn nguyên tử Nhật Bản (JNISA)thiết lập ủy ban tình trạng khẩn cấp thu thập thơng tin từ 56 lị phản ứng tồn lãnh thổ Nhật • 16:00 Thủ tướng Nhật Bản ban bố tình trạng khẩn cấp liên quan đến lượng ngun tử • 21:00 Lệnh sơ tán vịng bán kính 3km, người dân vịng bán kính 10km khun khơng ngồi Lúc máy phát điện dự phòng khẩn cấp hỏng khiến hệ thống làm mát lị khơng làm việc Áp suất lị phản ứng tăng lần so với bình thường Thứ bảy 12 tháng • 4:30 Tình trạng khẩn cấp công bố cho nhà máy Fukushima ban bố • 5:30 Để giảm áp suất lò phản ứng định xả lượng khí lo chấp nhận Điều đồng nghĩa với chấp nhận xả lượng phóng xạ dù nhỏ vào khơng gian nhà chứa lị phản ứng • 10:09 Để giảm áp tổ máy 1, lượng khí định xả ngồi Phóng xạ phát tán mơi trường dù lượng nhỏ 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com • 10:58 Lị số có áp suất cao Chấp nhận xả lượng khí mơi trường để trì an tồn lị • 15:30 Quyết định sơ tán dân cư khỏi bán kính 10km • 15:36 Phát nổ nhà chứa lò số Kết cấu bao bị thổi tung lại khung thép phía nhà lị nhân viên nhà máy bị thương • 20:00 Nguyên nhân vụ nổ tuyên bố phản ứng hydro (hydrogen) ô-xi (oxigen) Nhưng vụ nổ không làm ảnh hưởng đến thùng lò (pressure vessel, containment vessel) chắn quan trọng bảo vệ phóng xạ khỏi rị rỉ ạt mơi trường • 20:40 Lệnh di tản khỏi bán kính 20km ban bố Chủ Nhật 13 tháng • 05:10 Tuyên bố cấp thảm họa theo thang INEL cho Fukushima Thảm họa có ảnh hưởng cục Tôi quay lại nội dung phần bàn đến mức độ thảm họa sau • Tại nhà máy Fukushima tổ máy số làm nguội an toàn Các tổ máy 1,2 cấp nguồn từ bên để vận hành hệ thống làm mát Ở mức độ định Fukushima an toàn từ lúc nhiên cán vận hành tai nạn cần cẩu Phải nhấn mạnh tai nạn thông thường dễ xảy tình họ phải làm việc lúc tâm trạng bất an cao dễ tập trung Thứ hai 14 tháng • 11:15 Đúng lo ngại trước tồn nhà chứa tổ máy số phát nổ Bản chất vụ nổ, giống lò số 1, phản ứng hóa học Cũng tổ số thùng lị phản ứng ngun vẹn khơng hư hỏng • 13:15 Hệ thống làm mát lò số phục hồi • 21:00 Mực nước làm mát lò số giảm Một phần nhiên liệu nóng rực khơng cịn ngập nước Mất hồn tồn điều khiển hai hệ thống làm mát Quyết định bơm nước biển máy bơm bên ngồi vào lõi lị Quyết định cho thấy an toàn đặt ưu tiên lên hàng đầu.TEPCO chấp nhận lò phản ứng bơm nước biển vào Phản ứng ăn mịn phá hỏng hồn tồn lị • 23:20 Lò số lại nước, nhiên liệu khơng ngập nước lị giảm Trục trặc lỗi vận hành van khí bị đóng khiến việc bơm nước biển vào lị khơng thực Thứ ba 15 tháng • 6:14 Có phát nổ, mái nhà lò số bị hư hỏng Sau người ta đốn vụ nổ nhà lị số trước gây hỏng hóc Tuy nhiên lo ngại lớn người ta nghi ngờ phần thùng lò (pressure vessel) áo giáp quan trọng tổ máy số bị hỏng Nồng độ phóng xạ tăng lần so với nồng độ tự nhiên TEPCO nói niên liệu bị nóng chảy • 9:40 Cháy tòa nhà tổ máy số nơi tổ máy hồn tồn khơng hoạt động nhiên liệu khơng nạp lị Đây điều mà tơi thấy bất ngờ chuỗi kiện Do nguyên nhân mà nhiên liệu qua sử dụng để bể chứa phát nhiệt Đây đoán, báo cáo chi tiết sau cho lời giải thích khoa học kiện Đến thời điểm nồng độ phóng xạ tăng nhanh TEPCO định rút người khỏi trường để lại 50 nhân viên cho công tác bơm nước làm lạnh lò phản ứng 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com • 13:35 Vùng cấm bay thiết lập vịng bán kính 30km Các ống kính NHK theo dõi nhà máy từ cự lý lớn 30km • 16:09 Cháy xuất bể chứa nhiên liệu qua sử dụng nước làm mát bể sơi phóng xạ bị phát tán môi trường bể nằm hoàn toàn bên chắn chống phát tán phóng xạ thùng lị hay pressure vessel Phóng xạ rò rỉ kịch hoàn toàn bất ngờ Đám cháy dập sau Thứ tư 16 tháng • 5:45 NHK quay đám cháy lò số ống kính từ xa Các vệ tinh xác nhận điều Đám cháy theo nhân viên vận hành bốc lên từ vị trí cháy hơm qua • 7:30 Di tản hồn tồn người bán kính 20km trước truyền hình thơng báo cịn số người chưa khỏi bán kính • 9:00 Đám cháy tịa nhà tổ máy dập tắt • 10:46 Khói trắng bay khỏi tổ máy số vịng 45 phút • 11:36 50 cán vận hành cuối lệnh rút khỏi nhà máy nồng độ phóng xạ lên đến mức nguy hiểm Nhưng sau họ quay lại điều khiển nhà máy nồng độ giảm xuống Trong hoàn cảnh nồng độ phóng xạ có nguy ảnh hưởng đến sức khỏe nhân viên vận hành phải mặc đồ bảo hộ kín hồn tồn tránh nhiễm xạ ngồi nội tạng thể • 11:40 Ơng Edano (Chief cabinet secretary) nhận định khói trắng nước chứa phóng xạ bốc lên từ tịa nhà tổ máy số Cho đến lúc 15:46 phút tổng thể tình sau • Nhiên liệu: lị 1,2 bị nóng chảy hỏng 70%, 33%, 100% • Độ kín tổng thể: lị an tồn, lị nghi bị hư hỏng phần • Q trình làm nguội: nước biển bơm liên tục vào lõi lò phản ứng 1,2 • Áp lực thùng lị: lị ổn định, lị có áp lực biến thiên Áp lực thay đổi thùng lò điều đáng lo ngại điều chứng tỏ lị bị "thủng" làm cho áp lực thay đổi Như chạy đua với khủng hoảng chưa kết thúc theo dõi diễn phút lần thêm tự tin thời gian ủng hộ người Ít nhiệt lị phản ứng tầm kiểm soát 50 người dũng cảm vị trí làm việc.Vị giám đốc nhà máy Fukushima tư lãnh đạo toàn chạy đua với áp suất, nhiệt độ mà công cụ nước biển Đồn cán phủ từ Kinh Tế Cơng Thương Nhật (METI) có mặt thường trực trung tâm đầu não TEPCO Tokyo để họ định quan trọng Nội thủ tướng Kan đoàn kết bình tĩnh Tồn thể người dân Nhật họ kiên nhẫn tn thủ lệnh phủ khơng hốt hoảng hay kêu ca lời 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.1: Nhiên liệu lị phản ứng 2.3 Giải thích ngun nhân cố Câu trả lời tất nhiên động đất sóng thần Dù thiết kế từ 40 năm trước hai nhà máy điện Fukushima thiết kế động đất mức cao cho trận 9.0 Nhưng câu trả lời không làm thỏa mãn chứng kiến thảm họa Ít câu hỏi lị dừng mà xảy cháy nổ? Hỏng hệ thống mà không làm mát lị? Liệu nổ phóng xạ có nguy hiểm khơng có nguy hiểm tới mức nào? Cuối chuyện đến đâu điều nhiều người muốn biết Để trả lời phần câu hỏi tơi thấy cần phải nói qua cấu tạo nguyên lý vận hành lò phản ứng nhà máy Fukushima 2.3.1 Nhiên liệu sử dụng Nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân chất uran (uranium) Khoáng uran thiên nhiên tinh chế để làm thỏi nhiên liệu (pelet) thấy Hình 2.1 Kích thước thỏi hình trụ 10x10mm nặng khoảng 10gram với thành phần gồm uranium 235 238 trộn với tỷ lệ thích hợp U235 loại "dễ cháy" cịn U238 loại "khó cháy" 350 thỏi nhiên liệu nhồi vào nhiên liệu (fuel rod) Các chế tạo Zircaloy chất có nhiệt độ nóng chảy 12000 C.Nhiệt độ nóng chảy thỏi nhiên liệu 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.2: Nguyên lý vận hành 20000 C, cao nhiệt độ vỏ đựng chúng Các nhiên liệu lại bó thành bó nhiên liệu (fuel assembly) Rồi bó nhiên liệu đưa vào lò phản ứng(Reactor) Chẳng hạn tổ máy số Fukushima có 400 bó nhiên liệu Ngồi bó nhiên liệu người ta đưa vào lõi lò điều khiển (control rod) Những làm chất Boron có tính chất "bắt" nơ tơ rôn (neutron)là tác nhân gây phản ứng hạt nhân dây truyền (chain reactor) Dùng người ta kiểm soát mức độ phản ứng dừng hồn tồn phản ứng lị 2.3.2 Ngun lý vận hành nhà máy nguyên tử Hình 2.2 sơ đồ nguyên lý nhà máy Fukushima mà cắt dán vội vàng vào Các bó nhiên liệu đưa vào lị để khởi động phát điện người ta cho trình phản ứng dây chuyền có kiểm sốt (giảm tốc độ khống chế lượng neutron) diễn lò Phản ứng dây chuyền xảy hạt neutron bắn phá vào nguyên tử uran 235 Mỗi hạt neutron bắn vào nguyên tử U235 khiến phân hạch tức vỡ thành nguyên tử nhẹ sản phẩm phản ứng dây chuyền (fission products) Quá trình phát sinh nhiệt sinh neutron Người ta dùng điều khiển nói để "bắt" neutron vừa phát sinh lượng neutron lị khơng đổi Đây điểm khác biệt bom nguyên tử lò phản ứng nguyên tử Ở vụ nổ nguyên tử phát sinh theo cấp số nhân neutron phản ứng nhanh chóng sinh phản ứng dây truyền khơng kiểm sốt lượng nhiệt khổng lồ dây lát Một phản ứng có kiểm sốt sinh lượng nhiệt ý muốn người Ngay vụ nổ nhà máy Chernobyl phá tung lò tổ máy số vụ nổ nguyên tử vụ nổ áp suất khí lị q cao giống nổ lị Khi "đốt" lị nhiệt giải phóng xung quanh nhiên liệu Người ta bơm nước vào lị để "đun" Nước có nhiệt độ áp suất cao chuyển thành đẫn theo ống để "thổi" tuốc bin phát điện Sau nước ngưng tụ hệ thống làm lạnh dùng nước biển lại quay lại tâm lò vòng tuần hồn kín để khơng cho phóng xạ lọt ngồi Về ngun tắc nhà máy nhiệt điện thơng thường nhà máy điện nguyên tử có nguyên lý vận hành khác chỗ đun "bếp" than hay "bếp" nguyên tử mà Xin nhắc lại trình phản ứng sinh sản phẩm chất phóng xạ Đây điểm 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com giải thích sau "tắt" lị nóng Khi tắt lị thơng thường cố người ta đưa tất kiểm sốt vào tâm lị phản ứng ngừng khơng có nhiệt sinh từ phản ứng dây truyền Tuy nhiên sản phẩm phản ứng chất phóng xạ (cesium iodine ví dụ) sinh "đốt" lị tiếp tục q trình phân rã phóng xạ (Radioactive decay) Phân rã phóng xạ q trình chất phóng xạ giải phóng hạt alpha, beta, gamma, neutron vv để biến thành vật chất ổn định Như "tắt" lị phản ứng khơng thể nguội cịn khoảng 7% lượng nhiệt dư phân rã phóng xạ xảy Như hai bước quan trọng dừng lò "tắt" lò làm nguội Điều cần thiết với việc bạn làm barbecue picnic Nhớ dội nước vào than hồng sau nướng thịt không cháy rừng đấy! 2.3.3 Nguyên lý an tồn Bài học mang tính giáo khoa cho thiết kế nhà máy nguyên tử bảo vệ lớp Hình 2.1 2.2 dùng để mơ tả lớp bảo vệ • Lớp 1: thỏi nhiên liệu (pellet) chế tạo nén cứng để chất phóng xạ phát sinh bị "nhốt" thỏi • Lớp 2: nhiên liệu (fuel rod) có chức vỏ kín "nhốt" chất phóng xạ khí phát sinh khỏi thỏi nhiên liệu • Lớp 3: Lị phản ứng (reactor) Là "nồi" thép có vỏ dày 16cm kim loại Lị ngăn chất phóng xạ ngồi phóng xạ từ nhiên liệu • Lớp 4: Thùng lị (pressure vessel) làm kim loại có vỏ dày 3cm Trong trường hợp xấu lò phản ứng "vỡ" thùng lò ngăn phóng xạ ngồi • Lớp 5: Vỏ bê tơng cốt thép Đây kết cấu bê tông cốt thép có bề dày 1.5m thiết kế với mục đích tất thành phần kim loại nằm chảy cố nóng chảy lị giống nhà máy Three Mile Island vào tháng năm 1979 phóng xạ bị "nhốt" vỏ Trên thực tế nhà máy Fukushima cịn có lớp "áo" ngồi nhà lị Kết cấu có mục đích che kết cấu bên khỏi tác động thời tiết Nhưng cần nhấn mạnh kết cấu "kín bưng" Hai vụ nổ tổ máy số số nhà máy Fukushima xảy lớp Các vụ nổ chưa làm ảnh hưởng đến lớp phòng vệ bên Nếu xem xét thấy vấn đề Fukushima chưa đến mức nghiêm trọng qui mô vấn đề khó lớn Theo thang đo INES(International Nuclear and Radiological Event Scale) quan lượng nguyên tử Quốc tế cố có cấp thang cấp, tức cố có tính chất cục Cần nhắc đến Chernobyl cố có mức nghiêm trọng lớn từ trước tới xếp vào cấp Cấp cố nghiêm trọng Cấp cố có diện rộng thang đo 2.3.4 Trục trặc hệ thống làm mát lò Fukushima Một nhà máy điện nguyên tử Fukushima thiết kế chống động đất tính tốn đến ảnh hưởng sóng thần tốt Nó trang bị khơng phải mà nhiều hệ thống làm mát với nguyên lý làm việc khác độc lập với với nguồn điện độc lập Nhiều kịch cố xây dựng để có thủ tục đối phó Có thể bạn cảm thấy thật đáng lo ngại tưởng tượng nhiên liệu nóng chảy lị phản ứng nhà máy Fukushima với cán vận hành nhà máy tình nhắc đến hàng ngày họ 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thao tác nhiều lần thành thục bước cần làm kiện Kịch Fukushima khơng Điều bất ngờ sóng thần lớn phá hỏng máy phát điện dự phòng diezen nguồn lượng huyết mạch cho công tác làm lạnh Trên thực tế máy Diezen nhà máy Fukushima làm việc phút nhà máy điện lưới động đất gây Chúng hoạt động tốt sóng thần ập đến Dù khơng có nghĩa hết nguồn điện Mọi chuyện không đơn giản thế! Các nhà thiết kế tính đến khả họ đặt nguồn điện khác vỏ lị nơi sóng thần khơng thể đến Nguồn pin có khả trì lượng cho máy bơm hệ thống làm mát lị với tính tốn với thời gian nguồn cấp điện di động vận chuyển đến nhà máy qua đường Và tính tốn diễn kịch pin làm việc thiết kế Tuy nhiên kịch bị vỡ điểm xe phát điện di động TEPCO đến trường sớm dự tính Bạn biết Làm cịn đường xá cầu cống qua sóng thần vừa khơng tính được! Nhưng họ đến có điều đến muộn Và giống vụ đến muộn khác có tức giận đến đỏ mặt Nhiên liệu lị khơng làm mát nguồn điện làm nước lị sơi lên bốc áp suất lò tăng lên nhiều so với thiết kế Đến muộn lần sau hẹn hò bạn nhớ đến sớm dù thời tiết nữa! 2.3.5 Nổ phản ứng hóa học Do khơng kịp bơm nước vào tâm lò để làm lạnh nguồn điện cho hệ thống bơm nhiệt lò làm nước bốc lò Mực nước lò hạ xuống làm nhiên liệu khơng cịn ngập hết nước Bên khu vực nhà máy lúc phát có mặt sản phẩm phản ứng lò bao gồm chất cesium (Cs) iodine (I) Điều sở để phán đoán nhiệt độ nhiên liệu cao chất nhiên liệu bốc giải phóng ngồi nhóm vận hành buộc phải xả khí ngồi để bào vệ lị Nếu nhiệt độ cao 20000 C nhiên liệu nóng chảy nhiệt độ đạt mức Điều đồng nghĩa vỏ nhiên liệu nóng chảy Zircaloy nóng chảy xúc tác mơi trường nước nhiệt độ cao lò gây phản ứng sinh hydro (hydrogen) Việc Hydro sinh khơng nằm ngồi dự đốn có điều độ tin cậy thiết bị đo mực không khẳng định, tổng lượng hydro phát sinh khơng nắm Hơn việc xả khí lị bất khả kháng rủi ro nổ lị khơng thể chấp nhận phóng xạ ạt tràn mơi trường Khí xả khơng gian nhà lị, nơi nói khơng gian thiết kế kín với mục đích chống rị rỉ khí từ lò xả Hydro nhẹ bốc lên trần nhà lị tích tụ tới nồng độ đạt mức tới hạn Khi hydro phản ứng với ơ-xi khơng khí phát nổ Hai cú nổ phản ứng thổi tung mái nhà lò số số nhà máy Fukushima có chế vừa giải thích Cũng cần nói thêm lị phản ứng khơng có ơ-xi khơng thể có phản ứng nổ nhắc đến vụ nổ khơng làm hư hại đến thùng lị khẳng định TEPCO 2.3.6 Cháy nhiên liệu qua sử dụng Diễn biến thảm họa Fukushima trở nên kịch tính tổ máy dừng hoạt động từ trước động đất bốc cháy Sau người ta phát nguyên nhân việc nhiệt từ nhiên liệu qua sử dụng ngâm bể làm mát tầng nhà lò Mỗi bể làm mát có sức chứa khoảng 2000m3 nước ngâm bó nhiên liệu có chiều cao m Những bó để sâu đáy bể với mức nước ngập cao chừng 20m 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Liệu hydro có phát sinh từ bể phản ứng tương tự lị hay khơng có lời giải thích sau Một điều chắn nhiệt bể tăng cao nước bể lị số sơi lên gần đồng hồ vào hôm qua 16 tháng So với kiện tâm lò kiện bể làm nguội vật liệu phức tạp khía cạnh ngăn ngừa phóng xạ Kịch xảy bể có lẽ chưa đặt Các nhiên liệu qua sử dụng có chất phóng xạ sản phẩm phản ứng dây chuyền chúng phân rã sinh nhiệt tia phóng xạ chúng khơng nằm vỏ lị mà hồn tồn bị lộ khí lúc mái tịa nhà lị bị phá hủy Lý dẫn đến tăng nhiệt nhiên liêu sử dụng bể chứa điều muốn biết tơi phán đốn vụ nổ lị thứ làm lượng lớn nước bể bể chứa lị số Sau vụ nổ lò số người ta phát tòa nhà lò số bị tổn thất nghiêm trọng 2.4 2.4.1 Nguy mức độ rò rỉ phóng xạ Đơn vị đo nồng độ phóng xạ Đơn vị đo mức ảnh hưởng sinh học phóng xạ ion hóa lên thể người trình bày Hình 2.3 Những giải thích trực quan có tất tờ rơi giới thiệu nhà máy điện nguyên tử Nhật Đơn vị đo liều (dose) phóng xạ vào thể người Sv (đọc Sievert) Các số hình mSv (milliSievert), 1/1000 Sv, cho thấy sô mức độ ảnh hưởng sau: • Liều 7000 mSv liều gây tử vong cho tất người bị nhiễm xạ • Liều 3000 đến 5000 mSv gây tử vong 50% người bị nhiễm xạ • Liều 1000 mSv gây nôn mửa chỗ nguyên nhân ung thư lâu dài • Liều 500 mSv gây tượng giảm tế bào limpho máu người • Liều 6.9 mSv lượng nhiễm xạ sau lần cắt lát CT kiểm tra sức khỏe • Liều 1.0 mSv lượng nhiễm xạ tự nhiên từ phóng xạ mặt trời đất đá thiên nhiên năm • Một lần chụp X-quang có liều 0.5 mSv Với liều lượng phóng xạ nhỏ người ta dùng microsievert (µSv) để biểu diễn µSv nhỏ mSv ngàn lần (1mSv=1000µSv) Vì theo dõi thơng tin nhiễm xạ phương tiện chuyền thông ta nên ý đến đơn vị sử dụng để hiểu mức độ nhiễm xạ môi trường 2.4.2 Diễn biến rị rỉ phóng xạ Trong ngày trước lò số phát nổ người ta đo nồng độ phóng xạ khu vực nhà máy lên ngàn µSv Nồng độ biến thiên ngày lý cho lệnh di tản dân khỏi bán kính 3km đưa biện pháp phòng ngừa sớm Hơn ngàn µSv, tức mSv nồng độ hồn tồn chưa có ảnh hưởng đến người thấy Hình 2.3 Có thể thấy nồng độ việc phóng xạ phát tán việc xả khí lị để bảo vệ lị phản ứng Mặc dù lọc phóng xạ thao tác xả khí thiết kế tốt liều định phóng xạ mơi trường khơng thể tránh khỏi Tuy nhiên sau vụ nổ lị số sau vụ cháy phát lị số nhiên liệu qua dụng nồng độ phóng xạ tăng lên Đặc biệt nồng độ bị tăng vọt sau bể chứa nhiên liệu qua sử 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.3: Liều lượng phóng xạ ảnh hưởng tới người 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dụng với gần 2000 nước tầng lị số sơi ùng ục tỏa lượng bơi nước lớn lên trời đến mức ống kình NHK từ 30km quay rõ đám nước Từ việc sử dụng đơn vị microsievert ban tình trạng khẩn cấp thơng báo với dân chúng nhật nồng độ millisiverts chứng tỏ liều phóng xạ tăng lên ngàn lần so với ban đầu Nồng độ lớn đo hai tổ máy 400mSv Với liều tế bào lympho máu người bị giảm đột ngột ảnh hưởng đến sức khỏe, tình hình đưa đến định rút toàn cán vận hành khỏi nhà máy thời Vào lúc 12:30 ngày 17 tháng nồng độ nhiễm xạ khu vực nhà máy khoảng 3500 µSv (3.5 mSv) với nồng độ quân đội Nhật Bản định dùng trực thăng quân CH47 đổ nước từ cao để làm nguội bể chứa nhiên liệu qua sử dụng lị số Phi cơng trang bị bảo hộ an tồn phóng xạ đeo máy đo nồng độ xạ cá nhân để tiến hành công việc Theo lãnh đạo quân đội Nhật liều lượng qui định để chấm dứt nhiệm vụ 50 mSv, thực tế phi công đo nồng độ cao thời điểm 80 mSv việc dội nước từ cao trực thăng tạm dừng Kiểm tra sức khỏe phi công sau rời trường cho thấy họ không bị nhiễm xạ sau nhiệm vụ vừa Sau phương pháp làm nguội trực thăng, người ta cử xe máy bơm áp lực cao đứng chờ cách nhà máy 20km tiếp cận lò để bơm trực tiếp cần bơm Phương pháp có hiệu nước dễ bơm đến vị trí mong muốn so với cách trực thăng CH47 vừa thực Tới lúc thấy nguy nhiễm xạ phải đối diện từ lòng lò phản ứng nơi mà áp suất nhiệt độ phần kiểm soát Tuy nhiên nhiệm vụ nặng nề phải thực lại chạy đua với nhiệt bể chứa nhiên liệu qua sử dụng Nguy nhiễm xạ mức độ định có người nắm kiểm soát Người Nhật chạy đua với thời gian tham gia quân đội cảnh sát sử dụng phương tiện họ giúp TEPCO lần thêm tự tin đấu cam go 2.5 Khủng hoảng đến đâu Có thể nói câu hỏi cho tương lai khơng trả lời chắn tình Rất nhiều người khắp giới lo lắng cầu nguyện cho nước Nhật Nhưng từ lòng nước Nhật với thơng tin cập nhật liên tục phút tơi tin tưởng mà nói với độc giả khủng hoảng đến kết thúc Fukushima nằm vịng kiểm sốt hồn tồn người Với lò phản ứng nước bơm vào tâm lị liên tục Chiều có khả TEPCO hồi phục điện lưới nhà máy tất hệ thống làm lạnh trở lại làm việc Với bể chứa nhiên liệu qua sử dụng phương pháp làm lạnh có giải pháp Các xe máy bơm áp lực cao tiến sát nhà máy theo tính toán xe bơm nước vào bể chứa từ khoảng cách 50m với góc 30 độ tính tốn để đạt hiệu cho việc cấp nước cho bể chứa Chỉ cần bể có nước nhiên liệu nguội phóng xạ chấm dứt 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Lời kết Xin kết thúc viết mà khủng hoảng chưa kết thúc Nhưng tin tơi khơng phải đính lại kết luận viết tương lai Niềm tin khơng có tơi mà có lịng nhiều người Nhật ngày Cả nước Nhật bình tĩnh, khơng thấy hoảng loạn, kêu khóc, trộm cắp, hôi Người Nhật chia cơm nắm để vượt khó, cửa hàng giảm giá để khách hàng có đồ ăn thức uống Công ty truyền thông cấp miễn phí điện thoại vệ tinh cho cơng tác cứu trợ tìm người thân Viện trợ nhanh chóng tới điểm lánh nạn vùng bị thiên tai Quốc tế có mặt để giúp nước Nhật đáng kể diện người Mỹ với tàu hàng không mẫu hạm Ronald Regan Tổng thống Obama ngỏ ý gửi thêm tàu sân bay thứ hai đến Nhật, động thái ngoại lệ ngoại giao Mỹ cho cứu trợ thảm họa thiên nhiên Sự có mặt chiến hạm Mỹ làm n lịng phủ Nhật dù khả có chiến tranh ngoại bang gây vào thời điểm Thủ tướng Kan lệnh cho quân đội tăng quân số tham gia cứu hộ từ 20000 người lên 100000 người Như có 10 người lính cứu giúp đỡ khoảng người bị nạn thống kê 15000 chết tích 35000 người hồn cảnh tỵ nạn xác Mỹ định cấp Global Hawk, thiết bị bay không người lái chụp ảnh phân giải cao, cho người Nhật để chụp cụ thể ảnh lò Fukushima giúp cho việc đánh giá tình hình biện pháp sử lý Điện dù bị cắt phiên trung tâm đầu não Tokyo quay lại hoạt động Ngân hàng Nhật đưa lượng tiền lớn để ổn định thị trường Các nhà băng hồi phục lại hệ thống dịch vụ Tàu cao tốc chạy Bác sỹ nói ngày mai gái tơi đời Nước Nhật hồi sinh 13:45 17 tháng năm 2011, Fukuoka city, Japan 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... 1.3 1.4 địa chấn biển phía đơng Nhật Bản Tên gọi, vị trí chấn tâm, thời gian độ lớn Sự rối trí JMA-cơ quan khí tượng thủy văn Nhật Bản Hệ thống đo địa chấn cảnh báo sóng thần Nhật Bản Diễn...Đại địa chấn sóng thần phía đơng Nhật Bản 120 0km từ chấn tâm Hà Ngọc Tuấn D.Eng 17 tháng 3-2011 LUAN VAN CHAT LUONG download :... Như đại động đất phía đơng Nhật dù 8.9R hay 9.0R lọt vào top trận động đất lớn lịch sử ghi chép nhân loại 1.3 Hệ thống đo địa chấn cảnh báo sóng thần Nhật Bản Có thể nói Nhật Bản có hệ thống mạng