Nghiên cứu đánh giá phát tán phóng xạ trong môi trường khí của nhà máy điện hạt nhân

Báo cáo trình bày phương pháp đánh giá phát tán phóng xạ trong môi trường khí của nhà máy điện hạt nhân. Sử dụng phương pháp đánh giá khả năng phát tán phóng xạ trong thời gian ngắn (2 giờ) để xác định vùng cấm dân cư và vùng có mật độ dân cư thấp xung quanh nhà máy điện hạt nhân. Dựa trên số liệu quan trắc khí tượng trong hai năm 2008-2009 đưa ra các kết quả thử nghiệm xác định vùng cấm dân cư và vùng có mật độ dân cư thấp tại vị trí dự định xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1.

34 Tập san THÔNG TIN Số năm 2013 PHÁP QUY HẠT NHÂN hạt nhân, vấn đề cần quan tâm đánh giá tác động mặt phóng xạ nhà máy đến mơi trường xung quanh Mặc dù công nghệ nhà máy điện hạt nhân có nhiều tiến việc kiểm sốt chất phóng xạ có khả rò rỉ mơi trường, nhiên công nghệ tốt chưa loại bỏ hoàn toàn khả phát thải chất phóng xạ mơi trường Mặt khác chưa có cơng nghệ đảm Khi xây dựng nhà máy điện MỞ ĐẦU bảo chắn không để xảy cố làm rò chất phóng xạ mơi trường trình vận hành nhà máy Vì cần phải đánh giá khả phát tán chất phóng xạ mơi trường từ hoạt động bình thường xảy cố nhà máy Công việc tập trung nghiên cứu phương pháp đánh giá phát tán phóng xạ mơi trường khí áp dụng thử nghiệm cho công việc đánh giá khả phát tán phóng xạ mơi trường khí vị trí dự định xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận Vận chuyển pha lỗng chất phóng xạ dạng sol khí, hay khí từ nhà máy điện hạt nhân vào khí hàm trạng thái khí dọc theo đường lan truyền luồng khí, địa hình khu vực đặc tính chất thải phóng xạ khí phát Đối với phát thải khí thường xuyên, nồng độ chất phóng xạ khu vực xung quanh phụ thuộc vào yếu tố sau: tốc PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN PHĨNG XẠ TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ Tóm tắt: Báo cáo trình bày phương pháp đánh giá phát tán phóng xạ mơi trường khí nhà máy điện hạt nhân Sử dụng phương pháp đánh giá khả phát tán phóng xạ thời gian ngắn (2 giờ) để xác định vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp xung quanh nhà máy điện hạt nhân Dựa số liệu quan trắc khí tượng hai năm 2008-2009 đưa kết thử nghiệm xác định vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp vị trí dự định xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận Kết thử nghiệm cho thấy kích thước hình dạng vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp phụ thuộc nhiều vào khoảng thời gian quan trắc số liệu khí tượng thành phần nguồn phóng xạ cố giả thiết Điều đặt cần thiết phải có quy định quan pháp quy hạt nhân khoảng thời gian quan trắc số liệu khí tượng thành phần nguồn phóng xạ cố phục vụ cho công việc xác định vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp Nguyễn Hào Quanga, Tào Xuân Khánhb, Mã Văn Quangb, Nguyễn Phương Thảob, Nguyễn Ninh Giangb, Dương Hồng Nhậtb aViện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, 59 Lý Thường Kiệt, Q Hoàn Kiếm, Hà Nội bTrung tâm Hỗ trợ kỹ thuật an toàn xạ ứng phó cố, 56 Linh Lang, Q Ba Đình, Hà Nội Email:nhquang@vinatom.gov.vn CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN PHÓNG XẠ TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN ij he chiều cao phát thải hiệu dụng Trong đó: Số năm 2013 (2) Tập san THÔNG TIN 35 PHÁP QUY HẠT NHÂN (X)] (X / Q) D = 2, 032∑ n ijn [NXu i ∑ zj (X)]-1 exp[-h e2 / 2σ zj Đối với hoạt động bình thường nhà máy, người ta quan tâm tới giá trị trung bình năm khả pha lỗng chất phóng xạ thải dạng khí Từ đánh giá liều chiếu xạ hàng năm công chúng sống gần nhà máy gây hoạt động thải chất phóng xạ dạng khí điều kiện nhà máy hoạt động bình thường[1] Phương pháp đánh giá giá trị trung bình năm đại lượng /Q thường dựa mơ hình hướng gió trung bình khơng đổi Mơ hình hướng gió trung bình khơng đổi coi hướng gió trung bình vận chuyển khuếch tán luồng khí khơng đổi tồn khu vực quan tâm theo hướng dòng chảy khối khí điểm phát thải Phiên sử dụng phổ biến mơ hình mơ hình quỹ đạo theo đường thẳng Trong mơ hình tốc độ gió độ ổn định khí điểm thải lấy để xác định đặc tính phát tán khí theo hướng gió trung bình tất khoảng cách Phương trình mơ hình đưa Sagendorf: Trong đó:  nồng độ chất phóng xạ khơng khí điểm cách x (m) theo chiều gió, y (m) theo phương vng góc với chiều gió độ cao z (m) (Bq/m3) Q tốc độ xả chất phóng xạ từ ống khói (Bq/giây) µ tốc độ gió (m/giây) y hệ số phát tán theo phương ngang (m) z hệ số phát tán theo phương thẳng đứng H chiều cao hiệu dụng ống khói y khoảng cách theo phương vng góc với chiều gió (m) z độ cao so với mặt đất (m) (1) Để đánh giá khả phát tán phóng xạ mơi trường khí, người ta thường sử dụng mơ hình phát tán Gauss Theo nồng độ tương đối (/Q) xác định công thức sau: 2.1 Đánh giá khả phát tán phóng xạ mơi trường khí nhà máy hoạt động bình thường độ phát thải; chiều cao phát thải; xung lượng khả bốc lên cao luồng khí phát ra; tốc độ gió; độ ổn định khí hướng gió vị trí phát thải; chế loại bỏ chất thải Các đặc điểm địa lý đồi núi, thung lũng nguồn nước (như sông, hồ, biển) ảnh hưởng lớn đến phát tán kiểu dòng chảy khối khí Độ nhám bề mặt kể lớp thảm thực vật ảnh hưởng tới mức độ xáo trộn Các vị trí có đặc điểm địa hình khí hậu giống có kiểu phát tán dòng chảy khối khí giống nhau, nhiên kiểu phát tán cụ thể thường vị trí định Hầu hết khí thải phát từ nhà máy điện hạt nhân qua ống khói cao hay cửa gần phía tồ nhà lò Thiết kế cụ thể nhà máy dẫn tới đường phát thải khác Ví dụ thiết bị phụ thành phần tua bin đặt ngồi tồ nhà lò, phát thải từ thành phần xảy gần mặt đất NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN tổng số liệu quan trắc điểm lớp tốc độ gió i độ cao đại diện cho phát thải khoảng cách theo hường gió từ nguồn độ phát tán khơng có hiệu thể tích khoảng cách X, độ ổn định j độ phát tán có hiệu thể tích phát thải hốc khuất tòa nhà 2,032 (2/ϖ)1/2 chia cho bề rộng hình quạt 22,5o tính rađian N ui X σ zj (X) ∑ zj (X) 36 Tập san THÔNG TIN Số năm 2013 PHÁP QUY HẠT NHÂN Để xác định khoảng cách đến biên vùng cấm dân cư theo hướng gió (16 hướng gió), người ta chọn giá trị (χ/Q) trung bình cho thỏa mãn điều kiện liều chiếu 2) Vùng mật độ dân cư thấp có kích thước cho người điểm biên giới vùng bị chiếu xạ đám mây phóng xạ gây phát thải sản phẩm phân hạch theo giả thuyết cố (trong toàn thời gian xảy cố), chịu liều chiếu xạ tổng cộng toàn thân vượt 250 mSv liều chiếu xạ tổng cộng tuyến giáp chiếu xạ iốt vượt Sv 1) Vùng cấm dân cư có kích thước cho người điểm biên giới vùng sau phát thải sản phẩm phân hạch theo giả thuyết cố nặng, chịu liều chiếu xạ tổng cộng toàn thân vượt 250 mSv liều chiếu xạ tổng cộng tuyến giáp chiếu xạ iốt vượt Sv Đối với trường hợp cố, người ta quan tâm tới giá trị thấp khả pha loãng chất phóng xạ xả dạng khí cố Thường cố xảy khoảng thời gian ngắn người ta quan tâm tới khả pha loãng khoảng thời gian Để xác định giá trị thấp khả pha loãng người ta lấy giá trị nồng độ tương đối (χ/Q) mà giá trị (χ/Q) lớn chiếm 0,5% tổng số số liệu Tại hướng 16 hướng gió người ta xác định giá trị (χ/Q) cho vẽ phân bố giá trị (χ/Q) theo xác suất lớn giá trị Từ phân bố người ta xác định giá trị (χ/Q) tương ứng với xác suất lớn giá trị 0,5% [2] Giá trị (χ/Q) trung bình xác định dựa số liệu quan trắc trung bình Mặc dù nhà máy điện hạt nhân thiết kế để xác suất xảy cố nặng nhỏ (thường < 10-7) Tuy nhiên cố xảy hậu gây phát tán chất phóng xạ lớn Vì xung quanh nhà máy điện hạt nhân người ta cần phải có quy hoạch vùng dân cư nhằm đảm bảo cho cơng tác ứng phó cố có hiệu cố xảy Theo xung quanh nhà máy điện hạt nhân thường người ta quy hoạch có hai vùng: vùng cấm dân cư vùng mật độ dân cư thấp Tiêu chí kỹ thuật để phân định vùng cấm dân cư vùng mật độ dân cư thấp là: 2.2 Đánh giá khả phát tán phóng xạ mơi trường khí nhà máy bị cố Hiệu ứng thay đổi theo khơng gian thời gian dòng khí vùng khảo sát khơng mơ tả mơ hình theo hướng gió trung bình khơng đổi Khác với mơ hình quỹ đạo thay đổi, mơ hình theo hướng gió trung bình khơng đổi sử dụng số liệu khí tượng từ trạm quan trắc đơn lẻ để đại diện cho điều kiện khuếch tán vùng khảo sát Tuy nhiên khả áp dụng mơ hình tới phạm vi 80 km[1] khoảng thời gian (số liệu quan trắc) quan sát thấy theo hướng gió đưa ra, lớp tốc độ gió i độ ổn định khí j nij NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN 1,15 0,68 0,97 133 134 135 9,92E+09 6,99E+09 1,18E+10 6,12E+09 5,34E+09 44,2 17,5 0,87 5,15 132 133 134 135 3,06E+06 2,16E+06 3,65E+06 1,89E+06 1,65E+06 Tổng cộng 7,66E+06 5,40E+06 9,12E+06 4,72E+06 4,13E+06 2000 2000 2000 2000 2000 1,47E+08 2,48E+07 5E+08 1,26E+09 2,06E+09 5,55E-06 5,55E-06 5,55E-06 5,55E-06 5,55E-06 X/Q(s/m3) 8,15E+02 1,38E+02 2,77E+03 7,00E+03 1,14E+04 X(Bq/m3) Tổng cộng 4,90E+05 8,28E+04 1,67E+06 4,21E+06 6,86E+06 thở (Bq) Hoạt độ hít 3,0 0,016 0,001 0,180 0,061 2,742 ngày (Sv) Liều chiếu tuyến giáp 30 3,0 2,57E-01 3,65E-02 9,86E-01 6,83E-02 1,65E+00 (Sv) Liều chiếu tuyến giáp Số năm 2013 Tập san THÔNG TIN 37 PHÁP QUY HẠT NHÂN Cũng trường hợp xác định vùng cấm dân cư, tiêu chí để xác định vùng mật độ dân cư thấp sử dụng mức liều chiếu xạ tuyến giáp gây iốt không vượt Sv Bảng đưa kết đánh giá liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị phóng xạ iốt khoảng thời gian 30 ngày Thời gian 30 ngày xem toàn khoảng thời gian xảy cố Từ kết đánh giá đưa bảng thấy để liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị iốt không vượt Sv nồng độ tương đối (χ/Q) cần phải có giá trị bé 5,55E-6 Từ kết đánh giá đưa bảng thấy để liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị iốt khơng vượt q Sv nồng độ tương đối (χ/Q) cần phải có giá trị bé 3,09E-4 Để xác định khoảng cách đến biên vùng cấm dân cư theo hướng gió chúng tơi chọn khoảng cách cho xác suất để giá trị (χ/Q) lớn giá trị 3,09E-4 0,5% 72 131 3,09E-04 3,09E-04 3,09E-04 3,09E-04 3,09E-04 X(Bq/m3) Bảng Đánh giá liều chiếu xạ tuyến giáp 30 ngày 2000 2000 2000 2000 2000 Nguồn phát Tốc độ phát Công suất 30 thải Q(Bq/s) nhà máy ngày Q (Ci/ (tau=30 P(MW) MW) ngày) 0,60 132 Đồng vị iốt 0,52 X/Q(s/m3) thở (Bq) thải Q(Bq/s) (tau=2h) Q (Ci/MW) nhà máy P(MW) Hoạt độ hít Nguồn phát Công suất Tốc độ phát 131 Đồng vị iốt Bảng Liều chiếu xạ tuyến giáp xạ toàn thân nhỏ 250 mSv liều chiếu xạ tuyến giáp gây sản phẩm iốt phóng xạ nhỏ Sv trường hợp cố nặng xảy Những kết nghiên cứu đưa tài liệu TID14844 [3] tiêu chí liều chiếu xạ tồn thân khơng vượt q 250 mSv cho kết kích thước vùng cấm dân cư bé tiêu chí liều chiếu xạ tuyến giáp Sv Vì để đánh giá kích thước vùng cấm dân cư sử dụng số hạng nguồn đưa bảng [3] iốt đánh giá liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị phóng xạ iốt Bảng đưa kết đánh giá liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị phóng xạ iốt NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN 38 Tập san THÔNG TIN Số năm 2013 PHÁP QUY HẠT NHÂN Bảng Tổng kết số quan sát độ ổn định khí quyển, tốc độ gió hướng gió năm 2008 Từ hình thấy tần suất gió chủ yếu theo hai hướng Đơng-Bắc Tây-Nam với vận tốc gió trung bình 3,0-3,2 m/giây Tỷ lệ thời gian lặng gió chiếm từ 12% - 18% Phân bố liên hợp tốc độ gió độ ổn định khí đưa bảng bảng Từ số liệu khí tượng thu thập tiến hành xác định vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp theo khoảng thời gian thu thập số liệu khí tượng Hình 2,3 đưa vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp Số liệu khí tượng thu thập trạm khí tượng Phan Rang hai năm 2008 - 2009 Các số liệu cung cấp Trung tâm tư liệu khí tượng thủy văn Các yếu tố khí tượng thu thập gồm: nhiệt độ khơng khí, nhiệt độ đất, độ ẩm khơng khí, lượng mưa, mây, gió Các yếu tố thu thập gồm: nhiệt độ khơng khí, độ ẩm khơng khí, lượng mưa Các yếu tố thu thập lần ngày gồm: lượng mây tổng quan mây thực đo, loại mây độ cao chân mây thực đo, gió thực đo (hướng tốc độ) Yếu tố Hình Hoa gió năm 2008-2009 trạm khí tượng Phan Rang thu thập lần ngày nhiệt độ đất thực đo Hình bên hoa gió thu từ số liệu quan trắc hai năm 2008-2009 trạm khí tượng Phan Rang Số liệu gió thu thập độ cao 10m KẾT QUẢ SƠ BỘ ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN PHÓNG XẠ TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ TẠI VỊ TRÍ DỰ ĐỊNH XÂY DỰNG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN NINH THUẬN NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN Tập san THÔNG TIN 39 PHÁP QUY HẠT NHÂN Hình Phân bố giá trị (χ/Q) trung bình năm 2009 Hình Phân bố giá trị (χ/Q) trung bình năm 2008 Số năm 2013 Hình Vùng mật độ dân cư thấp xác định theo khoảng thời gian khác Hình Vùng cấm dân cư xác định theo khoảng thời gian khác Bảng Tổng kết số quan sát độ ổn định khí quyển, tốc độ gió hướng gió năm 2009 NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN 40 Tập san THÔNG TIN Số năm 2013 PHÁP QUY HẠT NHÂN accidents at nuclear power reactors US NRC, Regulatory guide 1.183, Alternative radiological source terms for evaluating design basis US Atomic Energy Commission,TID14844, Calculation of distance factors for power and test reactor sites US NRC, Regulatory guide 1.145, Atmospheric dispersion models for potential accident consequence assessments at nuclear power plants US NRC, Regulatory guide 1.111, Methods for estimating atmospheric transport and dispersion of gaseous effluents in routine releases from light-water-cooled reactors Tài liệu tham khảo Giá trị (χ/Q) sử dụng để khoanh vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp phụ thuộc vào thành phần lượng nhân phóng xạ giả thiết bị trường hợp cố Do có nhiều quan niệm khác thành phần lượng nhân phóng xạ giả thiết bị thoát trường hợp cố, nên quan pháp quy hạt nhân Việt Nam (Cục An toàn xạ hạt nhân) cần phải quy định yếu tố Khả phát tán phóng xạ mơi trường khí phụ thuộc mạnh vào điều kiện khí tượng Do điều kiện khí tượng thay đổi theo năm đặc biệt điệu kiện gây khả phát tán phóng xạ khoảng thời gian ngắn (2 giờ) nên để có quy hoạch hợp lý vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp cần phải khảo sát thay đổi điều kiện khí tượng nhiều năm (tốt 30 năm) KẾT LUẬN Hình 4,5 phân bố giá trị (χ/Q) trung bình năm hai năm 2008 2009 Giá trị (χ/Q) trung bình năm vùng cách nhà máy 400 m nhỏ 6.0 10-6 Từ hình 4,5 thấy phân bố giá trị (χ/Q) trung bình năm thay đổi theo năm so với vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp xác định theo khoảng thời gian thu thập số liệu khí tượng khác Từ hình 2,3 thấy phân bố vùng cấm dân cư vùng có mật độ dân cư thấp thay đổi theo khoảng thời gian khác phân bố không đối xứng vị trí đặt nhà máy điện hạt nhân Ví dụ vùng cấm dân cư năm 2008 điểm gần cách nhà máy 230 m điểm xa cách nhà máy 6100 m Tương tự vùng có mật độ dân cư thấp năm 2008 điểm gần cách nhà máy 470 m điểm xa cách nhà máy 6900 m NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN ... ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN PHÓNG XẠ TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ TẠI VỊ TRÍ DỰ ĐỊNH XÂY DỰNG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN NINH THUẬN NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN Tập san THÔNG TIN 39 PHÁP QUY HẠT NHÂN Hình Phân bố giá. .. đánh giá khả phát tán phóng xạ mơi trường khí, người ta thường sử dụng mơ hình phát tán Gauss Theo nồng độ tương đối (/Q) xác định công thức sau: 2.1 Đánh giá khả phát tán phóng xạ mơi trường khí. .. nguồn đưa bảng [3] iốt đánh giá liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị phóng xạ iốt Bảng đưa kết đánh giá liều chiếu xạ tuyến giáp gây đồng vị phóng xạ iốt NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN 38 Tập san THÔNG