Thực hiện chương trình chuyển đổi nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

Trong khuôn khổ chương trình RRRFR, có tất cả 20 LPƯNC của 17 nước do Liên Xô cũ thiết kế và xây dựng thuộc vào đối tượng được hỗ trợ của Sáng kiến giảm thiểu đe doạ toàn cầu, đó là Belarus, Bulgaria, Trugn Quốc, CH Séc, Cộng hoà DCND Triều Tiên, Hy Lạp, Đức, Hungary, Kazakhstan, Latvia, Libya, Ba Lan, Serbia, Rumani, Ukraine, Uzbekistan và Việt Nam.

Tháng 5/1996, Hoa Kỳ khởi xướng chương trình FRRSNF (US Foreign Research Reactor Spent Nuclear Fuel) Trong khuôn khổ chương trình độ giàu nhiên liệu cho lò phản ứng nghiên cứu lò thử nghiệm với tên gọi RERTR (Reduced Enrichment for Research and Test Reactors) Mục tiêu chương trình nhằm ngăn chặn phổ biến vũ khí hạt nhân cách giảm thiểu, tiến tới loại bỏ việc sử dụng uranium có độ giàu cao ứng dụng hạt nhân dân toàn giới Nhiệm vụ chương trình phát triển cơng nghệ chế tạo nhiên liệu hạt nhân nhằm sử dụng loại nhiên liệu uran độ giàu thấp (LEU Low Enriched Uranium) thay cho nhiên liệu uran độ giàu cao (HEU - Highly Enriched Uranium) lò phản ứng nghiên cứu (LPƯNC) lò thử nghiệm xây dựng giới khởi xướng chương trình giảm lượng Hoa Kỳ (US.DOE) Từ năm 1978, Bộ Năng Các thông tin chung Liên quan đến LPƯNC Liên bang Nga thiết kế xây dựng, tháng 12/1999, Hoa Kỳ, Liên bang Nga IAEA thoả thuận chương trình hợp tác bên việc: (1) chuyển đổi nhiên liệu LPƯNC giới LB Nga (Liên Xô cũ trước đây) xây dựng sử dụng nhiên liệu HEU sang nhiên liệu LEU (2) chuyển trả nhiên liệu HEU trở lại LB Nga Tên chương trình Russian Research Reactor Fuel này, Hoa Kỳ giúp chuyển đổi nhiên liệu LPƯNC Hoa Kỳ xây dựng nước từ nhiên liệu HEU sang LEU nhận lại nhiên liệu sử dụng từ LPƯNC Hoa Kỳ xây dựng nước Dự kiến chương trình FRRSNF kéo dài 10 năm, tức nhận bó nhiên liệu lấy khỏi vùng hoạt LPƯ trước tháng 5/2006, chuyển trả Hoa Kỳ trước tháng 5/2009 Tuy nhiên, thực tế không thực kế hoạch nên chương trình gia hạn thêm 10 năm, tức phải lấy nhiên liệu khỏi vùng hoạt LPƯ trước 5/2016 chuyển trả Hoa Kỳ trước 5/2019 Soá năm 2013 Tập san THÔNG TIN 41 PHÁP QUY HẠT NHÂN Trong khn khổ chương trình RRRFR, có tất 20 LPƯNC 17 nước Liên Xô cũ thiết kế xây dựng thuộc vào đối tượng hỗ trợ Sáng kiến giảm thiểu đe doạ toàn cầu, Belarus, Tháng 5/2004, Hoa Kỳ đưa sáng kiến gọi Sáng kiến giảm thiểu đe doạ tồn cầu GTRI (Global Threat Reduction Initiative) Dự kiến có 106 LPƯNC giới cần chuyển đổi hồn thành vào năm 2014 Như vậy, có chương trình hỗ trợ cho Sáng kiến giảm thiểu đe dọa toàn cầu GTRI là: RERTR, FRRSNF RRRFR Return (RRRFR) Tuy nhiên, trước đó, tháng 5/1999, có họp kỹ thuật vấn đề IAEA tổ chức Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne Hoa Kỳ Tại họp này, nước có LPƯNC Nga thiết kế xây dựng dự thảo thư gửi Chính phủ LB Nga đề nghị thực ý tưởng nêu với hỗ trợ kinh phí Hoa Kỳ, IAEA vừa hỗ trợ kinh phí, vừa quản lý q trình thực dự án Nguyễn Nhị Điền Viện Nghiên cứu hạt nhân CHUYỂN ĐỔI NHIÊN LIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN 42 Tập san THÔNG TIN Số năm 2013 PHÁP QUY HẠT NHÂN Lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt ngun thuỷ lò TRIGA Mark II cơng suất 250 kW, hãng General Atomic (Hoa Kỳ) thiết kế, chế tạo, sử dụng nhiên liệu độ giàu thấp, đưa vào hoạt động từ tháng 3/1963 ngừng hoạt động từ đầu năm 1968 Tháng 3/1975, toàn nhiên liệu lò TRIGA trước tháo dỡ đưa trả Hoa Kỳ Với giúp đỡ Liên Xô, LPƯNC Đà Lạt cải tạo, tăng cơng Chuyển đổi nhiên liệu cho Lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt Tháng 5/2004, Thoả thuận hai Chính phủ Hoa Kỳ LB Nga hợp tác để chuyển trả bó nhiên liệu Nga sản xuất trở LB Nga ký kết Đó sở pháp lý cho Chương trình RRRFR khởi động thức Để khởi động chương trình RRRFR, năm 2000, Tổng Gíam đốc IAEA gửi thư tới 15 nước hỏi nhu cầu nguyện vọng việc chuyển trả bó nhiên liệu HEU qua sử dụng trở lại LB Nga; 14 nước trả lời đồng ý với đề nghị IAEA, có Việt Nam, riêng Cộng hồ DCND Triều Tiên không trả lời Bulgaria, Trugn Quốc, CH Séc, Cộng hoà DCND Triều Tiên, Hy Lạp, Đức, Hungary, Kazakhstan, Latvia, Libya, Ba Lan, Serbia, Rumani, Ukraine, Uzbekistan Việt Nam Tháng 2/2004, đồn chun gia kỹ thuật Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne đến Viện NCHN để trao đổi, thống giải pháp kỹ thuật chuyển đổi phần vùng hoạt, lấy thông tin nhiên liệu cấu trúc vùng hoạt LPƯ để tính tốn phương án chuyển đổi theo đề nghị phía Việt Nam Trên sở kinh nghiệm nước yêu cầu thực tế Việt Nam không làm gián đoạn kế hoạch vận hành lò, phương án chuyển đổi nhiên liệu LPƯNC Đà Lạt chia làm Để thức khởi động chương trình chuyển đổi nhiên liệu cho LPƯNC Đà Lạt, tháng 12/2003, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cử đồn cơng tác phối hợp với Đại sứ quán Hoa Kỳ Hà Nội đến gặp Lãnh đạo Bộ KH&CN để trao đổi đề nghị Việt Nam tham gia chương trình RRRFR suất gấp lần hoạt động trở lại từ ngày 20/3/1984 Về nhiên liệu, năm 1983, IAEA tài trợ kinh phí để Liên Xơ cũ cung cấp 140 bó nhiên liệu uran làm giàu cao (36% U235) loại WWR-M2 chuẩn Năm 1990, IAEA tiếp tục tài trợ kinh phí để Việt Nam mua thêm bó nhiên liệu HEU loại WWR-M2 có gắn cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ bề mặt Như vậy, tổng cộng Viện Nghiên cứu hạt nhân (NCHN) tiếp nhận 142 bó nhiên liệu độ giàu cao (HEU) từ Liên Xô cũ NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN Ngày 15/9/2007, nội dung thực hiện, 35 bó nhiên liệu HEU chưa sử dụng (tổng cộng 3869,3 g uranium, có 1418,05 g U-235) chuyển trả LB Nga an toàn với tham gia hiệu Bộ, ngành nước hợp tác chặt chẽ với quan liên quan IAEA, Hoa Kỳ Liên bang Nga Từ tháng 9/2007, LPƯHN Đà Lạt vận hành với cấu hình vùng hoạt pha trộn theo hình thức nạp thử nghiệm dần với cấu hình lúc đầu 98 Đến tháng 9/2007, sau 23 năm hoạt động, LPƯNC Đà Lạt có lần tái nạp nhiên liệu vùng hoạt, có 106 bó nhiên liệu HEU chuẩn 01 bó nhiên liệu HEU có gắn cặp nhiệt điện sử dụng Như vậy, nhiệm vụ giai đoạn gồm: (1) Tiếp nhận 36 bó nhiên liệu LEU chuẩn từ LB Nga; (2) Thực tái nạp nhiên liệu lần thứ việc lấy khỏi vùng hoạt bó nhiên liệu HEU nạp vào vùng hoạt bó nhiên liệu LEU, khởi động lò phản ứng với vùng hoạt pha trộn gồm 98 bó nhiên liệu HEU bó nhiên liệu LEU; (3) Chuyển trả 34 bó nhiên liệu HEU chuẩn 01 bó nhiên liệu HEU gắn cặp nhiệt điện chưa sử dụng lại LB Nga Giai đoạn 1: Chuyển đổi nhiên liệu độ giàu cao chưa sử dụng (2005-2007) giai đoạn sau: 2.1 Thay tồn 92 bó nhiên liệu HEU sử dụng LPƯNC Đà Lạt bó nhiên liệu LEU Để thực việc này, phía Hoa Kỳ tài trợ kinh phí để Việt Nam mua thêm 66 bó nhiên liệu LEU từ Liên bang Trên sở đề nghị Bộ KH&CN, văn số 2012/ TTg-KGVX ngày 21/10/2009 Thủ tướng Chính phủ cho phép thực dự án chuyển đổi nhiên liệu Giai đoạn với nội dung sau: Sau thực thành công Giai đoạn 1, chuyển trả bó nhiên liệu HEU chưa sử dụng vận hành lò với vùng hoạt hỗn hợp, tháng 7/2008, đồn chun gia kỹ thuật Phòng thí nghiệm Argonne sang Việt Nam để thảo luận kế hoạch chuyển đổi toàn vùng hoạt sang nhiên liệu LEU chuyển trả bó nhiên liệu HEU qua sử dụng LB Nga Giai đoạn 2: Chuyển trả nhiên liệu độ giàu cao qua sử dụng (2008-2013) bó nhiên liệu HEU bó nhiên liệu LEU, sau đó, từ tháng 7/2009 với cấu hình 92 bó nhiên liệu HEU 12 bó nhiên liệu LEU Qua thực tế vận hành lò đến tháng 8/2011 cho thấy LPƯNC Đà Lạt hoạt động an toàn, tiếp tục khai thác hiệu quả; chứng tỏ bó nhiên liệu LEU đáp ứng tốt thay tồn vùng hoạt LPƯ nhiên liệu LEU Cấu hình tới hạn 72 BNL LEU có bẫy nơtron trung tâm hoàn toàn phù hợp với Được giúp đỡ chun gia Phòng thí nghiệm Argonne, Viện NCHN thực tính tốn thiết kế vùng hoạt, phân tích an tồn tiến hành khởi động lại lò phản ứng với vùng hoạt dùng nhiên liệu LEU Theo tính tốn thiết kế, cấu hình làm việc với 92 bó nhiên liệu LEU, bẫy nơtron chèn berylli trung tâm lựa chọn Trong ngày 16-22/8/2011, tất bó nhiên liệu HEU LEU vùng hoạt hỗn hợp lấy khỏi vùng hoạt, đưa lên tầng trung gian bể lò, ngày 1826/10/2011 di chuyển tồn 106 bó nhiên liệu HEU từ bể lò sang cất giữ bể chứa nhiên nhiệu qua sử dụng Công việc khởi động vật lý khởi động lượng thực từ ngày 24/11/2011 đến ngày 13/01/2012, tuân theo chương trình làm việc chặt chẽ chuẩn bị trước phê duyệt Vào lúc 15h35 ngày 30/11/2011, Lò phản ứng đạt trạng thái tới hạn với cấu hình vùng hoạt gồm 72 bó nhiên liệu (BNL) LEU, có bẫy nơtron chèn berylli trung tâm (xem Hình 1) Nga vào cuối tháng 12/2010 Như tổng cộng có 102 bó nhiên liệu LEU Viện NCHN Đà Lạt quản lý sử dụng Số năm 2013 Tập san THÔNG TIN 43 PHÁP QUY HẠT NHÂN Cấu hình vùng hoạt tới hạn với 72 BNL thứ tự nạp nhiên liệu vào vùng hoạt Cấu hình vùng hoạt làm việc LPƯNC Đà Lạt gồm 92 BNL LEU (trong có 80 BNL 12 BNL cháy phần, độ cháy từ khoảng 1,5 đến 3,5 %) bẫy nơtron trung tâm Tổng khối lượng U-235 nạp vào vùng hoạt làm việc 4246,26 g Dự trữ dập lò (hay độ sâu tới hạn an toàn nằm vùng hoạt) 2,5 $ (khoảng 2% ∆k/k) hoàn toàn thỏa mãn điều kiện lớn 1% LPƯ Đà Lạt Với cấu hình dự trữ độ phản ứng 9,5 $ đảm bảo cho lò vận hành 10 năm với mức độ khai thác kết tính tốn, với lượng uranium 15964,12 g có 3156,04 g U-235 Sau hồn thành việc nạp tới hạn, cơng việc nạp thêm bó nhiên liệu vào lò để có vùng hoạt làm việc thực từ ngày 6/12/2011 đến ngày 14/12/2011 NGHIÊN CỨU PHÁP QUY HẠT NHÂN 44 Tập san THÔNG TIN Số năm 2013 PHÁP QUY HẠT NHÂN Đặc trưng loại nhiên liệu, độ giàu cao (HEU) độ giàu thấp (LEU) trình bày Bảng bên: 2.2 Sau lấy từ vùng hoạt LPƯ, tất 106 bó nhiên liệu HEU lưu giữ bể chứa nhiên liệu bên cạnh thùng lò phản ứng để làm nguội phóng xạ Sau năm làm nguội, tồn 106 bó nhiên liệu HEU qua sử dụng (tổng cộng 11609,3 g uranium, có 4256,1 g U-235), đưa trở Nga vào đầu tháng 7/2013 Như vậy, khuôn khổ chương trình RRRFR, tổng cộng có 15.478 kg uranium, có 5.674 kg U-235 chuyển từ Viện NCHN Đà Lạt lại Liên bang Nga Như nói vùng hoạt làm việc đáp ứng u cầu an tồn khai thác lò phản ứng (vừa đảm bảo đủ dự trữ dập lò, vừa có đủ dự trữ độ phản ứng cho vận hành khai thác lò phản ứng) Tỷ số n0/n theo số BNL nạp vào vùng hoạt 19.75 49.70 UO2+Al 2.50 Al alloy (SAV1) 2.50 0.94 0.78 36 40.20 U-Al Alloy 1.40 Al alloy (SAV1) 2.50 0.70 0.90 Độ dày nhiên liệu (cả vỏ bọc), mm Độ dày phần nhiên liệu, mm Độ dày vỏ bọc, mm U bó nhiên liệu, g Vỏ bọc nhiên liệu Mật độ Uranium nhiên liệu, g/cm3 Loại nhiên liệu Khối lượng 235 Độ giàu U-235, % Thông số WWR-M2 LEU giới hạn thuỷ nhiệt, độ bất đồng phân bố công suất, … tương tự tốt vùng hoạt dùng nhiên liệu HEU trước - Về quản lý nhiên vật liệu hạt nhân: tất bó nhiên liệu HEU chuyển trả, nghĩa vòng 10 năm tới khơng nhiên liệu qua sử dụng bể chứa nhiên liệu để quản lý bảo quản; thuận lợi mặt kỹ thuật tiết kiệm mặt kinh tế việc quản lý chuyển trả nhiên liệu qua sử dụng sau yêu cầu an toàn an ninh việc quản lý nhiên liệu LEU mức độ thấp - Về mặt đào tạo nhân lực: Tham gia dự án chuyển đổi nhiên liệu, cán chuyên môn trực tiếp thực việc tính tốn thiết kế, phân tích an tồn; có hội tiếp cận, trao đổi với chuyên gia có kinh nghiệm thiết kế LPƯNC giới Vì vậy, đội ngũ cán Viện NCHN trưởng thành, trình độ chun mơn nâng cao, có khả WWR-M2 HEU - Về mặt an toàn hạt nhân: đảm bảo điều kiện dự trữ dập lò đủ lớn có đủ dự trữ độ phản ứng cho vận hành khai thác lò; - Về mặt kỹ thuật: thơng lượng nơtron nhiệt vị trí chiếu mẫu giảm khơng đáng kể, chí có vài vị trí cải thiện tốt nên hiệu khai thác sử dụng lò phản ứng khơng bị ảnh hưởng Qua gần 10 năm thực dự án, LPƯHN Đà Lạt chuyển đổi nhiên liệu theo kế hoạch chương trình RRRFR kết thúc trước năm 2014, lò vận hành an tồn khai thác có hiệu với nhiên liệu độ giàu thấp, tất 106 bó nhiên liệu HEU chuyển trả nước cung cấp, 102 bó nhiên liệu nhiên LEU đủ để lò phản ứng vận hành đến khoảng năm 2030 Từ thực tế thực kết đạt được, rút số kết luận dự án chuyển đổi nhiên liệu cho LPƯHN Đà Lạt sau: Đánh giá kết luận HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ QUAN PHÁP QUY ... yêu cầu thực tế Việt Nam không làm gián đoạn kế hoạch vận hành lò, phương án chuyển đổi nhiên liệu LPƯNC Đà Lạt chia làm Để thức khởi động chương trình chuyển đổi nhiên liệu cho LPƯNC Đà Lạt, tháng... bó nhiên liệu HEU nạp vào vùng hoạt bó nhiên liệu LEU, khởi động lò phản ứng với vùng hoạt pha trộn gồm 98 bó nhiên liệu HEU bó nhiên liệu LEU; (3) Chuyển trả 34 bó nhiên liệu HEU chuẩn 01 bó nhiên. .. Tháng 3/1975, toàn nhiên liệu lò TRIGA trước tháo dỡ đưa trả Hoa Kỳ Với giúp đỡ Liên Xô, LPƯNC Đà Lạt cải tạo, tăng công Chuyển đổi nhiên liệu cho Lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt Tháng 5/2004, Thoả