5. Các bƣớc thực hiện đề tài
3.3.3. Tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản
Trận động đất hết sức lớn (8,9° Richter - đã làm xê dịch đảo Honshu của nước Nhật 2,4 m về hướng đông) và sóng thần kinh khủng tại vùng đông bắc Nhật Bản ngày 11/3/2011 đã gây ra thảm hoạ đang diễn biến tại nhà máy điện hạt nhân tỉnh Fukushima (cách Tokyo 250 km về phía Bắc).
Nhà máy Fukushima Daiichi có 6 lò phản ứng (trong số đó, các lò 4-5-6 ngừng vận hành trước trận động đất vì đang được kiểm tra) và nhà máy Fukushima Daini cách đó 10 km có 4 lò phản ứng. Các lò Daiichi được xây cất vào đầu những năm 70 và các lò Daini vào những năm 80 bởi các Công ty General Electric, Toshiba và Hitachi. Kiểu lò nước sôi BWR (Boiled Water Reactor) này rất phổ biến ở Nhật khác với kiểu lò nước áp suất PWR (Pressurized Water Reactor) thông dụng trên thế giới, đặc biệt ở Pháp. Hai kiểu lò này tương đối an toàn hơn lò nhà máy Tchernobyl RBMK (Reaktor Bolchoi Mochtchnosti Kanalni) của Ukraine vì có tường bêtông bọc lò rất dày (enceinte de confinement) để ngăn cản phóng xạ thoát ra ngoài.
- Lò số 1: + Diễn biến:
Vào lúc 15h36 ngày 12/3 (giờ địa phương), một vụ nổ vì khí hydro đã xảy ra tại toà nhà lò phản ứng số 1 (440 MW) của nhà máy Fukushima Daiichi. Vụ nổ làm tung bay một phần toà nhà, nhưng lò phản ứng và tường bọc lò chưa bị thiệt hại.
+ Nguyên nhân:
Cơ quan an toàn hạt nhân của Nhật thừa nhận rằng một phần tâm lò phản ứng (chứa cácthanh nhiên liệu) đã bị nóng chảy.
+ Biện pháp:
- TEPCO quyết định bơm nước biển vào lò, để tránh các thanh nhiên liệu bị nóng
chảy hoàn toàn. Biện pháp tuyệt vọng này, xem như hy sinh các lò sắp được hưu trí, vì nước biển sẽ làm gỉ vật liệu nhanh chóng.
- Để đối phó với sự cố xảy ra đối với tâm lò phản ứng, cần tiến hành theo ba bước sau : làm ngưng hoạt động lò phản ứng (được thực hiện) làm lạnh lò, và ngăn không cho chất phóng xạ thoát ra ngoài. Với những gì đã xảy ra thì việc thực hiện ở bước thứ hai và
47
bước thứ ba đều không thành công. TEPCO đã kêu gọi cơ quan nguyên tử quốc tế (IAEA) và chuyên gia Mỹ đem nước làm lạnh đặc biệt mà vẫn không có kết quả khả quan.
- Lò phản ứng số 3: + Diễn biến:
Vấn đề tương tự cũng xảy ra đối với lò phản ứng số 3 (760 MW) thuộc nhà máy Fukushima Daiichi. Và sự lo ngại này đã thực sự đến khi xảy ra hai vụ nổ tại lò phản ứng này trong ngày 14/3. Như ở lò số 1, hydro được sinh ra do tương tác với vỏ thanh nhiên liệu. Zr nóng trên 1200°C, với nước tạo ZrO2, tỏa ra 6500kj/kg Zr. Khối lượng H2 sinh ra trong lò nước sôi có thể gấp đôi so với lò áp lực ! Các chuyên gia Nhật chưa cho biết số thanh nhiên liệu bị nóng chảy và cách phân bố trong lò.
+ Nguyên nhân:
Trong trường hợp thủng lò, nhiên liệu nóng chảy vì nhiệt độ rất cao (trên 1500° - 2000°) có thể làm vỏ bọc lò bị nứt, để phóng xạ lan ra ngoài. Hiện tượng này đã được Đại học California nghiên cứu từ năm 1985. Cũng như lò phản ứng số 1, vỏ bọc lò phản ứng số 3 hình như vẫn chưa bị ảnh hưởng quan trọng.
Tuy nhiên, mối lo ngại lớn nhất lại nằm ở lò phản ứng số 2 của nhà máy này dùng nhiên liệu Mox có plutonium rất độc. Mực nước trong lò phản ứng đã xuống rất thấp, điều này làm tăng nguy cơ tâm lò phản ứng bị nóng chảy. Các thanh nhiên liệu dài 3,71 m không được nước che lấp trên 3 m ! Thậm chí, sau vụ nổ ở lò phản ứng số 3, TEPCO đã lo ngại không còn khả năng làm lạnh cho lò số 2.
- Lò phản ứng số 2:
Ngày 15/3 đến lượt lò số 2 bị nổ ! Đồng thời ở lò số 4, hồ (piscine) chứa các thanh nhiên liệu của 2 tâm lò đã sử dụng bị cháy! Hai lò 5 và 6 cũng đang có vấn đề vì độ nóng lên cao.
Ngày 17/3 TEPCO buộc phải sử dụng trực thăng lớn để đổ nước biển pha với Axít boric xuống nhà máy. Axít boric có đặc tính hấp thụ nơtron để tránh phản ứng dây chuyền có thể xảy ra. Mức phóng xạ cao nên phi công không thể hạ xuống dưới 150 m.
Cơ quan an toàn Pháp đặt mức độ nghiêm trọng của Fukushima lên số 6 trên thang độ INES (International Nuclear Event Scale) nguy hiểm hơn biến cố Three Mile Island ở Mỹ (28/3/1979) và sau thảm hoạ Tchernobyl (26/4/1986) với mức độ cao nhất, số 7. Cơ quan an toàn Nhật Bản xếp Fukushima vào mức độ số 4 (hôm nay mới lên 5) có lẽ để cho dư luận khỏi hoang mang? Dân chúng Nhật Bản, tuy có tinh thần kỷ luật đáng nể, nhưng họ bắt đầu lên tiếng chỉ trích chính phủ và công ty điện lực Tokyo về cách quản trị tình hình với nhiều thông tin không chính xác? Công ty điện lực Tokyo đã nhiều lần bị chính phủ cảnh cáo và phạt nặng vì đã gian trá và giấu giếm nhiều tài liệu tối quan trọng về an toàn.
Hậu quả
Nguy cơ ô nhiễm phóng xạ đang là nỗi lo sợ lớn nhất hiện nay của Nhật Bản và các nước láng giềng. Sau vụ nổ ở lò phản ứng số 1, lượng phóng xạ đo được trong phòng điều khiển của lò phản ứng cao gấp 1000 lần so với mức bình thường. Mức phóng xạ ở khu lò số 3 ngày 12/3 đã lên đến 400 mSv/h! Với những tai biến dồn dập, ngoài con số khủng khiếp trên 14.000 người tử nạn, Nhật Bản đã mất trên 100 tỷ đôla, có ảnh hưởng quan trọng đến mức tăng trưởng kinh tế.
48
Chƣơng 4: AN TOÀN PHÓNG XẠ CỦA MỘT SỐ LÕ PHẢN ỨNG
HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI 4.1. Mỹ
Mỹ là nước sản xuất điện hạt nhân lớn nhất thế giới, chiếm hơn 30% điện hạt nhân trên toàn thế giới của điện.
1944 Chính phủ Mĩ đã quyết định nghiên cứu việc chế tạo tàu ngầm nguyên tử. Người được giao nhiệm vụ này là ông Đô-đốc Mĩ Hi-man Ri-cô-vơ. Tàu ngầm nguyên tử chạy bằng lò phản ứng hạt nhân không cần oxi nên có thể lặn dưới nước một thời gian dài, có thể chạy dưới nước một vòng quanh Trái Đất. Để chế tạo tàu ngầm nguyên tử, Công ty Oét-tinh-hao, một trong những công ty lớn nhất nước Mĩ về sản xuất thiết bị điện, đã thiết kế và chế tạo kiểu lò phản ứng nước áp lực (Pressurized Water Reator – ký hiệu PWR), chiếc lò phản ứng PWR đầu tiên được chế tạo thành công 30/3/1953 tại Ác - co, bang I-da-ho. Lò phản ứng này đã được dùng để chế tạo chiếc tàu ngầm mang tên Nao-ti-luýt.
Dựa trên kinh nghiệm thành công xây dựng lò phản ứng hạt nhân PWR cho tàu ngầm nguyên tử, Công ty Mĩ Oét-tinh-hao đã xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên ở Mĩ dùng lò PWR tại Si-pinh-poóc bang Pen-xin-va-ni-a, công suất 60MW (6000kW).
Nguyên tắc hoạt động của lò phản ứng hạt nhân PWR như sau:
Lò phản ứng dùng nhiên liệu là urani giàu 3%, chất làm chậm và chất tải nhiệt đều là nước thường (H2O). Nước tải được nén tới áp suất 130 – 150 kg/cm2
nên dù sau khi đi qua các thanh nhiên liệu trong lò phản ứng, nhiệt độ lên đến 3200C nhưng vẫn không sôi. Qua bộ phận trao đổi nhiệt, nước trong một vòng nước thứ hai sôi và tạo ra hơi nước làm quay
tuabin và khởi động máy phát điện. Sau khi đi qua bộ phận trao đổi nhiệt, chất tải nhiệt nguội đến 2500C, sau đó được bơm vào lò phản ứng để tiếp tục t ải nhiệt.
Lò phản ứng hạt nhân PWR là loại lò được dùng nhiều nhất trên thế giới hiện nay do độ an toàn cao, thể tích gọn, thời gian xây dựng nhanh, giá thành điện năng thấp. Trong số 441 lò phản ứng đang hoạt động trên thế giới hiện nay, có 259 lò PWR, chiếm gần 57%.
Mĩ là nước đứng đầu thế giới về số lượng lò phản ứng hạt nhân (104 lò trên tổng số 441 lò, chiếm gần 24%) và công suất điện hạt nhân (101465MW trên tổng số 370003MW chiếm 27%).