Theo khuyến cáo của Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), đối với các NMĐHN có công suất điện trên 300 MW, trong phạm vi bán kính 300 km cần có kế hoạch ứng phó với các sự cố lớn có thể xảy ra đối với các nhà máy này. Do vậy, việc nghiên cứu, đánh giá khả năng phát tán và ảnh hưởng của các chất phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân tới Việt Nam trong trường hợp xảy ra các sự cố hạt nhân là một nhiệm vụ cấp thiết.

Đối với các sự cố hạt nhân có thể xảy ra ở các nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành và Xương Giang của Trung Quốc, thực tế đặt ra một số vấn đề cần được làm sáng tỏ. Để giải quyết các vấn đề đó, chúng ta cần lựa chọn các mô hình tính toán phát tán phù hợp, để có được các kết quả tính toán phát tán có độ tin cậy cao. Qua nghiên cứu tìm hiểu nhóm đề tài Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam thấy rằng mô hình Lagrangian hoàn toàn có thể giải quyết được các vấn đề đặt ra liên quan tới tính toán phát tán chất phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc tới Việt Nam. Mô hình Lagrangian sử dụng các dữ liệu khí tượng thay đổi theo không gian và thời gian. Tuy nhiên cần có các nghiên cứu về sơ đồ mô phỏng quá trình vật lý của lớp biên hành tinh để tạo ra các dữ liệu khí tượng phù hợp cho quá trình mô phỏng phát tán chất phóng xạ tầm gần và tầm xa.

Nhằm đánh giá khả năng phát tán chất phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân trong một số tai nạn và đề xuất giải pháp ứng phó đối với một số kịch bản tai nạn tương ứng, TS. Nguyễn Hào Quang cùng các cộng sự tại Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam - Bộ Khoa học và Công nghệ đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá khả năng phát tán và ảnh hưởng của phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành và Xương Giang đến Việt Nam”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:

1. Về đánh giá khả năng phát tán chất phóng xạ xạ từ các nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành và Xương Giang của Trung Quốc đến Việt Nam

Đề tài nhận thấy vận chuyển các chất nhiễm bẩn trong khí quyển chủ yếu bị chi phối bởi trường gió. Các quá trình khác như nhiễu loạn, phản ứng hóa học, phân rã phóng xạ và rơi lắng cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phát tán chất nhiễm bẩn. Vì thế chiến lược phát triển mô hình đánh giá quá trình phát tán phóng xạ trong khí quyển đòi hỏi sự kết hợp của nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như: khí tượng, địa vật lý, an toàn bức xạ, vật lý hạt nhân, hóa học và công nghệ thông tin. Một vấn đề quan trọng trong mô hình hóa chất nhiễm bẩn trong không khí là phân tích thời gian sống của các chất nhiễm bẩn và khoảng cách đặc trưng mà các chất nhiễm bẩn có thể vận chuyển được (mà nó trực tiếp liên quan tới thời gian sống). Với các chất nhiễm bẩn có thời gian sống ngắn (thường là các chất có tính hoạt hóa cao hay các sol khí), chúng không có khả năng vận chuyển trên quãng đường dài và ảnh hưởng của chúng sẽ chỉ tập trung trong phạm vi địa phương. Với các chất nhiễm bẩn dạng khí có thời gian sống dài, chúng có thể được vận chuyển đi rất xa và vì thế chúng có vùng tác động rộng. Việc lựa chọn mô hình phát tán tầm gần và tầm xa để mô phỏng quá trình phát tán của các chất nhiễm bẩn khí cần phù hợp với đặc tính của các chất nhiễm bẩn.

Mô hình Gaussian có thời gian tính rất nhanh, chúng chỉ tính bằng các công thức giải tích cho các vị trí cần đánh giá. Tuy nhiên nó đòi hỏi các dữ liệu khí tượng được xử lý trước và tham số hóa quá trình nhiễu loạn. Mô hình Gaussian thường được áp dụng trong các phần mềm hỗ trợ ra quyết định trong ứng phó với các sự cố bức xạ, hạt nhân. Trong các trường hợp này yêu cầu về thời gian phản ứng nhanh là ưu tiên hàng đầu. Mô hình Gaussian cho kết quả không chính xác trong các trường hợp tốc độ gió thấp hoặc khi sự khuếch tán ba chiều là quan trọng cho nên các mô hình Gaussian đã được phát triển để tăng độ chính xác của chúng và tính đến các quá trình vật lý riêng. Các mô hình Gaussian thường được áp dụng trong phạm vi nhỏ hơn 100 km từ nguồn. Chúng thường được sử dụng để đánh giá tác động trong thời gian dài của các cơ sở công nghiệp có phát thải chất nhiễm bẩn khí.

Mô hình Lagrangian dựa trên các hiệu ứng tất định gây bởi trường gió và hiệu ứng ngẫu nhiên gây bởi các nhiễu loạn. Phân bố của một số lượng lớn các hạt mô phỏng cho ta đánh giá trường nồng độ chất nhiễm bẩn. Chi phí tính toán của các mô hình Lagrangian là độc lập với độ phân giải của mạng lưới đầu ra và vì vậy mô hình này là rất hiệu quả cho mô phỏng tầm gần. Tuy nhiên mô phỏng tầm xa đòi hỏi tính toán của một số lớn các quỹ đạo đơn lẻ mà chúng làm tăng rất nhanh chi phí tính toán. Mô hình Lagrangian cho phép tính được các quỹ đạo ngược thời gian để nhận biết các vùng có khả năng là nguồn phát chất nhiễm bẩn không khí. Mô hình Eulerian là mô hình giải số phương trình vận chuyển trong hệ tọa độ cố định. Về mặt toán học đây là phương trình đạo hàm riêng bậc hai và lời giải của nó với các điều kiện đầu và điều kiện biên thích hợp sẽ cho ta quá trình tiến triển trong không gian và thời gian của nồng độ chất nhiễm bẩn. Độ chính xác của mô hình Eulerian phụ thuộc vào độ phân giải của miền tính. Trong khi đó tài nguyên tính đòi hỏi tăng nhanh khi tăng độ phân giải của miền tính.

Mô hình Eulerian tính đến quá trình phát thải, vận chuyển, nhiễu loạn và phản ứng hóa học của các chất nhiễm bẩn trong pha khí kết hợp với khí tượng. Mô hình có thể được sử dụng để nghiên cứu trong phạm vi rộng.

Độ chính xác của các kết quả tính toán phát tán chất phóng xạ trong môi trường khí bằng chương trình FLEXPART-WRF chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác của dữ liệu khí tượng khu vực và số hạng nguồn. Mặc dù còn nhiều hạn chế về khả năng mô phỏng chính xác phân bố nồng độ hoạt độ và mật độ rơi lắng của các nhân phóng xạ chương trình FLEXPART-WRF cho phép mô phỏng khá chính xác thời điểm khối khí chứa chất phóng xạ tới các điểm quan trắc và xu thế phân bố mật độ rơi lắng của nhân phóng xạ ở quy mô tầm gần. Chương trình FLEXPART với bộ dữ liệu khí tượng GFS cho phép mô phỏng phát tán chất phóng xạ tầm xa. Sử dụng các dữ liệu quan trắc phóng xạ tại trạm Tokai-Mura để kiểm tra năng lực mô phỏng của nhóm thực hiện đề tài cho thấy năng lực mô phỏng của nhóm thực hiện đề tài cũng tương đồng với một số nhóm mô phỏng khác trên thế giới. Sự phù hợp giữa dữ liệu quan trắc tại các vị trí quan trắc ở khu vực Đông Nam Á và dữ liệu mô phỏng bởi chương trình FLEXPART là khá tốt. Thời gian tới của khối khí chứa chất phóng xạ đến các điểm quan trắc được mô phỏng rất tốt. Hệ số tương quan giữa dữ liệu quan trắc và dữ liệu mô phỏng là có ý nghĩa thống kê đối với hầu hết các điểm quan trắc.

2. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các thông số khí tượng phục vụ cho việc xây dựng các bộ dữ liệu khí tượng khu vực và toàn cầu sử dụng cho đánh giá phát tán chất phóng xạ tầm gần và tầm xa từ các kịch bản sự cố xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành và Xương Giang. Qua các kết quả so sánh với các bộ số liệu khí tượng tái phân tích và quan trắc được trong khu vực cho thấy các bộ dữ liệu xây dựng đáp ứng được mục tiêu và các yêu cầu đặt ra.

Đã đánh giá mức độ ảnh hưởng của khả năng phát tán các nhân phóng xạ với bộ số liệu khí tượng đặc trưng cho từng tháng trong năm và một số kịch bản khí tượng cực đoan cho các số hạng nguồn theo các cấp độ 5, 6 và 7 của thang sự cố INES. Qua các kết quả mô phỏng phát tán phóng xạ sử dụng chương trình FLEXPART-WRF và FLEXPART kết hợp với dữ liệu khí tượng WRF và GFS để đánh giá đặc trưng phát tán phóng xạ từ NMĐHN Cảng Phòng Thành và Xương Giang của Trung Quốc, các kết quả tính toán định tính và định lượng đều cho thấy phóng xạ phát tán từ NMĐHN Cảng Phòng Thành và Xương Giang phân bố theo đặc trưng khí tượng khu vực trong năm.

Từ kết quả tính toán mô phỏng lan truyền phóng xạ và đánh giá phân bố liều bức xạ đối với các sự cố tai nạn từ nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành và Xương Giang tương ứng với từng thời điểm trong năm cho thấy chưa có mức can thiệp cho hành động bảo vệ khẩn cấp cũng như cho hành động tái định cư và kết thúc tái định cư bị vượt quá để có thể phải thực hiện các biện pháp can thiệp tương ứng. Tuy nhiên đã có những mức can thiệp tác nghiệp dựa trên các giá trị phóng xạ đo được bị vượt quá như suất liều trong không khí và mật độ rơi lắng của các nhân phóng xạ trên bề mặt đất bị vượt quá cần phải xác định vùng bị ảnh hưởng để thực hiện các biện pháp can thiệp tương ứng. Luồng khí phóng xạ ảnh hưởng đến Việt Nam chủ yếu diễn ra vào các tháng có gió mùa Đông Bắc và khu vực bị ảnh hưởng tương đối rộng có thể bao gồm toàn bộ các tỉnh miền Bắc và các tỉnh miền Trung xuống đến tận Đà Nẵng.

3. Thông qua việc thực hiện đề tài này đã hình thành nhóm cán bộ có đủ năng lực thực hiện các tính toán, đánh giá phát tán chất phóng xạ từ các cơ sở hạt nhân.

Nhóm đề tài kiến nghị cần lập kế hoạch kiểm soát tiêu thụ lương thực thực phẩm ở khu vực có thể bị ảnh hưởng nhiều bởi luồng khí phóng xạ khi xảy ra sự cố tại NMĐHN Cảng Phòng Thành và Xương Giang gồm các tỉnh khu vực miền Bắc và Bắc Trung bộ này. Trong thời gian tới cần xây dựng một số quy trình cần phải thực hiện trong quá trình chuẩn bị ứng phó đối với các vùng (PAZ,UPZ,EPD,ICPD) và những hoạt động đánh giá, so sánh các phần mềm để đề xuất lựa chọn phần mềm được sử dụng cho hỗ trợ ra quyết định. Bên cạnh đó, cần đầu tư cấu hình máy tính đủ mạnh để có thể chạy được các phần mềm đánh giá phát tán đáp ứng yêu cầu kịp thời hỗ trợ ra quyết định ứng phó, xây dựng và hoàn thiện hệ thống cơ sở dữ liệu về khí tương thuỷ văn cũng như cơ chế phối hợp chia sẻ dữ liệu này giữa các cơ quan có thẩm quyền để có đủ dữ liệu khí tượng thủy văn phục vụ cho bài toán đánh giá phát tán phóng xạ.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19536/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)