|
Nhà máy điện Fukushima sau thảm họa ngày 11/3/2011
|
Ông William Peebles thuộc Công ty Sargent & Lundy (bang Illinois, Mỹ) mở đầu hội thảo về năng lượng hạt nhân kéo dài hai ngày bằng việc mô tả những gì đã xảy ra tại Nhật Bản vào ngày 11/3 và đánh giá hiện nay về phạm vi thiệt hại. Theo ông Peebles thì số người thiệt mạng do động đất và sóng thần lại tăng lên. Ông lưu ý rằng bốn lò phản ứng bị hư hại tại Nhà máy điện Fukushima đã phải chịu “đòn kèm theo cú đấm bồi”, dẫn đến tình trạng đáng sợ mà giới hạt nhân trên thế giới gọi là “mất điện nhà máy điện”, tình trạng mất điện trong đó các hệ thống an toàn bị vô hiệu hóa hoàn toàn. Trước tiên, một trận động đất ghê gớm làm rung chuyển vùng bờ biển Nhật Bản mà theo tính toán đạt tới 9,0 độ Richter, vượt xa những gì mà đất nước này đã từng trải qua và được ghi chép lại. Các đường dây điện dẫn đến nhà máy đều bị cắt đứt. Tiếp đó là “cú nốc ao”, một đợt sóng thần cao tới 10 m – cũng là sự kiện chưa từng thấy - đổ xuống nhà máy, phá hủy các tổ máy phát diezel dự phòng của nhà máy và chặn đường đội cứu hộ tới ứng cứu.
Các vụ nổ, tan chảy nhiên liệu, bụi phóng xạ lan tỏa và lượng khổng lồ người dân phải lánh nạn do sự cố khiến Fukushima trở thành thảm họa lớn thứ hai trong lịch sử điện hạt nhân dân sự, chỉ đứng sau vụ nổ hạt nhân Chernobyl (26/4/1986) ở Ukraina xảy ra cách đây suýt soát 25 năm. Sự kiện Fukushima cũng là bối cảnh đáng sợ cho các cuộc thảo luận ở Chicago. Trong suốt cuộc họp, những người trong ngành điện hạt nhân luôn thảo luận về điều gì có thể xảy ra với ngành công nghiệp hạt nhân Nhật Bản. Một số người cho rằng Công ty Điện lực Tokyo (TEPCO), đơn vị sở hữu và vận hành Nhà máy điện Fukushima, sẽ sống sót nếu được chính phủ Nhật nâng đỡ. Nhiều người khác lại khẳng định rằng TEPCO không phải là “lớn đến mức không thể phá sản” và sẽ không tồn tại lâu sau thảm họa hạt nhân.
Đối với các đơn vị triển khai và các đơn vị vận hành nhà máy điện hạt nhân, rủi ro hoàn toàn không phải là sự kiện bất thường mà một nhà máy chẳng may gặp phải như vụ vừa qua ở Nhật Bản, vụ Chernobyl ở Ukraina hoặc vụ lò phản ứng ở Three Mile Island (Mỹ) hồi năm 1979. Rủi ro xuất hiện ngay từ khi bắt đầu lập kế hoạch dự án. Các rủi ro kinh tế và kỹ thuật luôn đầy rẫy trong giai đoạn lập kế hoạch và xây dựng các tổ máy hữu ích đến kỳ diệu để phát điện này nhưng lại phức tạp đến mức khó hình dung nổi. Đó là những rủi ro không sớm bộc lộ nhưng là có thực và đáng kể.
Các công trình qui mô nhỏ
Hội thảo chuyên đề hạt nhân bao gồm chuyên mục được nhiều người quan tâm, một “đối tượng mới có ý nghĩa lớn”, đó là lò phản ứng nhỏ dạng môđun (small, modular reactor – SMR). Từ lâu SMR đã được đánh giá cao do mức rủi ro thấp đối với sức khỏe và an toàn công cộng. Với hàng loạt các đặc tính thụ động để kiềm chế kịch bản tai nạn, giúp cho việc phản ứng và khôi phục dễ dàng hơn, SMR xem ra rất tốt đẹp nếu đánh giá trên bản vẽ.
Hãy hình dung phản ứng phân rã hạt nhân xảy ra bên trong bình cách nhiệt lớn bằng thép (đây không phải là phản ứng tổng hợp hạt nhân lạnh mà là phản ứng phân rã nóng). Đó là NuScale Power, một sản phẩm của nhóm nghiên cứu thuộc Bộ Năng lượng Mỹ bao gồm Trường đại học Quốc gia bang Oregon, Phòng Thí nghiệm Quốc gia bang Idaho, và một chi nhánh trước đây của Công ty Bechtel (bang California, Mỹ). Lò phản ứng nước áp lực công suất 45 MW điện này nằm gọn trong buồng hình ống cao 65 foot (19,8 m), đường kính 14 foot (4,27 m), bên trong hút chân không. Trong nhà máy vận hành thương mại, một số chai chân không này sẽ được bố trí trong bể ngầm dưới đất chứa 4 triệu galông (15.140 m3) nước, tạo nên rào chắn an toàn bổ sung và hấp thụ xung lực trong trường hợp xảy ra động đất (nơi sẽ đặt NuScale ở bang Oregan sẽ không có hiện tượng này). Một tấm khiên bằng bê tông phủ bên trên bể nước và bọc kín mọi chất gây nhiễm xạ.
Theo phát biểu của ông Ed Wallace (thuộc dự án NuScale Power) tại triển lãm điện này thì “Ý tưởng bình cách nhiệt này là hoàn toàn mới”. Ông Wallace, phó chủ tịch chính về vấn đề pháp chế, tham gia dự án NuScale cách đây một năm. Trước đó, ông đã từng làm việc nhiều năm cho dự án lò phản ứng tầng cuội dạng môđun (pebble bed modular reactor – PBMR) của công ty Exelon ở Chicago và công ty PBMR Pty của Cộng hòa Nam Phi. Công việc của ông Wallace là hướng dẫn và dẫn đường, đưa thiết kế NuScale qua con đường đầy gian nan của qui trình cấp phép của Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Mỹ (Nuclear Regulatory Commission – NRC). Ông Wallace mô tả các ý tưởng cơ sở về việc cấp phép cho các công nghệ mới độc đáo của lò phản ứng, các thách thức mà các công nghệ này đặt ra, và sự cần thiết để các nhà thiết kế, các đơn vị triển khai và các cơ quan điều tiết có được tiếng nói chung và hiểu được công nghệ (xem hình vẽ).
|
Các khối của công trình hạt nhân. Mô đun NuScale Power sử dụng công nghệ lò phản ứng nước áp lực với các hệ thống an toàn thụ động để sản xuất 45 MW điện. Lò phản ứng cỡ nhỏ dạng môđun này được nạp lại sau 30 tháng, nhiên liệu 4,95% UO2 làm giàu. Để hiểu về qui mô lò phản ứng, lưu ý rằng bình chỉ cao 19,8 m. Có thể xây dựng kết hợp nhiều tổ máy để đạt công suất yêu cầu.
|
Theo ông Wallace, đánh giá xác suất rủi ro (probabilistic risk asessment – PRA) đóng vai trò then chốt trong việc đáp ứng các vấn đề phức tạp đan xen của quá trình cấp phép. Ông Wallace cho rằng PRA dự án NuScale tạo con đường tập trung phân tích, đảm bảo chắc chắn các câu hỏi đúng đắn đều đã đặt ra và đã được giải đáp – tức là làm sáng tỏ mọi vấn đề có thể có nghi vấn – và mang lại sức mạnh cho khái niệm quen thuộc: Bảo vệ theo chiều sâu. Ông Wallace nói: “Giá trị thực sự của PRA thể hiện trong hành trình”. PRA tăng sức mạnh cho bản thiết kế.
Điều tiết điện hạt nhân
Ông Wallace lưu ý rằng “hàng loạt vấn đề nảy sinh từ sự kiện Fukushima.” Bà Stephanie Coffin thuộc Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Mỹ (NRC) mô tả một số vấn đề mà cơ quan điều tiết gặp phải. Ý kiến tư vấn cơ bản cho những người lập kế hoạch về công nghệ hạt nhân mới: “Trước khi nộp đơn cần đến gặp NRC và đưa ra các đề suất cụ thể”. Bà nhắc đi nhắc lại nhiều lần lời khuyên này trong khi trình bày tham luận.
Một trong những vấn đề nảy sinh từ sự cố tại Nhật Bản và cũng là vấn đề mà NRC đòi hỏi phải được tính đến đối với các dự án lò phản ứng nhỏ dạng môđun (SMR), đó là vùng khu vực khẩn cấp xung quanh nhà máy là bao nhiêu. Các lò phản ứng hạt nhân truyền thống đa số là lớn nên được bố trí ở xa các trung tâm dân cư, nhưng lõi lò phản ứng lại chứa lượng sản phẩm bức xạ lớn hơn nhiều. Các SMR, đặc biệt khi được sử dụng để phát kết hợp điện và nhiệt, sưởi ấm đô thị kết hợp với phát điện, có nhiều khả năng được bố trí gần các khu dân cư đông đúc, nhưng chúng lại có nồng độ chất độc hại thấp hơn nhiều.
Một vấn đề khác mới nổi lên là biên chế nhân viên phòng điều khiển. Theo qui định hiện nay của NRC thì một người vận hành chỉ có thể điều khiển tối đa là hai lò phản ứng. Còn các công trình lắp đặt SMR có thể có 6 tổ máy hoặc nhiều hơn, mà chỉ cần một người vận hành điều khiển. Điều này cũng khiến một số cán bộ NRC không an tâm.
Qui trình NRC cấp phép cho các dự án hạt nhân nhỏ cũng đã có sẵn trên bàn. Có hai con đường để nhận được văn bản cuối cùng về cấp phép hoạt động. NuScale có kế hoạch đến năm 2012 sẽ nộp đơn xin NRC xác nhận thiết kế lò phản ứng theo chương trình chủng loại của NRC (còn gọi là Phần 52 về bố trí địa điểm trong Luật điều tiết Liên bang), với hy vọng sẽ được phê duyệt vào năm 2019. Đây là qui trình “một điểm dừng” (one-stop process) theo đó sẽ còn phải được phê duyệt về thiết kế lò phản ứng. Trong khi đó Cơ quan điều tiết Thung lũng sông Tennessee (Tennessee Valley River) lại đang làm việc với các công ty Babcock & Wilcox (B&W) và Bechtel về bố trí lò SMR mPower của công ty B&W tại địa điểm Clinch River thuộc TVA theo qui trình cấp phép hai bước “Phần 50” truyền thống của NRC.
Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Mỹ (NRC) không khuyến nghị nên áp dụng qui trình nào. Bà Coffin khẳng định với mọi người tại hội trường rằng Ủy ban điều tiết “đang chuẩn bị tăng cường hoạt động cấp phép cho các lò phản ứng tiên tiến” và rằng NRC “sẽ xét duyệt kịp thời các đơn nộp lên.”
Kết thúc đánh giá rủi ro
Ông Christopher Dann - Phó chủ tịch của Công ty Booz & Co. tóm tắt các rủi ro trong quá trình triển khai và về công tác điều tiết điện hạt nhân mà các sự kiện tại Nhật Bản đặt ra. Ông nói: “Các nhà máy điện cũ nhất và các nhà máy có nhiều khả năng chịu tác động của thiên tai như bão, lũ lụt, và các tai họa ít xảy ra khác sẽ phải được rà soát hết sức nghiêm ngặt; các nhà máy xây mới cần lường trước khả năng gặp sự chống đối mạnh hơn tại địa phương nếu như những người thuộc phái “xanh” và “định mệnh” đưa ra lý lẽ đòi đình hoãn dự án”. Cuối cùng, theo ông Dann, tác động của sự cố Fukushima “sẽ tùy thuộc vào tình trạng của nhà máy, bản chất của công nghệ, lập trường trong nước về tương lai của điện hạt nhân và các phương án sẵn có về nguồn nhiên liệu thay thế.”
Theo ông Dann, có lẽ rủi ro lớn nhất đối với tương lai điện hạt nhân nước Mỹ nằm hoàn toàn trong tay của ngành công nghiệp hạt nhân và các cơ quan điều tiết. Ông nói rằng “giá của khí tự nhiên chính là động lực thúc đẩy tính kinh tế cơ bản” của điện hạt nhân.