Nếu có phát tán phóng xạ: Ứng phó theo cách nào?
Việc sống gần một nhà máy điện hạt nhân có khiến người ta thấp thỏm lo âu về nguy cơ sự cố rò rỉ phóng xạ? Dù chỉ lơ lửng đâu đó nhưng băn khoăn này đã đặt ra một vấn đề mà ngành hạt nhân Việt Nam buộc phải đối diện: nếu có thì sẽ ở mức nào và khi đó sẽ ứng phó theo kịch bản nào?
Phòng Thành Cảng, nhà máy điện hạt nhân với công nghệ nội địa hóa của Trung Quốc nằm cách biên giới Việt Nam khoảng 50 km, bắt đầu vận hành từ năm 2018. Nguồn: Reuters
Dường như có một sự trùng hợp thật ngẫu nhiên, khi nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Hào Quang (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam) chuẩn bị nghiệm thu 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” (KC.05/16-20) sau năm năm thực hiện thì cũng là lúc đồng loạt các tờ báo quốc tế như CNN, New York Times, BBC, Reuters, DW, AP…, và sau là Việt Nam, cùng đưa tin về một vụ rò rỉ khí từ nhà máy điện hạt nhân Đài Sơn (Taishan) ở Giang Môn, Quảng Đông (Trung Quốc). Mặc dù theo đánh giá của các chuyên gia Việt Nam, sự việc này không nghiêm trọng, không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh nhưng thông tin mà báo chí đăng tải với nhiều đồn đoán khiến không ít người “giật thột” về khả năng luồng phóng xạ phát tán đến Việt Nam và đặt ra một số câu hỏi trên các trang mạng xã hội “liệu các nhà máy điện hạt nhân gần Việt Nam có đủ an toàn?”, “liệu có phải sơ tán nếu có sự cố xảy ra?”, “phải chuẩn bị gì để ứng phó trước nguy cơ đó?”…
Quả thật, không dễ ngay tắp lự trả lời được các câu hỏi này.
Hãy xét một khía cạnh điển hình của vấn đề. Cũng tương tự như sự lan truyền của các chất ô nhiễm thông thường trong không khí, sự phát tán các nhân phóng xạ từ sự cố ở các nhà máy điện hạt nhân (nếu có) là một dạng bài toán phức tạp, không chỉ chịu ảnh hưởng từ nguồn phát mà còn phụ thuộc vào rất nhiều tham số khí tượng, địa hình, khí quyển… “Về bản chất, ở đây chất nhiễm bẩn trong không khí là chất phóng xạ nên nó có một thuộc tính khác với chất ô nhiễm phi phóng xạ là có sự phân rã theo thời gian trong suốt quá trình vận chuyển. Do đó, các vấn đề liên quan đến đánh giá phát tán chất phóng xạ không bao giờ là bài toán đơn giản”, TS. Nguyễn Hào Quang, chủ nhiệm đề tài, cho biết.
Khó như vậy, nhưng theo TS. Trần Chí Thành (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam), một nhà nghiên cứu về an toàn hạt nhân từng có nhiều năm làm việc ở Thụy Điển: “Việc quan trắc phóng xạ, dự báo và đánh giá được phát tán phóng xạ là chuyện chắc chắn chúng ta phải làm. Có như vậy thì mình mới có thể tìm được nghiệm cho bài toán là nếu có sự cố rò rỉ phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân gần Việt Nam thì ứng xử như thế nào”.
Nhưng thôi thúc tìm nghiệm cho bài toán đó không dễ khỏa lấp đi một thực tại: từ trước đến nay dữ liệu từ nguồn phát như vậy không phải là lợi thế của các nhà nghiên cứu Việt Nam. Đó thực sự là tình huống “bài toán trong bài toán” mà họ cần phải giải quyết trước khi đi tìm đáp án chính.
Không có đủ dữ liệu
Thông thường, việc đánh giá phát tán phóng xạ từ một nhà máy điện hạt nhân đòi hỏi một thông số quan trọng là số hạng nguồn (source terms) – các loại và lượng phóng xạ hoặc vật liệu có khả năng gây nguy hiểm phát tán ra môi trường sau một tai nạn1. Khi có số hạng nguồn trong tay thì về cơ bản, “nhà nghiên cứu mới có thể đánh giá được đúng mức tổng lượng phóng xạ mà một sự cố hạt nhân có thể tung ra vào môi trường khí quyển. Nhìn chung, người ta thường tính được lượng nhân phóng xạ dựa trên tổng lượng các nhân phóng xạ được tích lũy trong quá trình vận hành của nhà máy điện hạt nhân và nhân lên với hệ số rò rỉ của nó”, TS. Nguyễn Hào Quang giải thích.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài lại không có đủ thông tin về số hạng nguồn của Cảng Phòng Thành (Fangchenggang) và Xương Giang (Changjiang), hai nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc gần Việt Nam nhất.
Đây không phải là khó khăn riêng của nhóm nghiên cứu Việt Nam, các đồng nghiệp quốc tế của họ cũng ở tình thế tương tự. Trung Quốc không cởi mở lắm trong việc giới thiệu công nghệ của mình với thế giới. Ngoài những yếu tố thiết kế về nguyên tắc (conceptual design), người ta cũng không biết gì nhiều về công nghệ nội địa hóa của Trung Quốc, cho dù họ đã có chính sách nội địa hóa công nghệ hạt nhân từ những năm 1970. Theo thông tin từ Hiệp hội hạt nhân thế giới (WNA), nơi quy tụ đầy đủ thông tin về hoạt động R&D đến vận hành các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới, công nghệ hạt nhân của Trung Quốc được đặt trên nền tảng học hỏi từ Canada, Pháp, Nga, Mỹ và sau đó được nội địa hóa cả về công nghệ và thiết bị. Hai lò phản ứng Cảng Phòng Thành 1 và 2 hiện đang vận hành tại Quảng Tây đều theo công nghệ CPR-1000, một phiên bản sửa đổi và cập nhật từ công nghệ M310 của Pháp với ba nhánh làm mát sơ cấp (tải nhiệt từ lò phản ứng) được nhập khẩu từ những năm 1980. Nó được coi là “lò phản ứng nước áp lực Trung Quốc cải tiến” và thiết kế theo thế hệ 2+, với trang thiết bị và kiểm soát được số hóa và vòng đời 60 năm. Trong khi đó, hai lò phản ứng Xương Giang 1 và 2 hiện đang vận hành trên đảo Hải Nam được thiết kế theo công nghệ CNP-600 với hai nhánh làm mát sơ cấp thuộc thế hệ thứ hai, cũng trên cơ sở công nghệ của Pháp2.
Vậy có thể lấy dữ liệu từ đâu để “thay thế” số hạng nguồn của hai nhà máy này? Giải pháp mà TS. Nguyễn Hào Quang đưa ra là “khi thực hiện đề tài, mình lấy số hạng nguồn của nhà máy Fukushima Nhật Bản. Tất nhiên, số hạng nguồn của từng lò phản ứng phụ thuộc vào công nghệ nhưng tổng lượng các nhân phóng xạ tích lũy trong từng thanh nguyên liệu của các công nghệ khác nhau cũng tương đương nhau nên mình mới thử nghiệm như vậy”.
Các công nhân xây dựng tại nhà máy điện hạt nhân Xương Giang trên đảo Hải Nam, Trung Quốc. Ảnh chụp năm 2015. Nguồn: AP
Song song với quá trình tìm số hạng nguồn, nhóm nghiên cứu làm quen với FLEXPART, một mô hình mã nguồn mở do các nhà nghiên cứu Áo phát triển để mô phỏng quá trình vận chuyển, khuếch tán, lắng đọng khô và ướt, phân rã phóng xạ, các phản ứng hóa học bậc 1 của các chất nhiễm bẩn phát thải từ nguồn. Xảy ra vào năm 2011, sự cố Fukushima đã dẫn tới sự nhiễm bẩn phóng xạ đối với môi trường, sau đó gió mùa và các dòng hải lưu đã vận chuyển các chất phóng xạ đến nhiều nơi của Bắc bán cầu. “Sự cố Fukushima chính là cơ hội để giới khoa học kiểm chứng năng lực của mình về đánh giá phát tán chất phóng xạ bằng nhiều mô hình khác nhau”, TS. Nguyễn Hào Quang nói và cho biết, số hạng nguồn mà anh và cộng sự sử dụng được lấy từ công bố của các nhà nghiên cứu Nhật Bản với số liệu được tinh chỉnh, xuất bản trên Journal of Environmental Radioactivity năm 20193.
Xây dựng các kịch bản sự cố
Sự quan tâm bất ngờ của nhiều người trước tin đồn rò rỉ khí ở nhà máy điện hạt nhân Đài Sơn cho thấy suy nghĩ của các nhà nghiên cứu khi đề xuất đề tài vào năm 2017 là đúng đắn. Ở góc độ một chuyên gia an toàn hạt nhân, TS. Trần Chí Thành cho rằng, không thể loại trừ 100% khả năng rủi ro cũng như không thể loại trừ sự cố, hỏng hóc nhỏ có thể xảy ra đối với nhà máy điện hạt nhân, cho dù xác suất để xảy ra các sự cố nặng như Fukushima ở mức thấp hơn 10-6, khi đã áp dụng những tiêu chuẩn về an toàn của các công nghệ thế hệ sau. “Về nguyên tắc, mình cần đánh giá tình huống xấu nhất nên những kịch bản Việt Nam chọn theo ba cấp bậc nặng nhất của thang sự cố INES của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) có thể xảy ra và có thể ảnh hưởng đến Việt Nam”, TS. Nguyễn Hào Quang bổ sung.
Thông thường trong một tai nạn hạt nhân, những nhân phóng xạ thoát ra đầu tiên khỏi lò phản ứng là khí trơ như Xenon, Krypton, sau đó là các mảnh phân hạch hình thành các mảnh phân hạch như nhân phóng xạ Iodine -131, Caesium – 137, Caesium -134… Nhóm nghiên cứu đã lấy dữ liệu nhân phóng xạ Caesium-137 từ sự cố Fukushima đưa vào FLEXPART để mô phỏng phát tán chất phóng xạ trong môi trường khí quyển. Theo giải thích của TS. Nguyễn Hào Quang, “chúng tôi chọn Caesium-137 bởi tính chất hóa học của Caesium -137 không phức tạp như Iodine -131 và kỹ thuật đo khá dễ dàng và tin cậy hơn. Thông qua việc mô phỏng sự phát tán của Caesium -137, chúng tôi muốn kiểm chứng kết quả có phản ánh đúng diễn tiến của sự cố Fukushima hay không, qua đó mới có thể biết được là mình có khả năng sử dụng phần mềm này tốt hay chưa”.
Các nhà nghiên cứu Việt Nam đã kiểm chứng khả năng sử dụng mô hình mô phỏng của mình bằng việc so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu biến thiên nồng độ phóng xạ Caesium-137 ở ba trạm quan trắc Futaba, Naraha và Tokai gần Fukushima cũng như dữ liệu về mật độ rơi lắng của Caesium-137 mà Nhật Bản cùng Mỹ thực hiện khi đo đạc vùng nhiễm bẩn phóng xạ trên bề mặt. Kết quả đạt được đúng như mong đợi. “Sau khi khẳng định được năng lực ở mức tương tự như các nhóm khác trên thế giới trong việc sử dụng phần mềm này, mình có đủ tự tin là dùng đúng công cụ và có thể áp dụng nó vào các kịch bản sự cố có khả năng xảy ra ở Phòng Thành, Xương Giang cũng như đánh giá ảnh hưởng sự cố xảy ra ở gần hai nhà máy này”. TS Nguyễn Hào Quang chia sẻ niềm vui chân thành của người làm nghiên cứu.
Từng nút thắt của bài toán được gỡ một cách bài bản như vậy. Với sự hỗ trợ của ba chuyên gia của Viện Vật lý địa cầu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) trong việc xử lý và tính toán các dữ liệu khí tượng, họ sử dụng hệ thống mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết WRF của Mỹ, vốn là mô hình cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra các mô phỏng phản ánh được dữ liệu quan sát thực tế hoặc nhận diện được các điều kiện khí quyển. Từ dữ liệu toàn cầu của Cơ quan nghiên cứu Khí quyển và đại dương Mỹ (NOAA) làm đầu vào, “chúng tôi đã tính toán lại dữ liệu khí tượng xung quanh khu vực Phòng Thành Cảng hay Xương Giang, qua đó cho phép chúng tôi tính đến các yếu tố địa hình ở Việt Nam có thể ảnh hưởng lên các dữ liệu về khí tượng, đặc biệt là những tham số khí tượng ảnh hưởng trực tiếp đến phát tán phóng xạ như đường đi của gió, tốc độ gió, mưa…”, TS Nguyễn Hào Quang nói.
Các kịch bản phát tán ô nhiễm được bổ sung nhiều thông số quan trọng, đặc biệt với kịch bản phát tán phóng xạ từ Phòng Thành. Anh cho biết “Chúng tôi tập trung vào Phòng Thành Cảng hơn Xương Giang bởi nếu trong trường hợp xảy ra sự cố thì đây sẽ là nơi ảnh hưởng đến Việt Nam nhiều hơn, chủ yếu là do thời tiết và địa hình. Xương Giang cách bờ biển Việt Nam tới 200 km, tức là gấp bốn lần con đường từ Phòng Thành Cảng đến biên giới Việt Nam. Khi đi đường dài, phóng xạ cũng bị phân rã, pha loãng đi. Mặt khác, con đường phát tán từ Phòng Thành Cảng sang Việt Nam có địa hình hết sức phức tạp. Chúng ta biết là khi gió vào những vùng có địa hình khác nhau thì hướng của nó cũng thay đổi, do đó đường đi của ô nhiễm cũng thay đổi”.
Để có thể có được cái nhìn toàn diện về các điều kiện khí tượng có thể ảnh hưởng đến con đường lan truyền phóng xạ, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra các kịch bản theo 12 tháng trong một năm khí hậu điển hình và một năm có khí hậu cực đoan. Vậy sự cố xảy ra vào thời gian nào thì có nguy cơ ảnh hưởng nhiều nhất đến Việt Nam và ngược lại? “Khi phân tích sâu vào tình huống thời tiết có ảnh hưởng mạnh nhất đến quá trình lan truyền phóng xạ vào Việt Nam, chúng tôi thấy thời điểm ảnh hưởng nhiều nhất là vào những tháng có gió mùa đông bắc khô vào đầu mùa đông, độ ẩm và lượng mưa thấp có thể dẫn đến lượng phóng xạ vận chuyển vào Việt Nam lớn. Tuy nhiên vào mùa hè thì mọi chuyện lại khác. Lúc đầu, chúng tôi nghĩ đến những tình huống khí tượng như bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn… có thể làm trầm trọng hơn vấn đề nhưng các hiện tượng như vậy cũng giúp pha loãng ô nhiễm giống như ô nhiễm không khí và thật ra cũng có những cơn bão tốc độ xoáy của nó tập trung vào địa phương, giữ phóng xạ không cho phát tán và tập trung rơi lắng gần nhà máy, do đó không ảnh hưởng nhiều đến Việt Nam”, anh nói.
Có thể ứng phó theo cách nào?
Việc sẵn sàng ứng phó với các sự cố rò rỉ hạt nhân từ các nhà máy như Cảng Phòng Thành và Xương Giang hết sức cần thiết với Việt Nam, dù với những công nghệ hạt nhân thế hệ mới, khi xảy ra sự cố, các chất phóng xạ sẽ được giữ lại trong tòa nhà lò (containment), qua đó giảm thiểu được lượng phóng xạ thoát ra ngoài môi trường, TS. Trần Chí Thành nhận xét.
Từ các kịch bản giả định về trường hợp sự cố nặng theo thang sự cố/tai nạn hạt nhân quốc tế (INES), các nhà nghiên cứu đã đề xuất một số phương án ứng phó. Trong điều kiện tồi tệ nhất như sự cố tương tự Fukushima xảy ra ở Phòng Thành Cảng thì ảnh hưởng của phóng xạ có ở hầu khắp các tỉnh ở phía Bắc Việt Nam đến Bắc Trung bộ với những mức độ khác nhau. “Tùy theo những kịch bản cụ thể, thời gian và điều kiện khí tượng cụ thể thì chúng ta mới biết được vùng nào bị ảnh hưởng nhiều nhất, chứ không thể nói là vùng A, B, C là vùng luôn luôn bị ảnh hưởng được”, TS. Nguyễn Hào Quang giải thích.
Điểm may mắn lớn nhất theo anh là ở Việt Nam, hầu như sẽ không ảnh hưởng trực tiếp đến sự vật, con người bởi “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 Cảng Phòng Thành, có thể thấy chúng ta chưa cần đến mức can thiệp bảo vệ khẩn cấp như sơ tán, di dời người dân nhưng chúng ta cần phải xác định vùng bị ảnh hưởng – vùng có giá trị suất liều bức xạ đo được hay mật độ rơi lắng của các nhân phóng xạ I-131 và Cs-137 lớn hơn giá trị ngưỡng – để thực hiện các biện pháp can thiệp tương ứng theo hướng dẫn của IAEA và Thông tư 25/2014/TT-BKHCN”, TS. Nguyễn Hào Quang giải thích. Ví dụ, khi mức suất liều của luồng khí phóng xạ đi qua Việt Nam lớn hơn 1 µSv/h cần phải lập tức dừng tiêu thụ thực phẩm và sữa trong khu vực luồng khí đi qua cho tới khi xác định được chính xác nồng độ các nhân phóng xạ, còn các nhân phóng xạ trong các hàng hóa nông nghiệp nhỏ hơn giới hạn cho phép thì vẫn được phép lưu thông.
Những quyết định ứng phó như vậy luôn luôn phải phụ thuộc vào giá trị đo đạc, quan trắc. Tuy nhiên, anh lưu ý là trong trường hợp sự cố, hiệu ứng tâm lý có thể còn mạnh hơn ảnh hưởng trực tiếp của phóng xạ: “Quan tâm đến thông tin là điều chính đáng của mọi người nhưng chúng ta cần nắm thông tin một cách chính xác để có thể hiểu rõ thông tin, từ đó tránh những thổi phồng không đáng có, dẫn đến hoảng loạn trong xã hội”.
Tình huống này không thực sự xa lạ. Vào tháng 4/2021, quyết định xả hơn một triệu tấn nước đã qua xử lý từ nhà máy Fukushima ra bờ biển phía Đông của Chính phủ Nhật Bản đã làm xôn xao dư luận và dấy lên phản đối của Trung Quốc, Hàn Quốc cũng như các nhà hoạt động môi trường quốc tế. Những phản đối này đã bỏ qua một sự thật: xả nước thải đã qua xử lý là một phần trong chuỗi các hoạt động tiêu chuẩn của mọi nhà máy điện hạt nhân và trong suốt cả một thập kỷ, nước ô nhiễm ở Fukushima đã trải qua quá trình như vậy. Theo Nature, không có bằng chứng nào cho thấy nước đã qua xử lý ở Fukushima tồn tại mức phóng xạ lớn hơn mức nền hiện có trong môi trường. Ông Jordi Vives I Batlle, nhà nghiên cứu về ảnh hưởng của bức xạ đối với các hệ sinh thái biển tại Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân của Bỉ, và bà Deborah Oughton, Giám đốc Trung tâm Phóng xạ Môi trường tại Đại học Khoa học Sự sống Na Uy, đều cho biết, việc xử lý đã loại bỏ hầu hết các hạt nhân phóng xạ bao gồm cesium và stronti, và chỉ còn lại triti – chất phát ra liều bức xạ thấp nhất so với bất kỳ hạt nhân phóng xạ nào4.
Vậy có cách nào để mọi người hiểu đúng về thông tin phóng xạ? Cũng như quan điểm của nhà hải dương học và hóa học biển Shigeyoshi Otosaka tại ĐH Tokyo, người từng nghiên cứu các mô hình phân tán hạt nhân phóng xạ Fukushima, là việc truyền đạt thông tin khoa học phải được thực hiện cẩn thận để tránh tạo ra hiểu lầm không đáng có, TS. Nguyễn Hào Quang cho rằng, bên cạnh việc phòng ngừa sự cố và có kế hoạch ứng phó một cách cụ thể, các nhà quản lý cũng phải lên kế hoạch truyền đạt thông tin một cách rộng rãi, rõ ràng và minh bạch để mọi người hiểu đúng bản chất vấn đề, tránh hiểu sai về phóng xạ, có thể dẫn đến khủng hoảng thông tin.
——
1. https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/source-term.html
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0265931X19304473#!
4. https://www.nature.com/articles/d41586-021-01225-2
