Đầu tư nghiên cứu đánh giá phát tán phóng xạ môi trường: Liệu có cần thiết?

Nếu trong tương lai không có bất cứ sự cố hạt nhân nào xảy ra và ảnh hưởng đến Việt Nam thì sự tồn tại một nhóm nghiên cứu, hay nhìn rộng ra là cả một hướng nghiên cứu về đánh giá phát tán phóng xạ môi trường, có thực sự cần thiết?

TS. Nguyễn Hào Quang (bên trái) và các thành viên trong nhóm nghiên cứu đánh giá phát tán phóng xạ tại Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam. Nguồn: Viện NLNTVN 

Câu trả lời là có. Cái nhìn có phần đơn giản của người ngoài ngành mới chỉ lướt qua bề mặt dễ đánh lừa của sự việc mà chưa thấy cái lõi bên trong. “Tuy dừng chương trình phát triển điện hạt nhân nhưng Việt Nam vẫn cần phát triển năng lực đánh giá phát tán phóng xạ bởi hai lẽ: thứ nhất, chúng ta ở gần một số nhà máy điện hạt nhân đang vận hành; thứ hai là sự phát triển của khoa học hạt nhân khiến nhiều quốc gia có thể sở hữu nhiều thiết bị, máy móc vận hành bằng năng lượng hạt nhân ở nhiều quy mô khác nhau. Vì vậy, mình phải có năng lực ghi đo, phân tích số liệu và dự báo được đường đi và mức độ của dòng chảy phóng xạ để mình có kế hoạch ứng phó sự cố thích hợp cũng như tránh được ‘sự cố truyền thông’ do thiếu thông tin tin cậy”, TS. Trần Chí Thành, Viện trưởng Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (Viện NLNTVN), cho biết, về ý nghĩa của sự tồn tại này.

Vượt thoát khỏi “truyền thống”

Đánh giá phát tán phóng xạ môi trường là một lĩnh vực khoa học quan trọng của công nghệ hạt nhân thế giới. Ở Việt Nam, tuy đã có nền tảng ban đầu do giáo sư Phạm Duy Hiển xây dựng nhưng tất cả những gì mà Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam có vẫn còn rất sơ khai, TS. Trần Chí Thành cho biết như vậy khi nhìn lại quá trình phát triển của hướng nghiên cứu này. 

Điều khiến anh và nhiều nhà khoa học khác suy nghĩ là dù vào năm 2010 đã có quyết định 1636/QĐ-TTg về quy hoạch mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường quốc gia đến năm 2020, nhưng nội dung vẫn chỉ chủ yếu tập trung vào xây dựng mạng lưới và lắp đặt thiết bị mà “không có ai nói đến việc phải gây dựng được đội ngũ, đặc biệt về tính toán mô phỏng,  không ai tính đến yếu tố con người cả”. Khi chưa có được năng lực như quốc tế thì chúng ta phải tự xây dựng năng lực, đó là quyết tâm của Viện khi giao xây dựng đề xuất “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” cho TS. Nguyễn Hào Quang – một người theo đánh giá của TS. Trần Chí Thành là “khi thôi làm quản lý để tập trung nghiên cứu trở lại, anh làm việc rất nghiêm túc và say mê”. 

Vào thời điểm bắt đầu, ngay cả người đã tích lũy được kinh nghiệm về phóng xạ môi trường như TS. Nguyễn Hào Quang cũng cảm thấy ngần ngại trước một bài toán khó về nhiều mặt: “Mình cũng biết là bắt tay làm đề tài thì lực lượng cán bộ chuyên môn trong lĩnh vực này cũng chưa nhiều và chưa thạo nghề nên cũng chưa dám đặt ra những mục tiêu gì quá lớn”. 

Với bài toán phát tán phóng xạ trong môi trường không khí, anh và đồng nghiệp phải chạm đến những điều rất cơ bản của cơ học dòng chảy trong khí quyển, nơi những dòng chảy rối liên tục luân chuyển. Trong khi đó, có một thực tế là một số nghiên cứu trước đây ở Viện NLNT về lan truyền phát tán phóng xạ trong không khí chủ yếu là dựa trên dữ liệu thu thập được qua ghi đo và sử dụng mô hình đơn giản kiểu Gaussian. “Mô hình luồng khí Gaussian là mô hình tất định. Nó không mô tả hiện tượng ngẫu nhiên của quá trình phát tán mà chỉ xác định được phân bố nồng độ trung bình của chất nhiễm bẩn. Dữ liệu khí tượng đưa vào mô hình này là dữ liệu khí tượng cục bộ và không nhiều chiều, không tính đến phân bố của các tham số khí tượng theo các lớp. Mô hình này không cho phép ta đưa nhiều tham số mô tả sự vận chuyển của khí quyển, do đó không phù hợp để giải quyết các vấn đề tính toán phát tán phóng xạ (nếu có) từ các nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc tới Việt Nam”, TS. Nguyễn Hào Quang nhận xét. Mặt khác, việc ghi đo quan trắc mặc dù có ưu điểm là phản ánh giá trị thực, đúng nồng độ phóng xạ nhưng lại có nhược điểm là đầu tư trang thiết bị và tiến hành đo đạc phức tạp và tốn kém.

Trên thế giới, để giải quyết những bài toán phát tán, các nhà nghiên cứu thường sử dụng các mô hình, phần mềm mô phỏng hết sức đa dạng để dự báo sự lan truyền và vận chuyển của các khối khí mang nhân phóng xạ. Đây là gợi ý để nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Hào Quang dẫn dắt đã chọn một cách tiếp cận khác “truyền thống”: bên cạnh chọn một mô hình phù hợp để mô phỏng và tính toán bài toán của mình, họ mời các nhà nghiên cứu về khí tượng/khí hậu của Viện Vật lý địa cầu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) cùng giải quyết bài toán. “Bản chất của lĩnh vực nghiên cứu này là liên ngành, chỉ có ngành hạt nhân giải quyết thì không bao giờ có được kết quả tốt cả”, TS. Trần Chí Thành nói. 

Cách tiếp cận mới lại đòi hỏi một điều kiện mới, đó là hệ thống tính toán hiệu năng cao (HPC) để chạy các mô hình tính toán và xử lý lượng dữ liệu lớn. Trong thời gian đầu, khi Viện NLNT Việt Nam chưa có hệ HPC, nhóm nghiên cứu phải thực hiện tính toán trên hệ máy tính của trường Đại học Bách khoa HN và sau là Viện Vật lý địa cầu. TS. Nguyễn Hào Quang nhận định “Kể  từ khi Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam lắp đặt hệ HPC, mọi tính toán đều được bọn mình đưa về viện để chủ động tính toán. Dù khó có thể phân định rạch ròi là HPC đóng góp bao nhiêu phần trăm vào đề tài nhưng có thể nói, không có nó thì không có kết quả ngày hôm nay”.

Xây dựng “truyền thống” mới 

Kết quả ngày hôm nay mà TS. Nguyễn Hào Quang đề cập đến không chỉ bao hàm các lá phiếu đánh giá kết quả khi nghiệm thu đề tài. “Tôi nghĩ rằng điều quan trọng là mình có được năng lực nghiên cứu thông qua việc áp dụng một phương pháp và công cụ mới để giải quyết được vấn đề có ý nghĩa không chỉ với ngành hạt nhân”, anh nói. 

Với người làm nghiên cứu, những vỡ vạc, thậm chí là cả sai lầm, có trong quá trình đi tìm lời giải cũng thực sự có giá trị bởi đó là chỉ dấu cho những hiểu biết và kinh nghiệm tích lũy của người trong cuộc. “Khi quan sát những kết quả mà cộng đồng khoa học quốc tế thu được bằng việc truy ngược, đánh giá tổng lượng phóng xạ phát ra trong sự cố Fukushima, bọn mình đã hiểu là họ nỗ lực đến thế nào. Tuy nhiên khi bước vào cuộc, bọn mình mới hiểu thêm rằng tính toán sự phân bố của tổng lượng phóng xạ theo thời gian xảy ra sự cố thậm chí còn thách thức hơn!”, anh nêu một ghi nhận của mình. Việc thực hiện nghiên cứu này còn tạo cơ hội để anh trao đổi với các đồng nghiệp Thái Lan trong Mạng lưới nghiên cứu về an toàn điện hạt nhân Đông Nam Á (Asean Nuclear Power Safety Research Network ANPS) về các phần mềm dùng để mô phỏng phát tán phóng xạ. “Bọn mình nhận thấy là các phần mềm khác nhau đều cho kết quả phù hợp về xu thế ảnh hưởng của phóng xạ. Tuy độ sai lệch không nhiều lắm nhưng nó cũng cho thấy một số phần mềm đơn giản không thể phát hiện được sự thay đổi trong đường đi của các luồng khí phóng xạ và việc đánh giá thời gian vận chuyển của các khối khí cũng khác nhau”. 

Việc thực hiện đề tài theo cách như vậy đã giúp cho những đơn vị thực hiện đề tài có một nguồn nhân lực mới: Viện NLNTVN đào tạo được hai nghiên cứu sinh (một đã bảo vệ tiến sĩ) và Viện Vật lý địa cầu một nghiên cứu sinh. “Hai bạn trẻ làm về vật lý hạt nhân nguyên tử của chúng tôi đều có khả năng thực hiện các mô phỏng tính toán trên phần mềm FLEXPART. Một phần kinh phí thực hiện đề tài đã được trích rút để cử các bạn ấy sang Áo học hỏi. Tôi cho rằng trong tương lai, khi phần mềm này được cập nhật thì các bạn ấy phải theo dõi và cập nhật các phiên bản mới để ứng dụng vào nghiên cứu”, TS. Nguyễn Hào Quang chia sẻ. 

Năng lực mới có giúp các nhà nghiên cứu của Viện tự tin giải quyết được những bài toán phức tạp hơn trong tương lai? Tuy vui mừng trước kết quả thu hái được nhưng TS. Nguyễn Hào Quang vẫn cảm thấy mình mới ở những bước đi đầu trên một chặng đường mới “Tuy bọn mình tự cho là có thể tự tin xử lý một số tình huống phát tán phóng xạ nhưng mới chỉ phản ánh được cái xu thế chính của phát tán thôi. Do đó, bọn mình biết rằng vẫn cần tiếp tục phát triển năng lực vẫn còn ở mức rất khiêm tốn”. 

Khi nói những lời chia sẻ rất thật này, anh và nhóm nghiên cứu không giấu giếm về những điều mình còn chưa làm được, đó là tồn tại sự khác biệt giữa kết quả thu được từ mô phỏng với dữ liệu quan trắc thực địa. Tuy nhiên đây cũng là thách thức chung mà cộng đồng hạt nhân cũng như cộng đồng khí tượng/khí hậu đang gặp phải. Giáo sư Phan Văn Tân (ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN), một nhà nghiên cứu đầu ngành về khí tượng/khí hậu, cũng từng thừa nhận như vậy khi đề cập đến sự sai khác giữa các mô hình động lực mô tả các hình thế có thể gây ra các hiện tượng thiên nhiên như gió, mưa, bão… với thực tế. Có lẽ, cũng như bất cứ nhà nghiên cứu nào hay sử dụng công cụ mô hình mô phỏng, họ không quên câu nói của nhà thống kê học người Anh George Edward Pelham Box “Tất cả các mô hình đều sai nhưng có một số [trong đó] hữu ích”.

Làm gì để nâng cao năng lực?

Việc nâng cao năng lực liệu có chỉ phụ thuộc vào người trong cuộc? Trên thực tế, câu chuyện về xây dựng năng lực nghiên cứu trong bối cảnh nguồn lực đầu tư chưa thực sự dồi dào là điều còn thách thức hơn nhiều bài toán phức tạp. Ai cũng hiểu rằng, không thể ngày một, ngày hai gây dựng được năng lực tốt trong nghiên cứu trong khi lại rất có thể dễ dàng mất năng lực ấy đi trong ngày một ngày hai nếu nó không được nuôi dưỡng đầy đủ. Đây chính là điều mà TS. Nguyễn Hào Quang suy nghĩ “Nó như bài toán ánh xạ 1-1, nếu không có được sự tiếp nối từ những đề tài do nhà nước tài trợ thì rất khó để chúng tôi duy trì được năng lực nghiên cứu”. Sự tăng tiến về năng lực đòi hỏi phải có những bồi đắp bền bỉ theo thời gian. Câu chuyện này cũng tương tự như sự phát triển phần mềm mã nguồn mở FLEXPART, từ phiên bản đầu tiên được thiết kế chuyên biệt cho đơn vị NBC của quân đội Áo cách đây 20 năm đến phiên bản 9.02 hiện nay với nhiều tính năng và độ ổn định cao mà nhóm nghiên cứu lựa chọn sử dụng là cả một quá trình cộng đồng cùng đóng góp, đem lại cho mô hình những tính năng mới, có thể mô tả và tính toán quỹ đạo chuyển động tầm gần và tầm xa của phóng xạ trong bầu khí quyển.

Một trong ba mục tiêu của Viện NLNTVN đề ra là thiết kế, chế tạo thiết bị ghi đo phóng xạ.

Có lẽ, việc nuôi dưỡng và phát triển năng lực nghiên cứu ấy không có gì khác ngoài việc trao cho nó một môi trường nghiên cứu liên tục và đặt ra cho nó những vấn đề mới phải giải quyết. Trong một cuộc trao đổi gần đây với Tia Sáng, TS. Trần Chí Thành đã đề cập đến mục tiêu hình thành được một nhóm nghiên cứu về phát tán phóng xạ ở Viện NLNTVN có cả ba năng lực quan trọng là tính toán mô phỏng, ghi đo quan trắc và chế tạo thiết bị. “Nếu chỉ phát triển mô hình tính toán không thì không bao giờ chúng ta có thể thu được kết quả chính xác cả. Để kiểm chứng độ chính xác của mô hình, chúng ta cần bổ sung và đối chiếu với số liệu ghi đo thực tế hoặc thực nghiệm. Mặt khác, năng lực chế tạo thiết bị có thể đem lại khả năng tự chủ về thiết bị cũng như năng lực bảo hành, sửa chữa thiết bị, tránh trường hợp không có dữ liệu một cách liên tục”, anh  giải thích.

Thói quen làm việc một cách lặng lẽ, ít màu mè của những người làm nghiên cứu hạt nhân đôi khi là điểm trừ của họ. Người ngoài hiếm khi hiểu được ý nghĩa của những nỗ lực từng bước đạt được năng lực “ba trong một” đó. Cũng như việc tích cóp từng ngày một những hiểu biết về công nghệ sản xuất vaccine cúm trên trứng gà có phôi theo tiêu chuẩn GMP WHO trong cả thập kỷ để Viện Vắc xin và Sinh phẩm Y tế (IVAC) trong vài tháng phát triển vaccine đại dịch COVID-19, họ chỉ có thể đưa ra những tư vấn cần thiết cho các nhà quản lý khi năng lực của họ được gìn giữ và phát triển. Giữa bối cảnh muôn hình vạn trạng của thực tế, đôi khi giải đáp kịp thời những “tình huống vu vơ” như ‘sự xuất hiện của Iodine-129 ở vùng biển phía Tây Philipines trên Biển Đông vào cuối năm 2020 có phải là kết quả từ hoạt động hạt nhân của con người không?’ là ánh xạ của những tích lũy bền bỉ. 

Những tình huống như vậy có thể sẽ không hiếm, ví dụ có thể vào một ngày nào đó, các thiết bị quan trắc phóng xạ ghi nhận được những thông số bất thường thì các nhà nghiên cứu phải trả lời được câu hỏi về nguồn gốc của chúng: phát tán từ đâu? Sự sẵn sàng nào cũng có giá của nó bởi tình huống kích thích trí tò mò này chính là một thách thức không nhỏ bởi nó là một dạng của bài toán ngược (inverse problem) – những vấn đề tính toán các nhân tố nhân quả (causal factors) dựa theo tập hợp các quan sát những đại lượng do chúng gây ra. “Giải bài toán ngược dạng này không đơn giản là đi ngược lại về thời gian tìm về điểm xuất phát mà còn phải tính đến những tính chất bất định trong đặc điểm của nguồn phát của các tham số khí tượng. Nếu thiếu đi một dữ liệu của một điểm quan trắc từ mặt đất lên trên độ cao bên trên thì việc suy ngược rất hạn chế”, TS Nguyễn Hào Quang chia sẻ về một trong những nhiệm vụ trong tương lai mà anh và cộng sự cần phải giải quyết. “Mình nghĩ rằng bọn mình hoàn toàn có thể làm được điều này, tuy nhiên cũng cần phải có thời gian để tìm hiểu thêm và khám phá chức năng này trên mô hình bọn mình đang sử dụng”. 

Nhưng đâu chỉ có mỗi sự bất định của nguồn phát, chắc hẳn tới đây anh còn phải tính đến sự bất định trong việc kết nối ở một hướng nghiên cứu liên ngành mà người tham gia không chỉ ở một viện nghiên cứu. “Quả thực đây cũng là một thách thức rất lớn. Đánh giá phát tán phóng xạ phụ thuộc rất lớn vào các chuyên gia khí tượng nên việc duy trì nhóm này cũng phải liên quan rất nhiều đến họ”, anh nói và cho rằng, cần đặt sự hợp tác của hai bên “dưới mũ” của một chương trình nào đấy và coi đó là một sự “ràng buộc” để có thể cùng giải quyết vấn đề chung. 

Không thiếu những điều như thế mà họ sẽ phải gặp trong tương lai. “Dù có hay không có chương trình như vậy thì hướng nghiên cứu này vẫn phải tiếp tục được duy trì và phát triển. Mọi thứ vẫn phải tiếp tục, chỉ có điều nếu có các chương trình hỗ trợ thì việc phát triển sẽ nhanh và tốt hơn thôi”, TS. Nguyễn Hào Quang cho biết.

Rõ ràng, không có gì mà người ta hoàn thành với niềm say mê và kiên trì lại không mang về giá trị. “Điểm thưởng” mà anh nhận được ở thời điểm này là thư mời của IAEA về việc tham gia đoàn chuyên gia quan trắc và đánh giá xả thải nước từ nhà máy Fukushima. Nó đã bổ sung thêm một lý do nữa vào sự cần thiết cần phải đầu tư vào năng lực nghiên cứu trong lĩnh vực này của Việt Nam. “Trong bối cảnh có nhiều khó khăn thì để làm được một việc có ý nghĩa không bao giờ đơn giản. Tuy nhiên tôi thấy việc mở hướng nghiên cứu này sẽ đem lại cho chúng ta những người có năng lực tốt. Đặc biệt trong thời gian tới, nếu chúng ta chuẩn hóa được dữ liệu ghi đo trên nhiều loại thiết bị khác nhau trong vòng mấy chục năm qua và dùng AI để phân tích chúng thì chắc chắn sẽ làm giàu thêm năng lực của chúng ta”, TS. Trần Chí Thành nói. □