Môi trường và An toàn của nhà máy điện hạt nhân

Hầu hết, các quá trình sản xuất điện đều có liên quan đến việc sử dụng các nguồn tài nguyên tự nhiên như dầu, than đá, khí ga..Tất cả các quá trình này đều phát sinh ra các khí độc hại ảnh hưởng đến môi trường và con người. Với Nhà máy điện nguyên tử(NMĐNT) theo nhận định của các chuyên gia về kinh tế và môi trường hiện nay thì đây được coi như là một giải pháp hữu hiệu tích cực cho việc thực hiện được 3 mục tiêu phát triển bền vững (three E’s) quốc gia:

Phát triển kinh tế (Economic growth)

Cung cấp năng lượng (Energy supply)

Bảo vệ môi trường (Environmental preservation)

Kể từ sau khi xuất hiện nhà máy điện hạt nhân đầu tiên(tháng 6/1954) tại Liên Xô cũ đến năm 2005 trên thế giới hiện có 441 nhà máy điện hạt nhân hoạt động tại 31 nước chiếm 17% sản lượng điện sản xuất trên thế giới. Trong đó điện hạt nhân giữ vai trò quan trọng trong ngành CN sản xuất điện của nhiều nước( như Pháp, Nhật, Hàn Quốc, Mỹ,...) đặc biệt tại Trung Quốc chỉ trong khoảng thời gian ngắn đã xây dựng và đưa vào vận hành 4 (~3000MWe) Nhà máy điện nguyên tử ; 5 NMDNT (~6300MWe) khác đang trong giai đoạn xây dựng và đang thiết kế thêm 12 nhà máy điện nguyên tử mới với tổng công suất ~1320MWe. Dự định đến năm 2020 sản lượng điện năng sản xuất từ các nhà MĐHN sẽ chiếm khoảng 4% lượng điện năng sản xuất tại Trung Quốc.

Năng lượng hạt nhân là một dạng năng lượng đặc biệt, đối với NMĐNT cần có những kiến thức sâu sắc về chuyên môn, những quy trình, quy phạm vô cùng chặt chẽ trong việc vận hành, bảo dưỡng cũng như có những nội quy đặc biệt về mặt an toàn nhiên liệu và bảo vệ nhà máy điện hạt nhân.

Trong quá trình xây dựng, vận hành vấn đề môi trường và sự an toàn của NMĐNT luôn là những vấn đề được quan tâm hàng đầu của dư luận trong nước và quốc tế . Đề cập đến môi trường nhà máy điện hạt nhân, là đề cập đến an toàn về môi trường, hệ sinh thái động thực vật, người lao động trong nhà máy và đời sống kinh tế văn hoá của những người dân và cộng đồng sống xung quanh khu vực xây dựng nhà máy điện hạt nhân trong suốt quá trình xây dựng, vận hành và đóng cửa nhà máy.

Để đánh giá tác động môi trường của nhà máy điện hạt nhân cần có những báo cáo đánh giá tỉ mỉ, kỹ lưỡng về chuyên ngành của các nhà khoa học để qua đó đưa ra những kết luận và khuyến cáo đối với các cơ quan chính phủ về những lợi ích cũng như tiềm năng ảnh hưởng của NMĐNT đối với môi trường, với hệ sinh thái cũng như đối với con người. Trong đó, những tác nhân gây ra những rủi do khi vận hành nhà máy như bão lụt, động đất sóng thần, lốc xoáy... đều phải là những yếu tố được tính đến khi thiết kế xây dựng và vận hành nhà máy.
An toàn đối với nhà máy điện hạt nhân liên quan đến việc an toàn vận hành và hạn chế thấp nhất các nguồn phóng xạ có khả năng rò rỉ ra ngoài, hoặc phát tán vào môi trường. Thông thường, trong quá trình hoạt động NMĐNT bao giờ cũng kèm theo sự phát thải phóng xạ ra môi trường xung quanh. Lượng chất thải phóng xạ từ NMĐNT phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kiểu lò phản ứng, công nghệ xử lý chất thải phóng xạ, thiết bị...

Trong NMĐNT thì mọi khâu công nghệ của quá trình vận hành đều rất quan trọng được thiết kế theo những quy trình công nghệ đặc biệt, hết sức chặt chẽ, nghiêm ngặt nhằm ngăn ngừa và phòng tránh mọi sự cố thể xảy ra trong quá trình vận hành bảo dưỡng cũng như dừng lò của nhà máy. Sau các sự cố nghiêm trọng tại Three Mile Island - Mỹ (28/3/1979) và Chernobyl Liên xô cũ (26/4/1986) công nghệ nhà máy điện hạt nhân thế hệ sau đã có nhiều cải tiến và trong thiết kế đặc biệt chú ý nâng cao khả năng an toàn cho các NMĐNT giảm thiểu rủi do cho NMĐNT khi vận hành, bảo dưỡng.

Đối với NMĐNT các nguồn có tiềm năng rò rỉ hoặc phát tán phóng xạ là:

Các tạp chất thải ra từ chất tải nhiệt

Rò rỉ phóng xạ từ trong thanh nhiên liệu, khi lớp vỏ bọc bị nứt hở

Rò rỉ chất tải nhiệt

Từ các thanh nhiên liệu hạt nhân

- Các thanh nhiên liệu chưa sử dụng

- Các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng

Công nghệ và chu trình hoạt động của NMĐNT đặc biệt quan trọng đối với việc vận hành an toàn của nhà máy. Trải qua một quá trình phát triển hơn 50 năm, hiện nay trên thế giới có trên 10 loại lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động, trong đócó 3 loại lò phổ biến nhất đang được áp dụng rộng rãi đó là:

Công nghệ lò phản ứng hạt nhân nước sôi(BWR) có 94 lò chiếm 21,3%

Công nghệ lò phản ứng hạt nhân áp lực (PWR) có 268 lò chiếm 60,8%

Công nghệ lò CANDU(Canada deuterium’s Uranium) có 40 lò chiếm 9,1%

Ngoài ra các loại lò phản ứng khác chiếm 8,8%

Đối với mỗi kiểu lò phản ứng khác nhau đều có những quá trình công nghệ tương ứng nhằm sử dụng tối đa nhiệt lượng sinh ra trong lò phản ứng hạt nhân cấp cho các Turbin máy phát điện. Những thành phần chung của lò phản ứng hạt nhân trong NMĐNT gồm:

Nhiên liệu hạt nhân: thường sử dụng các viên Oxit uranium(UO2) được đặt trong các ống dưới dạng các thanh nhiên liệu. Những thanh nhiên liệu được đưa vào tâm lò phản ứng hạt nhân.

Chất làm chậm: đây là vật liệu có tác dụng làm chậm các hạt Neutron nhanh thoát ra trong quá trình phân rã, các hạt neutron này là tác nhân trong các phản ứng phân rã hạt nhân. Chất làm chậm thường được sử dụng là nước nặng hoặc chất grafit.

Thanh điều khiển: Những thanh này được chế tạo từ những vật liệu hấp thụ Neutron như Cadmium, Hafnium hoặc Boron và được lắp xen kẽ hoặc cùng với thanh nhiên liệu để điều khiển mức độ của phản ứng hoặc dừng lò.

Chất tải nhiệt: dùng chất lỏng hoặc gas tuần hoàn để dẫn nhiệt từ tâm lò phản ứng đi ra. Trong lò phản ứng nước nhẹ chức năng của chất làm chậm tương tự như chất làm lạnh.

Lò áp lực và ống áp lực: Thường được chế tạo bằng loại thép đặc biệt chịu lực bao quanh tâm lò phản ứng, các chất làm chậm, chất tải nhiệt, nhưng cũng có thể là các loại ống chứa nhiên liệu và vận chuyển chất làm lạnh qua chất làm chậm.

Thiết bị sinh hơi: là một phần của hệ thống làm lạnh, ở đây nhiệt từ lò phản ứng hạt nhân tạo thành hơi nước để cấp cho Turbin

Lò bảo vệ: là phần được xây dựng bao quanh tâm lò phản ứng hạt nhân bảo vệ sự xâm nhập từ bên ngoài vào cũng như ảnh hưởng của phóng xạ hạt nhân trong trường hợp có sự cố ở bên trong. Thông thường lò bảo vệ được xây bằng tường bê tông đặc biệt có chiều dày hàng mét và có lớp thép bảo vệ.

Hầu hết các lò phản ứng hạt nhân đều phải ngừng khi thay nhiên liệu, nắp lò có thể mở ra được. Thông thường khoảng 1-2 năm phải thay nhiên liệu một lần, mỗi lần có thể thay mới từ một đến ba phần tư số thanh nhiên. Đối với loại lò CANDU hay RBMK (lò graphit nước nhẹ) loại ống chịu áp lực thì có thể nạp nhiên liệu khi có tải bằng cách tách riêng rẽ các ống áp lực.

(Nguồn: ICON)