1.Thông tin chung
Vào lúc 2h46 phút chiều ngày 11 tháng 3 năm 2011 đã xảy ra một trận động đất lớn 9 độ ở thành phố Sendai nằm ở bờ đông của hòn đảo Honshu. Kèm theo sau động đất là sóng thần mạnh.
Các nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản nằm trong vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ trận động đất và sóng thần này bao gồm: Onagawa (3 tổ máy đang hoạt động), Higashidori (1 tổ máy đang trong quá trình dừng hoạt động để kiểm tra), Fukusima Daiichi (3 tổ máy đang hoạt động và 3 tổ máy đang trong quá trình dừng hoạt động để kiểm tra), Fukushima Daini (4 tổ máy đang hoạt động), Tokai (1 tổ máy đang hoạt động), Hamaoka (2 tổ máy đang hoạt động và 1 tổ máy đang trong quá trình dừng hoạt động để kiểm tra), Kashiwazaki (4 tổ đang hoạt động và 3 tổ không hoạt động), Tomari (3 tổ đang hoạt động).

(Phân bố tổng số 54 tổ máy điện hạt nhân trên lãnh thổ Nhật Bản)

Trong số các nhà máy nằm trong vùng ảnh hưởng của hiện tượng động đất này, thì 3 nhà máy Kashiwazaki, Hamaoka và Tomari không bị ảnh hưởng gì và các tổ máy đang hoạt động của các nhà máy này vẫn tiếp tục được vận hành bình thường. Chỉ có 5 nhà máy ở trong vùng bị ảnh hưởng nghiêm trọng là Onagawa, Higashidori, Fukushima Daiichi, Fukushima Daini và Tokai. ở tất cả các tổ máy đang hoạt động thì lò phản ứng tự động dừng theo thiết kế và bắt đầu quá trình giải nhiệt dư từ lò phản ứng. Chỉ có 2 nhà máy Fukushima Daiichi và Fukushima Daini là chịu ảnh hưởng mạnh nhất.

 2.Mô tả sự cố của nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi

Nhà máy điện Fukushima Daiichi có 3 tổ máy đang hoạt động khi xảy ra động đất. Cả 3 tổ máy đã dừng hoạt động một cách tự động và bắt đầu khởi động quá trình lấy nhiệt dư từ lò phản ứng bằng hệ thống làm lạnh sử dụng máy phát diezel khẩn cấp. Tuy nhiên hệ thống máy phát diezel khẩn cấp chỉ làm việc được 1 giờ sau đó không làm việc được do ảnh hưởng của lụt từ sóng thần.
Công ty điện lực Tokyo đã báo cáo ngay cho Chính phủ tình trạng khẩn cấp về kỹ thuật và tập trung sức lực để nhanh chóng khôi phục hệ thống máy phát diezel đảm bảo hoạt động của hệ thống làm lạnh. Tuy nhiên phải 9 giờ sau đó mới có thể cung cấp điện cho hệ thống làm lạnh. Vì vậy, nhiệt dư trong lò phản ứng đã làm giảm mức nước trong lò do bay hơi, làm cho thanh nhiên liệu có nguy cơ bị nóng chảy. Do đó làm tăng áp suất trong hệ thống làm lạnh dẫn đến phải mở van để giảm áp. Việc này đã làm cho áp lực trong tòa nhà bảo vệ lò phản ứng tăng lên.
Theo Công ty điện lực Tokyo (TEPCO) thì áp lực trong tòa nhà bảo vệ lò phản ứng của tổ máy số 1 Fukushima Daiichi là 840 kPa trong khi bình thường là 400 kPa. Vì vậy Công ty đã quyết định xả áp lực cho tòa nhà bảo vệ lò để bảo vệ toà nhà bảo vệ lò phản ứng không bị phá hủy bằng cách xả có kiểm soát không khí và hơi nước vào khí quyển. Sơ đồ cấu trúc của nhà máy điện Fukushima Daiichi 1 được chỉ trong hình vẽ dưới đây:

 
Bởi vì nước trong vòng 1 đi qua tâm lò nên có kèm theo phóng xạ sẽ được giải phóng ra. Dó đó cần phải sử dụng các phin lọc để lưu giữ chất phóng xạ ở trong nhà bảo vệ lò phản ứng. Quá trình này đã được Công ty TEPCO thực hiện cho tổ máy số 1, 2, 3 của nhà máy Fukushima Daiichi.
Tại tổ máy số 1 của nhà máy Fukushima Daiichi đã xảy ra nổ hydro lúc 6 giờ chiều ngày 12 tháng 3 do hydro thoát ra từ nhà bảo vệ lò phản ứng gặp ôxy trong không khí trong tòa nhà bao bên ngoài toà nhà bảo vệ lò phản ứng, nơi tiến hành các thao tác thay nhiên liệu và bảo dưỡng, sửa chữa. Vụ nổ chỉ làm hỏng tường và mái của tòa nhà này, khung thép trên mái nhà của tòa nhà này vẫn không bị phá hủy. Vụ nổ không ảnh hưởng gì đến toà nhà bảo vệ lò phản ứng.
Ngày 14 tháng 3 năm 2011, phía Nhật bản thông báo tổ máy số 3 cũng xảy ra nổ hydro. Nguyên nhân của vụ nổ hydro được giải thích như sau. Khi nước trong vùng hoạt của lò phản ứng không đủ sẽ dẫn đến làm nhiệt độ thanh nhiên liệu tăng, có thể dẫn đến nóng chảy thanh nhiên liệu và nhiệt độ có thể lên đến 1200 C. Trong trường hợp này nước sẽ phản ứng với Zr trong vỏ thanh nhiên liệu để tạo thành hydro. Hydro sẽ được thoát ra vào trong tòa nhà bao bên ngoài toà nhà bảo vệ lò phản ứng và gặp ôxy trong không khí gây ra vụ nổ.
Quan trắc phóng xạ môi trường trong nhà máy thấy có sự tăng cao của phóng xạ tại hệ thống xả khí và các kênh thoát nước của nhà máy. Các nhân phóng xạ bao gồm Cs -137 và I-131. Mức độ phóng xạ giảm dần sau vụ nổ hydro. Mức phông phóng xạ ở bên cạnh nhà máy là 500 micro Sv /h, vượt giới hạn cho phép theo quy định. Sự cố này được xếp ở mức 4 trong các mức thang sự cố theo quy định của IAEA – tức là tai nạn chỉ gây hậu quả trong khu vực. Để dễ hình dung thì có thể ví dụ như tai nạn Chernobyl năm 1986 được xếp ở mức 7 và tai nạn ở nhà máy Three Main Island năm 1979 ở Mỹ được xếp ở mức 5.
Để bảo vệ dân chúng khỏi tác hại của I-131 phát ra từ nhà máy, các cơ quan chức năng đã chuẩn bị phát thuốc Iôt cho người dân chịu ảnh hưởng. Việc sơ tán người dân trong phạm vi bán kính 20 km từ nhà máy đã được thực hiện.
Việc bơm nước biển để làm mát các phần của tòa nhà tiếp giáp với lò phản ứng đã được thực hiện lúc 8 giờ tối ngày 12 tháng 3 và sau đó là axit boric để dập tắt phản ứng hạt nhân.

 3. Mô tả sự cố ở nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daini

Khi động đất xảy ra thì 4 tổ máy của nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daini đang hoạt động và cả 4 lò phản ứng đã được dừng hoạt động một cách an toàn. Tuy nhiên việc giải nhiệt dư cũng gặp sự cố do hệ thống ngưng nước bổ sung cho hệ thống làm lạnh vùng hoạt của lò phản ứng bị ngừng hoạt động vào lúc 5 giờ 32 phút sáng ngày 12 tháng 3 khi nhiệt độ trong buồng nén của nó đạt đến 100 độ C.
Công ty TEPCO đã báo cáo Chính phủ về tình trạng khẩn cấp của nhà máy này và quyết định giải áp suất cho toà nhà bảo vệ lò phản ứng của cả 4 tổ máy của nhà máy điện hạt nhân này. Khoảng 200.000 người dân sống trong vòng bán kính 10 km đã được sơ tán khỏi nhà của họ.
4. Ảnh hưởng đối với công nhân các nhà máy điện hạt nhân Fukushima

Một công nhân vận hành cần cẩu điều khiển ống xả khí trong nhà lò tổ máy số 1 của nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi đã bị thương và sau đó được xác định là đã chết. Bốn người khác bị thương do vụ nổ của chính toà nhà đó và sau đó đã được đưa đến bệnh viện. Một nhân viên hợp đồng bất tỉnh được phát hiện và sau đó đã được chuyển đến bệnh viện. Hai công nhân của một công ty hợp tác với nhà máy đã bị thương.
Ở tổ máy số 3 của nhà máy Fukushima Daini có một công nhân phải chịu liều chiếu xạ 106 mSv. Đây là mức liều cao, nhưng mà chấp nhận được trong trường hợp sự cố theo khuyến cáo của cơ quan pháp quy một số nước.

5. Phản ứng của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam

Trước sự cố này, theo chỉ đạo của Bộ KH&CN, Viện NLNTVN đã yêu cầu 2 đơn vị của mình là Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà lạt và Viện Khoa học và kỹ thuật hạt nhân Hà nội tổ chức tốt việc quan trắc phóng xạ môi trường tại 2 trạm quốc gia do 2 đơn vị này quản lý. Nếu có bất cứ sự bất thường nào thì phải thông báo ngay cho Viện NLNTVN. Đến nay không có bất kỳ một sự bất thường nào về phóng xạ tại 2 trạm của Viện NLNTVN. Do mức độ của sự cố chỉ ở cấp độ 4, nên ảnh hưởng chủ yếu là ở khu vực lân cận xung quanh nhà máy là chính.
Ngoài ra, Bộ KH&CN cũng chỉ đạo Viện NLNTVN nghiên cứu sâu sắc bản chất của sự cố để có thể rút ra các bài học kinh nghiệm cho mình trong chương trình phát triển điện hạt nhân. Việc này cần có thời gian và nguồn thông tin đầy đủ. Tuy nhiên sơ bộ có thể thấy rằng, thiết kế của toà nhà lò phản ứng của Nhật bản là tương đối tốt, chịu được động đất lớn đến 9 độ và sóng thần.
Song yếu điểm của hệ thống giải nhiệt dư của nhà máy Fukushima vẫn là sử dụng nguyên lý an toàn chủ động (active safety features), tức là hệ thống làm nguội lò phản ứng phải sử dụng nguồn năng lượng điện từ máy phát diezel trong trường hợp khẩn cấp. Những nhà máy này được xây dựng vào những năm 1960 và 1970 thuộc thế hệ thứ 2, cho nên nguyên lý an toàn thụ động chưa được áp dụng.
Nguyên lý an toàn thụ động dựa trên các quy luật vật lý tự nhiên như đối lưu tự nhiên và lực trọng trường để thiết kế hệ thống an toàn của lò phản ứng. Do đó khi xảy ra sự cố mất nước trong vùng hoạt của lò phản ứng như trường hợp này thì nước từ bình chứa dự trữ trên nóc lò phản ứng tự động chảy xuống thùng lò phản ứng để làm nguội vùng họat của lò phản ứng mà không cần phải sử dụng máy bơm nước như trong trường hợp của nhà máy Fukushima. Đối với Việt Nam, Nghị quyết của Quốc hội đã khẳng định phải sự dụng thế hệ lò phản ứng hiện đại, đảm bảo độ an toàn và kinh tế cho dự án nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận.
Những lò phản ứng thế hệ thứ 3 mà chúng ta lựa chọn cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận theo Nghị quyết của Quốc Hội sẽ có đặc tính an toàn thụ động. Cho nên trong trường hợp xảy ra sự cố tương tự như ở nhà máy Fukushima thì nhà máy sẽ tự động xử lý hiện tượng giải nhiệt bằng các cơ chế tự nhiên, không cần tác động của con người cũng như không cần sử dụng nguồn điện bổ sung. Viện NLNTVN sẽ tiếp tục theo dõi thông tin, phối hợp với các đối tác Nhật bản và các nước để có được các thông tin đầy đủ hơn phục vụ cho nghiên cứu của mình về sự cố này.

PGS. TS. Vương Hữu Tấn, Viện trưởng Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam.