Động đất, sóng thần, và tai nạn lò hạt nhân Fukushima Daiichi tại Nhật
Gián tiếp trả lời thư ngỏ của Lẩm Cẩm Lão Gia
Phùng Liên Đoàn
Tiến sĩ Phùng Liên Đoàn
Ngày 11 tháng 3 vừa qua, một cuộc động đất ở độ 9 Richter đã xảy ra ngoài biển cách bờ bể phía Đông đảo Honshu Nhật Bản khoảng 25 km. Đây là một động đất to nhất trong lịch sử ghi được tại Nhật và to thứ tư trên thế giới theo tài liệu lịch sử nhiều trăm năm qua. Ngoài các đổ vỡ ban đầu do động đất, con sóng thần cao 10m đã lừng lững áp vào mấy trăm km bờ bể Honshu phía Bắc Tokyo, cuốn đi nhà cửa, xe cộ, đồng áng như một nạn hồng thủy ta chỉ nghe qua huyền thoại. Tính đến cuối tháng Ba đã có gần 30,000 người chết và mất tích, và sự thiệt hại về vật chất thì lên đến nhiều trăm tỷ Mỹ Kim.
Chuyện xảy ra thì đã xảy ra trong vài phút vài giờ. Toàn thế giới phân ưu với người Nhật cùng là cộng tác trong việc tìm kiếm và cứu trợ những người bị nạn. Nhưng toàn thế giới cũng rất quan tâm và lo sợ suốt ba tuần qua về những gì đang xảy ra và sẽ xảy ra tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi, nơi mà 4 trong 6 lò hạt nhân bị nạn có thể nóng chảy và tuôn ra môi trường nhiều triệu curies phóng xạ, có thể ảnh hưởng tới sức khỏe của nhiều triệu người cùng là con cháu của họ mai sau. Nhiều người bạn của tôi đề nghị tôi viết vài bài về tai nạn này. Tuy nhiên, ngoài việc “bị” phỏng vấn bởi vài đài phát thanh, tôi chưa viết gì, cho rằng mình có viết cũng bằng thừa, bởi vì đã có hàng ngàn bài viết trên báo chí và trên Internet. Tại Việt Nam, ngoài các bài báo dịch lại các tin tức chính thức của Công ty TEPCO (Tokyo Electric Power Company), Chính phủ Nhật, Cơ quan Nguyên tử Quốc tế (IAEA—International Atomic Energy Agency), và các nguồn khác, ông Vương Hữu Tấn của Viện Nguyên tử năng Việt Nam cũng đã lên tiếng, và Giáo sư Phạm Duy Hiển cũng đã viết về các diễn biến hàng ngày tại Fukushima Daiichi trên mặt báo. Tuy nhiên, trong tuần qua Bauxite Việt Nam có đăng một bài thông tin của tôi giữa các bạn hữu, bởi có người cho rằng vì tai nạn này ta phải bỏ các lò hạt nhân chạy bằng uranium đi, mà thay vào đó bằng lò chạy thorium, loại nguyên tố vừa có nhiều hơn trên trái đất, lại vừa khó làm bom và có thể an toàn hơn lò uranium.
Nay lại có bức thư ngỏ của Lẩm Cẩm Lão Gia (xin cho biết tên thật, vì ta dám nói thì dám làm!) cho rằng “không thể tin được vào những người Việt Nam chạy lò hạt nhân, bởi vì Nhật mà còn luống cuống như vậy thì “Việt Nam mình” xây một đoạn đường cấp Quốc gia trong Đại lễ 1.000 năm Thăng Long (2010) nay mới mấy tháng đã vỡ và lún rất nhiều chỗ thì làm sao người dân tin được những lời cường điệu “lò hạt nhân đời thứ ba rất an toàn”, và “người ta làm được thì ta cũng làm được!”
Trong bài này, tôi không dám lạm bàn những vấn đề xã hội và nhân sự Lẩm Cảm Lão Gia nêu lên. Tôi chỉ xin trả lời vài câu hỏi bình thường các bạn của tôi trao đổi mà ta ít thấy trong các bài viết trên báo chí. Hy vọng Lẩm Cẩm Lão Gia từ đó suy thêm các vấn nạn mà Lão Gia nêu ra trong bài.
TS Phùng Liên Đoàn và GS Nguyễn Huệ Chi tại Hoa Kỳ tháng 10-2010
Hỏi:
Trong năm 2009, ông có viết một số bài về điện hạt nhân ở Việt Nam. Các bài đó còn có giá trị gì và cần phải tu bổ gì trước biến cố tháng 3/2011 tại Nhật?
Trả Lời:
Một vài bài tôi viết năm 2009 cho Bauxite Việt Nam có đầu đề như sau:
· 15 rủi ro của nhà máy Điện Hạt Nhân;
· Đừng sợ nhà máy điện hạt nhân nguy hiểm, hãy lo con cháu ta mắc nợ dài dài;
· Điện nguyên tử, giáo dục, và công tác phát triển Việt Nam bền vững thế kỷ XXI.
· Thư ngỏ gửi quí vị đại biểu Quốc hội và Chính phủ Việt Nam
Đại khái, tôi tóm tắt cả trăm rủi ro của nhà máy điện hạt nhân tại Việt Nam thành 15 rủi ro chính, mà ba rủi ro lớn nhất là: (1) xây và điều hành cẩu thả, nhà máy lúc chạy lúc không, thành ra lỗ vốn, trong khi đó dân vẫn không có điện; (2) không có kinh nghiệm đối phó với những kiện cáo quốc tế, rất tốn tiền và làm trì hoãn việc xây cất; và (3) là mục tiêu của phá hoại, kể cả chiến tranh, do đó bị tai nạn hạt nhân và tốn kém nhiều tỉ USD. Tai nạn nguyên tử, như đang đã và sẽ xảy ra tại Fukushima, theo kinh nghiệm của tôi (sau các tai nạn hạt nhân tại Windscale, Three Mile Island và Chernobyl), làm ít người thiệt mạng hơn hoặc ít bị ung thư hơn các kỹ thuật mới trong thời buổi tiên tiến hoàn cầu; ví dụ số người chết vì đào mỏ than, mỏ dầu; số người ung thư phổi vì hít bụi than hoặc hút thuốc lá; số người chết và bị thương vì tai nạn xe hơi và xe gắn máy; số người chết vì bệnh truyền nhiễm, và đối với Việt Nam, số người chết hoặc phải bán thân làm nô lệ vì bệnh nghèo. Từ các quan sát vừa khoa học vừa nhân bản, tôi đề nghị Quốc hội không xây nhà máy điện hạt nhân, mà nên chú ý vào cách tiết kiệm điện và dùng năng lượng mặt trời. Hơn thế nữa, ta nên chú trọng vào giáo dục và sức khỏe của con em từ cấp mẫu giáo trở lên, để sau này công dân Việt Nam làm việc có bài bản xây dựng một nước Việt Nam tự do, dân chủ, giàu mạnh, và hòa bình bền vững. Tôi cũng có nói cái hãnh diện của ta là ở chỗ người dân có ăn có học, có dân trí cao, có hạnh kiểm tốt, chứ không phải là chỗ ta mua được nhà máy điện hạt nhân như các nước khác.
Các ý trên chắc cũng không xa ý kiến của Lẩm Cẩm Lão Gia. Tôi vẫn giữ các ý kiến đó. Tai nạn Fukushima sẽ có thể làm Công ty TEPCO phá sản, vì tốn kém có thể hơn 10 tỉ USD. Nhưng số người bị chết không thấm vào đâu so với số người bị chết bởi động đất và sóng thần. Kinh nghiệm cả chục triệu curies do tai nạn mức 7 tại Chernobyl tỏa ra một vùng rộng lớn nhiều ngàn km2 cho biết tai nạn cấp 6 của Fukushima cũng không làm nhiều hơn số 31 người chết và vài trăm người bị nạn ung thư tại Chernobyl và các vùng quanh vài ngàn km. Trong phần trả lời sau này khi có dịp, tôi sẽ nói thêm về sự nguy hiểm của phóng xạ.
Hỏi:
Ông có ngạc nhiên với tai nạn Fukushima không?
Trả lời:
Tôi không những ngạc nhiên mà tôi còn thua cuộc 1 USD!
Năm 1981, trong khi khảo cứu tai nạn Three Mile Island (Công ty United Engineers and Constructors nơi tôi làm việc có tham dự xây nhà máy đó) và những bài học mà sau này người ta đem vào thiết kế “Thế hệ 3”, tôi có đánh cuộc với ông Robert Bernero, Giám đốc An toàn của Cơ quan Giám định Nhà máy Điện hạt nhân Mỹ (U.S. Nuclear Regulatory Commission) là BWR (nhà máy dùng lò nước sôi) sẽ không có tai nạn nóng chảy trước năm 2000 Tôi thắng cuộc vì cho tới năm 2000 không có tai nạn đó đối với BWR, nhưng nếu tính tới năm 2011 thì tôi thua cuộc. Tôi vừa gọi điện cho ông Bernero, năm nay đã 80 tuổi và có bệnh. Ông ta đồng ý là cả hai chúng tôi đều đúng.
Sở dĩ tôi dám đánh cuộc với ông Bernero năm 1981 là dựa trên lý thuyết “học hỏi”. Tai nạn Three Mile Island diễn ra sớm hơn xác suất mà khảo cứu tôi có tham dự (WASH-1400) nhưng nằm trong “vùng tiên đoán trước”. Nhờ tai nạn này, các công ty nguyên tử xây lò tránh những biến cố tương tự. Ví dụ, tại lò BWR không có cách nào nhân viên có thể cản trở cho nước tưới vào lò khi một ống hơi bị bể (vỡ), bởi vì hơi nước ở áp suất cao sẽ tự động phun nước vào lò, và sau đó thì các máy bơm sẽ làm nước luân chuyển đều đều (Fukushima chứng tỏ rằng chính thiết bị này cũng bị hư vì sóng thần!). Tuy nhiên, chúng tôi vẫn tiên đoán trong WASH-1400 là BWR có xác suất nóng chảy là 0.00002 (mỗi năm). Fukushima xảy ra với xác suất thực tế là khoảng 0.000426 hay lớn hơn 20 lần, ngoài phạm vi 5 lần do sự “không chắc” (uncertainty) của cách tính những sự kiện thật là hãn hữu.
Nhưng ta phải hiểu rằng WASH-1400 không lường trước được “ý trời”, tiếng Anh gọi là “Acts of God”! Có những tai nạn ta phải cho là “ngoài tầm suy nghĩ hoặc kiểm soát bởi con người”. Ví dụ, có trường hợp như trái đất lộn ngược (Nam Cực thành Bắc Cực), một chuyện mà các nhà thiên văn tính là “có thể xảy ra”với xác suất vài phần tỉ tỉ; hoặc một hòn núi rơi từ không gian xuống trái đất với xác suất lớn hơn, thì nền văn minh của con người sẽ tiêu ma cả, một điều đã xảy ra khoảng 65 triệu năm trước làm toàn thể các sinh vật nhỏ như con ong cái kiến, lớn như khủng long đều bị tiêu diệt vì thiếu ánh sáng mặt trời trong nhiều năm. Chúng tôi đã không tiên đoán động dất cấp 9 Richter, xảy ra ngoài biển cách Nhà máy Fukushima Daiichi có 25 cây số. Động đất này, kèm theo sóng thần xảy ra trước nhà máy ven bờ biển là một hành động “trời giáng” như có “thiên cơ” từ đâu đó, và phải nói là xác suất vài phần triệu. Cái họa này đã tiêu hủy hoàn toàn hệ thống bơm nước (và các bể nước chứa sẵn trong thùng sắt rất lớn (như các bể tiếp nước cho thành phố). Chính vì thiếu 3 nguồn điện khác nhau, ba loại máy bơm nước khác nhau và hai bồn chứa nước khác nhau nên mới có việc 5 lò Fukushima Daiichi và 5 bồn chứa nhiên liệu phóng xạ bị nguy hiểm. Lò thứ 6 có máy bơm nước hoạt động. Cái may duy nhất “không tính trước” là trong thời điểm đó chỉ có 3 lò hoạt động (lò 1, 2, và 3), còn lò số 4 thì hoàn toàn “trống rỗng” (các thanh nhiên liệu đều đã đem qua bồn chứa để người ta bảo trì bồn thép, giếng khô (drywell), giếng ướt (wetwell hay suppression pool); và các hệ thống bên trong các giếng đó). Lò số 5 và số 6 thì ở trạng thái “nghỉ, áp suất thấp, nhiệt độ thấp” vì lý do làm việc của toàn hệ thống TEPCO. Nếu cả 6 lò đều đang hoạt động làm điện thì việc xảy ra đã nhức nhối gấp 2, 3 lần: việc nổ hydrogen có thể lớn hơn, tai nạn nóng chảy đã xảy ra nhiều hơn, và không ai có thể ở lại mà “phun nước biển” làm nguội các thanh nhiên liệu nữa. Xem ra, trong cái “cực kỳ rủi” cũng còn có cái may!
Tại sao người ta không xây đê chắn nước cao hơn, hoặc trù tính trước mà để các máy diesel phòng hờ trên cao? Bây giờ thì người ta biết rồi, nhưng khi xây nhà máy người ta chỉ dự trù như vậy thôi. Vấn đề là cân nhắc những rủi ro và tốn kém. Cũng như ta không thể hoặc không nên chế tạo một chiếc tàu thủy với ba bốn lớp vỏ bao bọc thật dày để phòng khi đụng đá thì tàu sẽ không bao giờ đắm. Làm việc thực tế nào ở trên đời đều phải có tính trước tính sau về mọi mặt, trong đó hiệu quả và phí tổn là những tương quan mật thiết không thể không tính đến. Và phải nói, nếu Kỹ sư và người Nhật mà không ngờ có tai nạn như thế này thì cả thế giới không ai làm hơn được cả. Lại cũng “may” là “bài học trời giáng” này cho nhân loại và tương lai của điện hạt nhân lại xảy ra tại một nước văn minh và giàu có bực nhất thế giới. Thử tưởng tượng tai nạn này xảy ra tại một nước có một hai nhà máy điện hạt nhân như Argentina, Trung Quốc, hoặc Việt Nam (trong tương lai), thì cách ứng xử của các quốc gia này đã hoặc sẽ như thế nào. Ta còn nhớ rằng Nga thiếu rất nhiều điều kiện cấp cứu khi Chernobyl xảy ra; sóng thần giết hơn 200,000 người quanh Ấn Độ Dương năm 2004, và động đất tại Tứ Xuyên năm 2008 đã giết hại và mất tích gần gần 90,000 người cùng là làm sụp đổ bao nhiêu là trường học, nhà thương, cao ốc công cộng, làm Trung Quốc tốn kém hơn 150 tỉ USD xây cất lại. Vì các lý do này, ta nên nhìn sự kiện với một tầm nhìn rộng rãi hơn, không nên bắt bẻ một cách không trách nhiệm, mà vội vã cho rằng “điện hạt nhân là phải dẹp bỏ!”
Hỏi:
Nhờ ông cắt nghĩa những lý do nguy hiểm của Fukushima Daiichi, như các vụ nổ hydrogen, các thanh nhiên liệu phát ra phóng xạ, việc bơm nước biển, việc Pháp đem qua hơn 100 tấn chất nước có boron, việc phóng xạ phát tán, và việc TEPCO ứng xử trong tai nạn.
Trả lời
Tôi chỉ xin trả lời vắn tắt và bình dân, bởi vì đi sâu thêm, thì hoặc là tôi không chính xác, hoặc là sẽ làm độc giả nhàm chán.
Hình 1: lò BWR (giống như đăng trên VOA ngày 18/3 phỏng vấn Phùng Liên Đoàn)
Sơ đồ nhà máy Fukushima Daiichi với các lò BWR đời thứ 2. Bình thép nặng 600-1000 tấn chứa tâm lò nằm ở giữa. Giếng khô có hình giống bóng đèn là nhà bê tông cốt sắt dày tới 1 m, có thể chịu áp suất 5-7 atm. Lúc hoạt động thì giếng này dùng nitrogen thay cho không khí để tránh nạn nổ hydrogen. Giếng có nước giống hình vành khăn “có thể bơi thuyền bên trong” dùng để làm nguội hơi nước nếu chẳng may ống nước hoặc bình thép bị bể. Các bồn nước trên cao dùng để chứa các thanh nhiên liệu đã dùng, có phóng xạ rất cao. Đường hầm nằm ngang là để có phương tiện bảo trì và để đem các thanh phóng xạ đi phế thải hoặc biến chế, tạo nhiên liệu MOX.
Hình 1 cho ta thấy đại cương cách cấu trúc của lò hạt nhân Fukushima Daiichi. Sáu lò nằm song song với nhau ven bờ biển là như sau:
· Lò 1, loại BWR-3, 460 MWe (khoảng 1.300 MWt nhiệt), đã làm điện từ năm 1971 (40 năm rồi)
· Lò 2, loại BWR-4, 784 MWe (khoảng 2.400 MWt nhiệt), đã làm điện từ năm 1974
· Lò 3, loại BWR-4, 784 MWe như lò 2, đã làm điện từ năm 1976. Đặc biệt lò này dùng nhiên liệu “mới” có kèm thêm plutonium gọi là MOX (mixed oxide of uranium and plutonium), vì đem plutonium từ các nhiên liệu cũ để làm điện (thay vì làm bom), một nguyên tắc “đem khí giới làm cày bừa” (Sword to Plowshare) rất sáng giá của thế giới văn minh hòa bình.
· Lò 4, loại BWR-4 giống như lò 2, làm điện từ 1978.
· Lò 5, loại BWR-4, giống như lò 2, làm điện từ 1978
· Lò 6, loại BWR-5, 1100 MWe (khoảng 3300 MWt nhiệt, làm điện từ năm 1979).
Tôi đã từng tiếp xúc với các Kỹ sư Nhật vào những năm 1967 khi họ qua Mỹ học hỏi để xây Fukushima Daiichi. Tôi đã từng thăm Hãng General Electric là cha đẻ của các Nhà máy BWR và nơi làm nhiên liệu của Hãng này tại San Jose, California. Tôi cũng đã góp phần thiết kế Nhà máy Brunswick giống như Fukushima Daiichi lò 2, 3, 4, và 5, và cũng nằm sát bờ bể tại Carolina miền Đông nước Mỹ. Tôi cũng đã từng chui xuống dưới đáy của Nhà máy Browns Ferry 3 (giống Fukushima Daiichi 6) tại Decatur, Alabama. Tôi cũng là người đầu tiên được Giáo sư Norman Rasmussen mời tham dự khảo cứu WASH-1400 năm 1972 về các tai nạn khủng khiếp nhất có thể xảy ra cho nhà máy điện hạt nhân để Quốc hội Mỹ cải tổ lại luật Price Anderson bảo vệ người dân. Các Kỹ sư Nhật và hãng General Electric đều có tham dự và trau giồi sự an toàn của Fukushima Daiichi trong thời gian này. Dĩ nhiên, “nhân vô thập toàn”, và người ta dùng nhiều cách để tránh tai nạn nhưng không quá đắt.
Lò BWR-3, BWR-4, và BWR-5 khác nhau chủ yếu là nhỏ to khác nhau (460 MWe, 784 MWe, và 1100 MWe), nghĩa là đường kính của tâm lò và số thanh nhiên liệu nằm ở trong tâm. Các “bó” (assembly) nhiên liệu (nặng gần một tấn) là hình vuông, rộng khoảng 20 cm, cao khoảng 4 m, chứa từ 36 tới 64 thanh nhiên liệu hình ống cũng cao khoảng 4 m. Các thanh nhiên liệu ống này làm bằng chất kim loại zirconium (có sức bền ở nhiệt độ cao và không hấp thụ nhiều neutron) chứa nhiều viên uranium to và dài như hai đốt ngón tay. Khi lò hoạt động, các viên uranium nóng tới 2.000 độ C, vỏ zirconium nóng tới 270-300 độ C, và do đó “đun” được nước sôi ở 100 độ C dưới áp suất 65 atmosphères. Nước sôi này được đem ra thành hơi nước ở áp suất 50-60 atmosphères và chạy được tua-bin làm điện.
Người ta điều khiển các lò BWR bằng các thanh có chứa chất cadmium và boron từ dưới đáy, không giống các PWR từ phía trên, bởi vì phía trên của tâm lò là phải dùng để chứa các thiết bị làm hơi nước. Việc này có lợi ở chỗ nếu lò nóng chảy thì bao nhiêu thanh điều khiển cũng nóng chảy theo, và khối corium (khối magma gồm nhiều uranium phóng xạ) sẽ không bao giờ có phản ứng “nổ nguyên tử” nữa. Nhưng cũng có cái bất lợi là việc bảo trì khó hơn.
Các bình sắt chứa lò BWR lớn hơn các bình sắt PWR bởi vì còn phải chứa các thiết bị làm hơi nước, nhưng mỏng hơn (5 cm thay vì 10-15 cm) vì phải chịu áp suất bằng nửa áp suất của lò loại PWR (nước áp suất, làm hơi nước bằng cách dùng nước áp suất này đun sôi một hệ thống nước thứ hai — vì thế, PWR cũng gọi là loại chu kỳ gián tiếp thay vì trực tiếp như BWR). Hiện trên thế giới chỉ có vài nước như Nhật và Pháp làm được những bình thép rộng khoảng 7 m, cao khoảng 14 m, nặng khoảng 600 -1000 tấn. Tôi đã đi thăm nhà sản xuất những bình này của Chicago Bridge and Iron tại Chattanooga, Tennessee, nhưng nay nhà máy này đã đóng cữa bởi vì không ai xây nhà máy điện hạt nhân tại Mỹ suốt 30 năm qua.
Nhìn vào đồ hình, ta thấy có một tòa xi măng cốt sắt giống như một bóng đèn và một vòng tròn ở dưới đáy giống như một vành khăn. Đó là hệ thống người ta gọi là “nhà chứa chính” (primary containment) có sức chịu áp suất tới 6-8 atmosphere, để nhỡ có nạn vỡ lò thì có thể giữ lại được các chất phóng xạ trong đó. Vành khăn cũng gọi là “giếng có nước” (wetwell) hoặc “bồn diệt hơi nước” (suppression pool). Luận án Tiến sĩ (1972) của tôi là khảo cứu việc lò “bị bể”. Việc “đánh cuộc” giữa tôi và ông Robert Bernero (1981) là giếng ướt sẽ bể và phóng xạ vẫn tuôn ra khí quyển (việc có thể đã xảy ra tại lò 2).
Nhìn vào đồ hình ta cũng thấy có hai bể nước lớn trên cao bên cạnh giếng khô, dùng để chứa các thanh nhiên liệu tạm thời khi tiếp liệu cho lò (cứ mỗi 1-2 năm một lần) và chứa các thanh nhiên liệu đã hết hoạt động, chờ được đem đi chôn hoặc chế biến lấy plutonium làm MOX cho các loại nhiên liệu mới. Các bể nước này cũng có thể bị đun sôi nếu không có máy bơm đem nước đến làm nguội quanh ngày đêm.
Ngoài ra, ta cũng thấy một tòa nhà hình vuông bao trùm tất cả. Nhà đó gọi là “nhà chứa phụ” (secondary containment) chỉ dùng để tránh “mưa nắng” vì chỉ có thể chịu được bão táp chứ không chịu được áp suất 5-7 atm như nhà chứa chính. Nhà chứa phụ này có áp suất thấp hơn bên ngoài; như vậy, nếu có phóng xạ rò rỉ từ nhà chứa chính hoặc từ bồn chứa các thanh nhiên liệu phế thải thì không thể lọt được ra bên ngoài, mà chỉ đi qua các lớp thanh lọc trước khi được bơm ra ống khói cao khoảng 100 m. Các lò BWR có ống khói như vậy (mà PWR không có) vì là “chu trình mở”, các chất phóng xạ có đời sống ngắn (short half life) như xenon, krypton… được giữ khoảng 1, 2 giờ cho “chết” hết đi trước khi bơm ra khí quyển.
Hình 2: các lò Fukushima Daiichi bên bờ biển, có các ống khói
Các lò BWR số 4, 3, 2, và 1 nằm dọc theo bờ biển. Các con đê ngoài biển không phải là để chống sóng thần, mà là để ngăn cách nước lạnh đem vào làm nguội tua bin và nước nóng từ tua bin bơm ra, một điều cần thiết trong việc tạo điện cho hiệu quả. Các nhà hình khối là nhà chứa phụ chỉ giữ “mưa nắng” nhưng có áp suất thấp hơn không khí để các rò rỉ bình thường không tuôn ra ngoài mà phải qua các lớp sàng lọc trước khi tuôn ra ống khói. Bên trong các nhà khối này là nhà chứa chính bằng bê tông cốt sắt dày hơn một thước, có sức chịu áp suất 5-7 atm và bình thường thì dùng nitrogen thay không khí để tránh nạn nổ hydrogen.. Các nhà máy PWR không có nhà chứa phụ và không có ống khói, trong khi đó nhà chứa chính lại to như nhà chứa phụ trên, nhưng hình chuông hoặc hình cầu để có thể chống áp suất tới 4-6 atm.
Nguy hiểm của Fukushima Daiichi là ở chỗ nào? Ngoài cả ngàn sự kiện nguy hiểm thông thường ở cấp 1, 2, 3, cái nguy hiểm ở cấp 4-7 là việc lò nóng chảy gây nguy cơ phóng xạ và lò không hoạt động nữa, làm mất trắng nhiều tỉ USD và mất tiền lo chạy chữa những thiệt hại đối với người dân. Lò có thể nóng chẩy bằng hai cách: (1) lò tự nhiên phản ứng quá lố - hiện tượng bắt đầu của bom nguyên tử, và (2) lò mất nước và các thanh nhiên liệu tiếp tục phóng xạ và nóng chảy vì không có nước làm nguội. Hiện tượng 1 đã xảy ra tại Chernobyl nhưng không thể xảy ra tại Fukushima vì các lò hạt nhân dùng nước thay vì dùng graphite (than ở dạng hết sức thanh khiết) không thể “phản ứng quá lố” (trừ một trường hợp đặc biệt của BWR gọi là “tua bin tự nhiên ngừng chạy”), và nếu có thì cũng chỉ là một “pháo xịt” chứ không như Chernobyl nổ to và phun phóng xạ lên tới tận khí quyển cao (Tôi sẽ nói tới việc nổ hydrogen sau). Hiện tượng thứ 2 là đã xảy ra tại Fukushima Daiichi, không những tại tâm lò 1, 2, 3, mà còn tại các bồn chứa hơn 5 ngàn tấn nhiên liệu đã sử dụng rồi trong các bồn nước trên cao. Tất cả chỉ vì “ý trời” như đã nói ở trên (tiếng Anh gọi là “Act of God”) ngoài sự định liệu của con người thực tế với kỹ thuật và giá cả. Người ta không thể “ngờ” rằng ba bồn hệ thống cứu nguy độc lập với nhau lại có thể cùng hỏng một lúc, một hiện tượng mà chúng tôi gọi là “do cùng một lý do” (common cause failure). Cái lý do chung này là sóng thần cao 10m, làm hỏng hết các cột điện, hỏng hết các bồn chứa nước cấp cứu, hỏng hết các máy bơm cấp cứu. Nếu động đất chỉ khoảng cấp 8, hoặc nếu động đất ở ngay cạnh Fukushima Daiichi, thì không có nạn sóng thần 10m đó.
Tại sao lại có việc nổ hydrogen? Hydrogen cháy tự nhiên trong không khí như khí đốt, khi có một mồi lửa như một dây điện. Nhưng khi hydrogen trong nhà ở nồng độ 4% tới 16% thì mồi đó sẽ gây nổ có áp suất cao. Đó là hiện tượng đã xảy ra tại lò 1, 2, và 3 và cũng xảy ra năm 1979 tại Three Mile Island. Hydrogen chỉ “cháy” ở nhà phụ nơi lò 4 vì phát ra từ từ nơi bồn chứa các nhiên liệu phế thải, chứ không đột ngột như tại lò 1, 2, và 3 khi người ta “xì” áp suất từ nhà chứa chính.
Sở dĩ có hydrogen bởi vì chất zirconium của các ống nhiên liệu uranium nóng quá 400-500 độ C, và oxyd hóa do hơi nước hoặc không khí để biến thành ZrO2 và hydrogen. Khi các Kỹ sư Nhật “xì” hơi nước từ các nhà chứa chính để tránh cho các nhà chứa này khỏi bị bể, thì hydrogen tuôn ra nhanh chóng và nổ tại nhà phụ, làm cho tường và mái nhà vỡ tung. Sự kiện này tuy “giật gân” nhưng lại là “tốt” bởi vì người ta có thể dùng vòi rồng bơm nước hoặc trực thăng đổ nước vào bồn chứa các nhiên liệu phế thải để chúng không bị nóng chảy.
Hình 3: hình nhà vuông máy bị vỡ
Sự nổ hydrogen đã khiến phần trên của nhà phụ bị hư hại. Nhưng việc này lại là “may” vì người ta có thể dùng vòi rồng tưới nước biển để làm nguội các thanh nhiên liệu tại bồn chứa bên ngoài nhà chứa chính. Lò số 4 chỉ bị cháy hydrogen, cho nên việc bơm nước biển bằng vòi rồng khó hơn. Theo tôi hiểu thì các Kỹ sư Nhật đã phải tìm cách phá vỡ nóc nhà lò số 4 ra để có thể bơm nước vào bồn chứa nhiên liệu có phóng xạ bằng vòi rồng.
Các Kỹ sư Nhật bơm nước biển như thế nào? Quyết định bơm nước biển là một quyết định tuyệt vọng, bởi vì làm như thế là “hy sinh” toàn thể bốn lò 1, 2, 3, 4 có giá trị 4 - 5 tỉ USD để cứu nguy nạn nóng chảy. Nhưng sự thật thì đã có nạn nóng chảy rồi, chí ít cũng như Three Mile Island (khoảng 1/3 tâm lò), vì thế mới có hydrogen nhiều như vậy. Nhưng cho tới nay tôi vẫn chưa hiểu họ làm cách nào bơm nước biển vào bồn thép và nhà chứa chính, bởi vì các nơi này nằm rất kín và không dễ dàng gì có sẵn nơi để người ta lắp vòi rồng bơm nước vào trong.
Sở dĩ người ta nói “nhà chứa chính” của lò 2 có thể bị hư hại bởi vì có thể hydrogen đã nổ bên trong nhà chứa đó, gây áp suất cao hơn 5-7 atm. Nếu vậy thì quả thật nguy hiểm, bao nhiêu nước cũng không đủ nhanh phủ kín tâm lò, và hiện tượng nóng chây tâm lò thành một khối corium dưới đáy bồn thép có thể xảy ra, và lâu ngày bồn thép cũng bị nóng chảy, khiến khối corium rơi xuống nước bên dưới giếng và có thể có nạn “nổ hơi nước” (steam explosion) giống như ta liệng một cục sắt nóng đỏ vào một thau nước.
Việc Pháp đem qua hơn 100 tấn nước có chất boron là để chắc chắn các lò không có phản ứng dây chuyền tiếp tục. Việc này sự thật chỉ có ích cho lò 5 và 6 nếu bồn chứa nước có boron của các lò đó bị sóng thần làm hư hại, và cho bồn chứa nhiên liệu của lò số 4. Việc này không ích lợi gì cho các lò 1, 2, và 3, bởi vì một phần lò đã nóng chảy và nước biển đã được dùng bơm vào lò cũng như các bồn chứa nhiên liệu phế thải.
Việc phát tán phóng xạ ra sao, và Công ty TEPCO đã ứng xử như thế nào? Thật ra, Nhật rất văn minh, có nhiều kiến thức về điện hạt nhân. Các công ty Nhật đã mua được toàn thể kỹ thuật điện hạt nhân của Mỹ (Hitachi mua kỹ thuật BWR của General Electric và Mitsubishi mua kỹ thuật PWR của Westinghouse). Người Nhật lại có tinh thần kỷ luật rất cao, cư xử lịch sự ngay trong cơn nguy biến. Các hình ảnh người Nhật xếp hàng nhận vài nắm cơm, cúi rạp mình cảm ơn người giúp đỡ dù chỉ là đơn độc không ai nhìn thấy… đã làm cả thế giới kính phục, chứ không thấy có cảnh lộn xộn tranh giành nhau như ta thường thấy ở xã hội kém văn minh. Vậy thì tại sao thỉnh thoảng vẫn có người chỉ trích là TEPCO không thành thực, còn giấu giếm? Đó cũng chỉ là bình thường thôi. Ta
đứng ngoài chỉ nhìn và nói, nhưng người trong cuộc họ tranh đấu từng phút từng giây với sự sống còn. TEPCO vừa cứu nguy vừa khảo cứu vấn đề, làm sao có thì giờ làm vừa lòng thế giới? Họ đã làm đúng luật lệ, loan báo các dữ kiện cần thiết cho Chính phủ, cho Cơ quan Nguyên tử Quốc tế (IAEA), và cho người dân. Họ không thể nói quá và làm hỗn loạn tình thế nếu chưa biết rõ diễn biến. Riêng tôi nghĩ, họ đã quá cẩn thận chỉ nói là tai nạn ở cấp 4, nhưng sự thật ai trong ngành cũng biết rằng khi có ba bốn vụ nổ hydrogen và phóng xạ tuôn ra vượt quá mức được phép nhiều trăm lần, thì tai nạn đã to hơn Three Mile Island rồi. Tai nạn Three Mile Island được coi là cấp 5 mà chỉ nổ hydrogen trong nhà chứa chính và tuôn phóng xạ khoảng 17 curies ra không khí, thấp hơn Fukushima Daiichi nhiều trăm lần. Tuy nhiên việc này chỉ là một tiểu tiết. Việc quan trọng là làm sao các lò 1, 2, 3 không trở thành China Syndrome (hiện tượng tâm lò nóng chảy và corium ăn qua cả nền xi măng cốt sắt và chui xuống đất), và phóng xạ không làm hư hại lâu dài và sâu rộng quá 30-50 km quanh Fukushima Daiichi.
Vì phạm vi chật hẹp của bài này, và cũng vì thiếu thì giờ,tôi sẽ giải đáp trong một bài viết khác các câu hỏi sau:
· Phóng xạ là những thứ gì mà người ta sợ hãi nhu vậy?
· So với Three Mile Island và Chernobyl, phóng xạ tại Fukushima Daiichi ra sao?
· Hiện cả thế giới lo trau giồi an toàn các nhà máy điện hạt nhân, vậy họ trau giồi ở điểm nào?
· Các lò điện hạt nhân đời thứ ba khác với Fukushima Daiichi ở chỗ nào?
· Nhà máy PWR của Nga có thực là nhà máy “đời thứ ba” không?
· Đề nghị của tôi năm 2010 (chưa được trả lời!) là Việt Nam nếu muốn thành một “cường quốc nguyên tử tạo điện” thì nên cộng tác với Nga xây các nhà máy điện hạt nhân nhỏ và nổi trên bè để (vì có bờ bể rất dài) bán cho các nước đang mở mang giống Việt Nam. Tại sao đề nghị này hiện nay đắt tiền nhưng sẽ rẻ nhanh chóng và lại an toàn và không sợ sóng thần cũng như động đất?
· Tại sao các biến chuyển mới về năng lượng mặt trời có thể giúp Việt Nam nhiều hơn là điện hạt nhân?
Phùng Liên Đoàn, 71 tuổi, chuyên về an toàn điện hạt nhân và môi trường, hiện làm Tổng Giám đốc Công ty tư vấn PAI Corporation tại Mỹ. Ông cũng đã cộng tác với hơn 18 hội từ thiện trong 40 năm qua để giúp trẻ em, phụ nữ, và đồng bào nghèo tại Việt Nam.
Tác giả gửi trực tiếp cho BVN
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét