An toàn điện hạt nhân: Từ quá khứ, nhìn về tương lai - Phân tích của Hiệp hội Hạt nhân Thế giới

Chính phủ ghi nhận kiến nghị hoàn thiện các yếu tố quan trọng để phát triển điện hạt nhân Việt Nam Thực hiện Quy chế làm việc của Chính phủ ban hành kèm theo Nghị định 39/2022/NĐ-CP, Văn phòng Chính phủ vừa chuyển Báo cáo kiến nghị của Tạp chí Năng lượng Việt Nam về “thúc đẩy hoàn thiện các yếu tố quan trọng đối với phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam” đến Bộ Công Thương, Bộ Khoa học và Công nghệ để nghiên cứu, xử lý theo thẩm quyền, đảm bảo đúng quy định. Được biết, hiện các bộ đang nghiên cứu, tổng hợp về nội dung liên quan để báo cáo Thủ tướng Chính phủ.

Ba nguyên tắc cốt lõi bảo đảm an toàn trong vận hành nhà máy điện hạt nhân Bài viết này sẽ phân tích một cách hệ thống các nguyên nhân trực tiếp và sâu xa dẫn đến sự cố tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi (năm 2011), bao gồm: Điều kiện địa điểm và các mối nguy hại bên ngoài, khung pháp quy và cơ chế giám sát, thiết kế và vận hành nhà máy, các biện pháp quản lý sự cố, yếu tố con người và tổ chức. Qua đó, bài viết làm rõ câu hỏi: Vì sao ba nguyên tắc cốt lõi trong an toàn hạt nhân (kiểm soát độ phản ứng, duy trì làm mát nhiên liệu và ngăn chặn phát tán phóng xạ) đã không được bảo đảm tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi? Mục tiêu là rút ra những bài học có giá trị không chỉ cho Nhật Bản, mà còn cho cộng đồng hạt nhân quốc tế, nhằm tăng cường khả năng phòng ngừa, giảm thiểu rủi ro và củng cố niềm tin của công chúng đối với điện hạt nhân trong tương lai.

Không ngành công nghiệp nào miễn nhiễm với tai nạn:

Hiệp hội Hạt nhân Thế giới (World Nuclear Association - WNA) - tổ chức quốc tế hoạt động từ năm 2001 nhằm thúc đẩy năng lượng hạt nhân và hỗ trợ ngành công nghiệp hạt nhân toàn cầu. Mục tiêu WNA là xây dựng một diễn đàn quốc tế để chia sẻ kiến thức, thúc đẩy các thông lệ tốt nhất, đại diện cho ngành tại các diễn đàn quan trọng và cải thiện môi trường chính sách cho công nghiệp hạt nhân.

Theo WNA: Không ngành nào, phân khúc nào có thể miễn nhiễm với tai nạn. Đơn cử, trong ngành hàng không dân dụng, tai nạn xảy ra hàng năm và mỗi vụ đều được phân tích kỹ lưỡng. Bài học kinh nghiệm từ gần 100 năm cho thấy các hãng hàng không uy tín luôn cực kỳ an toàn. Trong ngành hóa chất và dầu khí cũng vậy, tai nạn cũng khó tránh khỏi, nhưng các vụ tai nạn lớn lại góp phần cải thiện an toàn. Công chúng rộng rãi chấp nhận, những rủi ro liên quan đến các ngành này là một sự đánh đổi có thể chấp nhận được để có được các sản phẩm và dịch vụ từ chúng.

Với năng lượng hạt nhân, mật độ năng lượng cao khiến mối nguy hiểm tiềm ẩn lại càng rõ ràng, và điều này luôn được tính đến trong thiết kế các nhà máy điện hạt nhân. Một số ít vụ tai nạn gây chấn động và đáng đưa tin, nhưng ít gây hậu quả về thương vong.

Vì sao điện hạt nhân (ĐHN) dân dụng lại được xem là nguồn năng lượng tập trung nhất?

Vào những năm 1950, sự chú ý chuyển sang việc khai thác năng lượng nguyên tử một cách có kiểm soát, như được chứng minh tại Chicago, Hoa Kỳ, năm 1942, sau đó là trong nghiên cứu quân sự và ứng dụng nhiệt lượng ổn định để tạo ra điện. Điều này tất yếu làm nảy sinh những lo ngại về tai nạn và những ảnh hưởng có thể xảy ra. Tuy nhiên, với ĐHN, an toàn phụ thuộc vào những yếu tố tương tự như trong bất kỳ ngành công nghiệp nào khác: Lập kế hoạch thông minh, thiết kế hợp lý với biên độ an toàn và hệ thống dự phòng, linh kiện chất lượng cao và văn hóa an toàn được phát triển tốt trong vận hành. Tuổi thọ hoạt động của lò phản ứng phụ thuộc vào việc duy trì biên độ an toàn của chúng.

Một kịch bản hạt nhân cụ thể là mất khả năng làm mát dẫn đến tan chảy lõi lò phản ứng hạt nhân. Điều này đã thúc đẩy các nghiên cứu về cả khả năng vật lý và hóa học, cũng như các tác động sinh học của bất kỳ phóng xạ phát tán nào. Những người chịu trách nhiệm về công nghệ ĐHN ở phương Tây đã dành rất nhiều nỗ lực để đảm bảo rằng: Sự tan chảy của lõi lò phản ứng sẽ không xảy ra. Vì người ta cho rằng: Sự tan chảy của lõi lò sẽ tạo ra mối nguy hiểm lớn cho cộng đồng, và nếu không được kiểm soát, một tai nạn thương tâm có thể gây ra nhiều cái chết oan uổng.

Ngành công nghiệp ĐHN đã rất thành công trong việc tránh những tai nạn như vậy. Trong lịch sử 60 năm sản xuất ĐHN dân dụng, với hơn 18.500 lò-năm hoạt động tích lũy của lò phản ứng tại 36 quốc gia, chỉ có 3 vụ tai nạn đáng kể xảy ra tại các nhà máy ĐHN:

1. Three Mile Island (Hoa Kỳ năm 1979) - nơi lò phản ứng bị hư hại nghiêm trọng, nhưng bức xạ đã được kiểm soát và không gây ra hậu quả bất lợi nào về sức khỏe, hoặc môi trường.

2. Chernobyl (Ukraine năm 1986) - nơi lò phản ứng bị phá hủy do nổ hơi nước và hỏa hoạn. Ban đầu khiến hai người thiệt mạng, cộng thêm 28 người khác bị nhiễm độc phóng xạ trong vòng 3 tháng và gây ra những hậu quả đáng kể về sức khỏe, cũng như môi trường.

3. Fukushima Daiichi (Nhật Bản năm 2011) - nơi ba lò phản ứng cũ (cùng với lò phản ứng thứ tư) đã bị phá hủy sau khi ảnh hưởng của việc mất khả năng làm mát do một trận sóng thần lớn không được kiểm soát đầy đủ. Không có trường hợp tử vong, hoặc thương tích nghiêm trọng nào do phóng xạ (mặc dù khoảng 19.500 người đã thiệt mạng do sóng thần).

Trong tất cả các tai nạn và sự cố, chỉ có tai nạn Chernobyl và Fukushima gây ra liều lượng bức xạ cho cộng đồng lớn hơn liều lượng bức xạ do tiếp xúc với các nguồn tự nhiên. Tai nạn Fukushima khiến một số công nhân tại Nhà máy bị phơi nhiễm bức xạ, nhưng không đến mức đe dọa sức khỏe của họ, không giống như Chernobyl. Các sự cố khác (và một ‘tai nạn’) hoàn toàn chỉ xảy ra trong phạm vi nhà máy.

Ngoài Chernobyl, chưa có công nhân hạt nhân, hoặc người dân nào tử vong do tiếp xúc với bức xạ từ sự cố lò phản ứng hạt nhân thương mại. Hầu hết các trường hợp thương tích và tử vong do phóng xạ nghiêm trọng xảy ra hàng năm (2-4 ca tử vong và nhiều trường hợp phơi nhiễm vượt quá giới hạn quy định) là do các nguồn bức xạ lớn không được kiểm soát (chẳng hạn như thiết bị y tế, hoặc công nghiệp bị bỏ hoang).

Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng: Một lò phản ứng điện thương mại trong bất kỳ trường hợp nào cũng không thể phát nổ như bom hạt nhân - nhiên liệu không được làm giàu quá (khoảng 5%) và nếu nổ cần phải làm giàu ở mức cao hơn nhiều.

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) được Liên Hợp Quốc thành lập năm 1957. Một trong những chức năng của cơ quan này là hoạt động như một cơ quan kiểm toán an toàn hạt nhân thế giới và vai trò này đã được tăng cường đáng kể sau thảm họa Chernobyl. Cơ quan này quy định các quy trình an toàn và báo cáo ngay cả những sự cố nhỏ. Vai trò của IAEA đã được củng cố kể từ năm 1996. Mỗi quốc gia vận hành nhà máy điện hạt nhân đều có một cơ quan thanh tra an toàn hạt nhân và tất cả đều hợp tác chặt chẽ với IAEA.

Mặc dù các nhà máy điện hạt nhân được thiết kế để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành và an toàn trong trường hợp xảy ra bất kỳ sự cố, hoặc tai nạn nào, nhưng không có hoạt động công nghiệp nào có thể được coi là hoàn toàn không có rủi ro. Sự cố và tai nạn có thể xảy ra, và giống như trong các ngành công nghiệp khác, những gì được học hỏi sẽ dẫn đến việc cải thiện dần dần về an toàn. Những cải tiến này được thể hiện cả trong các thiết kế mới và trong việc nâng cấp các nhà máy hiện có. Việc vận hành dài hạn (LTO) của các nhà máy điện hạt nhân hiện hữu đạt được nhờ đầu tư đáng kể vào việc nâng cấp này.

An toàn của nhân viên vận hành là mối quan tâm hàng đầu tại các nhà máy điện hạt nhân. Phơi nhiễm bức xạ được giảm thiểu bằng cách sử dụng thiết bị xử lý từ xa cho nhiều hoạt động trong lõi lò phản ứng. Các biện pháp kiểm soát khá, bao gồm che chắn vật lý và hạn chế thời gian công nhân làm việc ở những khu vực có mức độ bức xạ đáng kể. Những biện pháp này được hỗ trợ bởi các chương trình liên tục. Việc giám sát chặt chẽ liều lượng bức xạ riêng lẻ và môi trường làm việc để đảm bảo mức phơi nhiễm bức xạ rất thấp so với các ngành công nghiệp khác.

Việc sử dụng năng lượng hạt nhân để phát điện có thể được coi là cực kỳ an toàn. Hàng năm, có hàng trăm người thiệt mạng trong các mỏ than để cung cấp nguồn nhiên liệu được sử dụng rộng rãi này cho điện. Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch cũng gây ra những tác động đáng kể đến sức khỏe và môi trường.

Trái với quan niệm phổ biến, điện hạt nhân cứu sống con người bằng cách thay thế nhiên liệu hóa thạch khỏi nguồn điện.

Lõi lò phản ứng - yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn:

Liên quan đến tai nạn có thể xảy ra, cho đến đầu những năm 1970 đã xuất hiện những ngộ nhận cực đoan. Những hiểu lầm này dẫn đến sự ra đời của một thể loại tiểu thuyết bi tráng (như Hội chứng Trung Quốc) trong cộng đồng khiến tiến độ xây dựng các nhà máy ĐHN gặp trở ngại.

Mãi đến cuối thập niên 1970, các phân tích chi tiết và thử nghiệm quy mô lớn, nhất là sau sự cố tan chảy lò phản ứng Three Mile Island năm 1979, đã bắt đầu làm rõ sự thật rằng: Thậm chí tai nạn tệ nhất có thể xảy ở nhà máy ĐHN phương Tây thông thường, hoặc nhiên liệu của chúng cũng không gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho công chúng như đồn thổi. Từ đó ngành công nghiệp này tiếp tục nỗ lực để giảm thiểu tai nạn tan chảy, và giờ đây không ai phải lo sợ về một thảm họa sức khỏe cộng đồng do sự cố tan chảy nhiên liệu gây ra. Fukushima Daiichi đã chứng minh điều này, với 3 lần tan chảy không gây tử vong, hoặc gây phóng xạ nghiêm trọng cho bất kỳ ai, trong khi hơn 200 người vẫn tiếp tục làm việc tại hiện trường để giảm thiểu tác động của Nhà máy.

Chương trình thử nghiệm và phân tích kéo dài hàng thập kỷ cho thấy: Lượng phóng xạ thoát ra từ nhiên liệu nóng chảy ít hơn so với giả định. Thực tế, phần lớn vật liệu phóng xạ này không dễ dàng bị di chuyển ra ngoài cấu trúc bên trong. Do đó, ngay cả khi kết cấu bao quanh tất cả các nhà máy ĐHN hiện đại bị vỡ (như trường hợp của một trong những lò phản ứng Fukushima), nó vẫn ngăn chặn hầu hết phóng xạ thoát ra bên ngoài.

Một chỉ số an toàn bắt buộc là tần suất ước tính có thể xảy ra của các sự cố lõi bị suy thoái, hoặc lõi nóng chảy. Ủy ban Quản lý Hạt nhân Hoa Kỳ (NRC) quy định: Thiết kế lò phản ứng phải đáp ứng tần suất hư hỏng lõi lò lý thuyết là 1/10.000 năm, nhưng các thiết kế hiện đại vượt quá con số này. Yêu cầu của các cơ sở điện Hoa Kỳ là 1/100.000 năm, các nhà máy đang hoạt động tốt nhất hiện nay có tỷ lệ khoảng 1/1 triệu và những nhà máy có khả năng được xây dựng trong thập kỷ tới là gần 1/10 triệu. Mặc dù tần suất hư hỏng lõi lò được tính toán này là một trong những chỉ số chính để đánh giá an toàn lò phản ứng, các cơ quan an toàn châu Âu lại ưa chuộng phương pháp tiếp cận tất định (DSA) - tập trung vào việc quy định phần cứng dự phòng thực tế, mặc dù họ cũng thực hiện phân tích an toàn xác suất (PSA) cho tần suất hư hỏng lõi lò và yêu cầu tần suất hư hỏng lõi lò là 1/1 triệu đối với các thiết kế mới. (DSA và PSA là những công cụ kỹ thuật chủ chốt nhằm đánh giá, chứng minh và duy trì mức độ an toàn chấp nhận được cho các cơ sở hạt nhân, đồng thời cung cấp cơ sở kỹ thuật cho việc ra quyết định về thiết kế, cấp phép, cải tiến an toàn, ứng phó sự cố).

Ngay cả nhiều tháng sau sự cố Three Mile Island (TMI) năm 1979, dường như không hề có hiện tượng tan chảy lõi lò, vì không có dấu hiệu rò rỉ phóng xạ nghiêm trọng ngay cả bên trong buồng chứa. Thực tế, khoảng một nửa lõi lò đã tan chảy. Cho đến năm 2011, đây vẫn là hiện tượng tan chảy lõi lò duy nhất trong một lò phản ứng tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn của NRC (Ủy ban Pháp quy hạt nhân) và các tác động đã được kiểm soát theo thiết kế, không gây hại về mặt phóng xạ cho bất kỳ ai.

Nhà máy Greifswald 5 [1] ở Đông Đức đã bị tan chảy một phần lõi lò vào tháng 11 năm 1989 do van bị trục trặc (nguyên nhân gốc rễ là do sản xuất kém chất lượng) và không bao giờ được khởi động lại. Tại Fukushima năm 2011 (một thiết kế lò phản ứng khác với các lỗ xuyên qua đáy bình chịu áp lực), 3 lõi lò phản ứng rõ ràng đã tan chảy phần lớn trong 2, hoặc 3 ngày đầu tiên, nhưng điều này không được xác nhận trong khoảng mười tuần. Vẫn chưa rõ có bao nhiêu vật liệu lõi lò không còn ở trong các bình chịu áp lực và đã rơi xuống đáy các khoang chứa khô, mặc dù chắc chắn đã có một lượng đáng kể các hạt nhân phóng xạ phát tán vào khí quyển ngay từ đầu và sau đó là vào nước làm mát [2].

Giải thích:

[1] Vào khoảng thời gian này, đã có những lời đồn thổi mang tính cảnh báo về cái gọi là “Hội chứng Trung Quốc”. Kịch bản mà lõi của một lò phản ứng như vậy sẽ tan chảy, và do liên tục sinh nhiệt, nó sẽ tan chảy xuyên qua bình chịu áp lực, nền bê tông của lò phản ứng để tiếp tục hoạt động và đưa đến tận… Trung Quốc ở phía bên kia bán cầu. Sự cố TMI năm 1979 đã chứng minh tính đúng đắn của giả thuyết, vật liệu lõi lò nóng chảy đã di chuyển được đúng 15 mm… để đến được Trung Quốc khi nó đóng băng ở đáy bình chịu áp lực của lò phản ứng.

[2] Bỏ qua sự khác biệt về đồng vị, có khoảng một trăm sản phẩm phân hạch khác nhau trong nhiên liệu đang trải qua quá trình phân hạch. Một số ít trong số này là khí ở nhiệt độ bình thường, một số khác dễ bay hơi ở nhiệt độ cao hơn, và cả hai đều sẽ được giải phóng khỏi nhiên liệu nếu lớp vỏ bọc bị hư hại. Các sản phẩm sau bao gồm iốt (dễ bay hơi, ở 184°C) và xêzi (671°C) - là những nhân phóng xạ chính được giải phóng tại Fukushima, đầu tiên vào bình áp suất lò phản ứng và sau đó vào lớp vỏ bọc - nơi mà ở tổ máy số 2 dường như đã bị vỡ vào đầu ngày thứ 5.

Ngoài ra, khi nước làm mát được xả qua lõi lò nóng, các sản phẩm phân hạch hòa tan như xêzi hòa tan trong đó, dẫn đến nhu cầu phải có một nhà máy xử lý nước lớn để loại bỏ chúng.

Ngoài những tai nạn này và thảm họa Chernobyl, đã có khoảng mười vụ tai nạn nóng chảy lõi lò phản ứng (chủ yếu xảy ra trong các lò phản ứng quân sự, hoặc thử nghiệm). Không có vụ nào gây ra mối nguy hiểm cho bên ngoài nhà máy từ việc nóng chảy lõi lò, mặc dù trong một trường hợp đã có phát thải phóng xạ đáng kể do đốt nhiên liệu trong than chì nóng (tương tự như Chernobyl, nhưng quy mô nhỏ hơn). Vụ tai nạn Fukushima cũng nên được xem xét trong bối cảnh đó, vì nhiên liệu đã bị hư hỏng nặng và có sự phát thải phóng xạ đáng kể ra bên ngoài nhà máy.

Việc phê duyệt cấp phép cho các nhà máy mới hiện nay yêu cầu rằng: Bất kỳ ảnh hưởng nào của sự cố nóng chảy lõi lò phản ứng phải giới hạn trong phạm vi nhà máy, mà không cần phải sơ tán cư dân gần đó.

Mối quan ngại chính về an toàn luôn là khả năng phát thải vật liệu phóng xạ không kiểm soát, dẫn đến ô nhiễm và tiếp xúc với phóng xạ bên ngoài nhà máy. Các giả định trước đây cho rằng: Có thể xảy ra trong trường hợp xảy ra sự cố mất khả năng làm mát lớn (LOCA) dẫn đến tan chảy lõi lò. Kinh nghiệm của TMI cho thấy điều ngược lại, nhưng tại Fukushima, điều này đã xảy ra. Dựa trên hiểu biết sâu sắc hơn về vật lý và hóa học của vật liệu trong lõi lò phản ứng trong điều kiện khắc nghiệt, rõ ràng là ngay cả một sự tan chảy lõi lò nghiêm trọng kết hợp với rò rỉ lớp bảo vệ cũng khó có thể tạo ra thảm họa phóng xạ lớn từ nhiều thiết kế lò phản ứng của phương Tây, nhưng sự cố Fukushima cho thấy điều này không đúng với tất cả. Các nghiên cứu về tình hình sau tai nạn tại TMI (nơi không có sự rò rỉ lớp bảo vệ) đã ủng hộ đề xuất này, và việc phân tích Fukushima sẽ không đầy đủ cho đến khi các lò phản ứng được tháo dỡ.

Chắc chắn vấn đề này đã được kiểm chứng nghiêm ngặt với 3 lò phản ứng của Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi ở Nhật Bản vào tháng 3 năm 2011. Hệ thống làm mát bị mất khoảng 1 giờ sau khi ngừng hoạt động, và việc khôi phục hệ thống làm mát đủ để ngăn chặn thiệt hại nghiêm trọng cho nhiên liệu là không thể. Các lò phản ứng, có niên đại từ năm 1971-1975, đã bị xóa sổ. Lò phản ứng thứ tư cũng bị xóa sổ do hư hại từ một vụ nổ hydro.

Giải pháp để đạt an toàn tối ưu:

Một nguyên tắc cơ bản trong vận hành nhà máy ĐHN trên toàn thế giới là nhà điều hành chịu trách nhiệm về an toàn. Cơ quan quản lý quốc gia chịu trách nhiệm đảm bảo nhà máy được vận hành an toàn bởi đơn vị được cấp phép và thiết kế được phê duyệt. Một khái niệm quan trọng thứ hai là sứ mệnh của cơ quan quản lý: Bảo vệ con người và môi trường.

Chứng nhận thiết kế lò phản ứng cũng là trách nhiệm của các cơ quan quản lý quốc gia. Có sự hợp tác quốc tế giữa các cơ quan này ở các mức độ khác nhau và có một số bộ quy tắc, tiêu chuẩn cơ khí liên quan đến chất lượng và an toàn.

Với việc các thiết kế lò phản ứng mới được thiết lập trên cơ sở quốc tế hơn, kể từ những năm 1990, cả ngành công nghiệp, cũng như các cơ quan quản lý đều đang tìm kiếm sự chuẩn hóa thiết kế và hài hòa hóa quy định hơn nữa. Vai trò của Nhóm Công tác Hợp tác trong Đánh giá và Cấp phép Thiết kế Lò phản ứng (CORDEL) của Hiệp hội Hạt nhân Thế giới và Chương trình Đánh giá Thiết kế Đa quốc gia (MDEP) của Cơ quan Năng lượng Hạt nhân OECD (NEA) được đề cập chi tiết trong bộ tài liệu “Hợp tác trong điện hạt nhân”.

Theo báo cáo của OECD-NEA năm 2010: Tần suất tính toán lý thuyết cho một vụ phát thải phóng xạ lớn từ một vụ tai nạn nhà máy ĐHN nghiêm trọng đã giảm đi 1.600 lần giữa các lò phản ứng Thế hệ I ban đầu được xây dựng và các nhà máy Thế hệ III/III+ đang được xây dựng hiện nay. Tuy nhiên, các thiết kế trước đó đã được nâng cấp dần dần trong suốt vòng đời vận hành của chúng.

Từ lâu, người ta đã khẳng định rằng: Các vụ tai nạn lò phản ứng hạt nhân là điển hình của những rủi ro có xác suất thấp, nhưng hậu quả lớn. Điều dễ hiểu là, với suy nghĩ này, một số người không muốn chấp nhận rủi ro, dù xác suất có thấp đến đâu. Tuy nhiên, tính chất vật lý và hóa học của lõi lò phản ứng, có liên quan nhưng không hoàn toàn phụ thuộc vào kỹ thuật, thể hiện rằng: Hậu quả của một vụ tai nạn thực tế có thể ít nghiêm trọng hơn nhiều so với hậu quả từ các nguồn công nghiệp và năng lượng khác. Kinh nghiệm, bao gồm cả Fukushima, đã chứng minh điều này.

Sổ tay “Hiệu suất Con người năm 2009” của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) ghi rõ: “Ngành hàng không, ngành y tế, ngành điện hạt nhân thương mại, Hải quân Hoa Kỳ, DOE (Bộ Năng lượng) và các nhà thầu của DOE, cùng các tổ chức có rủi ro cao và phức tạp về mặt công nghệ khác đã áp dụng các nguyên tắc, khái niệm và thực hành về hiệu suất con người để chủ động giảm thiểu sai sót của con người và tăng cường kiểm soát nhằm giảm thiểu tai nạn và sự cố... Khoảng 80% tất cả các sự cố được cho là do lỗi của con người. Trong một số ngành, con số này gần 90%. Khoảng 20% ​​sự cố liên quan đến lỗi thiết bị. Khi phân tích sâu hơn về 80% lỗi của con người, kết quả cho thấy phần lớn các lỗi liên quan đến sự cố bắt nguồn từ những điểm yếu tiềm ẩn của tổ chức (do con người gây ra trong quá khứ và tiềm ẩn trong hệ thống), trong khi khoảng 30% là do cá nhân công nhân chạm vào thiết bị và hệ thống trong cơ sở.

Rõ ràng, việc tập trung nỗ lực vào việc giảm thiểu sai sót của con người sẽ làm giảm khả năng xảy ra sự cố. Sau thảm họa Fukushima, trọng tâm đã được đặt vào những điểm yếu của tổ chức, làm tăng khả năng xảy ra sai sót của con người”.

Các thiết kế cho nhà máy ĐHN đang được phát triển để triển khai trong những thập kỷ tới chứa đựng nhiều cải tiến về an toàn dựa trên kinh nghiệm vận hành. Hai lò phản ứng tiên tiến đầu tiên này đã bắt đầu hoạt động tại Nhật Bản vào năm 1996.

Một điểm chung chính của chúng (ngoài kỹ thuật an toàn vốn đã là tiêu chuẩn trong các lò phản ứng phương Tây) là hệ thống an toàn thụ động, không yêu cầu sự can thiệp của người vận hành trong trường hợp xảy ra sự cố nghiêm trọng.

Chỉ số chính được sử dụng để đánh giá an toàn lò phản ứng là khả năng lõi lò nóng chảy do mất chất làm mát. Những thiết kế mới này có khả năng xảy ra sự cố lõi lò nóng chảy thấp hơn một, hoặc hai bậc so với các thiết kế cũ. Nhưng điều này có ý nghĩa quan trọng đối với chủ sở hữu và người vận hành hơn là hàng xóm - những người như TMI và Fukushima đã chứng minh - cũng an toàn với các loại lò phản ứng cũ.

Phòng thủ theo chiều sâu:

Để đạt được an toàn tối ưu, các nhà máy ĐHN ở phương Tây vận hành theo phương pháp ‘phòng thủ theo chiều sâu’, với nhiều hệ thống an toàn bổ sung cho các đặc điểm tự nhiên của lõi lò phản ứng. Các khía cạnh chính của phương pháp này bao gồm:

1. Thiết kế và xây dựng chất lượng cao.

2. Thiết bị ngăn ngừa sự gián đoạn vận hành, hoặc lỗi của con người và các sai sót phát triển thành vấn đề.

3. Giám sát toàn diện và kiểm tra thường xuyên để phát hiện lỗi của thiết bị, hoặc người vận hành.

4. Hệ thống dự phòng và đa dạng để kiểm soát hư hại nhiên liệu và ngăn ngừa rò rỉ phóng xạ đáng kể.

5. Quy định hạn chế ảnh hưởng của thiệt hại nhiên liệu nghiêm trọng (hoặc bất kỳ vấn đề nào khác) đối với chính nhà máy.

Những nội dung này có thể được tóm tắt như sau: Phòng ngừa, giám sát và hành động (để giảm thiểu hậu quả của sự cố).

Các quy định về an toàn bao gồm một loạt các rào cản vật lý giữa lõi lò phản ứng phóng xạ và môi trường, việc cung cấp nhiều hệ thống an toàn, mỗi hệ thống đều có dự phòng và được thiết kế để xử lý lỗi của con người.

Các rào cản trong một nhà máy điển hình là nhiên liệu ở dạng viên gốm rắn (UO2), và các sản phẩm phân hạch phóng xạ phần lớn vẫn được liên kết bên trong các viên này khi nhiên liệu được đốt cháy. Các viên được đóng gói bên trong các ống hợp kim zirconi kín để tạo thành các thanh nhiên liệu. Chúng được giữ bên trong một bình chịu áp suất bằng thép lớn với thành dày tới 30 cm - hệ thống đường ống làm mát nước chính đi kèm cũng rất chắc chắn. Tất cả những thứ này, đến lượt nó, được bao bọc bên trong một kết cấu chứa bê tông cốt thép chắc chắn với thành dày ít nhất 1 mét. Điều này tạo nên 3 rào cản quan trọng xung quanh nhiên liệu, vốn ổn định ở nhiệt độ rất cao.

Những rào cản này được giám sát liên tục. Vỏ nhiên liệu được theo dõi bằng cách đo lượng phóng xạ trong nước làm mát. Hệ thống làm mát áp suất cao được theo dõi bằng tốc độ rò rỉ nước, và cấu trúc bao bọc được theo dõi định kỳ bằng cách đo tốc độ rò rỉ không khí ở áp suất gấp khoảng 5 lần áp suất khí quyển.

Xét về mặt chức năng, ba chức năng an toàn cơ bản trong lò phản ứng hạt nhân là: Kiểm soát phản ứng, làm mát nhiên liệu và ngăn chặn phóng xạ.

Các tính năng an toàn chính của hầu hết các lò phản ứng là nội tại - hệ số nhiệt độ âm và hệ số rỗng âm. Thứ nhất, khi vượt quá mức tối ưu, hiệu suất phản ứng sẽ giảm khi nhiệt độ tăng (thực tế, điều này được sử dụng để kiểm soát mức công suất trong một số thiết kế mới). Thứ hai, nếu có hơi nước hình thành trong nước làm mát, hiệu ứng làm chậm sẽ giảm xuống, do đó ít neutron hơn có thể gây ra phản ứng phân hạch và phản ứng tự động chậm lại.

Trong những năm 1950 và 1960, một số lò phản ứng thử nghiệm ở Idaho (Hoa Kỳ) đã được thử nghiệm phá hủy có chủ đích để xác minh rằng, các dao động phản ứng lớn là tự giới hạn và sẽ tự động dừng phản ứng phân hạch. Các thử nghiệm này đã xác minh điều này là đúng.

Ngoài các thanh điều khiển được lắp vào để hấp thụ neutron và điều chỉnh quá trình phân hạch, các biện pháp an toàn thiết kế chính bao gồm hệ thống làm mát lõi lò khẩn cấp dự phòng (ECCS) để loại bỏ nhiệt dư thừa (mặc dù mục đích chính là ngăn ngừa thiệt hại cho nhà máy hơn là vì an toàn công cộng) và hệ thống bao bọc.

Các hệ thống an toàn lò phản ứng truyền thống là “chủ động” theo nghĩa chúng liên quan đến hoạt động điện, hoặc cơ khí theo lệnh. Một số hệ thống thiết kế hoạt động thụ động (ví dụ như van giảm áp). Cả hai đều yêu cầu các hệ thống dự phòng song song. Thiết kế an toàn thụ động nội tại, hoặc hoàn toàn chỉ phụ thuộc vào các hiện tượng vật lý như đối lưu, trọng lực, hoặc khả năng chịu nhiệt độ cao, chứ không phụ thuộc vào hoạt động của các thành phần thiết kế. Tất cả các lò phản ứng đều có một số yếu tố an toàn nội tại như đã đề cập ở trên, nhưng trong một số thiết kế gần đây, các tính năng thụ động, hoặc vốn có thay thế cho các hệ thống chủ động trong việc làm mát, v.v… Một thiết kế như vậy đã có thể ngăn chặn được sự cố Fukushima - nơi mất điện dẫn đến mất chức năng làm mát.

Cơ sở của thiết kế giả định một mối đe dọa, trong đó do tai nạn, hoặc ý đồ xấu (ví dụ khủng bố), lõi lò phản ứng bị tan chảy và lớp vỏ lò bị phá vỡ. Khả năng kép này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và cung cấp cơ sở cho các vùng loại trừ và kế hoạch dự phòng. Rõ ràng, trong Chiến tranh Lạnh, cả Nga và Hoa Kỳ đều không nhắm mục tiêu vào các nhà máy ĐHN của nhau. Các nhà máy ĐHN được thiết kế với các cảm biến để tự động tắt khi có động đất - và đây là một cân nhắc quan trọng ở nhiều nơi trên thế giới.

Quản lý sự cố nghiêm trọng:

Bên cạnh kỹ thuật và quy trình giúp giảm thiểu rủi ro và mức độ nghiêm trọng của tai nạn, tất cả các nhà máy đều có hướng dẫn về quản lý, hoặc giảm thiểu sự cố nghiêm trọng (SAM). Những hướng dẫn này đã được áp dụng rõ rệt sau sự cố Fukushima - nơi nhân viên gặp phải những thách thức to lớn do mất điện và hệ thống làm mát bị vô hiệu hóa sau thiệt hại do sóng thần gây ra. Kinh nghiệm sau sự cố đó không chỉ được áp dụng trong thiết kế, mà còn trong các hướng dẫn tương tự và các đánh giá ngang hàng về nhà máy điện hạt nhân đang tập trung nhiều hơn vào những điều này so với trước đây.

Vào giữa năm 2011, Trung tâm Sự cố và Khẩn cấp của IAEA đã ra mắt một nền tảng truyền thông an toàn mới dựa trên web để thống nhất và đơn giản hóa việc trao đổi thông tin trong các trường hợp khẩn cấp về hạt nhân, hoặc phóng xạ. Hệ thống Thống nhất về Trao đổi Thông tin về Sự cố và Khẩn cấp (USIE) đã được phát triển từ năm 2009, nhưng thực tế đã được triển khai trong quá trình ứng phó khẩn cấp với tai nạn tại Fukushima.

Trong cả hai sự cố TMI và Fukushima, các vấn đề bắt đầu xảy ra sau khi các lò phản ứng ngừng hoạt động - ngay tại TMI và sau 1 giờ tại Fukushima, khi sóng thần ập đến. Nhu cầu loại bỏ nhiệt phân rã khỏi nhiên liệu không được đáp ứng trong cả hai trường hợp, do đó hiện tượng nóng chảy lõi lò bắt đầu xảy ra trong vòng vài giờ. Việc làm mát đòi hỏi phải có tuần hoàn nước và bộ tản nhiệt bên ngoài. Nếu máy bơm không thể chạy (do mất điện), phải dựa vào trọng lực, nhưng điều này sẽ không đưa nước vào hệ thống áp suất - bình áp suất lò phản ứng, hoặc khoang chứa. Do đó, có phương án giảm áp, đôi khi bằng hệ thống thông hơi, nhưng hệ thống này phải hoạt động và được kiểm soát mà không cần điện.

Có một vấn đề về bộ lọc, hoặc máy lọc trong hệ thống thông hơi là chúng cần phải được thiết kế để không bị tắc do chất rắn được mang theo. Lý tưởng nhất là bất kỳ hệ thống thông hơi nào cũng nên xử lý bất kỳ lượng lớn hydro nào (như ở Fukushima) và có khả năng phát tán phóng xạ ra bên ngoài nhà máy là tối thiểu. Hệ thống thông gió khoang chứa có lọc (FCVS) đã được trang bị thêm cho một số lò phản ứng chưa có chúng, hoặc bất kỳ lò nào có đủ công suất sau sự cố Fukushima. Tiền đề cơ bản của FCVS là: Bất kể tình trạng của lò phản ứng, sự cố thảm khốc của cấu trúc bao bọc có thể được tránh bằng cách xả hơi nước, không khí và các khí không ngưng tụ như hydro ra khí quyển.

Vụ tai nạn Three Mile Island năm 1979 đã chứng minh tầm quan trọng của các tính năng an toàn nội tại. Mặc dù khoảng một nửa lõi lò phản ứng bị tan chảy, các hạt nhân phóng xạ thoát ra từ nhiên liệu nóng chảy chủ yếu tạo lớp bên trong nhà máy, hoặc hòa tan trong hơi nước ngưng tụ. Tòa nhà bao bọc lò phản ứng đã ngăn chặn được sự rò rỉ phóng xạ đáng kể. Vụ tai nạn được cho là do lỗi cơ học và sự nhầm lẫn của người vận hành. Các hệ thống bảo vệ khác của lò phản ứng cũng hoạt động theo đúng thiết kế. Hệ thống làm mát lõi khẩn cấp lẽ ra đã có thể ngăn ngừa mọi hư hỏng cho lò phản ứng, nếu không có sự can thiệp của người vận hành.

Các cuộc điều tra sau vụ tai nạn đã dẫn đến sự tập trung mới vào các yếu tố con người trong an toàn hạt nhân. Không cần thay đổi thiết kế lớn nào đối với các lò phản ứng ở phương Tây, nhưng hệ thống điều khiển và thiết bị đo lường đã được cải thiện đáng kể và việc đào tạo người vận hành đã được nâng cấp.

Tại Fukushima Daiichi vào tháng 3 năm 2011, ba lò phản ứng đang hoạt động đã tự động ngừng hoạt động và được làm mát theo thiết kế bằng hệ thống loại bỏ nhiệt dư thông thường sử dụng điện từ các máy phát điện dự phòng, cho đến khi sóng thần nhấn chìm chúng 1 giờ sau đó. Hệ thống làm mát lõi lò khẩn cấp sau đó đã ngừng hoạt động. Vài ngày sau, một vấn đề riêng biệt xuất hiện khi các hồ chứa nhiên liệu đã qua sử dụng bị mất nước.

Phân tích vụ tai nạn cho thấy: Cần phải có các tiêu chí lựa chọn địa điểm thông minh hơn so với những tiêu chí được sử dụng vào những năm 1960 và cần có nguồn điện dự phòng tốt hơn và hệ thống làm mát sau khi ngừng hoạt động, cũng như việc cung cấp thông gió cho lớp bao bọc lò phản ứng loại này và các quy trình quản lý khẩn cấp khác.

Các nhà máy điện hạt nhân có Hướng dẫn Giảm thiểu Tai nạn Nghiêm trọng (SAMG, hoặc tại Nhật Bản là SAG) và hầu hết các hướng dẫn này (bao gồm cả các hướng dẫn ở Hoa Kỳ) đều đề cập đến những việc cần làm khi xảy ra tai nạn vượt quá thiết kế và khi một số hệ thống có thể bị vô hiệu hóa.

Năm 2007, NRC Hoa Kỳ đã khởi động một chương trình nghiên cứu để đánh giá hậu quả có thể xảy ra của một tai nạn lò phản ứng nghiêm trọng. Bản dự thảo báo cáo của họ đã được công bố gần 1 năm sau khi tai nạn Fukushima đã phần nào xác nhận những phát hiện của họ.

Phân tích Hậu quả Lò phản ứng Hiện đại (SOARCA) cho thấy: Một tai nạn nghiêm trọng tại một nhà máy điện hạt nhân Hoa Kỳ (PWR hoặc BWR) sẽ không có khả năng gây tử vong ngay lập tức và nguy cơ mắc bệnh ung thư gây tử vong sẽ thấp hơn nhiều so với nguy cơ ung thư nói chung.

Kết luận chính của SOARCA tập trung vào ba lĩnh vực: Diễn biến của một tai nạn lò phản ứng; các hệ thống và biện pháp khẩn cấp hiện có có thể ảnh hưởng đến kết quả của tai nạn như thế nào; và tai nạn sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng như thế nào. Kết luận chính là các nguồn lực và quy trình hiện có có thể ngăn chặn tai nạn, làm chậm, hoặc giảm thiểu tác động của nó trước khi nó có thể ảnh hưởng đến công chúng. Nhưng ngay cả khi tai nạn xảy ra mà không có các biện pháp giảm thiểu như vậy, chúng vẫn mất nhiều thời gian hơn để xảy ra và giải phóng ít vật liệu phóng xạ hơn nhiều so với các phân tích trước đây đã đề xuất. Điều này đã được chứng minh tại Fukushima - nơi có đủ thời gian để sơ tán (3 ngày) trước bất kỳ sự cố phát thải phóng xạ đáng kể nào.

Năm 2015, Ủy ban An toàn Hạt nhân Canada (CNSC) đã công bố Nghiên cứu về Hậu quả của một Tai nạn Hạt nhân Nghiêm trọng Giả định và Hiệu quả của các Biện pháp Giảm thiểu. Đây là kết quả của nghiên cứu và phân tích được thực hiện để giải quyết các mối quan ngại được nêu ra trong các phiên điều trần công khai năm 2012 về đánh giá môi trường cho việc nâng cấp nhà máy điện hạt nhân Darlington của Tập đoàn Ontario Power Generation (OPG). Nghiên cứu bao gồm việc xác định và mô hình hóa một lượng lớn chất phóng xạ phát tán trong khí quyển từ một tai nạn hạt nhân nghiêm trọng giả định tại Nhà máy điện Darlington gồm bốn tổ máy; ước tính liều lượng đối với người dân ở các khoảng cách khác nhau từ nhà máy, sau khi tính đến các hành động bảo vệ như sơ tán sẽ được thực hiện để ứng phó với trường hợp khẩn cấp như vậy; cuối cùng, xác định hậu quả đối với sức khỏe con người và môi trường do phơi nhiễm bức xạ. Nghiên cứu kết luận rằng: Sẽ không có tác động nào đáng kể đến sức khỏe, hoặc làm tăng nguy cơ ung thư.

Châu Âu “thử nghiệm gắng sức” và phản ứng của Hoa Kỳ sau sự cố Fukushima:

Các khía cạnh về an toàn nhà máy ĐHN được nêu bật sau sự cố Fukushima và nó đã được các quốc gia thành viên EU, cũng như ở các nước lân cận xem lại các lò phản ứng hạt nhân. Những đánh giá rủi ro và an toàn hạt nhân toàn diện và minh bạch này, được gọi là “thử nghiệm gắng sức”, bao gồm việc đánh giá lại có mục tiêu các biên độ an toàn của từng lò phản ứng điện trong bối cảnh các sự kiện thiên nhiên cực đoan. Chẳng hạn như động đất và lũ lụt, cũng như về việc mất chức năng an toàn và quản lý tai nạn nghiêm trọng sau bất kỳ sự kiện khởi phát nào. Các thử nghiệm này được thực hiện từ tháng 6 năm 2011 đến tháng 4/2012. Thử nghiệm đã huy động được nguồn lực chuyên môn đáng kể từ các quốc gia khác nhau dưới sự quản lý của mỗi Cơ quan An toàn quốc gia trong khuôn khổ Nhóm Cơ quan Quản lý An toàn Hạt nhân châu Âu (ENSREG).

Hiệp hội Các nhà quản lý Hạt nhân Tây Âu (WENRA) đã đề xuất những điều này để đáp lại lời kêu gọi từ Hội đồng châu Âu vào tháng 3 năm 2011 và xây dựng các thông số kỹ thuật. WENRA là một mạng lưới các Cơ quan Quản lý Chính của các quốc gia EU có nhà máy điện hạt nhân và Thụy Sĩ, với thành viên đến từ 17 quốc gia. Sau đó, WENRA đã đàm phán về phạm vi thử nghiệm với Nhóm Cơ quan Quản lý An toàn Hạt nhân châu Âu (ENSREG) - một cơ quan chuyên gia độc lập, có thẩm quyền được Ủy ban châu Âu thành lập năm 2007, bao gồm các quan chức cấp cao từ các cơ quan quản lý an toàn hạt nhân, an toàn chất thải phóng xạ, hoặc bảo vệ bức xạ quốc gia từ tất cả các quốc gia thành viên EU và đại diện của Ủy ban châu Âu.

Vào tháng 6 năm 2011, chính phủ của bảy quốc gia ngoài EU đã đồng ý tiến hành các thử nghiệm gắng sức lò phản ứng hạt nhân theo mô hình của EU. Armenia, Belarus, Croatia, Nga, Thụy Sĩ, Thổ Nhĩ Kỳ và Ukraine đã ký một tuyên bố rằng: Sẽ tiến hành các thử nghiệm gắng sức và đồng ý cho các chuyên gia bên ngoài đánh giá ngang hàng các thử nghiệm. Nga đã tiến hành các cuộc kiểm tra rộng rãi. (Croatia là đồng sở hữu lò phản ứng nước nóng Krsko ở Slovenia và Thổ Nhĩ Kỳ đang xây dựng nhà máy ĐHN đầu tiên của mình).

Việc đánh giá lại biên độ an toàn dựa trên các nghiên cứu an toàn hiện có và đánh giá kỹ thuật để đánh giá hành vi của nhà máy ĐHN khi đối mặt với một loạt các tình huống khó khăn. Đối với một nhà máy nhất định, báo cáo đánh giá lại sẽ đưa ra hành vi có khả năng xảy ra nhất của nhà máy trong từng tình huống được xem xét. Kết quả đánh giá lại đã được bình duyệt và chia sẻ giữa các cơ quan quản lý. WENRA lưu ý rằng: Việc thực hiện, hoặc yêu cầu bất kỳ biện pháp thích hợp nào (chẳng hạn như các quy định an toàn kỹ thuật, hoặc tổ chức bổ sung, xuất phát từ việc đánh giá lại) vẫn là trách nhiệm của quốc gia.

Phạm vi đánh giá đã xem xét các vấn đề được nêu bật trực tiếp bởi các sự kiện ở Fukushima và khả năng kết hợp các sự kiện khởi phát. Hai “sự kiện khởi phát” được đề cập trong phạm vi đánh giá là động đất và lũ lụt. Hậu quả của những sự kiện này - mất điện tại nhà máy, mất bộ tản nhiệt cuối cùng và sự kết hợp của cả hai - đã được phân tích, với các kết luận có thể áp dụng cho các tình huống khẩn cấp chung khác. Trong các kịch bản sự cố, các cơ quan quản lý xem xét các biện pháp của nhà máy liên quan đến bảo vệ và quản lý việc mất khả năng làm mát lõi lò, cũng như việc làm mát nhiên liệu đã qua sử dụng trong bể chứa. Họ cũng nghiên cứu các biện pháp để bảo vệ và quản lý việc mất tính toàn vẹn của lớp bao bọc lò và hiện tượng nóng chảy lõi lò, bao gồm các hậu quả như tích tụ hydro.

Các nhà vận hành nhà máy ĐHN bắt đầu bằng việc ghi chép lại từng trạng thái nhà máy. Việc phân tích các “kịch bản cực đoan” này tuân theo phương pháp tiếp cận tiến bộ mà ENSREG gọi là “trong đó các biện pháp bảo vệ được giả định lần lượt là đã bị vô hiệu hóa” từ các điều kiện ban đầu “đại diện cho các trạng thái vận hành bất lợi nhất”. Các nhà vận hành phải giải thích các biện pháp của họ để duy trì “ba chức năng an toàn cơ bản” (kiểm soát phản ứng, làm mát nhiên liệu và giam giữ phóng xạ) và các chức năng hỗ trợ cho những chức năng này “có tính đến thiệt hại có thể xảy ra do sự kiện khởi phát”.

Các tài liệu phải bao gồm các điều khoản trong cơ sở thiết kế nhà máy cho các sự kiện này và sức mạnh của nhà máy vượt ra ngoài cơ sở thiết kế. Điều này bao gồm “biên độ thiết kế, tính đa dạng, tính dự phòng, bảo vệ kết cấu và sự tách biệt vật lý của các hệ thống, kết cấu và thành phần liên quan đến an toàn, cũng như hiệu quả của khái niệm phòng thủ theo chiều sâu”. Việc này phải tập trung vào các hiệu ứng “bên bờ vực”. Ví dụ như khi pin dự phòng cạn kiệt và việc mất điện tại nhà máy là không thể tránh khỏi. Đối với các tình huống quản lý tai nạn nghiêm trọng, họ phải xác định thời điểm trước khi hư hại nhiên liệu là không thể tránh khỏi và thời điểm trước khi nước bắt đầu sôi trong các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng và trước khi hư hại nhiên liệu xảy ra. Các biện pháp phòng ngừa cháy nổ hydro cũng là một phần của việc này.

Vì đơn vị được cấp phép chịu trách nhiệm chính về an toàn, họ đã thực hiện đánh giá lại và sau đó các cơ quan quản lý đã xem xét độc lập. Bài tập đánh giá gồm 147 nhà máy ĐHN tại 15 quốc gia EU, bao gồm cả Litva (với chỉ các nhà máy đã ngừng hoạt động), cùng với 15 lò phản ứng ở Ukraine và 5 lò phản ứng ở Thụy Sĩ.

Các nhà vận hành đã báo cáo với cơ quan quản lý của họ, sau đó cơ quan này đã báo cáo tiến độ lên Ủy ban châu Âu vào cuối năm 2011. Thông tin đã được chia sẻ giữa các cơ quan quản lý trong suốt quá trình này trước khi 17 báo cáo cuối cùng được các nhóm gồm 80 chuyên gia do ENSREG và Ủy ban châu Âu chỉ định đánh giá ngang hàng. Các tài liệu cuối cùng đã được công bố phù hợp với luật pháp quốc gia và các nghĩa vụ quốc tế, chỉ cần không gây nguy hiểm cho an ninh - một lĩnh vực mà mỗi quốc gia có thể hành xử khác nhau. Quá trình này đã được gia hạn đến tháng 6 năm 2012 để cho phép nhiều chuyến thăm nhà máy hơn và bổ sung thêm thông tin về tác động tiềm ẩn của các vụ va chạm máy bay.

Ủy ban châu Âu đã thông qua, cùng với ENSREG, báo cáo thử nghiệm gắng sức cuối cùng vào ngày 26 tháng 4 năm 2012 và ban hành cùng ngày một tuyên bố chung nhấn mạnh chất lượng của cuộc thử nghiệm. Báo cáo đầy đủ và bản tóm tắt 45 khuyến nghị đã được được công bố trên www.ensreg.eu. Dựa trên các đánh giá ngang hàng, EC và ENSREG đã nêu ra bốn lĩnh vực chính cần cải thiện an toàn nhà máy điện hạt nhân EU:

1. Hướng dẫn của WENRA về đánh giá các mối nguy hiểm tự nhiên và biên độ vượt quá thiết kế.

2. Tăng cường tầm quan trọng của việc đánh giá an toàn định kỳ và đánh giá các mối nguy hiểm tự nhiên.

3. Các biện pháp khẩn cấp để bảo vệ tính toàn vẹn của hệ thống bao bọc.

4. Các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu tai nạn do các mối nguy hiểm tự nhiên cực đoan gây ra.

Kết quả của các bài kiểm tra gắng sức đặc biệt của EU đã chỉ ra rằng: Các nhà máy ĐHN châu Âu đã đạt được mức độ an toàn đủ để không cần phải ngừng hoạt động bất kỳ nhà máy nào. Đồng thời, cần có những cải tiến để tăng cường khả năng chống chịu của chúng trong các tình huống cực đoan. Ví dụ, tại Pháp, các yêu cầu này được áp dụng theo các yêu cầu của Cơ quan An toàn hạt nhân và Bảo vệ phóng xạ (ASN), có tính đến việc trao đổi với các đối tác châu Âu. ENSREG đã thiết lập một kế hoạch hành động tiếp theo tại châu Âu từ tháng 7 năm 2012.

Quy trình của EU đã hoàn tất vào cuối tháng 9 năm 2012, với việc Ủy viên Năng lượng EU thông báo rằng: Các bài kiểm tra gắng sức cho thấy độ an toàn của các lò phản ứng điện ở châu Âu nhìn chung đạt yêu cầu. Nhưng cũng đưa ra một số nhận xét và dự báo khác với ENSREG. Một báo cáo của EC đã được trình lên Hội đồng EU vào tháng 10 năm 2012.

Tại Hoa Kỳ, Ủy ban Quản lý Hạt nhân (NRC) vào tháng 3 năm 2012 đã ra lệnh tăng cường an toàn ngay lập tức sau thảm họa Fukushima, với chi phí khoảng 100 triệu USD cho toàn bộ các nhà máy ĐHN Hoa Kỳ. Lệnh đầu tiên yêu cầu bổ sung thiết bị tại tất cả các nhà máy để hỗ trợ ứng phó với việc mất toàn bộ nguồn điện và mất bộ tản nhiệt cuối cùng để làm mát, cũng như duy trì tính toàn vẹn của hệ thống bao bọc. Một lệnh khác yêu cầu cải thiện thiết bị đo mực nước và nhiệt độ trên các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng. Lệnh thứ ba chỉ áp dụng cho 33 lò BWR với thiết kế bao bọc ban đầu và yêu cầu “các lỗ thông hơi bao bọc được gia cố đáng tin cậy” có thể hoạt động trong mọi điều kiện.

Hiệp hội công nghiệp Hoa Kỳ, Viện Năng lượng Hạt nhân đã nói với NRC rằng: Các đơn vị được cấp phép với các hệ thống bao bọc Mark I và Mark II này “cần có khả năng sử dụng các chiến lược lọc khác nhau để giảm thiểu phát thải phóng xạ” trong các sự kiện nghiêm trọng, và rằng việc lọc “cần dựa trên phân tích khoa học và thực tế, đồng thời phải dựa trên hiệu suất để đạt được kết quả mong muốn”. Tất cả các biện pháp này đều được hiệp hội công nghiệp ủng hộ, đồng thời đề xuất thành lập khoảng 6 trung tâm ứng phó khẩn cấp khu vực dưới sự giám sát của NRC với các thiết bị di động bổ sung.

Tại Nhật Bản, các cuộc thử nghiệm gắng sức tương tự đã được thực hiện vào năm 2011 do cơ quan quản lý an toàn trước đó thực hiện, nhưng sau đó việc khởi động lại lò phản ứng đã bị trì hoãn cho đến khi Cơ quan Quản lý Hạt nhân mới được thành lập xây dựng và công bố các hướng dẫn an toàn mới và áp dụng chúng dần dần.

Hợp tác quốc tế nhằm cải thiện an toàn:

Có rất nhiều sự hợp tác quốc tế, được phát triển theo mô hình dọc từ dưới lên. Cụ thể:

1. Hiệp hội các Nhà vận hành Hạt nhân Thế giới (WANO):

Hợp tác quốc tế về các vấn đề an toàn hạt nhân diễn ra dưới sự bảo trợ của WANO được thành lập năm 1989. Trên thực tế, đây là phương tiện quốc tế hiệu quả nhất để đạt được mức độ an toàn rất cao thông qua 4 chương trình chính: Đánh giá ngang hàng; kinh nghiệm vận hành; hỗ trợ và trao đổi kỹ thuật; phát triển chuyên môn và kỹ thuật. Đánh giá ngang hàng WANO là phương thức chủ động chính để chia sẻ kinh nghiệm và chuyên môn. Đến cuối năm 2009, tất cả các nhà máy ĐHN thương mại trên thế giới đều đã được đánh giá ngang hàng ít nhất một lần.

Sau thảm họa Fukushima, hoạt động này đã được tăng cường lên 4 năm 1 lần tại mỗi nhà máy, với các chuyến làm việc tiếp theo xen kẽ và phạm vi được mở rộng từ an toàn vận hành sang nâng cấp thiết kế nhà máy. Việc đánh giá trước khi khởi động các nhà máy mới đang được tăng cường.

2. Công ước IAEA về An toàn Hạt nhân (CNS):

Công ước IAEA về CNS được soạn thảo trong một loạt các cuộc họp cấp chuyên gia từ năm 1992 đến năm 1994 và là kết quả của nỗ lực đáng kể của các chính phủ, các cơ quan an toàn hạt nhân quốc gia và Ban Thư ký IAEA. Mục tiêu của Công ước là cam kết pháp lý của các quốc gia tham gia vận hành các nhà máy điện hạt nhân trên đất liền về việc duy trì mức độ an toàn cao bằng cách thiết lập các tiêu chuẩn quốc tế mà các quốc gia sẽ tuân thủ.

Các nghĩa vụ của các bên phần lớn dựa trên các nguyên tắc có trong tài liệu Cơ sở An toàn Cơ bản của IAEA mang tên An toàn của các Cơ sở Hạt nhân. Các nghĩa vụ này bao gồm việc lựa chọn địa điểm, thiết kế, xây dựng, vận hành, đảm bảo nguồn lực tài chính và nhân lực đầy đủ, việc đánh giá và xác minh an toàn, đảm bảo chất lượng và chuẩn bị ứng phó khẩn cấp.

Công ước là một công cụ khuyến khích. Nó không được thiết kế để đảm bảo các bên thực hiện nghĩa vụ thông qua việc kiểm soát và trừng phạt, mà dựa trên lợi ích chung của họ là đạt được mức độ an toàn cao hơn. Các mức độ này được xác định bởi các chuẩn mực quốc tế được xây dựng và thúc đẩy thông qua các cuộc họp thường kỳ của các bên. Công ước yêu cầu các bên báo cáo về việc thực hiện nghĩa vụ của mình để được đánh giá ngang hàng quốc tế. Cơ chế này là yếu tố đổi mới và năng động chính của Công ước.

Theo chương trình, Nhóm Đánh giá An toàn Vận hành (OSART) có từ năm 1982, các nhóm chuyên gia quốc tế tiến hành đánh giá chuyên sâu về hiệu suất an toàn vận hành tại một nhà máy ĐHN. Họ xem xét kế hoạch ứng phó khẩn cấp, văn hóa an toàn, bảo vệ bức xạ và các lĩnh vực khác. Các phái đoàn OSART được chính phủ yêu cầu và có sự tham gia của nhân viên từ các cơ quan quản lý, về những khía cạnh này khác với các đánh giá ngang hàng của WANO.

Công ước có hiệu lực vào tháng 10 năm 1996. Tính đến tháng 3 năm 2021, đã có 91 quốc gia ký kết Công ước, trong đó 65 quốc gia là bên ký kết, bao gồm tất cả các quốc gia đang vận hành nhà máy điện hạt nhân.

3. Đánh giá an toàn thiết kế của IAEA và đánh giá an toàn lò phản ứng nói chung:

Đánh giá an toàn thiết kế (DSR) của IAEA được thực hiện theo yêu cầu của một tổ chức quốc gia thành viên để đánh giá tính đầy đủ và toàn diện của tài liệu an toàn lò phản ứng do một nhóm chuyên gia cao cấp quốc tế thực hiện. Đánh giá này dựa trên các yêu cầu an toàn đã được IAEA công bố. Nếu DSR dành cho thiết kế của nhà cung cấp ở giai đoạn tiền cấp phép, việc này được thực hiện bằng mô-đun Đánh giá An toàn Lò phản ứng Chung (GRSR). Các Tiêu chuẩn An toàn của IAEA, được áp dụng trong DSR và GRSR ở cấp độ cơ bản và yêu cầu, mang tính chung và áp dụng cho tất cả các cơ sở hạt nhân. Do đó, không có ý định và cũng không thể bao hàm, hoặc thay thế hoạt động cấp phép, hoặc cấu thành bất kỳ loại chứng nhận thiết kế nào.

Các DSR đã được thực hiện tại Armenia (năm 2003, 2009), Bangladesh (năm 2018), Bulgaria (năm 2008), Pakistan (năm 2006) và Ukraine (năm 2008, 2009). GRSR đã được thực hiện trên ACP100, ACP 1000, ACPR-1000+, ACR1000, AES-2006, AP1000 (Hoa Kỳ và Vương quốc Anh), APR1000, APR1400, Atmea1, CAP1400, EPR, ESBWR và VVER-TOI.

4. Hợp tác về an toàn ĐHN ở châu Âu từ năm 1999:

Sự hợp tác an toàn chính của châu Âu là thông qua Nhóm Cơ quan Quản lý An toàn Hạt nhân châu Âu (ENSREG) - một cơ quan chuyên gia độc lập, có thẩm quyền được Ủy ban châu Âu thành lập năm 2007 để khôi phục Chỉ thị An toàn Hạt nhân của EU, được thông qua vào tháng 6 năm 2009. Cơ quan này bao gồm các quan chức cấp cao từ các cơ quan quản lý an toàn hạt nhân quốc gia, an toàn chất thải phóng xạ, hoặc bảo vệ bức xạ từ tất cả 27 quốc gia thành viên EU và đại diện của Ủy ban châu Âu. Tiền thân của nó là Hiệp hội Cơ quan Quản lý Hạt nhân Tây Âu (WENRA) được thành lập vào năm 1999 - một mạng lưới các cơ quan quản lý cấp cao của các quốc gia EU có nhà máy điện hạt nhân và Thụy Sĩ, với các thành viên đến từ 17 quốc gia./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo:

- https://world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/safety-of-plants/safety-of-nuclear-power-reactors

- Ball, Roberts & Simpson, Research Report #20, Centre for Environmental & Risk Management, University of East Anglia, 1994

- IAEA 2005, Chernobyl Forum report: Chernobyl's Legacy: Health, Environmental and Socio-Economic Impacts

- IAEA 1997, Sustainable Development and Nuclear Power

- Paul Scherrer Institut 2001, Severe Accidents in the Energy Sector

- Twilley R C, Framatome ANP's SWR1000 reactor design, Nuclear News, Sept 2002

- EPRI Dec 2002 report Deterring Terrorism: Aircraft Crash Impact Analyses Demonstrate Nuclear Power Plant's Structural Strength on NEI website

- Chapin D.M., Levenson M., Pate Z.P., Rockwell T et al 2002, Nuclear Power Plants and their Fuel as terrorist Targets, Science, Sept 2002; with Letters & Response, Science 10 Jan 2003

- Levenson, M. & Rahn, F. 1981, Realistic Estimates of the Consequences of Nuclear Accidents, Nuclear Technology 53:99-110, ANS, May 1981

- Stoiber, Carl 2007, World Nuclear University Summer Institute

- OECD Nuclear Energy Agency 2010, Comparing Nuclear Accident Risks with those from other energy sources. NEA No. 6861

- Tyndall Centre report commissioned by Friends of the Earth, Jan 2013

- Los Alamos report, 2000, A Review of Criticality Accidents, LA-1363

- United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, Evaluation of Data on Thyroid Cancer in Regions Affected by the Chernobyl Accident, A white paper to guide the Scientific Committee’s future programme of work, 2018

- Early Soviet Reactors and EU Accession

- Nuclear regulation & regulators

- Safeguards to Prevent Nuclear Proliferation

- Cooperation in Nuclear Power

- Chernobyl Accident

- Nuclear Power Plants and Earthquakes

- Three Mile Island Accident