Bàn về các phương pháp sử dụng trong đánh giá tác động môi trường đối với lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu

09/05/2018

 

     TÓM TẮT

     Trong thời gian tới, Việt Nam và Liên bang Nga (Nga) sẽ xúc tiến hợp tác xây dựng Dự án “Trung tâm Khoa học và công nghệ hạt nhân” với hạng mục chính là lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu với công suất 10 - 15 MWt. Nhằm chuẩn bị công tác BVMT đối với loại hình dự án này, trong khuôn khổ Đề tài khoa học “Nghiên cứu xác lập quy trình và lựa chọn phương pháp đánh giá tác động môi trường (ĐTM) đối với dự án nhà máy điện hạt nhân”, Bài viết đề cập đến 2 nhóm phương pháp: Phương pháp ĐTM truyền thống và các phương pháp khác. Để có được một báo cáo ĐTM bao quát, toàn diện và đầy đủ, một phương pháp có thể được sử dụng hoặc nhiều phương pháp được sử dụng đồng thời, kết hợp với nhau. Do đặc thù dự án liên quan đến yếu tố phóng xạ, phương pháp mô hình được xem làđạt hiệu quả nhất trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm phóng xạ trong môi trường không khí hoặc đánh giá khả năng khuếch tán chất phóng xạ trong môi trường nước theo không gian và thời gian. Một số phần mềm phổ biến hiện nayđang được sử dụng là phần mềm Pavan, phần mềm tính toán phát tán CAP88, phần mềm tính toán phát tán XOQDOQ và phần mềm tính toán phát tán phóng xạ IXP.

     Từ khóa: ĐTM, phản ứng hạt nhân, phóng xạ.

 

​ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT METHODOLOGY APPIED  NUCLEAR REACTOR FOR RESEARCH PURPOSES

     ABSTRACT

    In the near future, Vietnam and Russia are working on cooperation to build the project "Center for Nuclear Science and Technology" with 10 - 15 MWt nuclear reactor for research proposes. To prepare environmental protection for this type of project, within the framework of the scientific project "Research on the establishment of procedures and selection of environmental impact assessment (EIA) for the nuclear power project ", it is divided into two groups of methods: traditional EIA methods and other methods. To obtain a comprehensive EIA report, one method can be used separately or multiple methods are used concurrently. Due to the most important impact of nuclear power or reactor is related to radioactive elements, the modeling method is considered as the most effective method for assessing radioactive diffusion in the air or in the water by time. Some popular software that have been used recently are Pavan Software, CAP88 Software, XOQDOQ Software and IXP Software.

     Key words: EIA, nuclear reactor, radiation.

     1. Đặt vấn đề

     Ngành năng lượng nguyên tử (NLNT)tại Việt Nam đã được hình thành và phát triển hơn 40 năm qua, với thiết bị chủ lực là lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Kể từ khi được khôi phục và nâng cấp lên công suất 500 kWt vào năm 1983, lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt đã có một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển ứng dụng NLNT, vì mục đích hòa bình tại Việt Nam. Mặc dù vậy, lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt có hạn chế về công suất nên chưa đạt hiệu quả như mong muốn và không tiệm cận được một số lĩnh vực mới trên thế giới. Mặt khác, lò phản ứng Đà Lạt đã có tuổi khá cao, gần 60 năm kể từ khi được xây dựng vào năm 1960. Trong bối cảnh đó, Việt Nam cần thiết phải có một lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu mới trong giai đoạn tiếp theo để duy trì và mở rộng ứng dụng NLNT vì mục đích hòa bình.

     Xuất phát từ nhu cầu đó, trong thời gian tới, Việt Nam và Nga sẽ xúc tiến hợp tác xây dựng Dự án “Trung tâm Khoa học và Công nghệ hạt nhân” (Dự án)với hạng mục chính là lò phản ứng nghiên cứu, với công suất 10 - 15 MWt. Kế hoạchđãđược đặt ra trong chuyến thăm chính thức Nga của Thủ tướng Việt Nam tháng 12/2009. Ngày 21/11/2011, Việt Nam và Nga đã ký Hiệp định giữa 2 Chính phủ về hợp tác xây dựng Dự án này trên lãnh thổ Việt Nam. Tiếp đó, nhân chuyến thăm và làm việc của Chủ tịch nước Trần Đại Quang tại Nga ngày 29/6/2017, Biên bản ghi nhớ giữa Bộ KH&CN và Tập đoàn Năng lượng hạt nhân Nhà nước của Nga (ROSATOM) đã được ký kết về Kế hoạch thực hiện Dự án. Hiện nay, phía Việt Nam đang nỗ lực thực hiện các bước tiếp theo để có thể phê duyệt chủ trương đầu tư của Dự án.

     Mục đích chính của Trung tâm là thúc đẩy nghiên cứu, xây dựng và phát triển tiềm lực KH&CN hạt nhân quốc gia; đào tạo và huấn luyện đội ngũ cán bộ nghiên cứu, triển khai trình độ cao, có khả năng tiếp thu và làm chủ công nghệ hạt nhân tiên tiến; mở rộng và đẩy mạnh ứng dụng của NLNT vào các lĩnh vực kinh tế - xã hội, đồng thời là đầu mối hợp tác quốc tế về NLNT của Việt Nam với các nước.

     Tuy nhiên, ngoài các tác động tích cực trong nghiên cứu KH&CN cũng như hiệu quả kinh tế - xã hội, trong trạng thái hoạt động bình thường, lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu cũng tạo ra phát thải phóng xạ dạng khí, dạng lỏng, dạng rắn do phản ứng phân hạch của nhiên liệu urani. Đồng thời, trong quá trình hoạt động có khả năng xảy ra các rủi ro, sự cố liên quan đến các hạng mục, công trình như lò phản ứng nghiên cứu, trạm xử lý nước thải phóng xạ, nhà lưu giữ tạm thời chất thải phóng xạ hoặc các phòng thí nghiệm liên quan đến chất phóng xạ hoạt độ cao.

     2. Các phương pháp sử dụng trong ĐTM đối với lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu

Theo quy định hiện hành về BVMT (cụ thể tại Nghị định số 18/2015/NĐ-CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ quy định về quy hoạch BVMT, đánh giá môi trường chiến lược, ĐTM và kế hoạch BVMT, sau đây được gọi là Nghị định số 18/2015/NĐ-CP), các “Dự án xây dựng lò phản ứng hạt nhân, Dự án xây dựng nhà máy ĐHN” (thuộc nhóm các dự án về điện tử, năng lượng, phóng xạ) đều là đối tượng lập báo cáo ĐTM (Phụ lục II “Danh mục dự án phải thực hiện ĐTM” của Nghị định số 18/2015/NĐ-CP) thuộc thẩm quyền thẩm định, phê duyệt của Bộ TN&MT (Phụ lục III của Nghị định số 18/2015/NĐ-CP).

     Nhằm đảm bảo công tác BVMT với lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu, việc sử dụng hiệu quả công cụ ĐTM là hết sức cần thiết. ĐTM là việc đánh giá một cách có hệ thống, toàn diện và có tính khoa học các tác động tiềm tàng của dự án đầu tư đối với môi trường tự nhiên, xã hội và sức khỏe cộng đồng (UNEP, 2002). ĐTM đồng thời là một phương tiện tiếp cận hỗ trợ quyết định phát triển bền vững thông qua các xem xét các phương án lựa chọn thay thế và biện pháp để ngăn ngừa, giảm thiểu và kiểm soát các tác động môi trường và xã hội tiêu cực tiềm tàng do dự án gây nên.

     Để đảm bảo đạt được mục tiêu trên, quá trình ĐTM phải được thực hiện một cách khoa học, có hệ thống, tuần tự qua nhiều bước, bước thực hiện sau có vai trò kế thừa, đồng thời hoàn thiện bước thực hiện trước. Mặt khác, cần phải có các phương pháp khoa học có tính tổng hợp với mức độ định tính hoặc định lượng khác nhau. Trong khuôn khổ Đề tài khoa học “Nghiên cứu xác lập quy trình và lựa chọn phương pháp đánh giá tác động môi trường đối với dự án nhà máy điện hạt nhân” (Mã số: 2015.04.05), nhóm tác giả đã đề cập đến 2 nhóm phương pháp:Nhóm các phương pháp ĐTM truyền thống và nhóm các phương pháp khác, trong đó lựa chọn và tích hợp các phương pháp sử dụng đối với từng nội dung của báo cáo ĐTM loại hình dự án. Về nguyên tắc, các phương pháp này có thể được áp dụng tương tự đối với lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu.

     Nhóm phương pháp ĐTM truyền thống gồm các phương pháp sau: Phương pháp nêu số liệu về môi trường; Phương pháp danh mục điều kiện môi trường; Phương pháp ma trận (ma trận đơn giản, ma trận suy diễn, ma trận có trọng số, ma trận kép trọng số); Phương pháp sử dụng các chỉ thị và chỉ số môi trường; Phương pháp chập bản đồ; Phương pháp mạng lưới; Phương pháp phân tích chi phí - lợi ích; Phương pháp mô hình hoá và phương pháp đánh giá nhanh.Bảng 1 là nhận định của Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP) về ưu, khuyết điểm của một số phương pháp nhận dạng tác động là cơ sở để lựa chọn phương pháp nhận dạng phù hợp cho ĐTM của một số dự án đầu tư cụ thể.

     Bảng 1. Tổng kết ưu điểm, hạn chế của các phương pháp nhận dạng tác động

Phương pháp	Ưu điểm	Nhược điểm
Lập bảng kiểm tra đơn giản, phân cấp và có trọng số	+ Dễ hiểu và dễ sử dụng + Phù hợp cho việc lựa chọn vị trí của dự án	- Không phân biệt được tác động trực tiếp và gián tiếp - Không có sự liên kết giữa các hành động (hoạt động) của dự án với các tác động môi trường - Khó xác định giá trị các trọng số
Ma trận	+ Có sự liên kết các hành động của dự án với các tác động môi trường + Được sử dụng để thể hiện các kết quả nhận dạng và đánh giá tác động + Có sự liên kết các hành động của dự án với các tác động môi trường. + Sử dụng để kiểm tra các tác động gián tiếp cấp 1 + Xác định các tác động trực tiếp và gián tiếp	- Khó phân biệt giữa tác động trực tiếp và gián tiếp - Các tác động có thể bị tính toán lặp đến 2 lần - Khi sử dụng các đồ giải, phương pháp có thể trở nên rất phức tạp
Chập bản đồ	+ Dễ hiểu + Dễ thể hiện + Công cụ tốt cho việc xác định vị trí dự án và định hướng các tác động do vị trí dự án	- Chỉ dùng cho các tác động trực tiếp - Không dùng được để xác định thời đoạn và tần suất tác động
Đánh giá nhanh	+ Dễ sử dụng, có thể định lượng mức độ phát thải ô nhiễm, nhanh chóng	- Chỉ áp dụng cho dự báo về phát thải - Độ chính xác không cao vì các hệ số phát thải có thể không phù hợp với dự án
Mô hình hóa	+ Công cụ tốt cho dự báo diễn biến chất lượng môi trường theo nhiều kịch bản về công nghệ, vị trí và môi trường của dự án + Có thể so sánh mức độ tác động của nhiều phương án công nghệ, vị trí	- Phụ thuộc quá nhiều vào số liệu, phương pháp tính toán - Phức tạp và tốn kém - Độ tin cậy phụ thuộc vào số liệu đầu vào, phương pháp tính nên kết quả bị ảnh hưởng do nhiều yếu tố khách quan và chủ quan
Sử dụng các chỉ thị và chỉ số môi trường	+ Công cụ tốt cho định hướng nghiên cứu tác động. + Có khả năng thể hiện các đặc điểm môi trường, xã hội qua các thông số, chỉ số đặc trưng	- Không có tính định lượng
Mạng  lưới	Tạo điều kiện khái quát hóa các quan hệ nhân - quả và nhận dạng các hậu quả trực tiếp và gián tiếp	Không có quy mô, sơ đồ không gian và thời gian, có thể phức tạp
Phân tích chi phí lợi ích	Cung cấp các thông tin dễ hiểu về mặt kinh tế môi trường cho các nhà ra quyết định	Gặp nhiều khó khăn về kỹ thuật lượng giá chi phí/lợi ích, thường gây ra tranh cãi, mâu thuẫn trong đánh giá

 

     Ngoài các phương pháp ĐTM truyền thống, nhóm các phương pháp khác, gồm:  Phương pháp khảo sát thực địa, phân tích trong phòng thí nghiệm, hệ thống thông tin địa lý (GIS), phương pháp chuyên gia, phương pháp Delphi, phương pháp phân tích đa tiêu chí (MCA)và nhiều các phương pháp khác cũng là công cụ đắc lực trong ĐTM. Các phương pháp (Phương pháp ĐTM truyền thống và các phương pháp khác) đều có thể được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp, đồng thời theo hướng hỗ trợ nhau để có được một báo cáo ĐTM bao quát, đầy đủ, toàn diện. Bảng 2 đưa ra một số phương thức kết hợp giữa các phương pháp phục vụ công tác ĐTM của lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu.

 

     Bảng 2. Một số phương thức kết hợp các phương pháp áp dụng đối với nội dung ĐTM của lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu

TT	Phương pháp chính	Phương pháp kết hợp	Nội dung áp dụng
1	Phương pháp ma trận (ma trận có trọng số)	- Phương pháp thống kê - Phương pháp so sánh - Phương pháp chuyên gia	- Nhận dạng các tác động - Đánh giá vai trò và ý nghĩa của các tác động trong mối tương tác với các đối tượng chịu tác động
2	Phương pháp lập bảng kiểm tra	- Phương pháp thống kê - Phương pháp so sánh - Phương pháp chuyên gia	- Đánh giá tính phù hợp của vị trí dự án - Nhận diện các tác động tiềm tàng
3	Phương pháp mô hình hóa	- Phương pháp thống kê - Phương pháp so sánh - Phương pháp chuyên gia	- Đánh giá mức độ ô nhiễm phóng xạ trong môi trường không khí hoặc đánh giá khả năng khuếch tán chất phóng xạ trong môi trường nước theo không gian và thời gian
4	Phương pháp chồng ghép bản đồ	Phương pháp phân tích công suất “mang” hay ngưỡng chịu tải của môi trường	- Đánh giá về sức chịu tải của môi trường khu vực dự án - Đánh giá diễn biến chất lượng môi trường theo các giai đoạn khác nhau
5	Phương pháp đánh giá nhanh	- Phương pháp thống kê - Phương pháp so sánh - Phương pháp chuyên gia	Tính toán thải lượng ô nhiễm do nước thải, khí thải phát sinh từ các hoạt động của Dự án

     Đối với lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu, các đánh giá tác động tập trung chủ yếu vào tác động của phóng xạ. Xuất phát từ đặc thù đó, phương pháp mô hình được xem là hiệu quả nhất trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm phóng xạ trong môi trường không khí hoặc đánh giá khả năng khuếch tán chất phóng xạ trong môi trường nước theo không gian và thời gian. Một số phần mềm phổ biến hiện nayđang được sử dụng là phần mềm Pavan, phần mềm tính toán phát tán CAP88, phần mềm tính toán phát tán XOQDOQ vàphần mềm tính toán phát tán phóng xạ IXP.

     (1) Phần mềm tính toán phát tán Pavan:Sử dụng để đánh giá độ phát tán của chất phóng xạ ra không khí trong trường hợp xảy ra sự cố, tai nạn cơ sởđối vớinhà máy điện hạt nhân hay lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu. Người sử dụng sẽ được cung cấp các hướng dẫn cần thiết để có thể chạy được phần mềm như: dữ liệu đầu vào, đầu ra và mô tả chương trình. Dựa trên kết quả đầu ra của phần mềm Pavan, ta có thể tính toán được khoảng cách từ tâm lò phản ứng hạt nhân đến vùng cấm dân cư và vùng hạn chế dân cư. Sau khi tính toán được các khoảng cách này, ta có thể đưa ra sự phân bố dân cứ xung quanh nhà máy sao cho khi tai nạn xảy ra thì dân cư trong 2 khu vực này có thể sơ tán một cách nhanh chóng đến nơi an toàn. Do đó, phần mềm Pavan tương đối phù hợp và hữu ích.

     Sơ đồ mô phỏng khu vực cấm, khu vực hạn chế dân cư quanh vị trí Nhà máy ĐHN

     (2) Phần mềm tính toán phát tán CAP88: CAP88-PC là phần mềm tính toán phát tán chất phóng xạ từ một nguồn phát tán cố định, đánh giá liều lượng và rủi ro khi bị chiếu xạ trong thời gian dàiđối vớinhà máy điện hạt nhân hay lò phản ứng hạt nhân nghiên cứutrong điều kiện hoạt động bình thường. CAP88-PC có nhiều ưu thế trong việc đánh giá liều lượng và rủi ro đối với thải phóng xạ khí. Mô hình phát tán được sử dụng trong phần mềm là mô hình Gauss. CAP88-PC áp dụng để đánh giá nồng độ trung bình của chất phóng xạ phát ra từ 1 - 6 nguồn khác nhau. Các nguồn phát thải ở đây có thể là nguồn có độ cao (như ống khói nhà máy) hoặc nguồn trên mặt đất (không có độ cao ống khói và đặt ở gốc tọa độ). Nghiên cứu quá trình lan truyền của các đồng vị phóng xạ được thực hiện trong một lưới tròn có bán kính 80km (tương đương 50 dặm) theo 16 hướng khác nhau xung quanh nguồn phát thải. Dựa vào kết quả tính toán liều và hệ số rủi ro có thể đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện hạt nhân hoặc lò phản ứng hạt nhân đến môi trường và con người trong khu vực xung quanh.

     (3) Phần mềm tính toán phát tán XOQDOQ là phần mềm tính toán phát tán phóng xạ và đánh giá phát thải thường xuyên theo các điều kiện khí tượng trong điều kiện vận hành bình thường của nhà máy điện hạt nhân hoặc lò phản ứng. XOQDOQ dựa trên lý thuyết vật chất phát tán trong môi trường khí với phân bố nồng độ sẽ tuân theo lý thuyết mô hình Gauss quanh trục tâm luống khí, quỹ đạo phát tán là đường thẳng và sử dụng mô hình phát tán hướng gió trung bình không đổi theo thời gian trên toàn diện tích phát tán. XOQDOQ tính toán với 3 giả thiết về kiểu phát tán: Trên cao, mặt đất, hỗn hợp trên cao và mặt đất với 2 loại phát tán liên tục và phát tán ngắn.

     (4) Phần mềm tính toán phát tán phóng xạ IXP trong điều kiện xảy ra sự cố. Hệ thống IXP được tổ chức bởi Trung tâm tư vấn phát tán khí quyển quốc gia (NARAC) tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore tại Livermore, California, Mỹ. Hệ thống chương trình trao đổi quốc tế IXP cung cấp các dự đoán theo mô hình máy tính một cách nhanh chóng, 3 chiều và không phụ thuộc thời gian của nồng độ, liều lượng, và ảnh hưởng đến sức khỏe gây ra bởi phát tán chất phóng xạ trong không khí ở bất cứ nơi nào trên Trái đất. Phần mềm này sử dụng mô hình khí dày đặc trong tính toán phát tán, chủ yếu sử dụng cho tính toán phát tán cường độ lớn, thời gian ngắn (trường hợp sự cố). Phần mềm có thể tính toán cho 5 cách thức phát tán khác nhau: (i) Phát tán từ nguồn cơ bản; (ii) Phát tán từ vụ nổ; (iii) Phát tán từ nguồn thanh; (iv) Phát tán từ ống khói; (v) Phát tán từ đám cháy.

     Hệ thống chương trình trao đổi quốc tế (IXP) cung cấp nhanh chóng, đầy đủ mô hình không gian 3 chiều để ước tính về nồng độ, liều lượng và khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe gây ra bởi các phát thải của các chất phóng xạ trong không khí ở bất cứ nơi nào trên trái đất. Hệ thống IXP luôn sẵn sàng 24/7 để hỗ trợ 146 các nước thành viên và Trung tâm Ứng phó sự cố (IEC) của Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA), phù hợp với Công ước Trợ giúp trong trường hợp sự cố bức xạ, hạt nhân.Chương trình có sẵn hệ thống dữ liệu khí tượng, đây cũng chính là thế mạnh của Chương trình so với các phần mềm tính toán phát tán khác, khi không phải xử lý dữ liệu khí tượng đầu vào.

     3. Kết luận

     Trong công tác ĐTM đối với nhà máy ĐHN và lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu, các phương pháp khoa học đa dạng và được áp dụng linh hoạt. Tuy nhiên, lò phản ứng hạt nhânnghiên cứu là loại hình dự án khác biệt so với các dự án khác, lần đầu tiên có tại Việt Nam. Đồng thời, tình hình ứng dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình tại Việt Nam và trên thế giới hiện nay cho thấy, Việt Nam cần sẵn sàng ứng phó với các sự cố bức xạ, hạt nhân cấp quốc gia trên lãnh thổ và từ các sự cố hạt nhân tại nước khác  ảnh hưởng tới Việt Nam. Trong bối cảnh đó, việc tiếp tục nghiên cứu ĐTM đối với các dự án nhà máy ĐHN hoặc lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu để có thể mô phỏng diễn biễn, tính toán phát tán phóng xạ, dự báo các tác động môi trường, đồng thời đưa ra phương án ứng phó sự cố phù hợp cho Việt Nam là rất thiết thực trong thời gian sắp tới.

     TÀI LIỆU THAM KHẢO

     1. Bộ KH&CN, “Nghiên cứu, xây dựngkế hoạch ứng phó sự cố bức xạ và hạt nhân cấp quốc gia”, 2016.

     2.  Phạm Ngọc Đăng, Đánh giá môi trường chiến lược, Nhà xuất bản Xây dựng, 2015.

Cục Thẩm định và Đánh giá tác động môi trường

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề I/2018)