Thông tin Khoa học Công nghệ · 2016-10-10 · Thông tin Khoa học Công nghệ

Thông tin

&Công nghệKhoa học

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAMWebsite: http://www.vinatom.gov.vnEmail: [email protected]

SỐ 4306/2015

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LÒ PHẢN ỨNG VVER

THÔNG TINKHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN

BAN BIÊN TẬP

TS. Trần Chí Thành - Trưởng banTS. Cao Đình Thanh - Phó Trưởng banPGS. TS Nguyễn Nhị Điền - Phó Trưởng banTS. Trần Ngọc Toàn - Ủy viênThS. Nguyễn Thanh Bình - Ủy viênTS. Trịnh Văn Giáp - Ủy viênTS. Đặng Quang Thiệu - Ủy viênTS. Hoàng Sỹ Thân - Ủy viênTS. Thân Văn Liên - Ủy viênTS. Trần Quốc Dũng - Ủy viênThS. Trần Khắc Ân - Ủy viênKS. Nguyễn Hữu Quang - Ủy viênKS. Vũ Tiến Hà - Ủy viênThS. Bùi Đăng Hạnh - Ủy viên

Thư ký:CN. Lê Thúy Mai

Địa chỉ liên hệ:Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam59 Lý Thường Kiệt, Hoàn Kiếm, Hà NộiĐT: 04. 3942 0463Fax: 04. 3942 2625Email: [email protected]ấy phép xuất bản số: 57/CP-XBBTCấp ngày 26/12/2003

01. LÊ VĂN HỒNGQuá trình phát triển công nghệ Lò phản ứng VVER

10. CAO CHIGiới thiệu máy tính lượng tử Tô-pô

18. TRẦN MINH HUÂNCặp nhật ứng dụng đồng vị phóng xạ trong công nghiệp

24. ĐOÀN MẠNH LONGHội thảo nghiên cứu và phát triển nguồn nhân lực công nghệhạt nhân Việt Nam – Nhật Bản lần thứ 4

27. ĐẶNG ĐỨC NHẬN, VÕ TƯỜNG HẠNHỨng dụng kỹ thuật hạt nhân trong các thiết bị kiểm tra chất lượng 31. TRẦN MINH HUÂN10 nước sản xuất Uranium lớn nhất thế giới trong năm 2014

TIN TRONG NƯỚC VÀ QUỐC TẾ

34. Bế giảng chương trình đào tạo “Ghi đo bức xạ môi trường”cho các thực tập sinh Angola

35. Tổ chức thực tập trên lò phản ứng hạt nhân cho sinh viên các trường Đại học

36. Seminar “Quan trắc thành phần đồng vị trong nước mưa ở Đồng bằng Nam bộ”

37. Chương trình làm việc, giảng dạy và đào tạo Dược chất phóng xạ

38. Phiên họp thứ ba của hội đồng phát triển, ứng dụng năng lượng nguyên tử Quốc gia

40. Trọng tâm phát triển Điện hạt nhân dần dịch chuyển về châu Á

41. Nhật Bản chuẩn bị tái khởi động những lò phản ứng đầu tiên

42. Giới nghiên cứu Iran hoan nghênh thỏa thuận hạt nhân

NỘI DUNG

Số 43

06/2015

THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN

1Số 43 - Tháng 6/2015

1. Quá trình phát triển các thế hệ công nghệ điện hạt nhân

Đối với một số quốc gia, ĐHN đã trở thành cứu cánh và là một trong những nguồn điện chủ lực đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định, rẻ tiền, thúc đẩy kinh tế các quốc gia này phát triển trong thời gian dài và có hiệu quả. Tuy nhiên, qua sự cố Three Mile Island ở Mỹ năm 1979, tai nạn Chernobyl ở Liên xô cũ năm 1986, đặc biệt là thảm hoạ Fukushima ở Nhật ngày 11/3/2011 đã chứng tỏ rằng, ĐHN chỉ hiệu quả khi nó được đảm bảo an toàn. Chính vì vậy, quá trình phát triển công nghệ ĐHN là quá trình nghiên cứu, cải tiến không ngừng nghỉ để nâng cao độ an toàn của nhà máy, nâng cao độ tin cậy của thiết bị và nâng cao tính kinh tế của ĐHN.

Công nghệ lò phản ứng phát triển đa dạng

và phong phú. Đã có trên 10 loại lò đang được nghiên cứu phát triển và sử dụng thử nghiệm. Tuy nhiên, cho đến nay, thực chất chỉ mới có ba loại được thừa nhận là những công nghệ đã được kiểm chứng và được phát triển nhiều nhất, đó là lò phản ứng nước áp lực (Pressurired Water Reactor – PWR+VVER), lò phản ứng nước sôi (Boiling Water Reactor – BWR) và lò nước nặng kiểu CANDU (Pressurired Heavy Water Reac-tor – PHWR). Tỷ phần của các loại công nghệ này như sau: dẫn đầu là lò phản ứng nước áp lực: 61%, kế theo đó là lò phản ứng nước sôi: 21% và cuối cùng là lò nước nặng kiểu CANDU: 7%, phần còn lại là các loại lò khác.

Xét về mặt thế hệ, cho đến nay, đã có 3 thế hệ công nghệ được xây dựng và khai thác sử dụng. Các nhà máy điện hạt nhân hiện đang hoạt

Côngnghệđiệnhạtnhân(ĐHN)đãđượcnghiêncứu,pháttriểnvàkhaithác,sửdụngtrongsuốthơnmộtnửathếkỷquakểtừngày27tháng6năm1954,khiLiênXô(cũ)đãđưavàovậnhànhthươngmạithànhcônglòphảnứnghạtnhânnănglượngđầutiêntrênthếgiớitạithànhphốObn-insk.Sauhơn50nămpháttriểnvàtrưởngthành,ĐHNđãchứngminhđượctínhkhảthivềmặtkỹthuật,tínhcạnhtranhvềmặtkinhtếvàkhảnănggópphầngiảmthiểuphátthảikhínhàkínhvàomôitrường.Chínhvìvậy,ĐHNđãkhẳngđịnhđượcvaitrò,vịtrícủamìnhtrongcáncâncungcấpđiệnnăngtoàncầu.Hiệnnay,trênthếgiớicó440lòphảnứngnănglượnghạtnhânđanghoạtđộngtại32quốcgiavàvùnglãnhthổ,đápứnghơn15%tổngnhucầuđiệnnăngcủanhânloại.

QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LÒ PHẢN ỨNG VVER

THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN

2 Số 43 - Tháng 6/2015

động trên thế giới, tuyệt đại đa số thuộc thế hệ thứ II. Đối với các dự án ĐHN đang hoặc có kế hoạch xây dựng, hầu hết các quốc gia, đặc điệt là các nước nhập công nghệ đều chọn giải pháp xây dựng các NMĐHN với lò thế hệ III hoặc thế hệ III+. Gần đây nhất, tại châu Âu, Phần Lan đã chọn và đang xây dựng lò EPR của Pháp, Ukraina và Bungari mới hoàn thành đấu thầu NMĐHN năm 2008 và đã chọn lò VVER-1000 thế hệ III của Nga. Tại châu Á, Ấn Độ, Iran cũng chọn VVER-1000 thế hệ III của Nga, Trung Quốc chọn EPR của Pháp và AP-1000 của Hoa Kỳ.

Các lò phản ứng thế hệ III và III+ đã kế thừa các đặc tính thiết kế ưu việt của thế hệ thứ II, vận dụng các kinh nghiệm vận hành và xây dựng các NMĐHN hiện hành cùng với các tiến bộ khoa học công nghệ trong các ngành mũi nhọn như công nghệ thông tin, điều khiển tự động, khoa học vật liệu .v.v. Khác biệt lớn nhất so với các thiết kế hiện thời (thế hệ II) là các nhà máy ĐHN thế hệ mới (thế hệ III và III+) tích hợp được đặc điểm an toàn thụ động nội tại, không đòi hỏi sự kiểm soát chủ động của con người hay sự can thiệp của nhân viên vận hành để tránh tai nạn khi có trục trặc.

Các loại lò thế hệ mới - thế hệ IV có tính cách mạng với mục tiêu: an toàn hơn, kinh tế hơn, giảm nguy cơ phổ biến vũ khí hạt nhân và góp phần giải quyết vấn đề chất thải phóng xạ còn đang trong giai đoạn nghiên cứu, thiết kế và thử nghiệm. Chúng có thể được thương mại hoá vào những năm sau 2030.

2. Quá trình phát triển các thế hệ công nghệ lò VVER

VVER - Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor (Water-cooled Water-Moderated Power Reactor) là loại lò phản ứng nước áp lực (Pres-

surized light Water Reactor - PWR) được các chuyên gia Liên Xô nghiên cứu thiết kế chế tạo. Các lò phản ứng VVER ở thời điểm ban đầu, khá giống với với PWR, tuy nhiên hiện nay chúng phát triển theo con đường riêng, với nhiều đổi mới về tính năng an toàn. Những nguyên bản đầu tiên của lò phản ứng loại này được xây dựng từ những năm 60 của thế kỷ trước. Sau đó, các lò phản ứng VVER-440 và VVER-1000 được thiết kế và xây dựng ở Liên bang Xô-viết, một số nước Đông Âu và Phần Lan.

Khoa học kỹ thuật về năng lượng nguyên tử ở Nga đã phát triển với trên 50 năm với những thành tựu nổi trội và kinh nghiệm phong phú trong quá trình xây dựng các lò phản ứng VVER ở Nga và ở nước ngoài (Bulgaria, Phần Lan, Hungary, Cộng hòa Séc, Slovakia, Trung Quốc, Ukraina,…). Việc khai thác, vận hành các nhà máy điện hạt nhân (NM ĐHN) sử dụng lò phản ứng VVER đã trải qua hơn 1500 lò-năm kinh nghiệm, trong đó:

- NM ĐHN sử dụng VVER-440 có hơn 1000 lò-năm kinh nghiệm;

- NM ĐHN sử dụng VVER-1000 có hơn 500 lò-năm kinh nghiệm;

Những đặc điểm chính của công nghệ lò VVER là:

- Lò phản ứng nước nhẹ áp lực;

- Hệ thống làm mát theo nhánh (nhiều loop-vòng lặp);

- Các lối vào và ra thùng lò có 2 mức (2 độ cao khác nhau);

- Không có các ống dẫn vào/ra ở phía dưới lối vào thùng lò;

- Các bình sinh hơi nằm ngang;



3Số 43 - Tháng 6/2015

- Các bó nhiên liệu hình lục lăng.

2.1. Lò phản ứng loại VVER-440

Công nghệ lò phản ứng nước áp lực loại VVER được Viện thiết kế OKB Gidropress (trực thuộc Tập đoàn Năng lượng nguyên tử Quốc gia Liên bang Nga - RosAtom) bắt đầu nghiên cứu và phát triển từ năm 1955. Lò phản ứng đầu tiên công suất 210 MWe (VVER-210) đã được vận hành tại tổ máy số 1 của NM ĐHN Novovoron-ezh, Liên bang Nga vào năm 1964. Tổ máy số 2 công suất 365 MWe (VVER-365) đã được đưa vào vận hành năm 1969. Những tổ lò phản ứng đầu tiên này được thiết kế cho vòng đời 20 năm và đã cho ngừng hoạt động vào các năm 1984 và 1990. Tiếp theo, vào năm 1971, tổ lò VVER-440 đầu tiên (phiên bản V-179), với công suất 440 MWe, được vận hành tại tổ máy số 3 và năm 1972 tổ lò VVER-440 thứ hai được vận hành tại tổ máy số 4 của nhà máy điện hạt nhân Novovo-ronezh.

Cùng với thời gian, các thế hệ lò phản ứng VVER tiếp theo với những cải tiến nâng cao tính năng an toàn và hiệu suất được thiết kế và xây dựng. Trong giai đoạn này, tổ lò VVER-440 phiên bản V-230 với hệ thống an toàn có độ dư gấp đôi, tai nạn thiết kế cơ bản lớn nhất là vỡ đường ống dẫn chất tải nhiệt có đường kính 100 mm cùng với mất điện hoàn toàn đã ra đời. Tất cả có 14 tổ máy VVER-440 phiên bản V-320 đã được xây dựng và vận hành. Bước tiếp theo là thiết kế tổ lò VVER-440 phiên bản V-213 với hệ thống an toàn có độ dư gấp ba và được thiết kế để đối phó với vỡ ống tải nhiệt có đường kính 500 mm với mất điện hoàn toàn. Hai tổ máy đầu tiên của phiên bản này đã được xây dựng tại NM ĐHN Lovisa, Phần Lan năm 1977 và 1980. Đến nay, có cả thảy 16 tổ máy VVER-440 phiên bản

V-213 đang hoạt động [1].

2.2. Lò phản ứng loại VVER-1000

Công nghệ lò phản ứng VVER-1000 đã được OKB Gidropress khởi động nghiên cứu, thiết kế từ năm 1966. Đến năm 1980, tổ lò VVER-1000 đầu tiên (phiên bản V-187) đã vận hành tại tổ máy số 5, nhà máy ĐHN Novovoronezh. Trong giai đoạn 1976-1987, những cải tiến trong thiết kế đã cho đời của lò VVER-1000, phiên bản V-302 và phiên bản V-338, vận hành tại tổ máy số 1&2, nhà máy ĐHN Nam-Ukraina và tổ máy số 1& 2, nhà máy ĐHN Kalinin. Các phiên bản thiết kế này chỉ có 4 tổ máy được xây dựng và vận hành nên được gọi là “small series”.

Từ năm 1978, OKB Gidropress bắt đầu triển khai nghiên cứu, thiết kế công nghệ lò VVER-1000 tiêu chuẩn với phiên bản V-320, dự kiến sẽ triển khai xây dựng hàng loạt và được gọi là “large series”. Thiết kế này có những cải tiến như: tối ưu hóa số lượng các thanh điều khiển, cải tiến thiết kế bó thanh nhiên liệu, nâng cao tính ổn định trong địa chấn,…nhằm tăng cường hiệu quả kinh tế và an toàn trong việc xây dựng và vận hành nhà máy điện hạt nhân, phù hợp với các văn bản pháp quy đưa ra vào thời điểm đó. Nó có thể đối phó với sự cố xảy ra cùng một lúc vỡ ống đường kính lớn 850 mm, động đất theo thiết kế cơ bản và mất điện hoàn toàn. Từ năm 1985 đến nay, đã có 28 tổ máy sử dụng lò VVER-1000, phiên bản V-320 được xây dựng và vẫn đang hoạt động tại các nhà máy ĐHN. Tất cả các thiết kế này đều thuộc loại lò VVER thế hệ thứ II [1].

Lò phản ứng VVER-1000 thuộc loại lò nước áp lực thân đứng. Thân lò hình trụ đứng chịu áp lực cao, trên nắp đậy có bộ phận đấu nối đệm gioăng kín và các đầu ống chờ để lắp ghép các đường ống vận chuyển chất tải nhiệt vào và ra.

4 Số 43 - Tháng 6/2015

Ở bên trong có giếng lò là điểm tựa và chứa toàn bộ vùng hoạt; đây cũng là nơi phân luồng dòng chảy chất tải nhiệt. Chất tải nhiệt được bơm vào lò phản ứng theo đường ống, chảy xuống dưới qua khe biên giữa giếng lò và thân lò dẫn dòng hướng đáy, sau đó qua các lỗ có sẵn trên giá đỡ giếng lò chảy ngược lên theo các hộp chứa thanh nhiên liệu. Chất tải nhiệt được đốt nóng từ nguồn năng lượng phân hạch, sau đó đi qua các lỗ sàng của giếng lò và theo đường ống dẫn ra khỏi lò phản ứng. Sơ đồ lò phản ứng VVER-1000, phiên bản V-320 được nêu trong hình 1.

Hình 1 Lò phản ứng VVER-1000, phiên bảnV-320;1-Khốiđỉnh;2-Khốiốngbảovệ;3-Giếnglò;4-Váchngăn;5-Vùnghoạt(tâmlò);6-Vỏlò

(thùnglòphảnứngchịuáplực)

Tai nạn tại các nhà máy ĐHN Three Miles Island năm 1978 và Chernobyl năm 1986 đã chỉ ra sự cần thiết phải tính đến những khả năng xảy ra sự cố ngoài thiết kế cơ bản (Beyond Design Basis Accidents - BDBAs) trong quá trình thiết kế và vận hành. Các văn bản pháp quy mới đã được ban hành với các yêu cầu mới về đảm bảo an toàn nhằm ngăn chặn khả năng xảy ra các sự cố ngoài thiết kế và giảm thiểu hậu quả nếu sự cố

xảy ra.

Nhằm đáp ứng các yêu cầu mới về an toàn, các chuyên gia Viện thiết kế của St. Peterburg, Viện thiết kế thực nghiệm Gidropress và Công ty Phần Lan Imatran International Ltd (hiện nay là Công ty Forturn Engineering) bắt tay nghiên cứu thiết kế NM ĐHN với nguyên mẫu là lò VVER-1000, phiên bản V-320. Kết quả là cho ra đời bản thiết kế lò lò VVER-1000, phiên bản V-428 [2]. Bản thiết kế này kế tục và phát huy những thành quả đạt được trong quá trình cải tiến độ an toàn, phù hợp với trình độ phát triển của ngành năng lượng hạt nhân hiện đại. NM ĐHN dùng lò VVER-1000, phiên bản V-428 (hay còn gọi là AES-91) là một thiết kế mới được cải tiến dựa trên kinh nghiệm thiết kế, xây dựng và vận hành một loạt các tổ lò VVER-1000/V-320, có tiếp thu các công nghệ từ lò áp lực PWR của Tây Âu, tuân theo các yêu cầu quốc tế hiện tại trong lĩnh vực an toàn bức xạ và hạt nhân. Nhà máy cũng sử dụng hệ thống I&C kỹ thuật số tích hợp của Siemens, Đức. Tổ máy số 1&2 của NM ĐHN Điền Loan, Trung Quốc được xây dựng theo phiên bản thiết kế này, được khởi công vào năm 2000 và đưa vào vận hành từ năm 2007 [1,2,3].

Theo Gidropress, những cải thiện về độ tin cậy, an toàn và các đặc tính kinh tế của AES-91 được thực hiện theo các yêu cầu của khách hàng trên cơ sở:

- Mở rộng phổ thiết kế, có so sánh với các tổ máy được sử dụng để tham chiếu (thiết kế V-320) và trong thiết kế có xem xét đến các tai nạn vượt quá sự cố thiết kế cơ bản;

- Lắp đặt bẫy corium để giảm thiểu hậu quả khi có sự cố nóng chảy vùng hoạt;

- Áp dụng các hệ thống điều khiển I&C



5Số 43 - Tháng 6/2015

mới, tiên tiến;

- Nâng cao khả năng kháng chấn;

- Sử dụng boong-ke nhà lò 2 lớp …

Vào năm 1988, một dự án thiết kế lò VVER-1000 mới, phiên bản V-392 (hay còn gọi là AES-92) được triển khai thực hiện, nhằm nâng cao độ an toàn, đáp ứng các yêu cầu mới của các văn bản pháp quy LB Nga và các yêu cầu tiêu chuẩn quốc tế. Các cải tiến trong thiết kế mới này tập trung vào nghiên cứu sử dụng các hệ thống an toàn chủ động và thụ động, đặt bẫy corium, sử dụng boong-ke nhà lò 2 lớp... Với các giải pháp kỹ thuật trình độ cao của thiết kế và những đặc tính an toàn đặc biệt, AES-92 đã đảm bảo thỏa mãn yêu cầu của Các tổ chức vận hành điện lực châu Âu (EUR).

Các phương án thiết kế chính của lò VVER-1000, phiên bản V-392 được áp dụng đối với các phiên bản V-412, V-446 và V-466B. Phiên bản V-412 đang được triển khai xây dựng tổ máy số 1&2 của NM ĐHN Kudankulam, Ấn Độ [1,4,5], phiên bản V-446 được sử dụng tại NM ĐHN Busher của Iran [2] và phiên bản V-466B [2,6] đã được Chính phủ Bungari lựa chọn xây dựng tại NM ĐHN Belene (dự án này đã bị dừng, không thực hiện). Các thiết kế AES-92 dùng lò VVER-1000, phiên bản V-392, V-412, V-446 và V-466B thuộc thế hệ lò thứ III [1] và đã được Liên minh châu Âu cấp chứng chỉ chính thức vào năm 2007 [7].

Những khác biệt chủ yếu của AES-92 so với các dự án ĐHN sử dụng lò phản ứng VVER-1000 thế hệ trước là:

- Dập phản ứng phân hạch một cách nhanh chóng nhờ sử dụng 2 hệ thống kiểm soát độ phản ứng độc lập;

- Dẫn thoát nhiệt dư lâu dài và duy trì trạng thái an toàn, ổn định của lò phản ứng bằng cách sử dụng các hệ thống an toàn chủ động và thụ động, không cần có tác động của nhân viên vận hành cũng như những nguồn cấp điện từ bên ngoài;

- Sử dụng boong-ke nhà lò 2 lớp để giam giữ các sản phẩm khi sự cố: lớp bên trong – dự ứng lực, lớp bên ngoài - nguyên khối, được thiết kế để đảm bảo an toàn trong các trường hợp xảy ra sự cố bên trong và ngoài nhà máy.

2.3 Lò phản ứng loại VVER-1200

Trên cơ sở phân tích, đánh giá và đúc kết kinh nghiệm thiết kế, xây dựng, vận hành của các các NM ĐHN dùng lò VVER-1000 phiên bản V-320, V-428 và V-392, Viện thiết kế OKB Gidropress đã rút ra những kết luận về khả năng chuyển đổi về chất mức độ an toàn bằng cách nghiên cứu và áp dụng công nghệ an toàn thụ động, từ đó đã đưa ra một thiết kế mới, thuộc thế hệ III+, đó là AES-2006 [9]. Các cải tiến của thiết kế AES-2006 sử dụng lò phản ứng VVER-1200 là:

- Tối ưu cấu trúc của các hệ thống và kết hợp 2 nguyên tắc đảm bảo an toàn thụ động và chủ động;

- Tối ưu các thông số vận hành;

- Tăng áp suất thứ cấp của bình sinh hơi;

- Cải tiến các loại vật liệu sử dụng để chế tạo các thiết bị chính, cho phép thời gian vận hành của các thiết bị lên đến 60 năm;

- Cải tiến chu trình nhiên liệu với chu trình thay đảo lên đến 24 tháng;

- Độ cháy cực đại trong bó nhiên liệu là 70 MW*ngày/kgU;

6 Số 43 - Tháng 6/2014

Việc sử dụng hài hòa các hệ thống an toàn chủ động và thụ động, thực hiện độc lập các chức năng an toàn là đặc điểm khác biệt quan trọng của thiết kế AES-2006. Có 2 thiết kế khác biệt của AES-2006 đó là:

- Viện thiết kế của St. Peterburg: AES-2006, VVER-1200/V-491.

- Viện thiết kế của Moscow: AES-2006, VVER-1200/V392M.

Tại Liêng bang Nga, AES-2006 đang được xây dựng và sắp đưa vào vận hành ở NM ĐHN Novovoronezh II và Leningrad II. Cộng hòa Be-larusia đã chọn và đang xây dựng lò VVER-1200 loại AES-2006 và Cộng hòa Séc cũng đang xem xét hồ sơ dự thầu loại AES-2006.

Hình2TổhợpthiếtbịhệthốngvòngsơcấplòphảnứngVVER-1200,phiênbảnV-491

2.4. Lò phản ứng loại VVER-TOI

Hiện tại, Tập đoàn nguyên tử RosAtom đang chỉ đạo triển khai thực hiện dự án VVER-TOI (typical optimized informative-advanced project) nhằm đưa ra một thiết kế VVER tiêu chuẩn thế hệ III+ với việc tăng cường sử dụng công nghệ thông tin [11].

VVER-TOI là nhà máy điện hạt nhân với 2 tổ lò VVER-1200/V-510 loại nước áp lực, đáp

ứng được những quy định về an toàn bức xạ và hạt nhân cũng như những vấn đề liên quan đến môi trường của LB Nga, châu Âu và quốc tế.

Dự án VVER-TOI được thực hiện dựa trên kinh nghiệm xây dựng và vận hành các nhà máy VVER ở trong và ngoài nước Nga. Những giải pháp được sử dụng trong thiết kế giúp tối ưu và tối thiểu hóa những sai hỏng phát sinh trong một tổ lò.

Dự án VVER-TOI sử dụng mô hình đảm bảo an toàn dựa trên 2 kênh an toàn chủ động, và 4 kênh an toàn thụ động. Việc kết hợp các hệ thống an toàn chủ động và thụ động giúp dự án VVER-TOI đảm bảo rằng vùng hoạt sẽ không bị phá hủy tối thiểu trong vòng 72 giờ tính từ khi sự cố ngoài thiết kế khởi phát, trong tình huống nghiêm trọng nhất.

Các giải pháp kỹ thuật đảm bảo rằng lò phản ứng sẽ được đưa tới trạng thái an toàn khi xảy ra bất cứ một sự kiện khởi phát nào (do tự nhiên hoặc con người) làm mất toàn bộ nguồn điện cung cấp cho các thiết bị. Điều này tăng đáng kể tính cạnh tranh của dự án ở cả thị trường trong nước và quốc tế.

Hình3TổhợpthiếtbịhệthốngvòngsơcấplòphảnứngVVER-1200,phiênbảnVVER-TOI


THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT

7Số 43 - Tháng 6/2015

3. Một số dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-91, AES-92 và AES-2006

Dự án dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-91 tại Trung Quốc

Năm 1992, LB Nga và CHDCND Trung Hoa ký hiệp định liên chính phủ về hợp tác xây dựng NMĐHN tại Trung quốc. Năm 1997, hai bên ký hợp đồng tổng thể về xây dựng NMĐHN Điền Loan – một trong những công trình hợp tác kinh tế lớn nhất giữa hai bên [2]. Nhiệm vụ thiết kế, cung cấp thiết bị và vật tư, đưa nhà máy vào vận hành, đào tạo cán bộ cho phía Trung Quốc được giao cho Công ty cổ phần AtomStroyExport.

Nhà máy điện hạt nhân Điền Loan giai đoạn 1 được xây dựng tại thành phố Lianyun-gang, thuộc tỉnh Giang Tô. Đây là nhà máy loại AES-91 với hai lò phản ứng VVER-1000/V428. Tổ máy đầu tiên hòa vào lưới điện vào năm 2006 và đưa vào vận hành thương mại vào năm 2007. Tổ máy thứ hai được nối lưới điện vào tháng 5/2007. Tuổi thọ của nhà máy này theo thiết kế là 40 năm.

Nhà máy điện hạt nhân Điền Loan giai đoạn 2 đã được Trung Quốc ký kết sơ bộ với Công ty Atomstroyexport của Nga vào tháng 10/2006. Giai đoạn 2 xây dựng thêm hai tổ máy 3 và 4 sử dụng công nghệ AES-91. Hợp đồng EPC xây dựng đã được ký kết trong tháng 10/2011 và mẻ bê tông đầu tiên cho tổ máy số 3 đã được đổ vào tháng 12/2012. Dự kiến 2 tổ máy này sẽ hoạt động thương mại lần lượt vào năm 2018 và 2019.

Dự án dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-92 tại Ấn Độ

Nhà máy ĐHN Kudankulam được xây dựng theo hiệp định liên chính phủ về hợp tác xây dựng NM ĐHN tại Ấn Độ. Đây là nhà máy loại

AES-92 với hai lò phản ứng VVER-1000/V412. Năm 2002, Công ty AtomStroyExport đã ký một loạt hợp đồng với Tập đoàn Năng lượng nguyên tử Ấn Độ về lập hồ sơ thi công, lắp ráp, chạy thử, hiệu chỉnh; sản xuất và cung cấp thiết bị, vật tư cho tổ hợp lò phản ứng, tổ hợp tuốc bin – máy phát và các công trình phụ trợ khác. Ngoài ra, hai bên còn ký các hợp đồng đào tạo cán bộ cho Ấn Độ, cử chuyên gia Nga sang Ấn Độ tham gia xây dựng và hỗ trợ kỹ thuật [2].

Tổ máy số 1 đã vận hành vào ngày 13/7/2013. Dự kiến tổ máy số 2 sẽ vận hành sau tổ máy số 1 khoảng 8 tháng.

Dự án dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-92 tại Iran

Nhà máy điện hạt nhân Bushehr cách thành phố Bushehr khoảng 17 km về phía phía đông bắc. Việc xây dựng nhà máy được tiến hành vào năm 1975 bởi một công ty của Đức. Tuy nhiên dự án đã bị dừng lại vào năm 1979 sau cuộc đảo chính Islamic của Iran. Sau đấy vào năm 1995, một hợp đồng xây dựng lại nhà máy đã được ký kết giữa Iran và Bộ năng lượng Nga (Russian Ministry for Atomic Energy), với nhà thầu chính là Công ty Atomstroyexport. Công việc xây dựng đã bị chậm một vài năm do lý do kỹ thuật và tình hình tài chính, cũng như do sức ép về mặt chính trị của phương Tây. Chính phủ Iran đã đồng ý bồi thường việc tăng giá và lạm phát sau khi nhà máy được xây dựng xong. Do đó, việc xây dựng nhà máy đã được khôi phục lại vào năm 2007. Ngày 3/9/2011, nhà máy đã chính thức phát điện vào hệ thống lưới điện quốc gia của Iran. Đây là nhà máy loại AES-92 với dùng lò phản ứng VVER-1000/V446 [2].

Dự án dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-92 tại Bungaria


8 Số 43 - Tháng 6/2015

Ngày 31/10/2006, Công ty điện lực Bun-garia chính thức thông báo Công ty AtomStroy-Export đã thắng thầu xây dựng NM ĐHN Belene. Đây là nhà máy loại AES-92 với dùng lò phản ứng VVER-1000/V466B [2]. Thiết kế của nhà máy này đã tăng tuổi thọ thiết bị chính lên tới 60 năm; tăng cường khả năng chịu lực va đập của lớp boongke nhà lò, kể cả máy bay hành khách lớn rơi trúng lò phản ứng. NM ĐHN Belene có sự kết hợp độc đáo giữa hệ thống an toàn chủ động và thụ động. Tuy nhiên, ngày 11/6/2010, Chính phủ Bulgaria tuyên bố sẽ đóng băng việc kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân Belene vô thời hạn vì không đảm bảo được tài chính đầu tư vào dự án.

Dự án dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-2006 tại Belarusia

Belarus có dự định xây dựng dựng nhà máy điện hạt nhân từ những năm 1980, tuy nhiên sau sự cố Chernobyl, mọi kế hoạch bị dừng lại. Năm 2006, Chính phủ Belarus phê duyệt kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân 2000 MWe với công nghệ lò nước áp lực. Sau đó, Belarus đã mời các công ty nước ngoài vào đấu thầu và tháng 8/2008 họ đã nhận được chào hàng của các công ty lớn trên thế giới là công ty Atom StroyExport của Nga, Westinghouse-Toshiba của Hoa Kỳ và Nhật Bản, cũng như AREVA của Pháp. Đối với Hoa Kỳ, mọi hợp tác về xây dựng nhà máy cần Hiệp định Liên Chính phủ (Hiệp định 123), đây là trở ngại lớn cho Belarus vì quan hệ chính trị và thương mại giữa 2 nước không tiến triển nhiều năm qua. Với tổ máy của AREVA (EPR1600), do công suất quá lớn không thể phù hợp với hệ thống điện của Belarus. Do đó, hợp tác với Nga có các điều kiện thuận lợi hơn cả.

Năm 2009, Belarus thông báo sẽ xây

dựng nhà 2 tổ máy điện hạt nhân Ostrovets với công ty ASE của Nga là nhà thầu chính cùng các nhà thầu phụ Nga và Belarus. Hiệp định cấp vốn vay cho dự án được ký kết tháng 8/2009. Hiệp định Liên Chính phủ về xây dựng nhà máy được ký kết tháng 3/2011, ASE sẽ xây 2 tổ máy VVER với thiết kế AES-2006 sử dụng lò VVER-1200/V-491 (Viện Thiết kế năng lượng nguyên tử St. Peterburg là đơn vị thiết kế), công suất mỗi tổ máy 1200 MWe. Tổ máy thứ nhất khởi công năm 2013, vận hành năm 2019, tổ máy thứ 2 khởi công năm 2014, vận hành năm 2020. Tổng mức đầu tư cả cơ sở hạ tầng dự toán khoảng 9.4 tỷ USD.

Dự án dự án nhà máy điện hạt nhân loại AES-2006 tại Thổ Nhĩ Kỳ

Thổ Nhĩ Kỳ đang có kế hoạch xây dựng 4 tổ máy VVER thiết kế AES-2006, công suất 1200 MWe tại Akkuyu với công ty AtomStroyExport - ASE (Nga). Giá thành xây dựng ban đầu khoảng 18,7 tỷ USD. Sau quá trình đàm phán, Nga tuyên bố hỗ trợ tài chính toàn bộ nhà máy và tổng mức đầu tư tăng lên đến 22 tỷ USD. Tuy nhiên vào giữa năm 2012, Rosatom đã nói rằng tổng mức đầu tư có thể tăng lên tới 25 tỷ USD.

Tháng 12/2011, đơn vị quản lý dự án đã nộp đơn xin giấy phép xây dựng và xác định Công ty AtomStroyExport làm tổng thầu xây dựng. Giấy phép xây dựng nhà máy dự kiến sẽ được cấp vào giữa năm 2014. Như vậy việc xây dựng nhà máy có thể bắt đầu vào năm 2015 hoặc tháng 1/2016. Tổ máy số 1 dự kiến vận hành vào năm 2021. Đây sẽ là nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của nước này.

TS. Lê Văn Hồng

Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam


9Số 43 - Tháng 6/2015

Tài liệu tham khảo

1. Sergei B. Ryzhov, Victor A. Mokhov, Mikhail P. Nikitenko, George G. Bessalov, Al-exander K. Podshibyakin, Dmitry A. Anufriev, Janos Gado, Ulrich Rohde, VVER-Type Reac-tors of Russian Design, Volume 4: Reactors of Generations III and IV, Handbook of Nuclear En-gineering, © Springer Science+Business Media LLC 2010.

2. AtomStroyExport –ASE - RosAtom

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Tianwan_Nuclear_Power_Plant

4. S.K. Agrawal, Ashok Chauhan, Alok Mishra, The VVERs at KudanKulam, Nuclear Engineering and Design 236 (2006) 812–835.

5. http://en.wikipedia.org/wiki/Kudanku-lam_Nuclear_Power_Plant

6. AES-92 for Belene: The Mystery Reac-tor, Antonia Wenisch, Austrian Institute of Ecol-ogy, Vienna, [email protected], Vienna, Feb-ruary 2007.

7. Yury Ermakov, RosEnergoAtom, Ol-ivier Rousselot, EDF, EUR volume 3 AES 92 subset, EUR seminar 2007, Nice, May 15 2007.

8. Nuclear Power Technology Considera-tion. Project Science and Engineering Document, RISK ENGINEERING LTD, Reference Number REL-885-A2-0, December, 2012.

9. The AES-2006 reactor plant – a strate-gic choice, Experimental and Design Organiza-tion Gdropress.

10. Design AES-2006: Concept solutions by the example of Liningrad NPP-2, AtomEner-goProekt, Saint-Peterburg, 2011.

11. VVER-TOI Project, AtomEnergo-Proekt, RosAtom.

12. Technical Information NPP-92, Ato-mEnergoProekt.

13. Design AES-91: Concept solution by the example of Tianwan NPP, Saint-Peterburg Reaserch and Design Institute, AtomEnergo-Proekt.

14. http://www.world-nuclear.org/info/Country-ProfilesPower/


10 Số 43 - Tháng 6/2015

Phần I Đại cương về MTLT

Sức mạnh của máy tính lượng tử ở đâu?

Bước cơ bản trong tính toán lượng tử là phép toán unita U trên trạng thái chồng chất L-qubit gồm L qubit (quantum bit-bit lượng tử).Phép toán U được thực hiện song song đối với tất cả 2L biên độ phức. Trong máy tính cổ điển một phép toán như vậy đòi hỏi 2L bước tính cơ bản cho mỗi biên độ.

Chính tính chất song song lượng tử này

trong các máy tính lượng tử dẫn đến một gia tốc rất lớn nhiều bậc cho quá trình tính toán. Đây là ưu thế tuyệt đối của máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển thông dụng hiện nay.

Một đặc tính của các trạng thái lượng tử, khác biệt với các trạng thái cổ điển là hiện tượng liên đới lượng tử (entanglement), theo đó sự tương tác giữa các qubit làm phát sinh một sự chồng chất liên kết (giao thoa) các trạng thái lượng tử. Sự chồng chất này không thể đưa về tích của các qubit riêng lẻ. Ví dụ khi kết hợp 2

GIỚI THIỆU MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ TÔ-PÔ (PHẦN I và II)

Máytínhlượngtửtô-pô(MTLTTP)sẽlàmộtsảnphẩmkỳdiệucủakhoahọclượngtử,toánhọcvàcôngnghệcủathếkỷ21.MTLTTPsửdụngviệctết(braid)nhữngquỹđạotô-pôcủacáchạtanyon.ChếtạorađượcMTLTTPsẽlàmthayđổibộmặtcủakhoahọc,côngnghệhiệntại,tạocơsởchonhiềulĩnhvựcranhgiớitiềntiêucủanhậnthứcconngườinhưlýthuyếtmậtmã,trítuệnhântạo,…MTLTTPsẽlàmđượcnhữnggìmàmáytính(MT)thôngthườnghiệnnaykhônglàmđược.MTLTTPliênquanđếnnhiềulĩnhvực:toánhọc,vậtlýlượngtử,vậtlýchấtrắn.

Vìbàiviếtdàinêntácgiảxinphépđượcchiabàiviếtlàm3phần:

Phầnthứnhất:ĐạicươngvềMTLT,

Phầnthứhai:CáccơsởvậtlýcủaMTLTTP,

Phầnthứba:MTLTTP.

Cáccôngthứctoánhọcđưavàolànhữngcôngthứccầnthiếtnhấtnhằmtránhmọigiảithíchquádài.

11Số 43 - Tháng 6/2015

qubit, ta không có một tích trực tiếp:

mà có những dạng như sau :

Các trạng thái

gọi là các trạng thái Bell, hoặc trạng thái EPR hoặc cặp EPR, đặt theo chữ cái đầu tiên của tên các tác giả Einstein, Podolsky & Rosen là những người đầu tiên phát hiện ra các tính chất kỳ lạ của những trạng thái đó.

Nhiều tác giả còn dùng ký hiệu sau:

biểu diễn hàm sóng của hai hạt ,nếu xét đặc trưng lượng tử là hình chiếu Sz của spin chẳng hạn xuống trục z: thì m là hình chiếu của hạt thứ nhất, còn n là hình chiếu của hạt thứ hai. Khi m & n = 0 ta có µ z = 1/2, spin hướng lên trên, khi m & n = 1 ta có µ z = -1/2, spin hướng xuống dưới).

Ngoài cũng có một dạng ký hiệu nữa.

được viết là (1). (2)α β , ở đây α(1) chỉ rằng hạt 1 nằm ở trạng thái α ứng với µz = ½, còn hạt hai nằm ở trạng thái β ứng với µz = -1 /2.

Mã hoá

Một tin mã hóa có nghĩa là một tin mà chỉ riêng người gửi và người nhận biết được mà thôi .Ví dụ một tin M có thể mã hóa qua E nhờ thuật toán sau:

E = Ms mod c

Nếu c là tích của hai số nguyên tố p & q

thì người ta có thể chứng minh rằng M có thể bẻ khoá được theo thuật toán

M = Et mod c

Trong đó t là một hàm số đơn giản của p & q. Chỉ cần giữ bí mật p & q, các đại lượng khác có thể cho biết công khai. Nếu c đủ lớn bẻ khoá bằng cách tìm p & q là một việc không làm nổi đối với máy tính cổ điển hiện dùng.

Như vậy nếu dùng khóa công cộng (public key) tức dạng E = Ms mod c thì Alice không cần bảo cho Bob mã nào cả. Còn Bob thì hiểu rằng muốn bẻ khóa phải tìm cho được p & q, cho nên trước cả lúc truyền mật tin cho nhau Alice và Bob không cần báo cho nhau mã nào cả. Alice truyền E = M s mod c, một khóa công cộng là đủ, mọi người đều biết nhưng chỉ một mình Bob có đủ khả năng tìm ra p & q. Lẽ dĩ nhiên nếu ai có đủ khả năng đó thì họ bẻ khóa được.

Các cổng logic (logic gate) trong mạch lượng tử (quantum circuit):

Trong một mạch lượng tử người ta có thể chế tạo những cổng logic nhất định để biến đổi trạng thái của các qubit. Sau đây ta xét các cổng Pauli-X, Pauli-Z, cổng Hadamard tác động trên qubit đơn và cổng CNOT tác động trên qubit-kép (hệ 2 qu-bit).


12 Số 43 - Tháng 6/2015

DIGIT

Bit lấy 2 trị số 0 và 1, điều này liên quan đến khái niệm digit.

Một chữ số có thể viết nhiều cách ,tuỳ theo ta dùng cơ số nào.

Ví dụ trong cơ số 10:

327 = 3.102 + 2.101 + 7.100 = 32710

Còn trong cơ số 2 ta có :

327 = 1.28 + 0.27 + 1.26 + 0.25 + 0.24 + 0.23 + 1.22 + 1.21 1.20 = 1010001112

Ta cũng có thể dùng cơ số 16, vậy ta phải có 16 chữ số khác nhau để làm cơ số. Người ta thường dùng:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F


13Số 43 - Tháng 6/2015

A đóng vai trò của số 10, B đóng vai trò của số 11, C-12, D-13, E-14 và F-15.

Trong cơ số 16 ví dụ ta có:

4616 = 2.161 + 14.160 = 2E16 (nhớ E đóng vai trò của 14).

Bây giờ ta có thể định nghĩa digit = là một con số nhỏ hơn số cơ số và nằm ở một vị trí nhất định trong triển khai theo luỹ thừa của cơ số (positional notation). Trong ví dụ cuối cùng 2 là một digit, E là một digit, chú ý 2&E đều nhỏ hơn cơ số 16 và nằm ở vị trí luỹ thừa bậc một và bậc không của 16.

Phần II Những cơ sở vật lý của MTLT

1/ Hiệu ứng Hall lượng tử phân số

Việc tìm ra Hiệu ứng Hall lượng tử phân số (FQHE - Fractional Quantum Hall Effect) đã đem lại giải Nobel 1998 cho các nhà vật lý: Robert B.Laughlin, Horst L. Stormer và Daniel C. Tsui.

Hiệu ứng này liên quan đến nhiều elec-tron tương tác với nhau để tạo ra những hạt mới có điện tích khác điện tích của electron. Một điều lạ là các số lượng tử ta cứ nghĩ rằng phải là số nguyên hay bán nguyên thì ở đây ta gặp những phân số như 2/5, 4/9, 11/7 thậm chí 5/23. Hơn nữa các bit từ trường có thể kết dính với electron tạo nên những hạt khác nữa. Những hạt đa hợp (composite particles) này có các tính chất hoàn toàn khác các electron.

Những hạt này có thể kết thành cặp như các cặp electron trong siêu dẫn.

Tất cả hiện tượng kỳ lạ đó xảy ra trong một hệ 2-chiều tại nhiệt độ rất thấp và hiện diện một từ trường. Electron bị giam giữ trong một chất rắn nằm ở giao diện của hai bán dẫn.

Hình1.Sơđồhìnhhọccủaphépđotừtrở(mag-netoresistance)RvàtrởHallRH(Hallresistance).RHnhưhàmcủadòngIvàtừtrườngB.VlàhiệuthếdọcvàVH là thếHall.Mậtđộelectron/cm

2 đượcghilàncònđiệntíchlàe.Nhữngchấmđenbiểudiễnelectronbị épvềmộtphíacủa thanh

(bar)theolựcLorentztừphíatừtrường.

Hiệu ứng Hall (xem hình 1) được tìm ra bởi Edwin Hall (Đại học Johns Hopkins, Balti-more). Khi áp đặt một từ trường B thì xuất hiện một thế VH khác không. Thế VH thẳng góc với thế V. Hall tìm thấy thế VH tỷ lệ với I và tỷ lệ với từ trường B. Và ta có:

VH/I = RH= B/ne. Đó là trở Hall. Hiệu ứng đó được gọi là hiệu ứng Hall.

Hiệu ứng lượng tử Hall nguyên (IQHE,

I = integer)


14 Số 43 - Tháng 6/2015

Nếu thực hiện thí nghiệm Hall ở nhiệt độ rất thấp (4K) và áp đặt một từ trường rất mạnh (10T) vào một hệ electron 2-chiều chúng ta sẽ phát hiện một sự phụ thuộc nhảy từng bước của RH với từ trường và RH tại các đoạn bình nguyên (plateau = đoạn nằm ngang) RH = h/ie2 trong đó i là số nguyên còn h là hằng số Planck. Đây là hiệu ứng lượng tử Hall nguyên (IQHE), xem hình số 2.

Hình2.Ởđây ta khôngcó sựphụ thuộc tuyếntínhcủaRHvớitừtrườngnhưtronghiệuứngHallcổ điểnmà ta thấy xuất hiện nhữngđoạn bìnhnguyên (plateau-tức đoạn phẳng nằm ngang)củaRHứngvớicácđoạncựctiểucủaR.Vànănglượng tương ứng (mứcLandau) làEi= (i-1/2)heB/(2π m)(trongđói=1,2,3,…,cònmlàkhốilượngcủaelectron)tỷlệvớiB.Electronchỉlấynhữngtrịsốnănglượngđóvàkhôngnằmtrong

cáckhe(gap)nănglượnggiữacácmức.

Khi electron bị giam giữ trong một không gian 2 chiều ở nhiệt độ rất thấp và hiện diện từ trường mạnh thì động năng của chúng trở thành gián đoạn vì những mức lượng tử Landau.

Hiệu ứng lượng tử Hall phân số (FQHE, F = Fractional)

IQHE có thể hiểu được trên cơ sở chuyển động lượng tử của các electron trong không gian 2-chiều lúc có mặt từ trường. Tương tác tĩnh điện (tương tác Coulomb) không đóng vai trò gì ở đây vì ở đây ta có hiệu ứng các hạt đơn độc.

Còn FQHE không thể hiểu được nếu chỉ xét các electron đơn độc trong từ trường.

Hiện tượng FQHE có nguyên nhân ở tương tác giữa các electron. Đây là hiệu ứng liên hệ nhiều hạt. Siêu chảy và siêu dẫn là những hiện tượng tương tự. Và để hiểu FQHE cần những ý tưởng mới.

Phần sau đây trình bày sự hình thành các hạt phức hơp (composite) giữa electron và từ trường.

Từ electron đến lượng tử thông lượng (flux quanta)

Trong mô hình cổ điển 2D (2 chiều) các electron hành xử như những hòn billiard trên mặt bàn. Trong thuyết lượng tử các electron không còn được phân biệt với nhau nữa. Và từ trường sẽ tạo nên những vòng quay lượng tử (quantized vortice) trong cái biển điện tích. Một vòng quay

cho một lượng tử thông lượng 0 /h eΦ = của từ trường.

Hình 3. Các vòng tròn biểu diễn những vòngquay,mũitênbiểudiễnlượngtửtừthông(mag-

netic flux quanta).Chú ý 0Φ = diện tích vòngquay× choBnhưvậymỗivòngquaymangmột

lượngtửtừthông.


15Số 43 - Tháng 6/2015

Bức tranh electron và các vòng quay sẽ giúp hiểu mối tương quan (correlation) giữa các electron khi có mặt từ trường. Tại tâm mỗi vòng là electron.

Khi từ trường mạnh lên sẽ có nhiều vòng quay hơn electron. Và năng lượng Coulomb sẽ giảm bằng cách đặt nhiều vòng quay vào một electron.

Hình4.QuátrìnhhútgiữaelectronvàvòngquaytạimứcLandauphânsốvớiν =1/3(1electron

với3lượngtửtừthông).

Đặt 3 vòng quay trên một electron làm giảm sức đẩy Coulomb. Sự kết hợp này tạo nên các hạt phức hợp (composite).

Trên hình 4 ta thấy một electron hút 3 lượng tử từ thông và ta nói rằng thừa số lấp đầy (filling factor) ν = 1/3 (1 electron với 3 lượng tử từ thông).

Mỗi trị số của từ trường ứng với một thừa số lấp đầy (filling factor ν = tỷ số giữa số elec-tron và số lượng tử từ thông ), ν = p/q trong đó p và q là 2 số nguyên không có thừa số chung. Số q

thường là số lẻ trừ trong các thừa số lấp đầy như 5/2. Trong các trạng thái với ν =1/q giả hạt mang điện tích bằng e/q.

Hạt composite

Electron + lượng tử từ thông được xem như là một thực thể mới gọi là hạt phức hợp (com-posite particle – CP). Từ trường được kết nhập vào trong CP. Và dưới quan điểm CP ta không còn phải chú ý đến từ trường nữa. Ta thấy sự kết hợp với lượng tử từ thông có thể biến một boson thành fermion và ngược lại. Một liên tưởng là cặp Cooper trong siêu dẫn. Một electron kết với một số chẵn lượng tử từ thông trở thành một fermion composite FC. Một electron kết với một số lẻ lượng tử từ thông sẽ thành một boson composite BC.

Những điều vừa nói chỉ có trong không gian 2-chiều: ở đây ta thấy một mối liên hệ sâu sắc giữa không gian và thống kê các hạt.

Trong trường hợp FQHE các hạt không còn là những electron mà là những giả hạt mới lạ mang điện tích phân số.

Hình5.NhiềuphânsốđãxuấthiệntrongRH.

Khối lượng CP không liên quan đến khối


16 Số 43 - Tháng 6/2015

lượng của electron mà liên quan đến từ trường đây là hệ quả của hiệu ứng hệ nhiều hạt.

Hình6.FQHEtạiν =5/2(mẫusốlàsốchẵn)

Người ta còn phát hiện trạng thái ν = 5/2. Đây là những trạng thái FQHE đặc biệt vì mẫu số của thừa số lấp đầy lại là số chẵn. Những trạng thái này xuất hiện trong những hạt gọi là cặp fer-mion phức hợp (composite fermion pairs).

Hệ electron 2-chiều trong từ trường mạnh đã dẫn đến một vật lý hệ nhiều hạt hoàn toàn mới.Bị giam giữ trong không gian 2-chiều với sự có mặt của từ trường, electron đã trình duyệt nhiều tính chất quan trọng: xuất hiện nhiều trạng thái electron với các số lượng tử phân số, sự kết dính với từ thông, xuất hiện nhiều loại hạt tuân theo hoặc thống kê Boson hoặc thống kê Fermi, khối lượng có nguồn gốc thuần túy từ tương tác elec-tron-electron. Các electron đã tạo nên những hạt mang điện tích phân số mà không phải do có sự tách rời electron thành nhiều phần nhỏ hơn.

2/ Hiệu ứng AHARONOV-BOHM (viết tắt là AB)

Hiệu ứng Aharonov-Bohm là một hiện tượng lượng tử trong đó một hạt mang điện bị tác động bởi trường điện từ (E,B) mặc dầu chỉ chuyển động trong một vùng không gian trong đó

cả hai trường E và B đều bằng không.

Theo hiệu ứng AB một hạt mang điện tích q khi chuyển động theo lộ trình P trong một vùng với từ trường B = 0 song A ≠ 0 ( 0 )B A= = ∇×

sẽ thu được một dịch pha:

.P

q A dxϕ = ∫

Vì vậy hai hạt chuyển động theo 2 lộ trình khác nhau có cùng điểm đầu và điểm cuối sẽ thu được một hiệu số pha ϕ∆ xác định bởi từ thông

BΦ đi qua diện tích nằm giữa 2 lộ trình (theo định lý Stokes A B∇× = ):

Bqϕ Φ∆ =

Có thể quan sát hiệu ứng AB trong thí nghiệm hai khe: electron khi đi ngang qua 2 khe trên hình 7 sẽ gặp nhau trên một màn hình. Bức tranh giao thoa sẽ xuất hiện nếu một từ trường B được đưa vào trong cuộn solenoid (xem hình 7).

Hình7.ThínghiệmhaikheđểquansáthiệuứngAharonov-Bohm.Haiquỹđạosẽchênhlệchpha

vớinhau.

Hai quỹ đạo có hai mút đầu và cuối như nhau chỉ tương đương nhau về mặt tô-pô nếu trong vùng mà hai quỹ đạo đó quét từ trường B = 0 song 0A ≠ (xem hình 8).


17Số 43 - Tháng 6/2015

Hình8.Haiquỹđạosẽkhôngtươngđươngtô-pôvớinhaunếutrongvùngmàchúnggiớihạncó

A≠ 0

Hiệu ứng AB là hệ quả của điều kiện buộc rằng vật lý lượng tử phải bất biến đối với điều kiện chuẩn (gauge) cho thế điện từ, trong đó thế vector từ (magnetic vector potential) A là một thành phần.

Trong hiệu ứng Aharonov-Bohm (AB) quan trọng là thế điện từ (electromagnetic poten-tial) (tức ( , )AΦ ) chứ không phải điện trường E hay từ trường B.

Hiệu ứng AB chứng tỏ rằng chính các thế điện từ chứ không phải là từ trường hay điện trường là những đại lượng cơ bản trong Cơ học lượng tử.

Hiệu ứng AB chứng tỏ rằng các trường E và B không chứa đầy đủ các thông tin về trường điện từ mà ta phải sử dụng thế 4-chiều.

Trong phần III các bạn đọc sẽ thấy khi tết (braid) quỹ đạo của hai anyon thì chúng thu được một pha tô-pô tương tự như pha thu được trong hiệu ứng Aharonov-Bohm.

Xin bạn đọc xem tiếp phần III của bài viết này vào số sau.

GS. Cao Chi

Tài liệu tham khảo

[1] Michael A. Nielsen & Isaac L.Chuang. Quantum computation and quantum information, Cambridge

[2] K.A.Valiev,A.A.Kokin ,Priroda, No 12, 2002

[3] Alastair I M Rae Quantum mechanics

[4] I.V. Bargatin ,B.A. Grishanin, V.N. Zadkov, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 7/2001.

[5] Nobel Lecture: The fractional quan-tum Hall effect, Horst L. Stormer.

Department of Physics and Department of Applied Physics, Columbia University, New York, New York 10023 and Bell Labs, Lucent Technologies, Murray Hill, New Jersey 07974 [S0034-6861(99)00704-7]

[6] Aharonov-Bohm effect, Adrian Kaminski , 8th of June, 2005



18 Số 43 - Tháng 6/2015

1. ỨNG DỤNG ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP

Ứng dụng các đồng vị phóng xạ trong công nghiệp rất rộng lớn. Ứng dụng điển hình là sử dụng kỹ thuật nguồn kín để tạo ra các hệ thống đo và tự động hóa trong các dây chuyền sản xuất. Nhiều kiểu loại đo bề dày dựa trên thực tế là tia gamma bị suy yếu khi chúng đi xuyên qua vật liệu. Bằng cách đo số lượng tia gamma, người ta có thể xác định được bề dày. Qúa trình này được ứng dụng trong những ngành công nghiệp thông thường như là:

1. Ngành công nghiệp ô tô: Kiểm tra chất

lượng thép, xác định bề dày thích hợp của thiếc và nhôm

2. Ngành công nghiệp hàng không: Kiểm tra những lỗ hổng trong động cơ phản lực

3. Ngành xây dựng: Xác định mật độ của mặt đường và bề mặt bên dưới

4. Công nghiệp dầu khí: Kiểm tra vết nứt nẻ của các mối hàn đường ống, đo độ phóng xạ trong các giếng khoan dầu khí

5. Ngành công nghiệp khai thác dầu khí và khoáng sản: Vẽ đường đồng mức các giếng khoan thử nghiệm và các lỗ khoan

Kỹthuậthạtnhânvàđồngvịphóngxạngàycàngđượcsửdụngrộngrãitrongcôngnghiệpcóhiệuquả,trongvàitrườnghợpkỹthuậtnàycungcấpnhữngthôngtinmànhữngkỹthuậtkháckhôngthểlàmđược.Phântíchliêntụcvàphảnhồikếtquảnhanhcủakỹthuậthạtnhânchothấytiệníchcủakỹthuậtnàycũngnhưcungcấpsốliệutincậyvàliêntục,giảmchiphí.

CẶP NHẬT ỨNG DỤNG ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP


19Số 43 - Tháng 6/2015

6. Ngành công nghiệp cáp: Kiểm tra nứt gãy cáp giây trượt tuyết

7. Đo mức phối liệu, độ ẩm, mật độ của các dây chuyền sản xuất điện than, giấy, hóa chất, đồ uống, xi măng.

Kỹ thuật này cho phép thực hiện đo lường, kiểm tra, thử nghiệm không làm ảnh hưởng đến hệ thống công nghệ, đo trong điều kiện sản xuất thực tế (nhiệt độ, áp suất, độc hại…).

2. CẶP NHẬT MỘT SỐ KỸ THUẬT

1/ Các kỹ thuật Neutron cho phân tích

Neutron từ một lò phản ứng nghiên cứu có thể tương tác với các nguyên tử trong một mẫu vật tạo ra phát xạ tia gamma, những tia này-khi phân tích để xác định năng lượng đặc trưng và cường độ-sẽ xác định ra chủng loại và số lượng các nguyên tố hiện hữu. Hai kỹ thuật neutron chính đang được sử dụng hiện nay là Thermal Neutron Capture (TNC) và Neutron Inelastic Scattering (NIS). TNC xuất hiện ngay tức thì sau khi một neutron năng lượng thấp bị một hạt nhân hấp thụ, NIS diễn ra ngay khi một neutron nhanh va chạm với một hạt nhân.

Hầu hết các máy phân tích thương mại sử dụng nguồn neutron californium-252 cùng với thiết bị detector sodium iodide và chủ yếu nhạy cảm với những phản ứng TNC. Những máy phân tích khác sử dụng nguồn Am-Be-241 và thiết bị detector bismuth germanate, thiết bị này có cấu hình của cả hai kỹ thuật TNC và NIS. Phản ứng NIS đặc biệt hữu hiệu đối với các nguyên tố như là C, O, Al & Si, các nguyên tố này có một tiết diện ngang thu tóm neutron năng lượng thấp. Thiết bị như vậy được sử dụng cho một loạt phân tích trong các ngành công nghiệp xi măng, khoáng sản và than.

Một ứng dụng đặc biệt của NIS là ở nơi một đầu thăm dò có mang một nguồn neutron được hạ xuống trong một lỗ khoan-tại đây bức xạ bị phát tán khi đầu dò chạm đến nền đất xung quang. Vì hydrogen (là thành phần chủ yếu của nước) cho đến thời điểm này là nguyên tử tán xạ tốt nhất, số lượng neutron tán trở lại một detector gắn trong đầu dò là một hàm số của mật độ nước trong đất.

Để đo mật độ đất và hàm lượng nước, một thiết bị di động với americium-241-beryllium tạo ra tia gamma và neutron-tia này và neutron xuyên qua một mẫu đất để tới một detector (Các neutron phát sinh ra từ các hạt alpha tương tác với Be-9). Ứng dụng kỹ thuật này một cách tinh vi hơn đang được thực hiện tại các lỗ khoan thăm dò.

2/ Các kỹ thuật tia Gamma & X trong phân tích

Sự lan truyền hay tán xạ tia gamma có thể được sử dụng để xác định trực tuyến hàm lượng tro trên băng truyền. Sự tương tác tia gamma phụ thuộc vào số lượng nguyên tử, và tro có số lượng nguyên tử lớn hơn là than. Phổ năng lượng của tia gamma-những tia này đã phát tán không đàn hồi từ than-có thể đo được (Compton Profile Analy-sis) để xác định ra hàm lượng tro.

Tia X từ một nguyên tố phóng xạ có thể tạo ra tia X phát huỳnh quang từ những vật liệu không phóng xạ khác. Năng lượng từ những tia X huỳnh quang phát ra có thể xác định sự hiện diện các nguyên tố trong vật liệu, và cường độ năng lượng có thể chỉ ra số lượng của mỗi nguyên tố.

Kỹ thuật này được sử dụng để xác định mức độ tập trung nguyên tố trong quy trình làm giàu khoáng sản. Đầu dò có chứa đồng vị phóng xạ và một detector được gắn trực tiếp vào trong


20 Số 43 - Tháng 6/2015

dòng huyền phù. Tín hiệu từ đầu dò được xử lý sẽ cho biết độ tập trung của các nguyên tố đang được giám sát, và có thể đo được độ đậm đặc của huyền phù. Các nguyên tố được phát hiện theo cách này là sắt, nickel, đồng, kẽm, thiếc và chì.

Nhiễm xạ tia X (XRD) là một kỹ thuật khác được áp dụng để phân tích trực tuyến nhưng không dùng các đồng vị phóng xạ.

3/ Chụp ảnh phóng xạ Gamma

Chụp ảnh phóng xạ gamma giống như máy chiếu kiểm tra hành lý bằng tia X ở sân bay. Lẽ ra cần máy cồng kềnh để tạo ra tia X, kỹ thuật này tạo ra tia X bằng một viên vật liệu phóng xạ nhỏ bé đựng trong một viên nang titanium kín.

Viên nang được đặt vào một phía của đồ vật được chiếu kiểm tra, phim được đặt ở phía bên kia. Tia gamma, giống như tia X, đi xuyên qua đồ vật và tạo ra một hình ảnh trên phim. Giống như tia X cho thấy chỗ gãy xương, tia gamma cho thấy những lỗ hổng, thiếm khuyết trong vật kim loại đúc hay môi hàn. Kỹ thuật cho phép các cấu phần quan trọng được kiểm tra các khuyết lỗi bên trong mà không làm hư hỏng cấu phần.

Nguồn gamma dễ dàng vận chuyển hơn là thiết bị tia X, như vậy ứng dụng tia gamma chắc chắn thuận lợi nhiều nhất là ở những vùng xa xôi hẻo lánh. Trong khi nguồn tia X phát ra một băng bức xạ rộng, nguồn gamma chỉ phát ra vài bước sóng riêng rẽ. Nguồn gamma cũng có thể là nguồn năng lượng cao hơn nhiều so với các nguồn khác ngoại trừ thiết bị tia X đắt tiền nhất, và vì vậy kỹ thuật này có một lợi thế cho chụp ảnh phóng xạ. Tại những chỗ có vết hàn của đường ống dẫn khí hoặc dầu, người ta đặt một phim đặc biệt trên mối hàn ở phía ngoài đường ống. Một máy gọi là “máy bánh xích thu thập

thông tin ống” đem một nguồn phóng xạ kín vào bên trong đường ống tới chỗ có mối hàn. Tại đó, nguồn phóng xạ được cho phơi chiếu từ xa và tạo ra một ảnh phóng xạ của mối hàn trên phim. Phim này sau đó được tráng rửa và kiểm tra xem có những lỗ thủng trong mối hàn không.

Tia X có thể được sử dụng khi nguồn điện có ở đó và vật thể cần được kiểm tra bằng nguồn tia X có thể đưa được tới nguồn tia X và chụp ảnh phóng xạ. Đồng vị phóng xạ có lợi thế lớn là có thể đem đến tận nơi cần kiểm tra và không cần có nguồn điện. Tuy nhiên, không đơn giản chỉ có thể ngắt nguồn gamma, mà phải giữ kín nguồn trong lúc sử dụng và khi không sử dụng.

Thử nghiệm không phá hủy là một mở rộng ứng dụng của chụp ảnh phóng xạ gamma để kiểm tra sản phẩm và vật liệu. Ví dụ, ytter-bium-169 kiểm tra thép dày tới 15 mm và hợp kim nhẹ tới 45 mm, trong khi iridium-192 được sử dụng đối với thép dày từ 12 đến 60 mm và hợp kim nhẹ tới 190 mm.

4/ Đo lường

Cường độ của bức xạ từ một đồng vị bị giảm đi khi qua vật thể đặt giữa nguồn phóng xạ và một detector. Detector được sử dụng để đo sự suy giảm này. Nguyên lý này có thể được dùng để đánh giá sự hiện diện hoặc thiếu vắng, hoặc ngay cả để đo số lượng hoặc mật độ của vật liệu đặt giữa nguồn và detector. Tính ưu việt của việc sử dụng nguyên lý này để tiến hành việc xác định hoặc đo lường là không có sự tiếp xúc với vật thể cần đo.

Nhiều ngành công nghiệp chế biến sử dụng phương pháp đo cố định bằng tia gamma để giám sát và kiểm tra dòng các chất chảy trong đường ống, tháp chưng cất, v.v…


21Số 43 - Tháng 6/2015

Chiều cao của than trong một phễu có thể được xác định bằng cách đặt những nguồn gamma năng lượng cao tại các độ cao khác nhau dọc theo một bên, hướng các chùm tia ngang qua phễu nạp than. Các detector được đặt đối diện với nguồn sẽ ghi nhận sự dán đoạn của chùm tia và như vậy xác định mức than trong phễu. Sử dụng các đồng vị phóng xạ để đo đồng mức như vậy rất phổ biến trong công nghiệp.

Các máy sản xuất phim plastic sử dụng đồng vị để đo bề dày của phim plastic bằng hạt beta. Phim chạy với tốc độ cao giữa một nguồn phóng xạ và một detector. Cường độ tín hiệu de-tector được sử dụng để kiểm tra bề dày của phim plastic.

Trong sản xuất giấy, phương pháp đo beta được sử dụng để giám sát bề dày của giấy ở tốc độ tới 400 m/s.

Khi cường độ bức xạ từ một đồng vị phóng xạ bị giảm đi khi chùm tia đi qua vật thể nằm trong chùm tia, vài bức xạ phát tán trở lại nguồn bức xạ. Lượng bức xạ phát tán này liên quan đến số lượng vật thể nằm trong chùm tia, thực tại này được sử dụng để đo các đặc trưng của vật thể, cụ thể là để đo bề dày phủ lên bề mặt của vật thể.

3. ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ CÔNG NGHIỆP

Cho tới nay các nhà khoa học xác định được khoảng 1.800 đồng vị phóng xạ, trong đó có tới 200 đồng vị đang được sử dụng, hầu hết là đồng vị nhân tạo, sử dụng thường xuyên nhất là nguồn đồng vị: phát hạt alpha Po-210, Pu-239 và Am-241; phát hạt beta Kr-85, Sr-90, Pm-147 và Tl-240; phát gamma Co-60, Cs-137, Tm-170 và Am-241; phát neutron Ra-Be, Po-Be và Am-Be.

Sau đây là một số đồng vị phóng xạ được ứng dụng trong công nghiệp:

Các đồng vị xuất hiện tự nhiên:

Carbon-14: Là một công cụ nghiên cứu quan trọng. Được sử dụng để xác định tuổi đời của gỗ và các vật liệu chứa carbon khác (tới 20.000 năm) và nước ngầm (tới 50.000 năm). Trong nghiên cứu dược phẩm, được sử dụng là chất đánh dấu để đảm bảo là dược phẩm được chuyển hóa không tạo ra sản phẩm phụ gây nguy hại. Cũng được sử dụng trong nghiên cứu vi sinh, nông nghiệp, kiểm soát môi trường.

Chlorine-36: Được sử dụng để đáng giá các nguồn chloride và tuổi đời của nước (tới 2 triệu năm).

Lead-210: Được sử dụng để xác định thời gian hình thành lớp cát và đất tới 80 năm. Tritium (H-3): Được sử dụng để xác định nước ngầm “non trẻ” (tới 30 năm).

Đồng vị phóng xạ nhân tạo:

Americium-241: Được sử dụng để xác định tán xạ trở lại, trong nhiều detector khói, để đo mức độ chì độc hại trong các mẫu sơn khô, xác định chiều cao nạp liệu và hàm lượng tro, xác định bề dày lá thép các và giấy, và giúp tìm ra nơi nào có dầu mỏ.

Cadmium-109: Được sử dụng để phân tích hợp kim kim loại trong kiểm tra hàng tồn kho và phân loại kim loại phế.

Caesium-137: Được sử dụng cho kỹ thuật đánh dấu phóng xạ để nhận dạng sói mòn đất và dịch chuyển đất, xác định mật độ và mức độ chiều cao nạp liệu. Cũng để khử trùng gamma có cường độ thấp. Để điều trị u biếu ung thư, xác định liều thuốc chuẩn cho dược chất phóng xạ, để

THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂNTHÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN


22 Số 43 - Tháng 6/2015

đo và kiểm tra dòng chảy trong đường ống dầu, xác định nơi nào giếng dầu bị cát xâm lấn.

Californium-252: Được sử dụng để kiểm tra hành lý giấu chất nổ, đo hàm lượng ẩm của đất trong làm đường giao thông và xây dựng, đo độ ẩm của vật liệu lưu giữ dưới đất.

Chromium-51: Được sử dụng để đánh dấu cát trong nghiên cứu sói mòn bờ biển, cũng là chất đánh dấu trong nghiên cứu máu.

Cobalt-60, Lanthanum-140, Scandi-um-46, Silver-110m, Gold-198: Được sử dụng cùng nhau trong các lò thổi để xác định thời gian lưu trú và để định lượng năng suất trong việc xác định chế độ vận hành lò.

Cobalt-60: Được sử dụng rộng rãi cho khử trùng gamma như khử trùng dụng cụ giải phẫu, chụp ảnh phóng xạ công nghiệp, xác định mật độ và mức độ chiều cao nạp liệu, nâng cao độ an toàn và độ tin cậy của chất đốt dầu nhiên liệu công nghiệp, điều trị ung thư, chiếu xạ thực phẩm, đo lường.

Curium-244: Được sử dụng để phân tích vật liệu khai quật từ các hầm hố và chất bùn từ việc khoan đất.

Gold-198, Technetium-99m: Được sử dụng để nghiên cứu chuyển động nước thải và chất thải lỏng, cũng như là truy tìm nước thải nhà máy gây ô nhiễm biển, và truy tìm chuyển dịch cát trong đáy sông và bờ biển.

Gold-198: Được xử dụng để đánh dấu cát trong nghiên cứu sói mòn bờ biển.

Hydrogen-3 (Tritiated Water): Được sử dụng là chất đánh dấu trong nghiên cứu nước thải và chất thải lỏng.

Iridium-192: Được sử dụng trong chụp

ảnh phóng xạ gamma để định vị những lỗ hổng, khuyết tật trong chi tiết kim loại như mối hàn của ống dẫn dầu và khí, nồi hơi, các chi tiết máy bay điều trị brachy, chiễu xạ u biếu.

Iron-55: Được sử dụng để phân tích các dung dịch mạ phủ và để phát hiện khí sulphur trong không khí, trong nghiên cứu chuyển hóa.

Krypton-85: Được sử dụng trong đo lường công nghiệp như đo bề dày của lá nhựa mỏng, thép, cao su, vải và giấy, trong đèn chỉ dẫn của máy giặt, máy sấy, thiết bị ste-reo, máy cà phê, đo mức độ bụi và ô nhiễm. Manganese-54: Được sử dụng để dự đoán trạng thái của các thành phần kim loại nặng trong các dòng thải từ nước thải khai thác mỏ.

Nickel-63: Được sử dụng trong bộ cảm biến nhẹ của máy ảnh và màn hình plasma, trong bộ ngăn chặn việc rã điện và trong các detector thu electron để đo bề dày, phát hiện nổ, điều áp và bảo vệ tăng dòng điện trong thiết bị điện tử, trong detector thu nạp electron cho sắc khí khí đốt.

Plutonium-238: Được NASA sử dụng trong thiết bị vũ trụ từ 1972.

Polonium-210: Được sử dụng để làm giảm tĩnh điện của phim chụp ảnh và các vật liệu khác.

Promethium-147: Được sử dụng trong chăn điện, đo bề dày tấm plastic, thép, cao su, vải, giấy.

Radium-226: Để làm thanh gậy phát sáng.

Selenium-75: Được sử dụng trong chụp ảnh phóng xạ gamma và thử nghiệm không phá hủy.

Sodium-24: Được sử dụng để xác định rò rỉ đường ống và trong nghiên cứu giếng dầu.

23Số 43 - Tháng 6/2015

Sulphur-35: Được sử dụng làm thiết bị khảo sát của các trường học, cơ quan quản lý khẩn cấp và quân sự, cảm biến trong sản xuất thuốc lá và điều trị bệnh.

Strontium-90: Được sử dụng trong đo lường công nghiệp.

Thallium-204: Được sử dụng trong đo lường công nghiệp, đo mức độ bụi và ô nhiễm của giấy lọc, đo bề dầy lá plastic, lá kim loại, vải và giấy.

Thoriated Tungsten: Được sử dụng làm que hàn điện trong ngành xây dựng, hàng không, chế biến thực phẩm, hóa dầu. Vật liệu này dễ khởi đầu, ổn định hồ quang điện và ít nhiễm kim loại.

Thorium-229: Giúp kéo dài tuổi thọ đèn fluorescent.

Thorium-230: Tạo mầu sắc và fluores-cence trong vật liệu thủ tinh và men nhuộm mầu.

Tritium (H3): Được sử dụng làm chất tự phát sáng trên máy bay, tín hiệu lối thoát, quay số phát sáng, dạ quang đồng hồ, sơn phát sáng, cho tìm kiếm địa chất và thủy văn.

Uranium-235: Là nhiên liệu cho điện hạt nhân và các hệ thống đẩy hạt nhân hải quân, và để làm hàng thủy tinh fluorescent, men nhuộm mầu và ngói lợp.

Ytterbium-169: Được sử dụng trong chụp ảnh phóng xạ gamma và thử nghiệm không phá hủy.

Zinc-65: Được sử dụng để dự báo trạng thái của các thành phần kim loại nặng trong dòng chảy từ nước thải khai thác mỏ.

Trần Minh Huân

Tài liệu tham khảo:

1. http://www.world-nuclear.org/info/Non-Power-Nuclear-Applications/Radioiso-topes/Radioisotopes-in-Industry/

2. Radioisotopes Commonly Used in De-vices by Industry From transmittal letter to Presi-dent of EPACT

3. Radioactive Source Protection and Se-curity Task Force Report.

4. The Regulation and Use of Radioiso-topes in Today’s World (NUREG/BR-0217, Rev. 1), U.S. Nuclear Regulatory Commission.

5. Nguyễn Nhị Điền, Viện NCHN Đà Lạt: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và đồng vị phóng xạ phục vụ chương trình phát triển kinh tế-xã hội, http://www.lamdong.gov.vn/vi-VN/a/book/Pag-es/books/kyyeu/UNGDUNGKYTHUATHAT-NHAN24.HTM



24 Số 43 - Tháng 6/2015

Tới tham dự Diễn đàn về phía Việt Nam có sự tham dự của lãnh đạo Viện NLNTVN, lãnh đạo các đơn vị - ban ngành trực thuộc Viện NLNTVN; đại diện Cục Năng lượng nguyên tử; đại diện Cục An toàn bức xạ và hạt nhân; đại diện các trường Đại học như Đại học khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Đà Lạt. Về phía khách mời, Hội thảo vinh dự có sự tham dự của GS. Trần Hữu Phát, GS. Phạm Duy Hiển và GS. Pierre Darriulat.

Các đại biểu tham dự đến từ Nhật Bản gồm có các giáo sư, các nhà quản lý, các nhà nghiên cứu đến từ Học viện công nghệ Tokyo, Đại học Tokyo, Đại học Kyoto, Đại học Nagao-

ka, Đại học Osaka; JINED, JAEA, JIC, các công ty Misubishi, Toshiba, Hitachi v.v.

Tiếp nối thành công của ba lần tổ chức hội thảo trước ứng với các chủ đề đó là: Nghiên cứu thủy nhiệt và an toàn hạt nhân (12/2013), Nghiên cứu khoa học và công nghệ vật liệu trong nhà máy điện hạt nhân (6/2014) và Thiết kế, xây dựng, vận hành và khai thác sử dụng lò phản ứng nghiên cứu (12/2014). Nội dung thảo luận của Hội thảo lần này tập trung chủ yếu vào vấn đề xây dựng và đào tạo nguồn nhân lực cho công nghệ hạt nhân, song hành với đó là cách sử dụng và xây dựng các thiết bị - hệ thí nghiệm sao cho có hiệu quả. Hội thảo gồm có 2 phần: (1) phần trình bày của

Trong hai ngày 11 – 12/6/2015, Hội thảo Nghiên cứu và Phát triển nguồn nhân lựccông nghệ hạt nhân Việt – Nhật lần thứ 4 đã được tổ chức tạiHội trường Trung tâmĐào tạohạt nhân 140NguyễnTuân, ThanhXuân,HàNội, dưới sự tài trợ củaViệnNăng lượng nguyêntử Việt Nam (Viện NLNTVN), Tổ chức phát triển năng lượng hạt nhân quốc tế (JINED) vàTrungtâmhợptácquốctế thuộcDiễnđàncôngnghiệpnănglượngnguyêntửNhậtBản(JICC).

HỘI THẢO NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN NGUỒN NHÂN LỰC CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN

VIỆT NAM-NHẬT BẢN LẦN THỨ 4

25 Số 43 - Tháng 6/2015

các đại biểu; (2) phần thảo luận chung với chủ đề đề “Các chương trình phát triển nguồn nhân lực để làm tăng thêm nhà quản lý cao nhất trong việc sử dụng năng lượng hạt nhân”.

Mở đầu buổi Hội thảo, TS. Trần Chí Thành – Viện trưởng Viện NLNTVN và GS. Ma-saki SAITO – Học viện công nghệ Tokyo, đã phát biểu khai mạc, chào mừng các đại biểu tới tham dự Hội thảo và chia sẻ về tầm quan trọng trong phát triển, đào tạo nguồn nhân lực hạt nhân toàn cầu cho hòa bình và phát triển thịnh vượng. Việc phát triển, đào tạo nguồn nhân lực hạt nhân hiện nay không những là để ngăn chặn việc phát triển vũ khí hạt nhân, bom nguyên tử mà còn là không để xảy ra thêm một tai nạn tương tự như Fuku-sima Daiichi.

CácđạibiểuthamdựHộithảo

Tiếp đó Hội thảo đã được nghe 16 bài trình bày, trong đó có 6 bài trình bày của các đại biểu Việt Nam và 10 bài của các đại biểu Nhật Bản. Về phía Việt Nam, các bài trình bày của Viện NLNTVN, Cục Năng lượng nguyên tử, Cục An toàn bức xạ, Tập đoàn điện lực Việt Nam đã khái quát bức tranh tổng thể về nguồn nhân lực của Việt Nam trong lĩnh vực công nghệ hạt nhân; các chương trình đào tạo ngắn hạn, dài hạn cả trong nước và ngoài nước đã thực hiện, kế hoạch phát triển, đào tạo nguồn nhân lực của từng đơn vị trong thời gian tới. Cụ thể, trong bức tranh

tổng thể này cho thấy hiện nay Việt Nam đang thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nhân lực có chất lượng và chất lượng cao, cơ sở vật chất và thiết bị còn thiếu hoặc chưa được sử dụng một cách hiệu quả cho việc đào tạo cũng như nghiên cứu khoa học. Sự phối hợp – hợp tác để đào tạo nguồn nhân lực giữa các cơ quan trong nước hiện nay mới chỉ ở bước đầu và còn có nhiều hạn chế. Trong khi đó hợp tác với nước ngoài trong việc đào tạo nhân lực chưa mang lại nhiều bước tiến đáng kể, đặc biệt đội ngũ cán bộ trẻ chưa đáp ứng được các yêu cầu để cử đi đào tạo ở nước ngoài cả về kiến thức chuyên môn cũng như kỹ năng ngoại ngữ, trong đó ngoại ngữ đang là rào cản lớn nhất. Với những khó khăn và thách thức như vậy, các đơn vị đang từng bước khắc phục khó khăn bằng việc tiến hành hợp tác sâu rộng hơn nữa với các cơ quan trong nước và nước ngoài. Các bài trình bày của các trường Đại học đã giới thiệu các chương trình đào tạo hạt nhân giành cho sinh viên đại học, học viên cao học đang thực hiện, cũng như các nghiên cứu của cán bộ và sinh viên, các hệ thí nghiệm phục vụ cho công tác giảng dạy. Các chương trình đào tạo tại các trường theo một định hướng rất rõ ràng, Đại học Bách khoa Hà Nội trập trung đào tạo về Kỹ thuật Năng lượng hạt nhân, Kỹ thuật hạt nhân ứng dụng; Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh là tập trung đào tạo về vật lý hạt nhân, đo đạc bức xạ, ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp, nông nghiệp...còn tại Đại học Đà Lạt là tập trung đào tạo về Đo đạc an toàn bức xạ, các ứng dụng của chùm bức xạ, tính toán lò phản ứng hạt nhân. Tại đây đại diện các trường Đại học cũng đưa ra các kế hoạch đào tạo sắp tới và đã nhận được các ý kiến đóng góp từ lãnh đạo các đơn vị sao cho phù hợp bởi các đơn vị chính là nơi sử dụng nguồn nhân lực từ các trường Đại học này.


Về phía Nhật Bản, quốc gia này đã có hơn 50 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ hạt nhân, do đó các bài trình bày của các đại biểu Nhật Bản cho thấy những kinh nghiệm trong việc đào tạo nguồn nhân lực, hệ thống liên kết hợp tác sâu rộng trong đào tạo nhân lực. Cụ thể, tại Học viện Công nghệ Tokyo, Đại học Kyoto, Đại học Công nghệ Nagaoka, Đại học Osaka, Đại học Tokai... đã hình thành và hợp tác với rất nhiều mạng lưới phát triển nguồn nhân lực hạt nhân không chỉ tại Nhật Bản mà còn trên toàn thế giới như Mạng lưới đào tạo hạt nhân châu Âu (ENEN), châu Á (ANEN), toàn cầu (GNEN) hay tổ chức IAEA, các trường Đại học nổi tiếng... Các hệ thí nghiệm tại các trường cũng rất đa dạng và phong phú phục vụ cho công tác nghiên cứu và đào tạo chuyên sâu như vật lý lò phản ứng, thủy nhiệt, vật liệu lò phản ứng hạt nhân, vật lý hạt nhân... Còn tại các công ty, tổ chức như Toshiba, Mitsubishi, Hitachi, JAEA, JINED... các khóa đào tạo được tổ chức thường niên tại rất nhiều nước trong đó có Việt Nam nhằm cung cấp các kiến thức, chia sẻ các kinh nghiệm cũng như trao đổi văn hóa giữa các nước. Qua hội thảo, Nhật Bản bày tỏ sẵn sàng hợp tác và hỗ trợ Việt Nam hơn nữa trong vấn đề tạo nguồn nhân lực cũng như việc sử dụng một cách hiệu quả các trang thiết bị thí nghiệm.

Xen kẽ các bài trình bày của các đại biểu là các câu hỏi và những sự góp ý về nội dung liên quan đến bài trình bày, các câu hỏi của đại biểu Việt Nam dành cho Nhật Bản tập trung về vấn đề như: Nhật Bản có những giải pháp gì để hỗ trợ Việt Nam trong việc đào tạo nguồn nhân lực?; Khi triển khai các chương trình đào tạo ở Việt Nam thì Việt Nam cần phải làm gì để tham gia một cách hiệu quả nhất? v.v. Về phía các đại biểu Nhật Bản, các câu hỏi chủ yếu quan tâm tới sự phối hợp giữa các cơ quan có liên quan của Việt

Nam trong việc đào tạo nguồn nhân lực.

Trong phần thảo luận chung với chủ đề “Các chương trình phát triển nguồn nhân lực để làm tăng thêm nhà quản lý cao nhất trong việc sử dụng năng lượng hạt nhân”, với các bài trình bày của 6 đại biểu là lãnh đạo các đơn vị của Việt Nam và Nhật Bản. Phần thảo luận chung đã diễn ra trong không khí thẳng thắn cởi mở với những ý kiến được trình bày từ 6 đại biểu và các câu hỏi cũng như lời đóng góp đến từ các đại biểu tham gia hội thảo.

Bàitrìnhbàytrongphầnthảoluậnchung

Kết thúc Hội thảo, TS. Nguyễn Hào Quang – Phó Viện trưởng Viện NLNTVN và GS. Jun SUGIMOTO – Đại học Tokyo, đại diện cho hai bên phát biểu tổng kết hai ngày làm việc của Hội thảo. Thông qua các bài trình bày của các đại biểu, phía Nhật Bản hiểu và nắm rõ hiện trạng nguồn nhân lực của Việt Nam, về phía Việt Nam thấy được những kinh nghiệm của Nhật Bản trong việc đào tào nguồn nhân lực cho lĩnh vực công nghệ hạt nhân, từ đó hai bên sẽ tìm ra những cơ hội hợp tác cũng như các bước đi cụ thể trong chương trình hợp tác để mang lại hiệu quả tốt nhất cho Việt Nam.

Đoàn Mạnh Long



26 Số 43 - Tháng 6/2015


27Số 43 - Tháng 6/2015

Thămdòvàkhaithácdầukhítrênthềmlụcđịacầnphảicócácgiànkhoancóchấtlượngcao,chịuđượcănmònvàchốngchọiđượcvớisóngvàgiócấpđộcao.Mỗigiànkhoancóhàngvạnmốihànyêucầuphảichắckhỏevềmặtcơhọcvàbềnvềmặthóahọc.Kỹthuậthạtnhânđượcsửdụngđểkiểmtrachấtlượngcácmốihànlàkỹthuậtthửnghiệmkhôngpháhủy(NDT:Non-DestructiveTesting)haycònđượcgọilàkỹthuậtxạhìnhcôngnghiệp.

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG CÁC THIẾT BỊ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG

1. Kỹ thuật xạ hình công nghiệp/NDT

Thăm dò và khai thác dầu khí trên thềm lục địa cần phải có các giàn khoan có chất lượng cao, chịu được ăn mòn và chống chọi được với sóng và gió cấp độ cao. Mỗi giàn khoan có hàng vạn mối hàn yêu cầu phải chắc khỏe về mặt cơ học và bền về mặt hóa học. Kỹ thuật hạt nhân được sử dụng để kiểm tra chất lượng các mối hàn là kỹ thuật thử nghiệm không phá hủy (NDT: Non-Destructive Testing) hay còn được gọi là kỹ thuật xạ hình công nghiệp. Xạ hình công nghiệp hoàn toàn tương tự như kiểm tra X-quang mà chúng ta vẫn thường trải nghiệm hàng năm trong các đợt

kiểm tra sức khỏe định kỳ đối với các cơ quan nội tạng trong đó quan trọng nhất là hai lá phổi. Kỹ thuật xạ hình công nghiệp có thể sử dụng nguồn phóng xạ hoặc máy phát tia X với năng lượng cao, đến vài trăm kiloVolt. Chùm tia phóng xạ từ các nguồn hoặc máy phát tia X có khả năng đâm xuyên qua vật liệu và đi đến phim đặt phía dối diện. Chùm tia phóng xạ có năng lượng càng cao chúng càng có khả năng đâm xuyên qua vật liệu có độ dày càng lớn. Hình 1.1 trình bày hình ảnh một mối hàn không “ngấu”, trong lòng vật liệu hàn còn có nhiều bọt khí thể hiện qua các chấm đen.


28 Số 43 - Tháng 6/2015

Hình1.1.Hìnhảnhmộtmốihànchưa“ngấu”.Bên trái là hìnhmô phỏng, bên phải là phim

chụpmốihàn.

Nếu mối hàn không “ngấu”, tức là còn có bọt khí bên trong hoặc mối nối giữa hai cấu kiện chưa được nhồi đầy vật liệu hàn thì tia phóng xạ sẽ lọt qua vì có tỷ trọng thấp hơn so với khối vật liệu xung quanh. Tia phóng xạ xuyên qua mối hàn đi đến phim và ion hóa nhũ tương ảnh (AgBr). Thành phần AgBr trong nhũ tương ảnh của phim sẽ trở thành Ag+Br-. Khi rửa phim Ag+ sẽ bị khử trở thành bạc kim loại có màu đen bám vào đế phim. Nếu mối hàn khít hoặc “ngấu”, thì tia phóng xạ bị hấp thụ hầu hết bên trong lòng vật liệu nên nhũ tương ảnh ít bị oxy hóa và do vậy đế phim có màu sáng do AgBr không bị ion hóa. Kích thước bọt khí hoặc khe hở trong thực tế chính bằng kích thước các vệt đen trên phim. Các mối hàn của các giàn khoan phải đảm bảo không có các chấm hoặc vệt đen. Hình ảnh bên phải của hình 1 cho thấy hai bên cấu kiện hàn là một màu đen kịt vì phần này nhận tất cả bức xạ từ nguồn, trong khí đó phần cấu kiện thì sáng hơn vì phần lớn bức xạ từ nguồn bị hấp thụ trong vật liệu, chỉ một phần xuyên qua và đến phim. Các bọt khí trong lòng vật liệu hàn có tỷ trọng thấp nên cũng cho tia phóng xạ đi qua và phim trở nên đen. Hình 1.2 là hình ảnh thiết bị xạ hình công nghiệp. Một bộ thiết bị xạ hình công nghiệp bao gồm projector (a), dây dẫn nguồn (b) và bộ cơ khí

đẩy nguồn theo dây dẫn ra vị trí kiểm tra (c). Về bản chất projector là buồng bảo vệ nguồn được chế tạo từ vật liệu uran nghèo (đồngvị 235U) có độ cứng cao, không bị móp – méo trong quá trình vận chuyển hoặc khi bị va đập.

(a)

(b)

(c)

Hình1.2.Cácbộphậncủamộthệthiếtbịxạhìnhcôngnghiệp:a)Projector(trongảnhlàhaichiếc(màukhácnhau)chụpphíađuôi(màuxanhđen)vàchụpphíađầu(màuvàng));b)Dâydẫnnguồn(phầnnốivớiđầuprojector);c)Bộphậncơkhíđẩynguồntừprojectorravịtríxạhình(nốivới

đuôiprojector)

Nguồn phóng xạ sử dụng trong xạ hình công nghiệp là nguồn phát gamma, ví dụ như


29Số 43 - Tháng 6/2015

137Cs, 60Co và 192Ir. Tuy nhiên, chu kỳ bán phân rã của 137Cs và 60Co là khá dài, tương ứng là 33 năm và 5,3 năm, nên không có lợi về mặt đảm bảo an toàn bức xạ cho nhân viên vận hành. Hiện nay nguồn 192Ir được sử dụng phổ biến hơn cả trong lĩnh vực xạ hình công nghiệp. Nguồn 192Ir có chu kỳ bán phân rã khoảng 70 ngày, năng lượng bức xạ cũng ngang bằng với năng lượng bức xạ từ nguồn 137Cs. Nguồn 192Ir có hoạt độ khởi đầu thường là từ 80 đến 100Ci (từ 2,96 đến 3,7x1012 Bq). Hình 1.3 trình bày cấu tạo của một nguồn phóng xạ và cách ghép nối với dây dẫn nguồn từ projector.

Hình1.3.Cấutạocủamộtnguồnphóngxạdùngtrongxạhìnhcôngnghiệpvàcácbộphậnkếtnối

vớiốngdẫnnguồnvàprojector.

Máy phát tia X dùng trong xạ hình công nghiệp có năng lượng chùm tia X cao, phải từ 200kV trở lên để có thể xuyên qua cấu kiện thép dầy từ 5 đến 10 mm. Dùng máy phát tia X có nhược điểm là cần phải có nguồn cung cấp điện và do vậy không thể sử dụng di động trên công trường. Hơn nữa vì phóng xạ lấy từ máy phát có kích thước cồng kềnh nên khó tiếp cận đến các vị trí có không gian hạn chế.

2. Kiểm tra thành phần các hợp kim sử dụng trong công nghiệp khai thác và chế biến dầu khí

Môi trường hoạt động của ngành dầu khí là rất khắc nghiệt nên vật liệu rất dễ bị ăn mòn. Để có thể tăng hiệu quả kinh tế, tức là tăng tuổi

thọ của các cấu kiện, thiết bị-máy móc cũng như các đường ống dẫn thì công tác kiểm tra chất lượng các hợp kim sử dụng trong khai thác và chế biến dầu-khí là rất cần thiết. Kỹ thuật kiểm tra chất lượng hợp kim được sử dụng phổ biến hơn cả là phương pháp huỳnh quang tia X. Trong trường hợp này cho bức xạ tia gamma hoặc tia X từ nguồn phóng xạ hoặc máy phát tia X tương tác trực tiếp với mẫu là hợp kim của các kim loại khác nhau. Một trong các hiệu ứng của tương tác này là hiệu ứng quang điện, tức là electron vỏ K của các kim loại trong thành phần hợp kim sẽ bị bắn ra ngoài dưới dạng quang điện tử và để lại lỗ trống trên vỏ K. Electron từ vỏ L, M hoặc thậm chí từ vỏ N sẽ chuyển xuống lấp lỗ trống. Mức chênh lệch năng lượng của electron chuyển từ vỏ L/M/N xuống vỏ K sẽ phát ra dưới dạng tia X, gọi là tia X đặc trưng, tức là năng lượng đặc trưng cho từng nguyên tố. Hiện tượng này được gọi là huỳnh quang tia X. Gọi là tia X đặc trưng vì mỗi nguyên tố có số vỏ electron khác nhau, tức là khoảng cách giữa các vỏ electron là khác nhau và do vậy mức chênh lệch năng lượng giữa các vỏ electron là khác nhau. Năng lượng tia X phát ra trong trường hợp này là đặc trưng cho từng nguyên tố. Dựa vào năng lượng tia X đặc trưng hay bước sóng của tia X đặc trưng người ta nhận diện được từng nguyên tố trong thành phần hợp kim. Diện tích pic của tia X đặc trưng thể hiện hàm lượng nguyên tố trong hỗn hợp mẫu (hợp kim). Phương pháp định tính và định lượng dựa vào năng lượng gọi là phương pháp phân tán theo năng lượng. Nếu dựa vào bước sóng của tia X thì gọi là phương pháp phân tán theo bước sóng.

Hình 2.1 trình bày nguyên lý của phương pháp định tính và định lượng nguyên tố bằng phương pháp huỳnh quang tia X. Trường hợp năng lượng tia X đặc trưng có thể truyền cho


3030 Số 43 - Tháng 6/2015

electron trên vỏ ngoài cùng và làm bật nó ra khỏi quỹ đạo chuyển động và electron này được gọi là electron Auger (Hiệu ứng do nhà vật lý người Pháp phát hiện ra).

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của phương pháphuỳnhquangtiaXphântíchnguyêntố.

Hình 2.2 trình bày phổ năng lượng của một ống phát tia X có anod làm bằng Rhođi (Rh). Phổ năng lượng tia X của bóng phát là phổ liên tục nhưng có hai đỉnh tia X đặc trưng cho nguyên tố Rh do electron vỏ L và vỏ M chuyển xuống vỏ K. Trục hoành của hình 2.2 là bước sóng của bức xạ tia X đặc trưng vì đây là phương pháp phân tích phân tán theo bước sóng.

Bước sóng liên hệ với năng lượng qua định luật Plank: λ = hc/E

Hình2.2.Phổnăng lượngcủabóngphát tiaX

vớianodlàRhodivàcaoáplà60kV

Một trong hai vạch năng lượng tia X đặc trưng của Rh trên hình 5 là do electron từ vỏ L chuyển xuống (Kα) và vạch kia là do electron từ vỏ M chuyển xuống (Kβ). Hình 2.3 trình bầy phổ năng lượng tia X đặc trưng của một số nguyên tố quan trọng sử dụng chế tạo các hợp kim dùng trong công nghiệp dầu-khí.

Hình2.3.Phổnăng lượng tiaXđặc trưng củamộtsốnguyêntốquantrongsửdụngchếtạohợp

kimsửdụngtrongcôngnghiệpdầu-khí.

Phương pháp huỳnh quang tia X phân tích nguyên tố được áp dụng không chỉ để phân tích thành phần nguyên tố kim loại của hợp kim mà còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác như xi măng hoặc nghiên cứu môi trường. Các nhà máy xi măng hiện đại đều được trang bị một số máy huỳnh quang tia X để kiểm tra thành phần 4 nguyên tố quan trọng nhất trong công thức xi măng đó là nhôm, silic, canxi và sắt. Huỳnh quang tia X không chỉ sử dụng đơn thuần để phân tích nguyên tố mà còn là công cụ để tự động hóa nạp nguyên liệu đầu vào, đảm bảo ổn định chất lượng clinke của các mac xi măng.

Đặng Đức Nhận, Võ Tường Hạnh


Hiệp hội Hạt nhân Thế giới (WNA) đưa ra danh sách 10 quốc gia sản xuất uranium hàng đầu trong 2014 sau đây.

1. Kazakhstan

Sản lượng khai thác: 23.127 tấn

Kazakhstan là quốc gia khai thác uranium lớn nhất thế giới từ 2009, chiếm tới gần 28 % tổng sản lượng toàn cầu. Trong 2014, nước này sản xuất 23.127 tấn so với 22.451 tấn của năm 2013. Kazakhstan có kế hoạch tăng sản lượng cho tới 2018 với 17 mỏ đang khai thác hiện nay.

Tất cả các hoạt động thăm dò và khai thác ở nước này nằm trong tay công ty quốc doanh Kazatomprom — kể cả các hoạt động xuất nhập khẩu. Công ty này có các hợp tác chiến lược với

Nga, Nhật Bản và Trung Quốc, và nắm giữ cổ phần trong công ty điện Westinghouse.

2. Canada


Canada sản xuất 9.134 tấn uranium trong 2014, giảm so với 9.331 tấn của 2013. Tuy nhiên, sản lượng của năm 2015 sẽ tăng đáng kể khi mỏ Cigar Lake đạt công suất thiết kế. Mỏ này có trữ lượng thẩm định là 234,9 triệu pound U308, công ty mỏ Cameco nắm giữ 50 % cổ phần.

3. Australia

Sảnxuấturaniumtăngbềnvữngtrongnhữngnămquamặcdùhainămgầnđâycósuyyếumộtchút.Trong2014,tổngsảnlượnguraniumcủathếgiớilà56.217tấnsovớisảnlượngcủanăm2013là59.370tấnvàcủanăm2012là58,394tấn.Suygiảmnàykhôngbịgiớihạnđốivớimộtquốcgia,nhưngđâylàsuygiảmchungcủacảthếgiới.

10 NƯỚC SẢN XUẤT URANIUM LỚN NHẤT THẾ GIỚI TRONG NĂM 2014


31Số 43 - Tháng 6/2015


Sản lượng của Australia giảm trong 2 năm qua, đạt 5.001 tấn trong 2014 trong khi năm 2013 đạt tới 6.350 tấn và 2012 đạt 6.991 tấn. Trong 2013, mỏ Honeymon đóng cửa để chờ giá ura-nium tăng trở lại. Tiếp theo đó các mỏ lớn ở Bev-erley (và Bắc North Beverley) cũng đóng cửa.

Theo tạp chí Mining Weekly, Australia có trữ lượng uranium lớn nhất so với bất kỳ nước nào, nước này có tiềm năng đạt được doanh thu 2 tỷ đô la Australia mỗi năm từ khai thác uranium, nhưng một số bang lại cấm khai thác hoặc hạn chế khai thác uranium.

4. Niger

Sản lượng khai thác: 4,057 tấn

Niger khai thác 4.057 tấn uranium trong 2014, giảm so với 4.518 tấn của 2013. Nước này có hai mỏ lớn đang khai thác, trong khi Chính phủ lại hỗ trợ cho mở rộng khai thác các mỏ này, đã có kế hoạch đưa vào khai thác các mỏ khác và thăm dò trong tương lai.

Trong các mỏ mới này, dự án Madaouela của công ty GoviEx Uranium là một dự án đày hứa hẹn một khi đi vào khai thác vào năm 2017 hoặc 2018. Dự án này có trữ lượng đo và biểu định là 110,78 triệu pound U3O8, trong khi trữ lượng suy luận là 27,66 triệu pound U3O8.

5. Namibia

Sản lương khai thác: 3.255 tấn

Sản lượng uranium của Namibia giảm mạnh trong 2014, giảm từ 4.323 tấn của 2013 xuống còn 3.255 tấn trong 2014. Nước này có hai mỏ lớn có thể sản xuất ra tới 10 % sản lượng uranium toàn cầu.

Nước này nhập khẩu tới một nửa nhu cầu điện từ Nam Phi, đây là một thách thức nghiêm trọng cho Namibia. Mới đây chính phủ nước này bày tỏ ý định xây dựng điện hạt nhân dựa trên khai thác uranium của chính mình, tuy nhiên chưa thấy có tiến triển gì để đạt mục tiêu này.

6. Liên bang Nga

Sản lương khai thác: 2.990 tấn

Nga sản xuất 2.990 tấn uranium trong 2014, trong khi năm 2013 là 3.135 tấn. Nước này có kế hoạch tăng sản lượng trong những năm tới, và cũng hướng tới xuất khẩu uranium. Mục tiêu này mang tính chính trị lẫn tính kinh tế.

Nếu lệnh trừng phạt Nga dần được dỡ bỏ thì cũng giải quyết được vài khó khăn của việc khai thác uranium ở Nga; tuy nhiên, Rosatom nói rằng đang phấn đấu để trở thành một trong những nước hàng đầu trong khai thác mặc dù cho Phương Tây áp đặt trừng phạt.

7. Uzbekistan



32 Số 43 - Tháng 6/2015

Trong 2014, Uzbekistan sản xuất 2.400 tấn uranium. Phần lớn mỏ uranium của nước này nằm ở vùng Navoi có đường sắt đi qua.

Liên hợp Khai thác và Luyện kim Navoi (NMMC) là một bộ phận của công ty quốc doanh Kyzylkumredmetzoloto, Liên hợp này quản lý tất cả các hoạt động khai thác uranium ở nước này. Trong tháng 4, 2015, NMMC thong báo Chính phủ có kế hoạch hiện đại hóa khai thác tại 27 dự án cho tới 2019.

8. Hợp chủng quốc Hoa Kỳ


Mỹ là một trong vài quốc gia tăng sản lượng khai thác trong 2014. Năm 2014, Mỹ khai thác được 1.919 tấn uranium, so với 1.792 tấn của 2013.

Ở Mỹ chỉ có vài công ty khai thác trong khi có rất nhiều công ty thăm dò. Vùng White Mesa ở bang Utah có 4 hay 5 mỏ hầm lò và nhiều mỏ áp dụng công nghệ triết quặng tại chỗ (in-situ).

9. Trung Quốc


Sản lượng khai thác uranium của Trung Quốc vẫn giữ vững trong vài năm qua, các năm 2012, 2013 và 2014 đều đạt 1.500 tấn. Nước này

đang có kế hoạch mở rộng khai thác, các công ty quốc doanh đang thực thi chính sách thâu tóm các nguồn tài nguyên uranium trong nước và ở nước ngoài.

Hiện tại khai thác trong nước cung cấp tới ¼ nhu cầu nhiên liệu hạt nhân của Trung Quốc, và nước này đang nhắm tới từng bước tự cung cấp đủ cho tất cả các giai đoạn chu kỳ nhiên liệu của mình. Hiện tại, Trung Quốc đang xây dựng mới 26 lò phản ứng hạt nhân.

10. Ukraine

Sản lượng khai thác: 926 tấn

Sản lượng khai thác uranium của Ukraine cũng tăng từ 2013 đến 2014 tuy không nhiều. Trong 2014, nước này sản xuất 926 tấn uranium so với 922 tấn của 2013. Ukraine phụ thuộc lớn vào năng lượng hạt nhân,15 lò phản ứng cung cấp gần một nửa nhu cầu điện lực của nước này. Để tăng nhiên liệu cho điện hạt nhân, nước này mở cửa cho nước ngoài vào để mở rộng khai thác uranium.

Trần Minh Huân

Uranium Investing News, Sunday June 28, 2015


33Số 43 - Tháng 6/2015


34 Số 43 - Tháng 6/2015

TIN TRONG NƯỚC VÀ QUỐC TẾ

BẾ GIẢNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO “GHI ĐO BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG” CHO

CÁC THỰC TẬP SINH ANGOLA

Vào ngày 7/4/2015, Trung tâm Đánh giá không phá hủy đã tổ chức Lễ Bế giảng khóa học “ghi đo bức xạ môi trường “phục vụ nghiên cứu phóng xạ môi trường cho các thực tập sinh An-gola tại Hà Nội từ ngày 15/12/2014-6/4/2015. Khóa học nằm trong khuôn khổ dự án hợp tác về “Xây dựng Phòng thí nghiệm quốc gia đo phông phóng xạ và nhiễm bẩn phóng xạ môi trường tại Angola” giữa Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu khoa học (CNIC), Bộ Khoa học và Công nghệ Angola với Trung tâm Đánh giá không phá hủy (NDE), Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam.

Tham gia Lễ bế giảng có ông Vũ Tiến Hà - Giám đốc Trung tâm Đánh giá không phá hủy, ông Đặng Đức Nhận - Giảng viên Trường Đại học Điện lực, ông Vương Thu Bắc - Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân, bà Cao Hoàng Lan - Phó trưởng Ban Hợp tác quốc tế, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, ông Nguyễn Mạnh Hùng - Phó GĐ Trung tâm Đào tạo hạt nhân, ông Nguyễn Thế Nghĩa - Giảng viên Trường Đại học Khoa học tự nhiên cùng các cán bộ tham gia giảng dạy và giúp đỡ các thực tập sinh hoàn thành khóa học đến từ Trung tâm Đào tạo hạt nhân và Trung tâm Đánh giá không phá hủy.

Khai giảng buổi lễ, Bà Phùng Thu Nga – Phụ trách phòng Kế hoạch và hợp tác quốc tế đã phát biểu khai mạc và có bài trình bày tóm tắt

những hoạt động của khóa học trong 4 tháng vừa qua. Kết quả đạt được từ khóa học chỉ với 4 tháng đã có những thành công. Với sự tận tình, chuyên nghiệp và kinh nghiệm lâu năm trong giảng dạy, các giáo viên đã truyền đạt những kiến thức tới các thực tập sinh. Bốn thực tập sinh Angola đã có bài phát biểu về những gì họ đã làm được và đã học được trong thời gian qua, và những lời cảm ơn chân thành nhất tới các giảng viên và những người đã hỗ trợ họ trong suốt thời gian vừa qua.

Những lời chúc tốt đẹp nhất và những lời cam kết từ phía Việt Nam xin gửi tới các bạn thực tập sinh Angola, hi vọng trong tương lai sự liên kết giữa Bộ Khoa học công nghệ Angola và Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam phát triển ngày càng tốt đẹp.

Phần cuối buổi lễ, Ông Đặng Đức Nhận thay mặt các giáo viên giảng dạy lên trao chứng chỉ cho các thực tập sinh và chụp ảnh kỉ niệm cho khóa học.

Dưới đây là một số hình ảnh của buổi Lễ Bế giảng.


35Số 43 - Tháng 6/2015

Trung tâm Đánh giá không phá hủy

TỔ CHỨC THỰC TẬP TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN CHO SINH VIÊN CÁC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

Nhằm bổ sung kiến thức và kỹ năng nghề nghiệp cho sinh viên học các ngành liên quan đến hạt nhân, Trung tâm Đào tạo hạt nhân thường xuyên phối hợp với Trung tâm Đào tạo (TTĐT) thuộc Viện Nghiên cứu hạt nhân (NCHN) tổ chức các khóa thực tập chuyên đề về vật lý hạt nhân, công nghệ hạt nhân, vật lý lò phản ứng và công nghệ lò.

Trong quá trình thực tập, các sinh viên đã được tiếp cận với các thiết bị nghiên cứu hiện đại

và những cán bộ nghiên cứu giàu kinh nghiệm trong các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật hạt nhân, công nghệ hạt nhân, tính toán phân tích an toàn của lò phản ứng hạt nhân và đo đạc các thông số công nghệ của Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt (LPƯHNĐL).

CácsinhviênBộmônVậtlýhạtnhân,ĐHKHTNTp.HCMthựctậpđocácthamsốcôngnghệcủa

LPƯHNĐL.

Với vai trò là một cơ sở nghiên cứu và đào tạo hạt nhân lớn của cả nước, Viện NCHN đã tiến hành xây dựng và chuẩn hóa các bài thực hành, bồi dưỡng nghiệp vụ sư phạm cho các giảng viên đứng lớp, tạo điều kiện tốt nhất có thể cho sinh viên, học viên ngành hạt nhân trong cả nước đến thực tập.

Riêng về lĩnh vực công nghệ lò, Viện NCHN đã xây dựng 07 bài thực hành gồm đưa lò phản ứng lên trạng thái tới hạn; đo độ phản ứng dự trữ; xác định đặc trưng vi/tích phân của các thanh điều khiển; đo độ cháy của các bó nhiên liệu; đo nhiệt độ bề mặt của bó nhiên liệu; đo thông lượng và phân bố nơtron trong vùng hoạt của lò phản ứng; đo các tham số động học của lò bằng phương pháp tiếng ồn. Đây là những bài thực hành rất cơ bản mà các sinh viên công nghệ lò cần được trang bị.

Hàng năm, các trường Đại học Điện lực,


36 Số 43 - Tháng 6/2015

Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM và Đại học Đà Lạt thường gửi sinh viên đến thực tập tại Viện NCHN với thời gian từ 1 đến 2 tuần. Đến thực tập tại Viện NCHN, các sinh viên không chỉ được thực tập trên lò phản ứng hạt nhân duy nhất của cả nước mà còn được thưởng thức bầu không khí trong lành với những sắc hoa tươi thắm trên cao nguyên Langbiang hùng vĩ. Bên cạnh đó, hạn chế trong việc tổ chức các khóa thực tập là do TTĐT của Viện NCHN chỉ là cơ sở bồi dưỡng nhân lực cho Ngành nên không có sự đầu tư về tổ chức các khóa huấn luyện cho sinh viên, không có ký túc xá để có thể hỗ trợ sinh viên và giảng viên đến học tập và làm việc dài ngày.

SinhviênđangbốtríthínghiệmtrênLòPƯHNĐàLạt

HướngdẫnsinhviênđưaLòPƯHNĐàLạtlêntrạngtháitớihạn.

Viện Nghiên cứu hạt nhân

SEMINAR “QUAN TRẮC THÀNH PHẦN ĐỒNG VỊ TRONG NƯỚC MƯA Ở ĐỒNG

BẰNG NAM BỘ”

Hoạt động khoa học của Trung tâm Hạt nhân đang diễn ra hết sức sôi nổi và có chiều sâu, điển hình là việc tổ chức seminar ở các phòng diễn ra đều đặn và nghiêm túc mỗi tháng một lần với sự tham gia của đông đảo các cán bộ khoa học của Trung tâm. Ngày 05/05/2015 đã diễn ra buổi seminar với chủ đề“Quan trắc thành phần đồng vị trong nước mưa ở đồng bằng Nam bộ”được trình bày bởi KS. Nguyễn Kiên Chính.

KS.NguyễnKiênChínhtrìnhbàytạihộinghị

Nội dung cơ bản của buổi seminar được vắn tắt như sau:

Để sử dụng trong các nghiên cứu về hệ thống nước ngầm và để xây dựng cơ sở dữ liệu đồng vị cho các nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu tới chế độ mưa và ảnh hưởng tới nguồn nước khu vực đồng bằng Nam bộ cũng như để bổ sung cho cơ sở số liệu của GNIP về thành phần đồng vị trong nước mưa vùng nhiệt đới, chương trình quan trắc hàm lượng các đồng vị môi trường gồm oxi 18 (18O), đơteri (2H) và triti (3H) trong nước mưa tại đồng bằng Nam bộ đã được bắt đầu từ năm 2013 trong khuôn khổ một hợp đồng nghiên cứu với Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế. Việc quan trắc đồng vị trong nước mưa đã


37Số 43 - Tháng 6/2015

được tiến hành một cách có hệ thống từ năm 2007 với một trạm thu thập các mẫu nước mưa đặt tại Trung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh. Với mục tiêu ban đầu là để xây dựng đường nước khí tượng địa phương cho Thành phố Hồ Chí Minh, các mẫu nước mưa được thu thập theo chế độ trung bình tháng để phân tích 18O, 2H và 3H.

Để quan trắc trên toàn đồng bằng, bước đầu, việc thu thập mẫu nước mưa đã được thực hiện tại 5 trạm trong đó có 3 trạm tại Thành phố Hồ Chí Minh, một trạm tại Cần Thơ, trung tâm đồng bằng và 1 trạm tại Đà Lạt với độ cao khoảng 1500 mét so với mực nước biển. Các trạm này được bố trí phù hợp với chế độ gió cũng như địa hình trên toàn đồng bằng. Các mẫu được thu thập theo phương pháp trung bình tháng.

Riêng tại Thành phố Hồ Chí Minh có 3 trạm, trong đó 2 trạm tại Trung tâm Hạt nhânThành phố Hồ Chí Minh với mật độ xây dựng cao và một trạm tại Củ Chi nơi có mật độ xây dựng còn thấp và độ che phủ thực vật tương đối cao. Trong 2 trạm tại Tung tâm Hạt nhân Thành phố Hồ Chí Minh có 1 trạm thu thập mẫu nước mưa hàng ngày. Cùng với việc lấy mẫu, lượng mưa cũng được ghi nhận tại tất cả các trạm. Đồng thời số liệu về nhiệt độ không khí trung bình ngày, trung bình tháng cũng được thu thập từ các trạm khí tượng tương ứng. Vị trí các trạm này được thể hiện trong các hình dưới đây.

VịtrícáctrạmquantrắcởđồngbằngNambộ

VịtrícáctrạmquantrắctạiThànhphốHồChíMinh

Các số liệu phân tích và thu thập được sử dụng để theo đõi sự thay đổi thành phần đồng vị theo thời gian và không gian, xây dựng các đường nước khí tượng địa phương và để theo dõi những thay đổi về nguồn hơi ẩm tạo mưa tại khu vực quan trắc từ các dấu hiệu đồng vị. Đồng thời là cơ sở khoa học để đánh giá xu hướng thay đổi khí hậu vùng về lượng mưa, chế độ mưa.

Trên cơ sở đánh giá các số liệu thu được trong thời gian qua từ các trạm hiện có về sự thay đổi thành phần các đồng vị bền và triti theo thời gian và không gian, việc mở rộng mạng các trạm quan trắc đang được xem xét. Việc quan trắc vẫn đang được tiến hành.

Trung tâm Hạt nhân TP HCM

CHƯƠNG TRÌNH LÀM VIỆC, GIẢNG DẠY VÀ ĐÀO TẠO DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ

Theo lời mời của đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu làm chủ quy trình sản xuất dược chất phóng xạ F-18 FDG trên máy gia tốc Cyclotron KO-TRONS 13MeV của Hàn Quốc tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội” do Th.S Nguyễn Quang Anh làm chủ nhiệm, trong thời gian từ 13/3/2015 đến


38 Số 43 - Tháng 6/2015

ngày 23/3/2015, đoàn chuyên gia Viện Khoa học Bức xạ và Y tế Hàn Quốc (Korea Institute of Ra-diological and Medical Sciences – KIRAMS) do TS. KIM JUNG YOUNG, Nghiên cứu viên cao cấp, Trung tâm Hình ảnh Phân tử làm Trưởng đoàn và một số chuyên gia khác có rất nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng, sản xuất và kiểm nghiệm chất lượng dược chất phóng xạ trên máy gia tốc cyclotron đã có chuyến thăm, làm việc, giảng dạy và đào tạo về sản xuất dược chất phóng xạ 18-F FDG tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội.

Các chuyên gia đã có nhiều bài giảng chuyên sâu về lĩnh vực sản xuất dược chất phóng xạ 18-F FDG, tổ chức các seminar khoa học giới thiệu về các hướng nghiên cứu các dược chất phóng xạ khác trên máy gia tốc cyclotron đã và đang được thực hiện tại KIRAMS. Ngoài ra các chuyên gia đã tham gia đào tạo thực hành huấn luyện các cán bộ phòng Hóa phóng xạ sản xuất và kiểm nghiệm chất lượng dược chất phóng xạ 18-F FDG, bảo dưỡng thiết bị kiểm nghiệm chất lượng. Sau quá trình làm việc, các chuyên gia đã đánh giá cao cơ sở vật chất phòng thí nghiệm, tinh thần làm việc nghiêm túc, trình độ chuyên môn cũng như khả năng làm chủ hệ thống thiết bị sản xuất dược chất phóng xạ 18-F FDG của các cán bộ phòng Hóa phóng xạ, trao đổi rút kinh nghiệm cũng như truyền đạt các kinh nghiệm rút ra trong quá trình vận hành, sản xuất dược chất phóng xạ tại KIRAMS. Bên cạnh đó, các chuyên gia cũng đã giới thiệu, tư vấn một số hướng nghiên cứu mới trong tương lai phát huy khả năng nhân lực cũng như cơ sở vật chất phòng thí nghiệm sẵn có của Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội, đề xuất khả năng hợp tác quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu, đào tạo chuyên sâu cán bộ nghiên cứu dược chất phóng xạ giữa Viện Khoa học Bức xạ và Y tế

Hàn Quốc và Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội. Các cán bộ nghiên cứu phòng Hóa phóng xạ ngoài việc nâng cao kiến thức chuyên môn trong việc sản xuất và kiểm nghiệm chất lượng dược chất phóng xạ 18-F FDG còn được tiếp cận các hướng nghiên cứu khác để có thể thực hiện các nghiên cứu các loại dược chất phóng xạ mới gắn F-18 trong tương lai.

Kết thúc chuyến thăm và làm việc, các chuyên gia hy vọng sẽ còn có nhiều cơ hội hợp tác hơn nữa trong tương lai để cùng phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng dược chất phóng xạ trong y tế, sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình.

Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội

PHIÊN HỌP THỨ BA CỦA HỘI ĐỒNG PHÁT TRIỂN, ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG

NGUYÊN TỬ QUỐC GIA

Ngày 15 tháng 4 năm 2015, Hội đồng Phát triển, ứng dụng NLNT quốc gia (Hội đồng) đã tổ chức Phiên họp thứ ba tại trụ sở Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN), Hà Nội. Bộ trưởng Bộ KH&CN, Chủ tịch Hội đồng Nguyễn Quân đã chủ trì Phiên họp.

Tham dự phiên họp có các thành viên Hội đồng và đại diện đến từ Bộ Khoa học và Công nghệ, Công Thương, Y tế, Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Giáo dục và Đào tạo, Quốc Phòng, Xây dựng, Tài nguyên và Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tập đoàn Điện lực Việt Nam và Văn phòng Ban Chỉ đạo Nhà nước Dự án Điện hạt nhân Ninh Thuận.

Tại Phiên họp, TS. Hoàng Anh Tuấn, Cục trưởng Cục Năng lượng nguyên tử (NLNT), ủy


39Số 43 - Tháng 6/2015

viên thường trực Hội đồng đã trình bày báo cáo của Cơ quan thường trực về kết quả thực hiện Nghị quyết Phiên họp thứ hai, Dự thảo Kế hoạch công tác năm 2015 của Hội đồng, dự thảo Khung Chương trình nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ trong lĩnh vực NLNT giai đoạn 2016-2020. Ngoài ra, Hội đồng cũng đã nghe đại diện Tập đoàn Điện lực Việt Nam báo cáo về nội dung cập nhật của Báo cáo nghiên cứu khả thi các dự án nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận; báo cáo của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam về nghiên cứu đánh giá và định hướng lựa chọn công nghệ nhà máy điện hạt nhân.

Toàncảnhphiênhọp

Hội đồng đã ghi nhận một số những thành tựu trong nghiên cứu, ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong các lĩnh vực y tế, công nghiệp, nông nghiệp, công nghệ bức xạ, môi trường. Đồng thời, Hội đồng cũng nêu lên một số khó khăn, vướng mắc trong nghiên cứu, phát triển và ứng dụng năng lượng nguyên tử, thiếu kinh phí cho việc đầu tư cơ sở vật chất - kỹ thuật, đào tạo nguồn nhân lực, chuyên gia và nghiên cứu - triển khai. Trong đó, nổi bật là những khó khăn, vướng mắc trong đào tạo, bồi dưỡng đội ngũ chuyên gia, cán bộ quản lý, pháp quy hạt nhân phục vụ nghiên cứu, ứng dụng năng lượng nguyên tử nói chung và phát triển điện hạt nhân nói riêng. Bên

cạnh đó, việc nghiên cứu khả thi và phương án lựa chọn công nghệ cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận, đảm bảo an toàn, an ninh là vấn đề cần thiết hiện nay.

Hội đồng đã thảo luận về Kế hoạch công tác năm 2015 của Hội đồng, trong đó tập trung vào các nội dung chính như: Hoàn thiện Khung Chương trình nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ trong lĩnh vực Năng lượng nguyên tử giai đoạn 2016-2020; Tổ chức Hội nghị đánh giá kết quả giai đoạn 2006-2015 thực hiện Chiến lược ứng dụng NLNT vì mục đích hòa bình đến năm 2020 (dự kiến vào tháng 9/2015) để báo cáo Thủ tướng Chính phủ về kết quả giai đoạn 2006-2015 và phương hướng, kế hoạch trong giai đoạn 2016-2020; Tổ chức phiên họp thứ 4 của Hội đồng dự kiến vào tháng 10/2015. Hội đồng nhấn mạnh nhiệm vụ trọng tâm năm 2015 tập trung chủ yếu vào việc đánh giá kết quả 10 năm thực hiện Chiến lược. Theo đó, các Bộ, ngành phối hợp tổ chức các hội thảo chuyên đề theo từng lĩnh vực và gửi báo cáo đánh giá kết quả giai đoạn 2006-2015 thực hiện Chiến lược để Bộ Khoa học và Công nghệ tổng hợp, xây dựng Báo cáo tổng hợp trình bày tại Hội nghị. Cơ quan thường trực Hội đồng xây dựng dự thảo Báo cáo Thủ tướng Chính phủ về kết quả đánh giá kết quả 10 năm thực hiện Chiến lược và phương hướng, kế hoạch trong giai đoạn 2016-2020. Dự thảo Báo cáo này sẽ được thảo luận tại Phiên họp thứ 4 của Hội đồng.

Kết luận Phiên họp, Chủ tịch Hội đồng, Bộ trưởng Nguyễn Quân đã giao nhiệm vụ cho các thành viên Hội đồng và Cơ quan thường trực triển khai Kế hoạch công tác năm 2015 của Hội đồng trong đó tập trung vào việc rà soát, đánh giá tình hình thực hiện Chiến lược, Quy hoạch, Đề án được giao chủ trì để làm rõ những việc đã


Số 43 - Tháng 6/2015

thực hiện được và chưa được, chỉ ra nguyên nhân, đề xuất giải pháp để khắc phục, đồng thời xác định phương hướng, giải pháp trọng tâm trong giai đoạn tới. Đồng thời tiếp tục triển khai để có kết quả tốt nhất cho Hội nghị đánh giá kết quả 10 năm thực hiện Chiến lược. Ngoài ra, Chủ tịch Hội đồng đã giao cho: Viện Công nghệ Xạ hiếm, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam báo cáo về nghiên cứu nhiên liệu hạt nhân và quản lý chất thải; Cục An toàn bức xạ báo cáo về những nội dung chủ yếu trong Dự thảo Luật Năng lượng nguyên tử sửa đổi; Các thành viên Hội đồng góp ý cho các nội dung quan trọng trong chương trình phát triển, đào tạo nguồn nhân lực và chương trình nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử để Hội đồng thảo luận tại Phiên họp thứ tư.

Nguồn: Cục Năng lượng nguyên tử

TRỌNG TÂM PHÁT TRIỂN ĐIỆN HẠT NHÂN DẦN DỊCH CHUYỂN VỀ CHÂU Á

Ông Kirienko, Tổng Giám đốc Tập đoàn Nhà nước về Năng lượng nguyên tử của Liên bang Nga (ROSATOM), cho rằng nước Nga có một ngành công nghiệp điện hạt nhân phát triển trên nền tảng khoa học công nghệ tiên tiến. Hiện nay ROSATOM đang xuất khẩu các tổ máy điện hạt nhân sang nhiều nước trên thế giới.

Cácchuyêngiaphảigiảiquyếtnhiềuvấnđềmớivềđiệnhạtnhân

Sau sự cố Fukushima, có thể thấy rằng các nước mới bắt đầu phát triển điện hạt nhân đã có những quan điểm khác khi xây dựng các nhà máy điện đầu tiên của họ, cụ thể là:

- Trọng tâm phát triển điện hạt nhân hiện nay đã chuyển dịch về Châu Á, đặc biệt là các nước đang phát triển. Nhiều nước trong đó xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên.

- Yêu cầu an toàn hiện nay cao hơn đối với thiết kế công nghệ điện hạt nhân. Nếu như trước đây, người ta cho rằng xây tổ máy điện hạt nhân giống như mua ôtô, có ôtô sang, có ôtô rẻ hơn, không quan trọng, miễn là chạy được ổn định, thì hiện nay quan niệm này đã không còn nữa. Các nước mới xây dựng muốn có công nghệ điện hạt nhân an toàn nhất có thể, tiên tiến.

- Vấn đề kiểm chứng của công nghệ cũng rất quan trọng đối với các nước mới bắt đầu điện hạt nhân, họ phải nhìn thấy, “sờ được” công nghệ mà họ muốn có, và đây cũng là yêu cầu chính đáng.

- Ngoài việc công nghệ an toàn, kiểm chứng, các nước mới bắt đầu điện hạt nhân yêu cầu các nước cung cấp công nghệ (ROSATOM) giúp đỡ hỗ trợ trong việc xây dựng hệ thống pháp quy hạt nhân, đào tạo nguồn nhân lực cho điện hạt nhân.

- Các nước mới phát triển điện hạt nhân muốn IAEA tăng cường sự hỗ trợ và giám sát đối với các dự án điện hạt nhân của họ.

- Yêu cầu về đảm bảo cung cấp nhiên liệu hạt nhân một cách lâu dài, ổn định.

- Xây dựng năng lực khoa học hỗ trợ chương trình phát triển điện hạt nhân, là một phần quan trọng trong phát triển cơ sở hạ tầng cho điện hạt nhân. Xây dựng và vận hành thành

40


41Số 43 - Tháng 6/2015

công tổ máy điện hạt nhân đầu tiên đồng nghĩa với việc đưa năng lực khoa học công nghệ của đất nước lên một tầm cao mới.

- Nếu như trước đây, giá thành điện hạt nhân được tính theo suất đầu tư (USD/kW) thì hiện nay yêu cầu của các nước mới bắt đầu xây dựng nhà máy là giá thành điện (US cent/kWt). Giá thành điện phản ánh đúng hơn giá trị và tính cạnh tranh của nguồn điện. Điều này đòi hỏi không những suất đầu tư thấp, mà còn tuổi thọ nhà máy, chu trình nhiên liệu hợp lý. Khoa học, công nghệ tiên tiến có thể đảm bảo an toàn cũng như tuổi thọ nhà máy dài hơn, đáp ứng tính kinh tế của điện hạt nhân.

- Nhà máy điện hạt nhân vận hành lâu dài, hàng trăm năm, do đó dự án điện hạt nhân thoát khỏi sự ảnh hưởng của các quyết định chính trị ngắn hạn, của tư duy nhiệm kỳ. Đây là suy nghĩ mới, đòi hỏi đất nước xây dựng điện hạt nhân phải có chiến lược lâu dài, bền vững và cam kết cho chiến lược phát triển điện hạt nhân của mình.

Trả lời câu hỏi: “Khi có các thiết bị lưu giữ điện năng (ví dụ ắc quy) tốt, thì năng lượng tái tạo sẽ trở nên cạnh tranh hơn so với điện hạt nhân. Quan điểm của IAEA và Nga về vấn đề cạnh tranh này như thế nào?”, ông Kirienko cho rằng điện hạt nhân và năng lượng tái tạo cạnh tranh lành mạnh. Khi có thiết bị lưu giữ điện năng tốt, sẽ mở ra cơ hội cho việc sử dụng ôtô điện, điều này dẫn đến nhu cầu điện tăng cao, không chỉ cho khuyến khích năng lượng tái tạo mà cả thúc đẩy phát triển điện hạt nhân.

Vấn đề kéo dài tuổi thọ các tổ máy cũ và tháo dỡ nhà máy hiện nay, ông Kirienko nói: “Hiện nay có nhiều tổ máy đã vận hành hơn 30 năm. Vấn đề tháo dỡ ở nước Nga trước đây do Nhà nước chịu trách nhiệm, hiện nay do các công

ty điện lực chịu trách nhiệm. Kinh phí sẽ được tích lũy cho việc tháo dỡ. Nếu kéo dài tuổi thọ nhà máy, một mặt cần chi phí để nâng cấp, đảm bảo các biện pháp, hệ thống an toàn. Mặt khác các tổ máy kéo dài tuổi thọ cũng sẽ mang lại nguồn tài chính đáng kể do giá thành điện thấp. Do đó đây sẽ là sự xem xét và lựa chọn. Tại Nga, việc cấp phép kéo dài tuổi thọ có thể chỉ 5 năm, hoặc 2-3 năm dựa trên các báo cáo phân tích, đánh giá an toàn cụ thể của từng tổ máy”.

Hội nghị bàn tròn về điện hạt nhân và cơ cấu điện năng trong khuôn khổ Diễn đàn kinh tế quốc tế Saint Peterburg 2015 đã diễn ra thành công, với nhiều tư duy mới được khẳng định. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày càng mạnh mẽ, chắc chắn điện hạt nhân sẽ đóng vai trò quan trọng và là giải pháp tốt cho vẫn đề này, cũng như đáp ứng nhu cầu điện năng ổn định, an ninh năng lượng, bên cạnh thúc đẩy mạnh mẽ khoa học và công nghệ.

Nguồn: BQL dự án Điện hạt nhân Ninh Thuận

NHẬT BẢN CHUẨN BỊ TÁI KHỞI ĐỘNG NHỮNG LÒ PHẢN ỨNG ĐẦU TIÊN

Cơ quan pháp quy hạt nhân Nhật Bản đã phê duyệt “Kế hoạch xây dựng” của Công ty điện lực Kyushu Electric đối với tổ máy số 2 của nhà máy điện hạt nhân Sendai. Công ty Kyushu hy vọng sẽ khởi động lại tổ máy số 1 của nhà máy trong tháng 7, và tổ máy số 2 trong vòng một vài tháng sau đó.

Kyushu đã nộp đơn xin cấp phép cho Cơ quan Pháp quy Hạt nhân Nhật Bản (NRA) từ tháng 7 năm 2013, trong đó nêu sự cần thiết của việc tái khởi động cả hai tổ máy 1 và 2 của nhà



42 Số 43 - Tháng 6/2015

máy điện hạt nhân Sendai tại tỉnh Kagoshima, Nhật Bản. Những phê duyệt bao gồm: cho phép những thay đổi trong lắp đặt lò phản ứng; phê duyệt kế hoạch xây dựng để gia cố nhà máy; và kiểm tra an toàn lần cuối để đảm bảo các tổ máy đáp ứng các yêu cầu an toàn mới.

NhàmáyĐiệnhạtnhânSendai

Tháng 9 năm 2014, NRA đã phê chuẩn cho Kyushu thực hiện những thay đổi trong lắp đặt các lò phản ứng ở cả hai tổ máy. Bản phê chuẩn đó cũng có nghĩa là NRA đã công nhận hai lò phản ứng cùng toàn bộ nhà máy đã đáp ứng đủ an toàn cho hoạt động – đây cũng là phần chính của quá trình cấp phép. Bản phê duyệt Kế hoạch xây dựng của công ty Kyushu cho tổ máy số 1 đã được đưa ra vào ngày 18 tháng 3 năm 2015.

Ngày 22 tháng 5 năm 2015 NRA đã thông qua kế hoạch xây dựng cho tổ máy số 2. Công ty Kyushu đã trình một sửa đổi kế hoạch đó hôm 28 tháng 4.

Với sự chấp thuận mới nhất, cả hai tổ máy của Sendai 1 và 2 đã có được hai trong ba sự phê chuẩn pháp lý cần thiết để tái khởi động. Sự phê chuẩn còn lại là kiểm tra để đảm bảo các chương trình an toàn cho vận hành.

Kyushu đã thu được sự chấp thuận của chính quyền quận và của Satsuma - Sendai City cho việc khởi động lại các tổ máy Sendai 1 và 2.

Các kiểm tra “trước khi sử dụng” đã được tiến hành tại tổ máy số 1 vào ngày 30 tháng 3. Kyushu lên kế hoạch để nạp nhiên liệu vào lò phản ứng trong nửa đầu tháng 6. Sau kiểm tra an toàn lần cuối cùng, dự kiến khởi động lại tổ máy vào giữa tháng 7, và lò phản ứng sẽ đạt toàn bộ công suất vào cuối tháng đó. Kyushu hy vọng tổ máy sẽ “trở lại hoạt động bình thường” vào giữa tháng 8.

Hai lò phản ứng nước áp lực 890 MWe tại Sendai, tương ứng đã được thực hiện kiểm tra nguội định kỳ vào tháng 5 và tháng 9 năm 2011. Việc tái khởi động các tổ máy đã được ưu tiên, một phần nhờ sự hỗ trợ của tỉnh Kagoshima.

Nguồn: Trung tâm Đào tạo hạt nhân

GIỚI NGHIÊN CỨU IRAN HOAN NGHÊNH THỎA THUẬN HẠT NHÂN

Các biện pháp trừng phạt được xóa bỏ sẽ thúc đẩy sự hợp tác khoa học trên toàn thế giới

Thỏa thuận giữa sáu cường quốc thế giới và Iran kết thúc chương trình hạt nhân của nước này là một bước tiến lịch sử hướng tới bình thường hóa những mối quan hệ quốc tế của Iran - và có ý nghĩa sâu sắc đối với tiềm năng của ngành khoa học, các nhà nghiên cứu Iran cho biết.

Việc đi đến Thỏa thuận giữa sáu cường quốc thế giới và Iran về chương trình hạt nhân được ký vào ngày 14 tháng Bảy tại Vienna sẽ chấm dứt các biện pháp trừng phạt đã từng làm tê liệt nền kinh tế của Iran, và sẽ ảnh hưởng đến các nhà khoa học trong và ngoài nước. “Thỏa thuận này về tổng thể sẽ có ảnh hưởng sâu rộng đối với


43Số 43 - Tháng 6/2015

ngành khoa học của Iran”, ông Reza Mansouri, nhà thiên văn học của Viện nghiên cứu khoa học cơ bản (IPM) ở Tehran và nguyên là Thứ trưởng Bộ Khoa học của Iran. Ông Mansouri cho rằng thành công của các cuộc đàm phán có ý nghĩa cho thấy “một thực tế những khả năng và ý chí mong muốn hợp tác và giao lưu quốc tế.”

Các biện pháp trừng phạt đã làm giảm đi nghiêm trọng các hoạt động hợp tác quốc tế, ông Shahin Rouhani, một nhà vật lý của IPM và là chủ tịch của Hiệp hội Vật lý Iran nói.

CuộcđàmphángiữaP5+1vàIran

Một khi những hạn chế được dỡ bỏ, ông nói, việc đi lại sẽ trở nên dễ dàng hơn đối với cả các nhà khoa học Iran tham gia hội nghị và cả các nhà khoa học nước ngoài đến thăm Iran. Các phòng thí nghiệm khoa học trong nước cũng có thể dễ dàng hơn trong việc đặt mua thiết bị thí nghiệm của nước ngoài.

Các biện pháp trừng phạt đã gây ra những khó khăn cho Iran trong việc tham gia vào các dự án hợp tác quốc tế như SESAME, một nguồn bức xạ ánh sáng synchrotron (synchrotron-light) đang được xây dựng ở Jordan và các thành viên bao gồm Thổ Nhĩ Kỳ, Pakistan, Israel và một số quốc gia Ả Rập. Herman Winick, một nhà vật lý tại Đại học Stanford ở California và một thành viên của Ủy ban Tư vấn khoa học SESAME, nói rằng những hạn chế được bãi bỏ trong hoạt động ngân

hàng sẽ cho phép Iran có thể thực hiện các khoản thanh toán đó theo như đã cam kết của dự án.

“Tôi hy vọng rằng thỏa thuận này cũng sẽ thúc đẩy việc kết nối của Iran với cộng đồng khoa học quốc tế”, Winick cho biết thêm, “tạo điều kiện cho tôi và những người khác đến thăm Iran và tiếp tục kết nối với nhiều bạn bè của tôi ở đó.” Hơn nữa, một trong những địa điểm làm giàu ura-nium của Iran, một cơ sở dưới lòng đất tại Fordo, có thể sớm trở thành một phòng thí nghiệm vật lý lớn. Theo một dự thảo không chính thức của thỏa thuận, Fordo “sẽ được chuyển đổi thành một trung tâm vật lý và công nghệ hạt nhân đồng thời hợp tác quốc tế trong các lĩnh vực nghiên cứu đã cam kết sẽ được khuyến khích”.

CơsởlàmgiàuuraniumFordodướilòngđất

Đề xuất này đã được đưa vào trong các chương trình hoạt động từ tháng Tư, khi Iran đồng ý một thỏa thuận sơ bộ; và như tạp chí Nature đã phản ánh vào thời điểm đó, đường hầm Fordo có thể, ví dụ, chứa một máy gia tốc hạt hoặc các máy dò để nghiên cứu các tia vũ trụ hoặc neu-trino; và những máy ly tâm còn lại có thể được đổi mục đích để sản xuất đồng vị sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh. Tuy nhiên Mansouri cho biết vẫn còn quá sớm để thảo luận về triển vọng cụ thể cho việc nghiên cứu và và vẫn để ngỏ các phương án sự lựa chọn xem ngành vật lý nào có thể được



44 Số 43 - Tháng 6/2015

theo đuổi tại Fordo.

Triển vọng của bất kỳ điều gì xảy ra trước tiên phụ thuộc vào sự tồn tại của thỏa thuận Vi-enna trước những thách thức chính trị - đặc biệt là trong Quốc hội Mỹ - và cuối cùng là về phía các nhà quan sát quốc tế xác nhận việc tuân thủ đầy đủ của Iran đối với thỏa thuận.

Các chính sách phòng ngừa

Thỏa thuận này hướng tới đảm bảo rằng chương trình hạt nhân của Iran được sử dụng cho các mục đích hòa bình, và không phải để sản xuất ra một quả bom. “Mọi con đường đi đến sản xuất vũ khí hạt nhân đã bị cắt đứt,” Tổng thống Mỹ Barack Obama cho biết, trong một tuyên bố vào sáng sớm ngày 14 Tháng 7 từ Nhà Trắng .

Iran đã cam kết loại bỏ hai phần ba số các máy ly tâm đã được sử dụng để làm giàu ura-nium; không sử dụng bất kỳ máy ly tâm còn lại để sản xuất các cấp độ vũ khí, uranium làm giàu cao; và thanh trừ 98% lượng uranium đã được làm giàu hiện có.

Iran cũng sẽ sửa đổi lò phản ứng hạt nhân ở Arak sang một công nghệ mà sẽ không sản xuất plutonium cấp độ vũ khí . Và Iran đã cam kết cho phép giám sát quốc tế toàn bộ hệ thống cung ứng hạt nhân của mình, để đảm bảo rằng không có bất kỳ vật liệu nào được chuyển sang chương trình quân sự bí mật. Các biện pháp trừng phạt sẽ dần dần được xóa bỏ, song lệnh trừng phạt sẽ có hiệu lực trở lại ngay lập tức nếu Iran vi phạm bất kỳ điều kiện nào.

Frank von Hippel, một nhà vật lý trong lĩnh vực không phổ biến và vũ khí hạt nhân tại Đại học Princeton ở New Jersey, gọi thỏa thuận này là “tin tốt”. “Bây giờ chúng ta nên hướng tới việc thiết lập một chuẩn mực mà các chương

trình làm giàu nên được quản lý bởi các tổ chức đa quốc gia chứ không phải là do các nước riêng lẻ”, mà điều này là rất quan trọng để tăng cường các mục đích sử dụng năng lượng hạt nhân vì hòa bình trong khi ngăn chặn phổ biến vũ khí hạt nhân, ông nói.

Thỏa thuận này được thiết lập để sao cho - ít nhất là trong thập kỷ tới - nếu Iran không tuân thủ thì nước này mất tối thiểu một năm để ‘bùng phát’ – nghĩa là để sản xuất đủ nhiên liệu hạt nhân cho một quả bom. Von Hippel nói rằng thỏa thuận này phải phù hợp với mục tiêu đó. “Thời gian bùng phát để sản xuất uranium làm giàu cao đủ cho một quả bom sẽ là khoảng một năm, và rằng để sản xuất đủ plutonium trong một lò phản ứng nghiên cứu sẽ phải mất nhiều năm”, ông nói.

Dịch, Nguyễn Thị Thu Hà


THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂNTHÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN

ĐẠI HỘI ĐẢNG BỘ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬVIỆT NAM NHIỆM KỲ 2015 - 2020

ĐẠI HỘI ĐẠI BIỂU CÔNG ĐOÀN VIỆN NĂNG LƯỢNGNGUYÊN TỬ VIỆT NAM NHIỆM KỲ 2015 - 2020

Documents

Thông tin Khoa học Công nghệ · 2016-10-10 · Thông tin Khoa học Công nghệ