Sự cần thiết của lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu

Email In PDF

Hiện nay ở Việt Nam có duy nhất 1 lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu (lò nghiên cứu) đặt tại Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt) phục vụ mục đích nghiên cứu và đào tạo về hạt nhân, sản xuất dược chất phóng xạ cho y học, thúc đẩy ứng dụng kỹ thuật bức xạ và đồng vị phóng xạ trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và môi trường như: Nghiên cứu vật liệu, phân tích thành phần nguyên tố trong nước, không khí, đất đá, cây trồng và thủy sản... Lò nghiên cứu này đã hoạt động trên 40 năm và chỉ cho phép duy trì hoạt động như hiện nay tới khoảng năm 2028. Do vậy, việc xây dựng Trung tâm Khoa học và Công nghệ (KH&CN) hạt nhân với 1 lò nghiên cứu mới phục vụ phát triển các ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình của đất nước là thực sự cần thiết.

 

Hơn 60 năm qua, lò nghiên cứu đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của KH&CN hạt nhân bao gồm cả nghiên cứu cơ bản, ứng ứng và đào tạo nguồn nhân lực, đáp ứng nhiều yêu cầu của  đời sống xã hội, đặc biệt trong y tế, công nghiệp và nông nghiệp. Cùng với sự phát triển của KH&CN nói chung, rất nhiều hướng nghiên cứu cơ bản và ứng dụng đã được phát triển trên cơ sở trường bức xạ của lò nghiên cứu, bao gồm vật lý hạt nhân, vật lý nơtron, khoa học vật liệu, kiểm tra không phá hủy, phân tích kích hoạt nơtrôn, sản xuất đồng vị phóng xạ cho công nghiệp và y tế, chuyển hóa nơtron silic cho chế tạo chất bán dẫn... Các đồng vị phóng xạ sử dụng cho công nghiệp và y tế có thể sản xuất được trong lò nghiên cứu như: Na-24, P-32, Cl-38, Mn-56, Ar-41, Cu-64, Au-198, Y-90, Mo-99, I-125, I-131, Xe-133, C-14, S-35, Cr-51, Co-60, Sr-89, Sm-153, Yb-169, Tm-170, Ir-192.

Các kiểu lò nghiên cứu và ứng dụng

Lò nghiên cứu bao gồm nhiều kiểu lò phản ứng khác nhau, không được sử dụng cho phát điện mà mục đích chính là cung cấp nguồn nơtrôn cho nghiên cứu và ứng dụng (từ nghiên cứu cơ bản tới các ứng dụng trong công nghiệp). Công suất của lò nghiên cứu nhỏ hơn so với lò phản ứng điện hạt nhân, được chỉ định từ 0 tới 200 MWt (lò phản ứng điện hạt nhân thông thường có công suất hơn 3.000 MWt). Lò nghiên cứu có thiết kế đơn giản, sử dụng ít nhiên liệu, vận hành linh hoạt, nhiệt độ chất làm mát thấp hơn so với lò phản ứng điện hạt nhân. Nhiên liệu của lò nghiên cứu đòi hỏi urani có độ làm giàu cao hơn (khoảng 20%) so với nhiên liệu của lò phản ứng điện hạt nhân (khoảng 3-5%). Lò nghiên cứu cũng có các chế độ vận hành khác với lò phản ứng điện hạt nhân vì cho phép vận hành ở chế độ xung (pulsed mode). Thiết kế thông thường của lò nghiên cứu là kiểu bể (pool) và thùng (tank/vessel). Đối với lò kiểu bể, vùng hoạt là cụm các thanh nhiên liệu đặt trong bể nước lớn. Đối với lò kiểu thùng, vùng hoạt được chứa trong thùng như đối với lò phản ứng điện hạt nhân. Lò nghiên cứu TRIGA hiện đang là thiết kế phổ biến. Kiểu lò này rất linh hoạt vì nhiên liệu là U-ZrH, có thể vận hành ở trạng thái ổn định hoặc chế độ xung an toàn (chế độ mà lò có thể đạt mức công suất nhiệt lớn gấp nhiều lần công suất danh định của lò, tới vài GWt trong khoảng thời gian rất ngắn - cỡ 1/10 giây). Một kiểu lò nghiên cứu ít phổ biến là lò nơtrôn nhanh (fast neutron reactor). Loại lò này duy trì phản ứng dây chuyền phân hạch bởi nơtrôn nhanh, do đó không cần chất làm chậm nơtrôn, sử dụng nhiên liệu có độ làm giàu cao hoặc là hỗn hợp của urani và plutoni. Lò nghiên cứu kiểu đồng nhất có vùng hoạt kiểu thùng, nhiên liệu lỏng là dung dịch muối urani.

Hiện nay, trên thế giới đã xây dựng 774 lò nghiên cứu, trong đó có 243 lò nghiên cứu đang hoạt động tại 55 quốc gia. Tuy nhiên, một nửa trong số các lò nghiên cứu này đã được vận hành trên 40 năm. Nhiều lò trong số này đang được nâng cấp để đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu an toàn hiện nay. Theo thống kê của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), Liên bang Nga có số lượng lò nghiên cứu đang hoạt động lớn nhất thế giới với 63 lò, Hoa Kỳ 42 lò, Trung Quốc 17, Pháp 10, Nhật Bản 8. Nhiều quốc gia đang phát triển cũng có lò nghiên cứu như: Algeria, Bangladesh, Colombia, Ghana, Jamaica, Libya, Ma-rốc, Nigeria, Thái Lan và Việt Nam. Các quốc gia khác đang xây dựng hoặc lên kế hoạch xây dựng lò nghiên cứu đầu tiên trong tương lai gần như Jordan, Azerbaijan, Sudan, Bolivia, Tanzania và Ả-rập Xê-út.

Chính sách của IAEA đối với lò nghiên cứu

Hiện nay, các lò nghiên cứu đang phải đối mặt với một số thách thức như lão hóa; không có kế hoạch hoặc kế hoạch không phù hợp cho khai thác sử dụng lâu dài, hiệu quả và thời gian khai thác sử dụng lò thấp; yêu cầu hiện đại hoá để đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật; vấn đề lập kế hoạch tháo dỡ và thực hiện tháo dỡ, quản lý nhiên liệu đã qua sử dụng sau tháo dỡ; các thách thức liên quan tới an toàn và an ninh hạt nhân... IAEA đang tích cực hỗ trợ các quốc gia đối phó với các thách thức trên, bảo đảm các lò nghiên cứu phát triển liên tục, năng động, bền vững, hiệu quả, an toàn và an ninh. Chính sách của IAEA là thúc đẩy, hỗ trợ các quốc gia trong phát triển, duy trì an toàn và an ninh các lò nghiên cứu với chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình, phát triển các kỹ thuật hạt nhân mang lại lợi ích cho con người và ngành công nghiệp hạt nhân.

Các ưu tiên của IAEA liên quan tới lò nghiên cứu bao gồm: Tăng cường việc khai thác sử dụng các lò nghiên cứu phù hợp với công năng và mục tiêu đề ra; trợ giúp các quốc gia hợp tác trong khu vực và xử lý các vấn đề chung; chia sẻ các nguồn lực của lò nghiên cứu và trợ giúp trong việc phát triển các tiến bộ đối với lò nghiên cứu, giúp phát triển kinh tế - xã hội; hỗ trợ các quốc gia trong việc giải quyết các vấn đề về an toàn và an ninh; trợ giúp tháo dỡ các lò nghiên cứu đang dừng hoạt động; trợ giúp trong việc thiết lập cơ sở hạ tầng quốc gia cần thiết.

IAEA tiếp tục đề xuất một số sáng kiến​, tổ chức các cuộc họp và hội thảo chuyên đề, khuyến khích hợp tác nghiên cứu cũng như hỗ trợ việc khai thác sử dụng an toàn lò nghiên cứu thông qua các dự án hợp tác kỹ thuật quốc gia và khu vực. Ngoài ra, IAEA tiếp tục khuyến khích áp dụng bộ quy tắc ứng xử về an toàn lò nghiên cứu và các tiêu chuẩn an toàn liên quan. IAEA giúp các quốc gia cải thiện những khía cạnh liên quan tới việc khai thác sử dụng, hiện đại hoá và tăng cường tính bền vững của các lò nghiên cứu. Các quốc gia không có lò nghiên cứu được khuyến khích, hỗ trợ phát triển năng lực để có đủ cơ sở hạ tầng cho xây dựng lò nghiên cứu mới, trở thành đối tác hoặc người sử dụng các sản phẩm, dịch vụ từ lò nghiên cứu.

Việt Nam và kế hoạch phát triển lò nghiên cứu trong tương lai

 Hiện nay, Việt Nam có một lò nghiên cứu đang hoạt động thuộc Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt). Lò nghiên cứu này được xây dựng từ năm 1960 theo thiết kế TRIGA Mark II với công suất ban đầu là 250 kWt. Năm 1982 Liên Xô đã giúp Việt Nam xây dựng lại và nâng cấp lò lên công suất 500 kWt. Trong giai đoạn 2004-2007 lò đã được chuyển đổi một phần nhiên liệu từ độ giàu cao (HEU) bằng nhiên liệu độ giàu thấp (LEU) và sau đó từ 2008-2013 đã thực hiện chuyển đổi hoàn toàn nhiên liệu từ HEU sang LEU; nâng cấp hệ thống đo và điều khiển I&C (2007). Theo thông tin từ cơ sở dữ liệu của IAEA, lò nghiên cứu của Việt Nam có công suất thấp, phạm vi ứng dụng hẹp, thời gian khai thác thấp, khoảng 1.300 giờ/năm (12 tuần/năm, 4-5 ngày/tuần, 24 giờ/ngày). Các đồng vị phóng xạ được sản xuất gồm I-131, P-32, Tc-99 m với tổng hoạt độ khoảng 129 TBq/năm.

Do yêu cầu phát triển các ứng dụng của lò nghiên cứu trong nhiều ngành kinh tế - xã hội của đất nước và theo yêu cầu của Việt Nam, năm 2011 Liên bang Nga đã cam kết giúp Việt Nam xây dựng Trung tâm KH&CN hạt nhân (CNEST) với cấu thành cơ bản là lò nghiên cứu mới, đa mục đích với công suất dự kiến 10-15 MWt và các tổ hợp thiết bị tiên tiến phục vụ các mục tiêu nghiên cứu cơ bản và ứng dụng triển khai.

hoptachatnhan

Chủ tịch nước Trần Đại Quang và Tổng thống Vladimir Putin chứng kiến ký kết Bản ghi nhớ hợp tác.

Trong chuyến thăm chính thức Liên bang Nga từ ngày 28/6 đến ngày 1/7/2017 của Đoàn đại biểu cấp Nhà nước do Chủ tịch nước Trần Đại Quang dẫn đầu, Thứ trưởng Bộ KH&CN Việt Nam Trần Việt Thanh và Tổng giám đốc Tập đoàn nhà nước về năng lượng nguyên tử Liên bang Nga (Rosatom) Alexey Likhachev đã ký Bản ghi nhớ về Kế hoạch hợp tác triển khai dự án xây dựng Trung tâm KH&CN hạt nhân, trong đó có lò nghiên cứu mới, đa mục đích, công suất dự kiến 10-15 MWt. Theo Bản ghi nhớ, trong thời gian tới các nội dung chính mà hai bên cần triển khai gồm: Chính phủ Việt Nam sẽ xem xét phê duyệt Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi (PreFS); thực hiện các bước đàm phán Hiệp định về tín dụng ưu đãi với Liên bang Nga dựa trên cơ sở thiết kế của Trung tâm mới nhất theo cấu hình hợp lý, phù hợp với tình hình mới; tăng cường hợp tác xây dựng văn bản quy phạm pháp luật và bộ máy quản lý, đào tạo nguồn nhân lực cho Trung tâm KH&CN hạt nhân.

Dự án Trung tâm KH&CN hạt nhân với lò nghiên cứu mới được chờ đợi sẽ hoàn thành và đi vào hoạt động vào năm 2025, Dự án mang đến hy vọng nâng cao tiềm lực KH&CN của Việt Nam lĩnh vực năng lượng nguyên tử, là địa điểm mà các nhà khoa học trong nước và quốc tế đến làm việc, tiến hành các hoạt động nghiên cứu bao gồm cả nghiên cứu cơ bản và ứng dụng triển khai, trong đó các hướng phát triển ưu tiên là vật lý hạt nhân, khoa học vật liệu, công nghệ bức xạ, kỹ thuật phân tích hạt nhân, sản xuất đồng vị và dược chất phóng xạ cũng như đáp ứng yêu cầu đào tạo và phát triển nguồn nhân lực trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử, là bước chuẩn bị cần thiết cho các dự án điện hạt nhân trong tương lai.

Nguyễn Tuấn Khải, Đỗ Thành Trung

Cục An toàn bức xạ và hạt nhân, Bộ KH&CN

 

Hình ảnh hoạt động

Liên kết website

logo petech