Bối cảnh tai nạn ở nhà máy điện nguyên tử Three Mile Island năm 1979, USA

Ban biên tập xin giới thiệu đến quí đọc giả bài viết của 1 cựu gs THĐĐ, căn cứ vào tài liệu Backgrounder của NRC Hoa kỳ vào 11 tháng 2 năm 2013.

NRC là ai ?

NRC (Nuclear Regulator Commission) là cơ quan độc lập của chính phủ liên bang Hoa kỳ do quốc hội lập ra năm 1974 để bảo đảm an toàn cho dân chúng và môi trường trong việc sử dụng chất phóng xạ. NRC qui định luật cho các nhà máy điện nguyên tử và các cơ quan dân sự dùng nhiên liệu nguyên tử như y học.

NRC cấp giấy phép cho xây, giấy phép đóng cửa, giấy phép gia hạn thời gian hoạt động nhà máy điện nguyên tử.

Ngoài trung tâm đầu nảo của NRC ở Rockville, Maryland , NRC có văn phòng ở 4 vùng khác nhau:

Vùng 1 trụ sở King of Prussia,  Pennsylvania.

Vùng 2 trụ sở Alanta,  Georgia.

Vùng 3 trụ sở Lisle, Illinois.

Vùng 4 trụ sở Arlington, Texas.

NRC thanh tra thường xuyên nhà máy và chỉ chổ sơ hở về an toàn cho nhà máy để sửa chửa.

NRC cảnh cáo vi phạm luật an toàn. Nhà máy không khắc phục kịp thời sẽ bị phạt tiền rất nặng. Nhà máy tái phạm hay vi phạm nghiêm trọng sẽ bị NRC tạm thời đình chỉ sản xuất điện cho đến khi lỗi đươc khắc phục.

 NRC là cơ quan kiểm tra, duyệt, chấm bài thi và cấp bằng điều khiển nhà máy cho thí sinh thi đậu viết và thực hành. Mỗi nhà máy có nhân viên NRC thường trú để kiểm tra về an toàn.

Cứ 2 năm NRC thanh tra 1 lần. Nhân viên không được tiết lộ sự hiện diện của thanh tra; ai vi phạm sẽ bị kỷ luật (tối đa là sa thải), phạt tù và tiền theo luật liên bang. Ai đe dọa, lừa dối NRC thanh tra sẽ bị nghiêm trị theo luật liên bang: tù và tiền.

Khi NRC đến thanh tra hay chấm thi, NRC không bao giờ tham dự các bửa ăn do công ty thết đãi.

Bên cạnh NRC, INPO (Institute of Nuclear Power Operations) là 1 tổ chức thanh tra và chấm điểm thứ tự nhà máy điện nguyên tử ở Hoa kỳ.

Sau khi tai nạn xảy ra ở Three Miles Island, INPO đuợc thành lập năm 1979  bởi những nhà máy điện nguyên tử ở Hoa kỳ. Trung tâm đầu nảo ở thành phố Atlanta, tiểu bang Georgia. INPO đưa ra tiêu chuẩn, kiểm tra chương trình huấn luyện và sự hoạt động của nhà máy điện nguyên tử . INPO giúp các đơn vị nhà máy điện nguyên tử sửa chửa khuyết điểm và tăng cường sự an toàn. INPO được yểm trợ tài chánh bởi các nhà máy điện nguyên tử ở Mỹ . INPO là cơ quan độc lập không trực thuộc hay bị ảnh hưởng của NRC nhưng dựa theo luật lệ của NRC để kiểm tra nhà máy hạt nhân.

 

Bối cảnh tai nạn ở nhà máy Three Mile Island thuộc tiểu bang Pennsylvania, USA

Trong bài này gồm:

1. Sơ đồ nhà máy TMI-2
2. Tóm lược sự việc
3. Sơ đồ hoạt họa của diễn tiến tai nạn
4. Tác dụng đến sức khỏe
5. Ảnh hưởng của tai nạn
6. Tình trạng hiện thời
7. Tin tức thêm
8. Chú giải

Tóm lược:

Lò phản ứng số 2 (TMI-2) gần thành phố Middletown, quận Dauphin, tiểu bang Pennsylvania xảy ra một phần nóng chảy vào ngày 28 tháng 3 năm 1979. Đây là lịch sử tai nạn nghiêm trọng do nhà máy điện nguyên tử mặc dù 1 số lượng nhỏ chất phóng xạ lan ra ngoài và không hề gây ảnh hưởng đến sức khoẻ dân chúng. Sau tai nạn này, chính phủ Hoa kỳ thay đổi toàn diện sự kiểm tra về chương trình phản ứng khẩn cấp, huấn luyện về lò phản ứng, vai trò kỹ sư, kiểm soát & bảo vệ nhiễm phóng xạ và những lĩnh vực khác trong cơ chế vận hành, điều khiển nhà máy điện nguyên tử. Đó là lý do NRC nghiêm khắc kiểm tra chính sách giám sát. Những thay đổi này nâng cao sự an tòan của lò phản ứng.

Kết họp giữa máy móc hư hỏng, vấn đề kiến trúc và phán đoán sai lầm của nhân viên đưa đến một phần nóng chảy của lò phản ứng TMI-2 và 1 số lượng mỏng manh chất phóng xạ đưa ra ngoài vùng kế cận.

1.Sơ đồ nhà máy:

2. Tóm lược sự việc:


Tai nạn bắt đầu vào 4 giờ sáng (giờ địa phương) ngày thứ tư, 28 tháng 3 năm 1979 khi hệ thống thứ 2 (secondary) không dính líu tới lò phản ứng của 1 trong 2 lò phản ứng bị trục trặc. Sự hư hỏng về cơ khí hay điện làm cho máy chủ yếu bơm nước  không đưa nước tới bộ phận sản suất áp suất để làm giảm nhiệt độ lò phản ứng. Lý do này làm cho máy phát điện và lò phản ứng tự động tắt. Ngay lập tức áp suất trong hệ thống thứ nhất (primary) (1 phần của lò nguyên tử) bắt đầu tăng lên. Để kiểm soát áp lực này, cái van (valve) giảm áp suất nằm trên đầu của hệ thống tạo áp suất mở ra. Cái van này sẽ đóng lại khi áp suất giảm xuống đến mức qui định nhưng nó bị nghẽn không tự đóng lại được. Hệ thống kiểm tra trong phòng điều hành (control room) cho biết cái van này đã đóng lại. Kết cuộc nhân viên điều khiển nhà máy không hề biết nước làm lạnh đã đổ ào ạt xuống cái van bị kẹt ở vị trí mở.

Lượng nước làm nguội chảy từ hệ thống thứ nhất (primary system) qua cái van, những dụng cụ đo lường, báo hiệu của bộ phận khác không cung cấp đầy đủ tin tức cho người điều hành nhà máy. Không có dụng cụ nào cho biết bao nhiêu nước đã vô trong lò phản ứng. Như vậy ban điều khiển nhà máy giả sử rằng khi áp suất lên cao, lò phản ứng được bao che bởi lượng nước qui định . Khi chuông báo động vang lên và đèn báo hiệu nhấp nháy, nhân viên điều hành không biết họ đã gặp tai nạn mất nước làm nguội. Họ đã quyết định phản ứng nghiêm trọng nhưng họ làm cho điều kện trở nên xấu hơn. Nước thoát ra từ van bị kẹt làm giảm quá nhiều áp sất của hệ thống thứ nhất khiến cho máy bom làm nguội tắt đi để tránh rung động (vibration). Để tránh tình trạng mất hết áp suất, ban điều hành giảm lượng nước khẩn cấp làm nguội đưa vào hệ thống thứ nhất . Hành động này làm giảm sự làm nguội lò phản ứng và đưa đến tình trạng quá nóng.

Không có đủ lượng nước chảy vào, nhiên liệu nguyên tử quá nóng đến mức độ zirconium bị vở và nhiên liệu nguyên tử bắt đầu nóng chảy. Sau này người ta khám phá 50% nhiên liệu bị nóng chảy trong giai đoạn bắt đầu tai nạn. Mặc dù TMI-2 bị thiệt hại nặng về lò phản ứng nóng chảy, tai nạn khủng khiếp trong ngành điện nguyên tử, nhưng ảnh hưởng đến bên ngoài không đáng kể. 
Không như thảm hoạ Chernobyl ở Nga và Kukushima ở Nhật, lò phản ứng ở TMI-2 đứng vững như bàn thạch và khóa kín chất phóng xạ bên trong.

Ban đầu chính quyền tiểu bang và liên bang e ngại về số lượng phóng xạ nhỏ nhen đo bên ngoài vào cận trưa ngày 28 tháng 3 và tỏ ra quan ngại nhiều hơn về chất phóng xạ có thể xảy ra  vùng dân cư quanh nhà máy. Họ không biết lò phản ứng đã nóng chảy nhưng họ lập tức lập giai đoạn để kiểm soát lò phản ứng và bảo đảm luợng nước làm nguội cho lò phản ứng. Văn phòng NRC ở King of Prussia được thông báo lúc 07:45 sáng ngày 28 tháng 3. Trung tâm đầu nảo NRC ở Hoa thịnh đốn được báo cáo và trung tâm điều khiển của NRC ở Bethesda bắt đầu phân công. Văn phòng khu vực bắt đầu gởi đoàn thanh tra đầu tiên đến nơi tai nạn. Nhân viên của bộ năng lượng và môi trường cũng bắt đầu vận chuyển nhân viên đến nơi để giúp đở . TMI mướn trực thăng và bộ năng lượng lấy mẫu  để đo chất phóng xạ trên không vào giữa trưa. Đội ngũ từ phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven cũng phái nhân viên đến giúp đo lường chất phóng xạ . Tòa bạch ốc được thông báo lúc 9:15 sáng và 11 giờ những nhân viên không cần thiết được lịnh về nhà.

Vào chiều 28 tháng 3, lò phản ứng có đầy đủ lượng nước làm nguội và bắt đầu ổn định . Tuy nhiên nỗi lo ngại mới bắt đầu sáng thứ 6, ngày 30 tháng 3.  Số lượng phóng xạ đáng kể từ tòa nhà phụ được thải ra để giảm áp suất của hệ thống thứ nhất và cắt bớt lượng nước làm nguội vào lò phản ứng gây ra sự hiểu lầm và kinh ngạc. Trước sự bất ổn của nhà máy, thống đốc bang Pennsylvania, ông Richard L.Thornburg, hỏi ý kiến NRC về sự di tản dân xung quanh nhà máy . Thống đốc và chủ tịch NRC, ông Joseph Hendrie đồng ý kế hoạch đưa dân ra khỏi vùng để bảo đảm an toàn. Thống đốc Thornburg yêu cầu phụ nữ mang thai và thiếu niên trước tuổi đi học cư ngụ trong vòng bán kính 5 mile (8 km) phải di tản.

Trong thời gian ngắn, phản ứng hóa học nơi nóng chảy tạo ra lượng lớn hydrogen trong vòm cao (cái mũ) của nơi tạo áp suất, nơi chứa lò phản ứng. Trong trường họp này bong bóng của hygrogen rơi vào trong toà nhà lò phản ứng và có thể tạo ra lổ thủng của tòa nhà lò phản ứng. Bong bóng hygrogen là nỗi âu lo lớn cho chánh quyền và dân chúng trong ngày chú nhật 31 tháng 3. Cơn khủng hoảng chấm dứt khi chuyên viên cao cấp xác định rằng bong bóng của hygrogen không thể gây ra cháy hay bùng nổ khi thiếu lượng oxygen trong bầu tạo áp suất. Hơn nữa lúc ấy nhà máy đã thành công làm giảm diện tích của bong bóng hydrogen.

3. Sơ đồ hoạt hoạ của diễn tiến tai nạn:

Sau đây là sơ đồ hoạt hoạ diển tiến của tai nạn ở nhà máy TMI-2

Chú thích: Bạn hãy kiên nhẫn xem vì có lúc tưởng như đã xong (không có hoạt họa) nhưng thực ra thời gian ngừng 1 vài giây trước khi bắt đầu sự kiện mới

4. Tác dụng đến sức khỏe:

NRC với bộ tài nguyên và môi trường, bộ y tế, bộ giáo dục và trợ cấp cùng với chánh quyền tiểu bang Pennylvania nghiên cứu kỹ càng về hậu quả của tai nạn gây ra bởi chất phóng xạ. Nhiều cơ quan độc lập cũng thực hiện nghiên cứu. Khoảng 2 triệu người  xung quanh nhà máy TMI-2 trong lúc tai nạn, phỏng đoán đã nhiễm phóng xạ khoảng 1 mili rem hơn chất phóng xạ bị nhiễm bởi môi trường thiên nhiên (background radiation như nhà gạch, ánh nắng mặt trời, nước, không khí, tia cosmic, dụng cụ y khoa, thuốc lá, du lịch bằng máy bay v.v.) Đây là thí dụ đễ dễ so sánh: Khi chụp x ray ngực con người nhận 6 mili rem và môi trường thiên nhiên gây ra phóng xạ  vào người từ 100-125 mili rem mỗi năm.

Chú thích: REM là đơn vị đo chất phóng xạ ở Mỹ. Vì lượng nhiểm rất nhỏ nên người ta dùng mili rem cho chính xác hơn

Vài tháng sau khi tai nạn xảy ra, những câu hỏi được nêu lên về ảnh hưởng chất phóng xạ thải ra từ nhà máy TMI-2 đối với con người, súc vật, cây cối xung quanh. Không có 1 chứng minh nào cho thấy tai họa gây ra bởi tai nạn này. Vài ngàn mẫu thí nghiệm về không khí, nước, sữa, đất, rau cỏ, thực phẩm được thu thập bởi những cơ quan khác nhau. Một lượng rất nhỏ chất phóng xạ thải ra trong tai nạn. Tuy nhiên sự điều tra và nghiên cứu kỹ càng của các tổ chức danh tiếng như viện đại học Columbia, viện đại học Pittsburg kết luận rằng:  mặc dù có sự hư hại của lò phản ứng nhưng chất phóng xạ lan ra ngoài không làm ảnh hưởng đến sức khoẻ dân chúng và môi trường.

5. Ảnh hưởng của tai nạn:

Sự phối họp giữa sai lầm của con người, kiến trúc không đúng mức và trục trặc máy móc đã đưa đến tai nạn  nhà máy TMI-2 và là động lực thay đổi về kỹ nghệ điện nguyên tử và cơ quan điều khiển nguyên tử của chánh phủ Hoa Kỳ NRC.  Trước sự sợ hải và không tin cậy gia tăng, NRC  kiểm tra và quan sát chặt chẽ hơn và ban quản lý nhà máy điện nguyên tử càng thận trọng hơn. Nghiên cứu và phân tách kỹ càng về tai nạn đưa đến 1 sự hoàn toàn đổi mới vĩnh viễn về sự kiểm tra của nhà máy có giấy phép để giảm đi ảnh hưởng về sức khoẻ và an toàn cho dân chúng.

 Sau đây là những thay đổi lớn kể từ tai nạn:

·         Nâng cấp và cường độ của thiết kế nhà máy và máy móc. Nó bao gồm chương trình cứu hỏa, hệ thống ống dẫn, máy bơm nước phụ, cô lập lò phản ứng, độ tin cậy bền bỉ của từng bộ phận (van thả áp suất, những ngắt điện và khả năng tự động tắt của nhà máy.)

·         Xác định vai trò chủ yếu về cách làm việc an toàn. Bắt buộc huấn luyện liên tục người đều khiển nhà máy và nhân viên quản lý. Tăng cao phẩm chất máy móc đo đạc và điều khiển nhà máy . Xây dựng cho nhân viên nhà máy chương trình “ phù hợp cho nhiệm vụ” về nồng độ cồn, lạm dụng thuốc men.

·         Tăng cường  chương trình phản ứng khẩn cấp, bao gồm việc  báo cáo cho NRC về những điều kiện xảy ra bất thường 24/24 giờ mỗi ngày. Thực tập chương trình hành động khẩn cấp vài lần trong năm có sự tham gia của chánh quyền địa phương, tiểu bang , liên bang và NRC.

·         Tăng cường  nhiệm vụ của NRC như  quan sát, tìm ra sai sót,  thẩm định về khả năng vận hành nhà máy trong chu kỳ ấn định và tường trình cho công chúng.

·         Nhân viên cao cấp của NRC thường xuyên phân tích khả năng vận hành của những nhà máy cần thêm chú ý đáng kể.

·         Tăng thêm NRC thanh tra thường trực tại nhà máy, lần đầu năm 1977,  phải có 2 thanh tra cư ngụ gần và làm việc trực thuộc mỗi nhà máy ở Hoa kỳ để  quan sát nhà máy tuân theo luật chính phủ.

·         Tăng cường thực hiện: định hướng về an toàn cũng như kiểm tra và dùng sự đánh giá rũi ro để xác định sự thiệt hại cho đến tai nạn hiểm nghèo.

·         Tăng thêm và tổ chức lại cơ cấu nhân viên thuộc văn phòng khác nhau trong hệ thống NRC.

·         Thiết lập cơ quan INPO, kỹ nghệ điện nguyên tử cùng nhau thiếp lập qui chế của chính mình, tin tức của Viện năng lượng cung cấp thống nhất về qui lật và tác động qua lại với cơ quan NRC và những cơ quan khác.

·         Nhà máy điện nguyên tử gắn thêm dụng cụ để giảm nhẹ điều kiện tai nạn, theo dõi cường độ phóng xạ và tình trạng của nhà máy.

·         Nhà máy điện nguyên tử ban hành chương trình để sớm khám phá sự trở ngại của những dụng cụ an toàn quan trọng, và thu nhặt những tin tức, dữ liệu để chia xẻ kinh nghiệm nhanh chóng.

·         Tăng cường sinh hoạt quốc tế của NRC để chia xẻ kiến thức về an toàn nguyên tử với những quốc gia khác trong lĩnh vực kỹ thuật quan trọng.

6. Tình trạng hiện thời:

Ngày nay lò phản ứng của TMI-2 vĩnh viễn đóng cửa và nhiên liệu đã được tháo gỡ. Hệ thống nước làm nguội lò phản ứng đã tháo cạn và nước có chất phóng xạ dược trừ khử và bốc hơi. Những rác rưỡi có phóng xạ đã được chở đến nơi hủy bỏ và những mảnh vỡ của nhiên liệu và lò phản ứng được đưa đến phòng thí nghiệm quốc gia của bộ năng lượng ở Idaho. Năm 2001 công ty First Energy mua TMI-2 từ công ty GPU. First Energy có họp đồng theo dõi TMI-2 từ  công ty Exelon, công ty Exelon hiện là chủ và điều hành TMI-1. Công ty dự trù giữ nguyên trạng thái TMI-2 trong thời gian lâu dài, theo dõi khu lưu trử cho đến khi giấy phép hoạt động của TMI-1 hết hạn. Lúc đó cả hai nhà máy sẽ được tháo gỡ.

Sau đây là niên đại tổng quát của công trình làm sạch TMI-2 từ 1980 đến 1993:

Tháng 07 năm 1980: Lần đầu tiên nhân viên vào trong lò phản ứng sau tai nạn.

Tháng 11 năm 1980: Ban điều hành tháo gỡ TMI-2 lần đầu tiên nhóm họp với dân chúng, nhà khoa học, chính quyền địa phương và tiểu bang tại Harrisburg, Pennylvania.

Tháng 07 năm 1984: Cái chụp lò phản ứng (reactor vessel head) được tháo ra.

Tháng 10 năm 1985:  Bắt đầu tháo gỡ nhiên liệu.

Tháng 07 năm 1986: Chở những mảnh vỡ của lò phản ứng ra khỏi khu vực nhà máy.

Tháng 08 năm 1988: Công ty GPU đệ trình đề xuất tu chính giấy phép hoạt động TMI-2 thành giấy phép sở hữu và cho phép công ty giám sát lâu dài nơi lưu trữ .

Tháng 01 năm 1990: Nhiên liệu hòan tòan được tháo gỡ .

Tháng 07 năm 1990: Công ty GPU đệ trình ngân sách 229 tỷ để tháo gỡ phóng xạ của nhà máy.

Tháng 01 năm 1991: Bắt đầu cho bốc hơi nước tai nạn

Tháng 04 năm 1991: NRC ra bố cáo về sự yêu cầu sửa giấy phép của công ty GPU.

Tháng 02 năm 1992:  NRC công bố tường trình sự an toàn và cho chuyển giấy phép.

Tháng 08 năm 1993:  Công trình tháo gở nước chấm dứt: 2,23 triệu gallon nước đã tháo ra.

Tháng 09 năm 1993:  NRC cấp giấy phép sở hữu.

Tháng 09 năm 1993:  Ban điều hành tháo gỡ TMI-2 họp lần cuối cùng.

Tháng 12 năm 1993:  Lưu trử theo dõi bắt đầu.

7. Tin tức thêm:

Muốn biết thêm tin tức về tai nạn của TMI-2 xin liên lạc bằng Anh ngữ:

NRC phòng hồ sơ công cộng: 301-415-4733 hoặc 1-800-397-4209 hay email pdr@nrc.org

địa chỉ : 11555 Rockville Pike, Rockville, MD 20852.

Nên nhớ: hồ sơ bằng micro fiche và phải trả lệ phí .

8. Chú giải:

Những từ sau đây bằng Anh ngữ để rộng bề dư luận:

Auxiliary feedwater ‑ (see emergency feedwater)

Background radiation ‑ The radiation in the natural environment, including cosmic rays and radiation from the naturally radioactive elements, both outside and inside the bodies of humans and animals. The usually quoted average individual exposure from background radiation is 300 millirem per year.

Cladding ‑ The thin‑walled metal tube that forms the outer jacket of a nuclear fuel rod. It prevents the corrosion of the fuel by the coolant and the release of fission products in the coolants. Aluminum, stainless steel and zirconium alloys are common cladding materials.

Emergency feedwater system ‑ Backup feedwater supply used during nuclear plant startup and shutdown; also known as auxiliary feedwater.

Fuel rod ‑ A long, slender tube that holds fuel (fissionable material) for nuclear reactor use. Fuel rods are assembled into bundles called fuel elements or fuel assemblies, which are loaded individually into the reactor core.

Containment ‑ The gas‑tight shell or other enclosure around a reactor to confine fission products that otherwise might be released to the atmosphere in the event of an accident.

Coolant ‑ A substance circulated through a nuclear reactor to remove or transfer heat. The most commonly used coolant in the U.S. is water. Other coolants include air, carbon dioxide, and helium.

Core ‑ The central portion of a nuclear reactor containing the fuel elements, and control rods.

Decay heat ‑ The heat produced by the decay of radioactive fission products after the reactor has been shut down.

Decontamination ‑ The reduction or removal of contaminating radioactive material from a structure, area, object, or person. Decontamination may be accomplished by (1) treating the surface to remove or decrease the contamination; (2) letting the material stand so that the radioactivity is decreased by natural decay; and (3) covering the contamination to shield the radiation emitted.

Feedwater ‑ Water supplied to the steam generator that removes heat from the fuel rods by boiling and becoming steam. The steam then becomes the driving force for the turbine generator.

Nuclear Reactor ‑ A device in which nuclear fission may be sustained and controlled in a self‑supporting nuclear reaction. There are several varieties, but all incorporate certain features, such as fissionable material or fuel, a moderating material (to control the reaction), a reflector to conserve escaping neutrons, provisions for removal of heat, measuring and controlling instruments, and protective devices.

Pressure Vessel ‑ A strong‑walled container housing the core of most types of power reactors.

Pressurizer -  A tank or vessel that controls the pressure in a certain type of nuclear reactor.

Primary System ‑ The cooling system used to remove energy from the reactor core and transfer that energy either directly or indirectly to the steam turbine.

Radiation ‑ Particles (alpha, beta, neutrons) or photons (gamma) emitted from the nucleus of an unstable atom as a result of radioactive decay.

Reactor Coolant System ‑ (see primary system)

Secondary System ‑ The steam generator tubes, steam turbine, condenser and associated pipes, pumps, and heaters used to convert the heat energy of the reactor coolant system into mechanical energy for electrical generation.

Steam Generator ‑ The heat exchanger used in some reactor designs to transfer heat from the primary (reactor coolant) system to the secondary (steam) system. This design permits heat exchange with little or no contamination of the secondary system equipment.

Turbine ‑ A rotary engine made with a series of curved vanes on a rotating shaft. Usually turned by water or steam. Turbines are considered to be the most economical means to turn large electrical generators.

nguồn: http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/3mile-isle.html