Các Lò phản ứng Hạt nhân Mới hơn có thể không bị hỏng

Hà Nội đề nghị

Các mẫu thiết kế lò phản ứng hạt nhân mới nhất có thể giúp tránh quá nhiệt và các vụ nổ đã xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi ở Nhật Bản theo sau các trận động đất mạnh và sóng thần xảy ra vào thứ Sáu rồi. Các thiết kế lò phản ứng mới hơn đề nghị sử dụng hệ thống làm mát thụ động, hệ thống này vẫn họat động sau khi bị cúp điện, không như đã xảy ra ở Nhật Bản, cùng với các phương pháp mới khác để quản lý nhiệt trong lò phản ứng.

Hôm Thứ hai, các nhân viên vận hành nhà máy điện tại Nhật Bản tiếp tục đấu tranh để làm mátcác lò phản ứng tại nhà máy Daiichi. Hai vụ nổ đã xảy ra ở các bộ phận trong nhà máy, nhưnglõi của lò phản ứng và kết cấu ngăn chặn chính dường như không bị hư hại. (Đã có báo cáo về "tiếng nổ" thứ ba.) Cho đến nay tương đối ít lượng bức xạphát ra ngoài và các chuyên gia nói rằng việc tan chảyhoàn toàn dẫn đến một lượng lớn chất phóng xạ phát ra môi trường là khó có thể xảy ra.Trong vòng một vài ngày tới, các lõi lò phản ứng sẽlạnh đến mứcdễ dàng quản lý hơn.

Các nhà máy điện Daiichi tự động tắt sau khi động đất đạt đến 9,0 độ richter, nhưng các lõi của bốn lò phản ứng vẫn cần phải làm mát để ngăn chặn việc tan chảy. Việc làm mát này bình thường được cung cấp bằng cách dùng điện để bơm nước vào lõi. Trận động đất đã cắt nguồn điện chạy các bơm nước, rồi đến lượt máy phát điện diesel dự phòng bị hỏng, có thể là do sóng thần gây ra. Mặc dù chi tiết khó có thể xác nhận, có vẻhệ thống bơm nước làm mát sử dụng pin và hơi nước cũng không thành công, và hệ thống trao đổi nhiệt để giải nhiệt cho nước làm mát xung quanh lò phản ứng dường như cũng bị hỏng, Andrew Kadaknói, một nhà nghiên cứuhội viên của MIT.

Nhân viên vện hành nhà máy dùng ống cứu hỏa để bơm nước biểnvào các lò phản ứng Daiichi để làm mát, Michael Podowski nói, một giáo sư thỉnh giảng khoa học hạt nhân và kỹ thuật tại MIT, nhưng hệ thống làm lạnh lại không hoạt động, nên không thể loại bỏnhiệttừnướcqua bộ trao đổi nhiệt của hệ thống làm lạnh. Kết quả là, nước biển nóng lên và chuyển thành hơi nước, gây áp lực ngày càng tăng bên trong tòa ngăn phóng xạ.

Nhiệt độ cao cũng tạo điều kiện cho một phản ứng hóa học giữa zirconi trong các thanh nhiên liệu và nước, tạo ra oxit zirconi và hydro. Khi áp suất tích tụ tăng, nhân viên vận hành xả hơi nước và hydro ra một kết cấu ngăn phóng xạ thứ hai bên ngoài. Tại Daiichi, sự tích tụ của khí hydro gây ra vụ nổ trong các cấu trúc này. Nhà điều hành nhà máy,Công ty Điện lựcTokyo,tuyên bốrằng họ tin rằng cấu trúc bê tông chính bên trong bao quanh lò phản ứng này vẫn còn nguyên vẹn.

Tuy nhiên, khi hơi nước thoát ra từ các lò phản ứng, mực nước hạ xuống,nhữngthanh nhiên liệu lò phản ứng bị nhô lên, làm hệ thống bắt đầu quá nhiệt. Nhân viên vận hành đanglàm việc để bơm nước biển nhiều hơn vào hệ thống để làm mát, nhưng lại gặp phải trục trặc với các vanan toàn và các hệ thống khác nữa. Trong báo cáo mới nhất, cũng không rõ là họ bao phủ các thanh nhiên liệu lại có thành công hay không, liệu các thanh nhiên liệu có bị tan chảy không. Cũng không rõ là các tòa nhà ngăn phóng xạ lan ra ngoài có ngăn chặn được các vật liệu nóng chảy không.

Bước quan trọngtiếp theo là sửa chữa hoặc thay thế hệ thống trao đổi nhiệt để có cái mà loại bỏ nhiệt từ nước biển. Việc này sẽ chặn đứng sự phát sinh hơi nước mang theo chất phóng xạ vào khí quyển.

Các lò phản ứng tại nhà máy hạt nhân, được xây dựng vào đầu năm 1970, dựa trên các hệ thống làm mát chủ động cần có điện để hoạt động. Các thiết kế nhà máy mới hơn sẽ giảm bớt hoặc loại bỏ nhu cầu làm mát chủ động, tận dụng sự đối lưu tự nhiên hay một hệ thống "cấp nhờ trọng lượng"để làm mát các lò phản ứng trong trường hợp khẩn cấp.


Chẳng hạn trong một thiết kế tương đối mới Westinghouse AP1000, nước được treo bên trên tòa nhà lò phản ứng. Nếu áp suất trong hệ thống giảm, sẽ làm nước chảy vào khu vực lò phản ứng, nhấn chìm nó trong nước đủ để giữ cho nó mát mẻ.

Hệ thống thụ động có thểtốt hơn trong trường hợp mất điện, không thểnói chúng luôn luôn là hệthống an toàn nhất. Kadak nói rằng trong hệ thống chủ động, sẽ dễ dàng hơn để đảm bảo rằng chất làm mát được đưa đến nơi chính xác cần thiết, chỉ đơn giản là bơm vào đúng vị trí cần thiết.Thiết kế hệ thốngthụ độngđòi hỏi các mô hình phức tạp về vận động của chất lỏng như thế nào trong một hệ thống có thể đáp ứng không chính xác do bị hư hỏng.

Kadak nói rằng các thiết kế lò phản ứng thậm chí tiên tiến hơn có thể vượt qua những vấn đề này. Một số lò phản ứng tiên tiến sử dụng các kim loại nóng chảy để làm mát các lò phản ứng, khối lượngcủa các hệ thống này là đủ để cung cấp làm mát trong trường hợp khẩn cấp,ôngnói,ngay cả nếu các kim loại nóng chảy bị di dời do động đất, vẫn có thể có vấn đề gì đó trong bản thân nó.Ông ta đã cống hiến hầu hết sự nghiệp của mình cho một giải pháp thay thế tiên tiến khác,"lò phản ứng nền viên sỏi ," được thiết kếđể làm cho các nhiên liệu không thể đạt đủ độ nóng để tan chảy. Tuy nhiên các lò này chỉ tạo ra được khoảng 1/10 lượng năng lượngnếu cùng kích thước với những lò truyền thống.

Kadak nói về tổng thể, thậm chí thiết kế lò phản ứng hiện nay nói chung là an toàn."Chúng ta không nên bỏ qua tầm cỡ của trận động đất và lũ lụt," ông nói. "nhà máyđiện hạt nhân đã được thiết kếcho động đất và bão, và trong một số nơi là song thần. Nhưng những cơn sóng thần đãlớnđếm mức không ngờ tới."