ỨNG DỤNG SỐ LIỆU QUAN TRẮC HẠT NHÂN PHÓNG XẠ CỦA CTBTO CHO ỨNG PHÓ SỰ CỐ HẠT NHÂN XUYÊN BIÊN GIỚI
08:08 15/07/2019: Bài viết này giới thiệu khả năng quan trắc hạt nhân phóng xạ của Tổ chức Cấm thử hạt nhân toàn diện (CTBTO) và số liệu quan trắc hạt nhân phóng xạ trong suốt thời gian xảy ra tai nạn hạt nhân tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản, tháng 3/2011. Trong khuôn khổ bài viết, chúng tôi nhấn mạnh đến việc giới thiệu số liệu quan trắc của các trạm quan trắc của CTBTO nằm xung quanh Việt Nam, và đề cập đến việc sử dụng số liệu này cho quá trình ứng phó của Việt Nam đối với tai nạn hạt nhân xuyên biên giới của nhà máy điện hạt nhân Fukushima cũng như cho tai nạn xuyên biên giới nói chung.
1. MẠNG QUAN TRẮC HẠT NHÂN PHÓNG XẠ (IMS) CỦA CTBTO
Mục tiêu xây dựng mạng quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO là thu thập và phát hiện hạt nhân phóng xạ trong khí quyển để giúp khẳng định liệu có khả năng có vụ nổ thử hạt nhân phóng xạ nào được thực hiện trên trái đất hay không. Số liệu thu thập được sẽ được lưu giữ, phân tích, và cung cấp cho các quốc gia thành viên.
Mạng quan trắc gồm 80 trạm quan trắc hạt nhân phóng xạ hạt (Cs-137, I-131…), 40 trong số 80 trạm này được trang bị thêm thiết bị có khả năng phát hiện khí Xe phóng xạ.
- 80 Trạm quan trắc hạt nhân phóng xạ hạt được trang bị máy lấy mẫu khí, hệ thống đo tia gamma với đầu đo bán dẫn HpGe siêu tinh khiết
- 40 Trạm quan trắc Xenon phóng xạ được trang bị với hệ thống phát hiện Xenon phóng xạ chuyên dụng. Có 3 loại được sử dụng: Spalax của Pháp, Sauna của Thụy Điển, Arix của Nga.
Theo thiết kế, mạng quan trắc này có thể phát hiện vụ nổ hạt nhân công suất 1 kilo tấn (1000 tấn TNT) trong khí quyển hoặc vụ nổ dưới lòng đất hoặc dưới nước có phát tán hạt nhân phóng xạ vào khí quyển với xác suất phát hiện 90% trong khoảng 14 ngày (kể cả 3 ngày là thời gian báo cáo).
Để có được địa điểm quan trắc tốt, điều quan trọng là phải có các tiêu chí cụ thể cho các vị trí đặt trạm. Vị trí cần được tối ưu hóa, tính đến các yếu tố về phông phóng xạ, khí hậu, vận hành và cơ sở hạ tầng cũng như các yếu tố về xã hội và chính trị.
Các trạm quan trắc xung quanh Việt Nam
Trong quá trình đám phán Hiệp ước, không có trạm quan trắc nào được dự kiến đặt tại Việt Nam, tuy nhiên nhiều trạm được đặt tại khu vực Châu Á xung quanh Việt Nam.
Các trạm quan trắc hạt nhân phóng xạ hạt xung quanh Việt Nam gồm: Trung Quốc: 03; Thái Lan: 01; Malaysia: 01; Nga:02; Phillipines: 01; Mông Cổ: 01.
Các trạm quan trắc Xenon phóng xạ xung quanh Việt Nam gồm: Trung Quốc: 02, Thái Lan: 01, Nhật Bản: 01, Nga: 01;  Mong cổ: 01.
Hệ thiết bị phát hiện phóng xạ hạt
Máy lấy mẫu khí  - để thu gom lượng lớn các hạt bụi khí.
Phin lọc - để bẫy các hạt bụi khí hiệu quả; được chuyển đổi / nén thành hình học phù hợp nhất cho các phép đo hoạt độ phóng xạ gamma.
Thiết bị phát hiện – Đầu đo có độ phân giải tốt, hiệu quả phát hiện càng cao càng tốt, có lớp che chắn bằng chì (phông thấp).
Máy phân tích đa kênh, hệ thống máy tính, phần mềm vận hành trạm - để tạo ra dữ liệu phổ thô được truyền đến IDC để phân tích.
Hệ thiết bị phát hiện khí Xenon phóng xạ
Khí Xenon là loại khí trơ do dó cách thu gom mẫu Xenon phóng xạ không giống với cách thu gom mẫu hạt nhân phóng xạ hạt. Để quan trắc khí Xenon phóng xạ, mạng quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO  sử dụng 3 loại thiết bị phát hiện Xenon phóng xạ, đó là Spalax, Sauna, Arix. Cả 3 thiết bị này được chế tạo với dạng khối tích hợp cả hệ thu gom mẫu và hệ đo đạc.
2. SỐ LIỆU QUAN TRẮC HẠT NHÂN PHÓNG XẠ CỦA CTBTO
Số liệu từ các trạm quan trắc IMS của CTBTO được truyền trực tiếp về Trung tâm dữ liệu quốc tế IDC của CTBTO. Tại IDC số liệu được đánh giá, phân tích, lưu giữ và cung cấp cho các quốc gia thành viên của Hiệp ước.
Kết quả từ việc phân tích số liệu phổ gamma của các trạm quan trắc là nồng độ hoạt độ của các hạt nhân phóng xạ hạt trong không khí, biểu diễn trong đơn vị µBq/m3.
Đối với Xenon phóng xạ, hệ đo Spalax có nguyên lý đo phổ gamma giống như hệ thống phổ kế gamma sử dụng cho hạt nhân phóng xạ hạt. Hệ đo Sauna sử dụng kỹ thuật đo trùng phùng gamma-beta, do vậy có thể cải thiện độ nhạy xác định cho cả 4 đồng vị: Xe-131m, Xe-133, Xe-133m, Xe-135.
Trang web bảo mật của CTBTO
Tất cả dữ liệu thô và kết quả phân tích do IDC thực hiện được thể hiện trên trang web bảo mật của CTBTO và tất cả các quốc gia thành viên đều có quyền truy cập và tải số liệu về cho mục đich kiểm chứng.
CTBTO cho phép mỗi quốc gia đăng ký đến 25 người sử dụng, họ có quyền truy cập dữ liệu của CTBTO thông qua mật khẩu do CTBTO cung cấp.
Số liệu quan trắc của một số trạm quan trắc xung quanh Việt Nam
Hạt nhân phóng xạ hạt
Hàng ngày Trung tâm dữ liệu quốc tế (IDC) của CTBTO nhận, phân tích và lưu giữ số liệu từ tất cả các trạm quan trắc của CTBTO. Khi hoàn thiện, mạng quan trắc hạt nhân phóng xạ sẽ bao gồm 80 trạm hạt nhân phóng xạ hạt, trong đó 40 trạm được trang bị thêm thiết bị phát hiện  hạt nhân xenon phóng xạ. CTBTO ưu tiên nhận diện các hạt nhân phóng xạ nhân tạo thích hợp cho mục đích kiểm chứng, phổ biến nhất là Xe-133, Cs-137, I-131, La-140, Nb-95. Những hạt nhân nhân tạo không tồn tại trong tự nhiên, mà chúng chỉ xuất hiện từ khi con người tạo ra bom hạt nhân và ngành công nghiệp điện hạt nhân và ứng dụng năng lượng nguyên tử trong đời sống như sản xuất đồng vị phóng xạ dùng trong y tế. Bởi vậy khả năng phát hiện các hạt nhân phóng xạ nhân tạo trong khí quyển rất thấp.
Các hạt nhân phóng xạ hạt nhân tạo (như Cs-137, I-131, Na-24…) rất hiếm xuất hiện trong khí quyển. Tuy nhiên, tại trạm JPP38 đặt tại Takashaki, Nhật bản thường xuyên xuất hiện bởi ảnh hưởng của tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima tháng 3/2011. Hiện tại xung quanh khu vực địa điểm nhà máy điện hạt nhân vẫn tồn tại nhiễm bẩn phóng xạ từ vụ nổ các nhà máy, và bụi Cs-137 được gió cuốn hút lên và phát tán vào trong khí quyển và được trạm JPP38 thu nhận được. Trạm MYP42 đặt tại Malyasia hầu như không phát hiện Cs-137 cũng có thể do nằm xa Nhật Bản. Như vậy dựa trên số liệu quan trắc liên tục, phông của các hạt nhân phóng xạ nhân tạo tại các trạm được xác định và bất cứ số liệu khác thường nào so với nền phông có thể được quan tâm nghiên cứu để làm rõ nguyên nhân và nguồn gốc của nó.
Hạt nhân xenon phóng xạ
Nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy phân bố Xe-133 trên bề mặt trái đất như hình dưới đây:
Để có thể đánh giá nền phông Xe phóng xạ, nhiều tổ chức và cơ quan khoa học thế giới đang hợp tác nghiên cứu nền phông Xe-133 theo vị trí địa lý và theo mùa, cũng như nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt động sản xuất đồng vị phóng xạ cho y tế tại các cơ sở sản xuất lớn trên thế giới lên nền phông Xe-133 cho mục đích kiểm chứng Hiệp ước, tức là phát hiện Xenon phóng xạ từ các vụ nổ thử hạt nhân giấu diếm.
Mạng lưới quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO được phân bổ trên khắp thế giới rất hữu ích đối với công tác cung cấp số liệu hạt nhân phóng xạ cho các quốc gia thành viên trong trường hợp xảy ra tai nạn hạt nhân xuyên biên giới. Tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima, Nhật bản năm 2011 cho chúng ta thấy số liệu quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO đã hỗ trợ tích cực cho nhiều quốc gia trong quá trình ứng phó sự cố hạt nhân xuyên biên giới.
3. SỐ LIỆU QUAN TRẮC CỦA CTBTO TRONG TAI NẠN NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN FUKUSHIMA 3/2011
Số liệu quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO xung quanh Việt Nam
Khi xảy ra tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima ngày 13/3/2011, trạm quan trắc JPP38 của CTBTO đặt tại Takashaki, cách nhà máy điện Fukushima khoảng 200 km phát hiện ngay được các hạt nhân phóng xạ nhân tạo. Các ngày tiếp theo, nhiều trạm quan trắc của CTBTO trên khắc thế giới cũng đã ghi nhận được các hạt nhân phóng xạ nhân tạo từ tai nạn này tùy thuộc vào điều kiện khí hậu trong khoảng thời gian đó. Mặc dù rất xa Nhật Bản, các trạm quan trắc tại Hoa Kỳ và Canada ghi nhận được hạt nhân phóng xạ rất sớm bởi chúng di chuyển theo luồng khí quyển từ Nhật Bản đi qua Thái Bình dương đến Hoa Kỳ và Canada.
Sử dụng số liệu quan trắc của CTBTO trong quá trình ứng phó khẩn cấp hạt nhân của Việt Nam trong tai nạn Fukushima
Tai nạn hạt nhân tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima Nhật Bản đã làm cho dân chúng ở nhiều quốc gia lo lắng sẽ có ảnh hưởng đến sức khỏe và tại một số nước họ đã mua I ốt để phòng ngừa. Trong hoàn cảnh đó, kế hoạch ứng phó quốc gia đối với tai nạn xuyên quốc gia là hết sức quan trọng nhằm cung cấp và đánh giá số liệu liên quan đến sự lan tỏa vật liệu phóng xạ do tai nạn, dự đoán mức độ phóng xạ là bao nhiêu, có ảnh hưởng đến sức khỏe dân chúng không, chuẩn bị triển khai công tác ứng phó khẩn cấp trong trường hợp nguy cấp xảy ra như thế nào và nhiều vấn đề liên quan khác như kiểm soát người, hàng hóa, thực phẩm di chuyển vào lãnh thổ từ khu vực bị ảnh hưởng phóng xạ nặng nề do tai nạn…
Tại Việt Nam, sau khi tai nạn Fukushima xảy ra, Chính phủ giao Bộ Khoa học và Công nghệ là cơ quan chủ trì việc ứng phó tai nạn hạt nhân xuyên biên giới này, phối hợp với nhiều Bộ ngành khác thành lập tổ công tác ứng phó đặc biệt. Tổ có nhiệm vụ nghiên cứu, tìm hiểu diễn biến, tình hình vụ tai nạn, thu thập số liệu phóng xạ trên tất cả các kênh thông tin cung cấp cho Bộ KHCN để thực hiện những hành động ứng phó hợp lý với tình hình tai nạn, cũng như công bố thông tin về tai nạn và số liệu phóng xạ trên lãnh thổ Việt Nam thông qua phương tiện thông tin đại chúng, quản lý kiểm soát phóng xạ nhập khẩu vào Việt Nam….
Thông tin về tình hình lan truyền phóng xạ trong không khí từ tai nạn nha máy điện hạt nhân Fukushima có thể được cung cấp từ các cơ quan quốc tế như Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) thông qua Công ước cảnh báo sớm tai nạn hạt nhân và phóng xạ, từ tổ chức CTBTO thông qua Hiệp ước cấm thử hạt nhân toàn diện và thông tin cũng có thể thu thập qua các kên thông tin khác trên internet…Tuy nhiên tại thời điểm đó, số liệu phóng xạ do IAEA cung cấp là số liệu suất liều phóng xạ trong không khí, số liệu này hầu như không thay đổi ngoại trừ khu vực xung quanh địa điểm nhà máy điện hạt nhân Fukushima trong vòng bán kính khoảng 100 km. Vì vậy số liệu nồng độ hoạt độ hạt nhân phóng xạ của CTBTO rất hữu ích và đáng quan tâm.
Hàng ngày các đơn vị chuyên môn trình lên tổ công tác đặc biệt thông tin liên quan phóng xạ để tổng hợp, bao gồm thông tin về nền phông phóng xạ trong không khí (thể hiện mức liều phóng xạ), thông tin về nồng độ hoạt độ hạt nhân phóng xạ tại các trạm quan trắc quốc tế của CTBTO và dự đoán đường đi của đám mây phóng xạ, cũng như nhiều thông tin liên quan khác từ IAEA và các kênh thông tin khác…  
Cho mục tiêu đánh giá sự thay đổi nồng độ hoạt độ hạt nhân phóng xạ trong không khí và sự lan truyền của chất phóng xạ từ tai nạn xuyên biên giới xảy ra thế nào trên toàn cầu thì số liệu quan trắc của CTBTO rất hữu ích. Trong suốt thời gian tai nạn, số liệu hạt nhân phóng xạ thu nhận được từ các trạm quan trắc của CTBTO thường xuyên được tổng hợp và các hình ảnh từ tính toán mô phỏng vận chuyển khí quyển để dự đoán đường đi của đám mây phóng xạ cũng như mức độ phóng xạ liên quan được thu thập và cung cấp cho tổ công tác đặt biệt.
Ví dụ về bản báo cáo tổng hợp hàng ngày các thông tin liên quan tình hình phóng xạ của  CTBTO do các đơn vị chuyên môn cung cấp cho tổ công tác đặc biệt
Hình trên là một trong các báo cáo về tình hình phóng xạ xuyên biên giới do đơn vị chuyên môn trình lên tổ công tác đặc biệt bao gồm: hình ảnh các trạm quan trắc của CTBTO phát hiện được hạt nhân phóng xạ, bảng kết quả sau khi phân tích số liệu chứa đựng nồng độ hoạt độ của các hạt nhân phóng xạ phát hiện được tại các trạm quan trắc, và hình ảnh di chuyển của đám mây phóng xạ có thể cho chúng ta dự đoán những khu vực nào có thể bị ảnh hưởng và thời điểm bị ảnh hưởng. Trong suốt quá trình ứng phó, số liệu hạt nhân phóng xạ xác định được tại các trạm quan trắc của CTBTO cao hơn rất nhiều so với số liệu quan trắc được khi chưa có tai nạn, tuy nhiên vẫn thấp hơn rất nhiều so với giới hạn nồng độ hạt nhân phóng xạ cho phép trong khí quyển, và không ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Dựa trên các báo cáo hàng ngày của các cơ quan chuyên môn tổ công tác đặc biệt sẽ tổng hợp và trình Bộ KHCN, lãnh đạo Bộ KHCN sẽ ban hành các quyết định liên quan. Những thông báo về tình hình phóng xạ trên lãnh thổ Việt Nam được Bộ KHCN phê duyệt và đăng trên các phương tiện thông tin đại chúng theo đúng qui định. Hình bên là ví dụ về tin tức được đăng trên tời báo mạng ViệtNamnet về tình hình phóng xạ trong ngày 20/3/2011.
Tóm lại, thông tin liên quan về nồng độ hạt nhân phóng xạ và dự báo hướng di chuyển của đám mây phóng xạ trong khí quyển của CTBTO rất hữu ích cho công tác ứng phó tai nạn hạt nhân xuyên biên giới trong quá trình tai nạn hạt nhân xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima, Nhật Bản 3/2011. Những thông tin này cùng với những thông tin về phóng xạ do các cơ quan khoa học của Việt Nam đo đạc và cung cấp giúp chính quyền có những quyết định chính xác, kịp thời trong quá trình ứng phó tai nạn hạt nhân nhằm giải tỏa sự lo lắng của dân chúng về tình hình phóng xạ trên lãnh thổ Việt Nam do ảnh hưởng của tai nạn hạt nhân xuyên biên giới, cũng như là những quyết định ứng phó trong trường hợp phải thực hiện các biện pháp ứng phó cần thiết.
4. NHẬN XÉT
Mặc dù tai nạn hạt nhân xảy ra đối với các nhà máy điện hạt nhân là rất hiếm, nhưng một số tai nạn hạt nhân xảy ra trước đây như tai nạn nhà máy điện hạt nhân Chernoby, nhà máy điện hạt nhân Fukushima,…cho chúng ta thấy cần phải quan tâm đặc biệt đến các tai nạn hạt nhân, phải có động thái tích cực trong chuẩn bị ứng phó tai nạn hạt nhân xuyên biên giới.
Hậu quả tai nạn hạt nhân thực sự khủng khiếp và có tính chất lâu dài. Để hạn chế ảnh hưởng của nó, không có cách nào khác là chúng ta phải xây dựng kế hoạch ứng phó hợp lý và phải duy trì khả năng ứng phó để có thể luôn sẵn sàng triển khai kế hoạch khi tai nạn hạt nhân xuyên biên giới xảy ra.
Một trong những việc quan trọng nhất khi ứng phó tai nạn hạt nhân là sự cần thiết có các thông tin liên quan đến mức phóng xạ phát ra từ tai nạn, cần có số liệu quan trắc phóng xạ liên tục ngay từ khi tai nạn xảy ra, cần phải biết sự di chuyển của vật chất phóng xạ trong khí quyển và mức độ phóng xạ liên quan để đưa ra các quyết định ứng phó hợp lý, kịp thời nhằm đảm bảo sức khỏe con người.
Thông tin về mức phóng xạ có thể được các cơ quan khoa học trong nước đo đạc và cung cấp trong quá trình ứng phó, và có thể được bổ sung bởi số liệu quan trắc từ các mạng quan trắc phóng xạ quốc tế, vùng…Trong đợt ứng phó tai nạn hạt nhân nhà máy điện hạt nhân Fukushima tháng 3/2011 do Bộ KHCN chủ trì, những số liệu quan trắc và kết quả tính toán mô phỏng di chuyển của đám mây phóng xạ từ dữ liệu quan trắc của CTBTO đã góp phần vào các quyết định ứng phó hợp lý và kịp thời của Bộ KHCN trong suốt quá trình ứng phó khẩn cấp tai nạn hạt nhân xuyên biên giới tháng 3/2011.
Qua tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima 3/2011 có thể khẳng định rằng số liệu quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO rất hữu ích trong trường hợp tai nạn hạt nhân xuyên biên giới nói riêng và tai nạn hạt nhân nói chung. Hiện tại, các cơ quan khoa học đang tích cực tìm hiểu, nghiên cứu và khai thác cơ sở dữ liệu quan trắc của CTBTO cho mục đích cảnh báo và cung cấp số liệu phóng xạ cũng như dự đoán sự di chuyển đám mây phóng xạ trong trường hợp xảy ra tai nạn hạt nhân với độ chính xác cao và kịp thời. Tất nhiên, các công việc trên cũng luôn đồng hành và kết hợp với các hoạt động nghiên cứu dữ liệu quan trắc của CTBTO cho mục tiêu kiểm chứng Hiệp ước, tức tìm kiếm và phát hiện bằng chứng của bất kỳ một vụ nổ hạt nhân nào được thực hiện tại bất kỳ nơi nào trên trái đất./.
NTH, Cục ATBXHN
Tin bài khác
Online: 55
Số lượt truy cập: 6244066
Lên đầu trang