Nghiệm thu đề tài: Nghiên cứu giải pháp môi trường, vật liệu, kết cấu và công nghệ xây dựng công trình nhà máy điện nguyên tử ở Việt Nam mã số: RD 32-03
Trước nguy cơ các nguồn năng lượng hoá thạch ngày một cạn kiệt, đe doạ an ninh về năng lượng của thế giới, ngay từ đầu thế kỷ XX, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu, tìm tòi các nguồn năng lượng mới. Một trong những nguồn năng lượng được phát hiện và có khả năng đảm bảo nhu cầu cho tương lai chính là năng lượng nguyên tử hay năng lượng hạt nhân. Đến nay, lịch sử xây dựng và phát triển nhà máy điện nguyên tử NMĐNT đã có trên 40 năm. Nhiều thế hệ NMĐNT với công nghệ ngày một hoàn thiện đã ra đời. Các nhà máy này đóng một vai trò quan trọng trong tổng sản lượng điện năng của nhiều nước trên thế giới như ở Đức 33%; Thuỵ Điển 44%; Hoa Kỳ 20%...
Đối với Việt Nam, công tác xây dựng NMĐNT là một lĩnh vực mới, cần được nghiên cứu và chuẩn bị kỹ. Để chuẩn bị cho công tác xây dựng phần công trình của NMĐNT đầu tiên ở nước ta, ngày 07/7/2006, Hội đồng KHKT chuyên ngành Xây dựng đã tiến hành nghiệm thu đề tài "Nghiên cứu giải pháp môi trường, vật liệu, kết cấu và công nghệ xây dựng công trình nhà máy điện nguyên tử ở Việt Nam" Mã số RD 32-03 do GS. TSKH Nguyễn Văn Liên, thứ trưởng Bộ Xây dựng làm chủ tịch hội đồng. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và nắm bắt các giải pháp vật liệu, kết cấu và công nghệ xây dựng công trình NMĐNT ở Việt Nam, đồng thời đề xuất một danh mục tiêu chuẩn làm căn cứ nghiên cứu để xem xét dự án khả thi xây dựng NMĐNT ở Việt Nam. Đề tài được thực hiện tại Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng từ tháng 10/2003 đến tháng 10/2005 do GS. TS Nguyễn Mạnh Kiểm là chủ trì đề tài.
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm 6 chương. Chương thứ nhất giới thiệu về công nghệ nhà máy điện nguyên tử gồm một số khái niệm cơ bản về công nghệ lò, xu hướng phát triển công nghệ ĐNT trong tương lai và các tiêu chí lựa chọn công nghệ lò. Hiện có trên 10 loại lò đang được sử dụng và nghiên cứu phát triển song cho đến nay, thực chất chỉ mới có 3 loại được công nhận là những công nghệ đã được kiểm chứng và phát triển nhiều nhất, đó là PWR, BWR và PHWR CANDU. Trên cơ sở các tiêu chí và điểm tối đa của các tiêu chí, nhóm đề tài sẽ lần lượt xem xét, so sánh, đánh giá 3 loại công nghệ lò và từ đó đưa ra các phương án đề xuất cho lựa chọn công nghệ NMĐNT đầu tiên của Việt Nam.
Chương 2 đề cập đến các vấn đề môi trường và quy hoạch trong xây dựng NMĐNT ở Việt Nam. Tiêu chí lựa chọn địa điểm xây dựng là phải đảm bảo an toàn cho nhà máy, cho môi trường tự nhiên và xã hội, cho cộng đồng dân cư, thuận lợi về các điều kiện tự nhiên như địa lý, địa chất, địa chấn, khí hậu và thuỷ văn. Trước hết, nhóm đề tài đã tiến hành phân tích và đánh giá tác động môi trường đối với nhà máy điện hạt nhân. Việc đánh giá tác động môi trường cần được thực hiện trong nhiều giai đoạn từ khi lựa chọn địa điểm xây dựng, khi nhà máy đi vào hoạt động và đến khi nhà máy ngừng hoạt động. Tiếp theo, nhóm đề tài nêu ra chiến lược môi trường và an toàn trong thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện nguyên tử như quản lý chất thải phóng xạ, vận chuyển an toàn chất phóng xạ, phòng tránh ngập lụt và các tác động do địa chấn, phòng chống cháy nổ trong thiết kế và vận hành. Cũng trong chương 2, nhóm đề tài đã đưa ra các tiêu chí quy hoạch và lựa chọn địa điểm bao gồm các tiêu chí về quỹ đất, điều kiện tự nhiên, địa chất thuỷ văn, địa chấn, nguồn cấp nước giải nhiệt, tác động đối với nền kinh tế, vị trí đối với các đô thị, an ninh quốc phòng và giao thông vận tải. Từ đó, nhóm đề tài đã tiến hành phân tích đánh giá cho điểm theo các tiêu chí và dự kiến 3 địa điểm xây dựng NMĐNT là tỉnh Cà Mau, tỉnh Ninh Thuận hoặc Bình Thuận và tỉnh Quảng Bình.
Nội dung của chương 3 chỉ đề cập đến những vấn đề chủ yếu nhất, đặc biệt là liên quan đến thiết kế kết cấu chịu lực của hạng mục lò phản ứng của NMĐNT. Phương pháp tính toán thiết kế kết cấu lò phản ứng vẫn sử dụng các nguyên tắc tính toán truyền thống sao cho các kết cấu phải đảm bảo điều kiện bền và sử dụng, ngoài ra còn phải tính toán thiết kế thêm về mặt an toàn sinh học do tác động của phóng xạ để đảm bảo tuyệt đối an toàn cho con người và môi trường. Thứ tự ưu tiên về tầm quan trọng và mức độ nguy hiểm theo hướng giảm dần là lò phản ứng, khu vực điều khiển hoạt động lò, khu vực chứa nhiên liệu và chất phóng xạ. Các khu vực còn lại có thể áp dụng như đối với công trình bình thường. Giải pháp kết cấu bảo vệ lò có hiệu quả là sử dụng các dạng hỗn hợp: BTCT - thép, BTCT ứng lực trước - thép, Kết cấu thép - bê tông, kết cấu thép ứng suất trước - bê tông. Trong đó chức năng cản xạ chủ yếu là bê tông, còn chức năng chống rò rỉ là kết cấu vỏ thép. Khi tính toán thiết kế NMĐNT cần dự trù hết các tải trọng và các sự cố có thể xảy ra.
Tại chương 4, nhóm đề tài đã đưa ra các giải pháp vật liệu cho xây dựng công trình NMĐNT ở Việt Nam. NMĐNT bao gồm các hạng mục quan trọng chứa các nguồn bức xạ và các hạng mục không chứa nguồn bức xạ. Phân tích các tác động của bức xạ tới vật liệu cho thấy tăng khả năng ngăn cản nơtron với mức năng lượng trung bình và thấp cần sử dụng các vật liệu có nguyên tử lượng thấp. Đối với bê tông cần nâng cao hàm lượng H và Fe trong thành phần. Đối với bức xạ gamma thì vật liệu càng nặng, được tạo thành từ các nguyên tố với nguyên tử càng cao càng có khả năng ngăn cản bức xạ gamma. Đây là căn cứ để lựa chọn các vật liệu cho lớp cản xạ trong NMĐNT. Phân tích nguồn tài nguyên trong nước cho thấy, trên cơ sở các khoáng sản sẵn có hoàn toàn có khả năng chế tạo được bê tông với các tính năng cản xạ đặc biệt. Các nghiên cứu tập trung theo hướng sử dụng cốt liệu nặng, cốt liệu chứa nước liên kết và phối hợp sử dụng hai loại cốt liệu trên để chế tạo bê tông siêu nặng và bê tông hydrat.
Chương 5 đề cập đến công nghệ thi công công trình NMĐNT. Giải pháp xây dựng NMĐNT là cần đưa ra phương án giải quyết các vấn đề về vật liệu xây lắp, mặt bằng, kết cấu NMĐNT và trình tự tiến hành thi công các hạng mục công trình. Đồng thời cũng phải đưa ra phương án quản lý thi công và các biện pháp đảm bảo an ninh, an toàn... trong giai đoạn xây dựng và lắp đặt. Để thực hiện tất cả các công việc trên trong xây lắp là tiến hành hàng loạt các giải pháp về kỹ thuật: vật liệu, kết cấu, vận chuyển, tài liệu kỹ thuật và các thiết bị chuyên ngành phục vụ thi công xây lắp. Tổ chức tốt công tác chế tạo kết cấu, tổ hợp kết cấu và thiết bị cho công tác lắp đặt khối. Tổ chức tốt công tác xây lắp bằng việc áp dụng những giải pháp tiên tiến. Tổ chức các đội chuyên ngành và có nhiều kinh nghiệm. Tổ chức tốt công tác điều hành và kiểm tra chất lượng.
Chương 6 đề xuất một số danh mục tiêu chuẩn phục vụ cho việc xây dựng công trình NMĐNT ở Việt Nam. Việc thu thập tiêu chuẩn đồng bộ theo hệ thống là khá khó khăn do mỗi nước tuỳ theo điều kiện của mình mà có quy định riêng, những vấn đề kỹ thuật then chốt thì không phổ biến rộng rãi. Ngoài các tiêu chuẩn, quy phạm thì cần sưu tập thêm các tài liệu và sách chuyên ngành.
Tóm lại, lĩnh vực xây dựng NMĐNT là một lĩnh vực hoàn toàn mới mẻ đối với Việt Nam. Việc nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu giải pháp môi trường, vật liệu, kết cấu và công nghệ xây dựng công trình nhà máy điện nguyên tử ở Việt Nam" là rất cần thiết. Việt Nam cần làm chủ được các vấn đề kỹ thuật then chốt như giải pháp vật liệu, kết cấu, công nghệ thi công và môi trường... sao cho vừa đảm bảo an toàn, vừa phù hợp với điều kiện nguyên vật liệu và khí hậu nước ta. Đây là đề tài được thực hiện công phu, nghiêm túc, có giá trị khoa học và thực tiễn cao. Đề tài đã được hội đồng nhất trí nghiệm thu và xếp loại xuất sắc.
Nguyễn Hồng Trang