1.4 là bản đồ cảnh báo sóng thần vào 14:49 đúng 3 phút sau khi động đất xảy ra được phát trên các

Hình 1.3: Bản đồ kiến tạo Nhật Bản

kênh truyền hình Nhật Bản.

Báo động bằng loa phóng thanh và còi hú cũng được tiến hành ở các miền duyên hải, xe tuần tra dọc đường bờ biển sẽ gọi mọi người tránh xa bờ. Một mạng lưới các camera an ninh ven biển sẽ nối trực tuyến với truyền hình để theo dõi tình hình sóng vào bờ.

1.4.1 Cuộc đổ bộ đầu tiên của Tsunami

Nhưng mọi việc thay đổi chỉ trong vài phút sau. Kurokawa vị kiến trúc sư lâu năm ngồi gần màn hình nhất thốt lên "sao dự báo chuyển thành 10m hết nhỉ?" Lúc này là 15:00 Camera trên truyền hình NHK quay cận cảnh một cây cầu ở Kamaishi một thành phố nhỏ ở tỉnh Iwate. Lúc này ở góc quay hẹp dưới chân cầu đường cao tốc đô thị (elevated highway) này người ta có thể thấy ô tô và nhiều thứ khác trôi như những chiếc hộp xốp.

Hình 1.4: Bản đồ cảnh báo sóng thần 3 phút sau động đất

Hình 1.5: Dự báo chiều cao sóng trên truyền hình trong những phút đầu tiên

Hình 1.6: Hình ảnh đầu tiên trên NHK khi sóng thần ập vào Kamaishi

Phản ứng đầu tiên của tôi là gọi điện thoại di động cho vợ tôi, bà bầu sắp sinh con gái rượi của tôi. Vợ tôi biết tính tôi hay hiếu kỳ với tin tức trên truyền hình. Nhiều lần trước khi có cảnh báo sóng thần trong nhà chỉ có tôi dán mắt vào ti vi xem thực ra sóng thần trông thế nào khi nó vào bờ và lần nào cũng chỉ là những con sóng vài chục centimet. Nhưng lần này thì khác tôi nói với vợ. Em bật truyền hình lên xem động đất lớn lắm.

Đặt ống điện thoại xuống là lúc trên màn hình tàu thuyền ở đâu bỗng dưng trôi ngược vào thành phố va vào cây cầu chui qua nó trong trạng thái nghiêng ngả. Có thể nhìn thấy vài vị tài xế lái xe tải trên cầu đã dừng lại nhìn cảnh nước cuồn cuộn dưới chân cầu nơi trước đó vài phút là đô thị và đường xá bỗng chốc trở thành dòng sông. Cuối cùng là cả một ngôi nhà to trôi tuột qua cây cầu đó. Có lẽ những người đứng trên cầu đã trải qua một phen hãi hùng hơn bất kỳ cảnh tượng nào mà các bộ phim hành động Mỹ thường dựng.

Sóng thần hay Tsunami như cách gọi của người Nhật bắt đầu tàn phá toàn bộ bờ phía đông bắc Nhật bản từ 3 giờ chiều ngày 11 tháng 3 năm 2011.

Đến lúc này các con số dự báo đã khác hẳn chiều cao sóng ở các điểm báo của Iwate và Miyagi đều quá 10m. Cũng phải nói thêm rằng trong thang cảnh báo của JMA sóng cao 3 m đã được liệt kê vào sóng rất lớn. Hình 1.7 là màn hình trên truyền hình vào khoảng 15:10 sau khi sóng ập đến đa số các thành phố ven biển phía đông bắc. Màn hình báo tất cả các con sóng đều cao hơn 10m ở Iwate, Miyagi,Fukushima và cả Chiba.

1.4.2 Và sức tàn phá khổng lồ của tsunami

Có lẽ những hình ảnh đầu tiên ở Kamaishi mà NHK thu được đã quá sốc với phóng viên hiện trường của NHK họ đã ngay lập tức cất cánh từ các trung tâm truyền hình bằng trực thăng chuyên dụng. Và cũng chính vì thế cả thế giới đã được chứng kiến trực tuyến cảnh tượng hãi hùng khi sóng thần tàn phá thành phố làng mạc đông bắc Nhật Bản.

Sau đoạn truyền hình trực tuyến ở Kamaishi là toàn cảnh sóng thần tràn vào vùng đồng bằng ven biển Sendai. Tất cả chúng ta có lẽ đã được thấy cảnh tượng này con nước đầu đen kịt đội trên nó là nhà cửa, ô tô và hằng hà vô số những mảnh gỗ có lẽ bị xé tung từ các căn nhà kéo vào đồng ruộng thành phố Sendai. Tốc độ lan trên đất liền nếu so với tốc độ của một số xe ô tô vội vã bứt khỏi con sóng khi chạy về phía lục địa khoảng độ 30 đến 40 km giờ. Tuy không nhanh như tốc độ

Hình 1.7: Chiều cao sóng thực tế được báo trên truyền hình

Hình 1.8: Sóng thần tàn phá Sendai

lan ngoài biển nó đủ nhanh để đuổi theo bất cứ cư dân nào còn sót lại trong vùng làng mạc mà nó tràn tới. Con sóng ở Sendai tràn qua đê biển lan nhanh vào đồng ruộng nuốt sạch những căn nhà vườn bằng nilong của nông dân tiến sát đến đường quốc lộ quật lại khi va vào đê nhào trộn toàn bộ các vật thể nó mang trên đầu. Có cảm tưởng những chiếc ô tô trong cơn sóng còn nhẹ hơn cả bao diêm. Từ truyền hình trực tuyến có thể thấy một số người xấu số không kịp lái xe chạy khỏi con sóng ngay trên đường quốc lộ nơi cách bờ biển vài kilomet điều mà chắc người lái xe khi đó không kịp nhân thức ra chuyện gì đang xảy ra xung quanh mình. Bờ biển miền đông bắc nước Nhật trong vòng 4 tiếng đồng hồ đã bị quét sạch nghiền nát thành các đống rác vụn khổng lồ. Không còn bóng dáng đô thị chỉ còn cả một vùng tan hoang với mấy ngôi nhà tầng bê tông cốt thép còn sống sót lại. Ngay trong chiều hôm đó các tổ hợp hóa dầu bốc cháy, cầu sập đường xá ngập sâu trong nước biển.

Nhiều tàu cá và cả tàu trọng tải lớn bị cuốn trôi vào trong thành phố. Ô tô chất thành đống cháy nổ ngụt trời. Thành phố của Nhật trông giống hệt sau vụ nổ nguyên tử Hiroshima và Nagasaki và tệ hơn nữa là ngập sâu trong nước và bùn đất do có hiện tượng lún nền trên diện rộng.

1.5.1 Phân bố cường độ

Từ Hình 1.9, dù hơi khó nhìn và toàn tiếng Nhật, ta có thể thấy vùng đông bắc nước Nhật (trên thực tế toàn nước Nhật) đều đo được chấn động với cường độ khác nhau. Cường độ quan trắc được trong vụ vừa rồi lớn nhất là 7. Đây là cường độ kịch thang đo của Nhật. Tokyo hứng chịu cường độ 5+. Ba tỉnh Iwate, Miyagi và Fukushima hứng chịu cường độ 6+.

Để độc giả có được hình ảnh về cường độ 5+ xin mô tả như sau. Năm 2004 một trận động đất xảy ra ở thành phố mà gia đình tôi đang sinh sống khi đó cường độ của nó ở khu vực nhà tôi là 5+. Khi động đất xảy ra có cảm tưởng như một đàn bò rừng châu Phi chạy qua cạnh nhà. Mọi thứ rung lên bần bật đồ đạc trên giá rơi xuống sàn chao đèn lắc và các khung cửa sổ rung lên ầm ầm. Một trận động đất cấp 7 theo thang đo của Nhật sẽ làm rung chuyển nền dưới chân người đứng đến mức người đó sẽ ngã xuống vì không thể đứng vững được với một giao động như thế.

Định nghĩa đơn giản cấp động đất theo cơ quan khí tượng Nhật Bản JMA được trình bày ở Bảng

1.1. Tuy định nghĩa này đã cũ nhưng do nó đơn giản tôi xin được trình bày ở đây để độc giả dễ hiểu về cấp hay cường độ động đất.

Bảng 1.1: Cấp động đất theo qui định của cơ quan khí tượng Nhật Bản

Cấp 7 có gia tốc nền tương đương hơn 400gal. Về mặt vật lý gia tốc 400 gal (400cm/s²) là gần nửa gia tốc trọng trường (980cm/s²). Như vậy nói một cách hình tượng khi có động đất cấp 7 một ngôi nhà sẽ chịu một lực tác động ngang ít nhất bằng một nửa trọng lượng cuả ngôi nhà đó. Hay nếu bạn nặng 60kg bạn sẽ bị một lực 30kg đẩy. Và lưu ý rằng dao động nền đổi phương liên tục nên thực tế là bạn sẽ bị kéo đẩy liên tục với lực đó.

Trên đây là khái niệm về cấp động đất và gia tốc nền tương đương. Thực tế trong trận động đất vừa qua số liệu đo gia tốc nền tức thời ở thành phố Kurihara thuộc tỉnh Miyagi thật đáng kinh ngạc trị số cực đại của nó là 2933 gal gấp 3 lần gia tốc trọng trường (3g). Với gia tốc này khó lòng một

Hình 1.9: Phân bố cường độ trận động đất lúc 14:46 phút 11 tháng 3

kết cấu nhân tạo nào có thể đứng vững được. Nếu bạn nặng 60kg bạn sẽ bị một lực 180kg kéo đâỷ liên tục. Ở Việt Nam ta không có động đất lớn. Các kỹ sư xây dựng hầu như không tính toán đến động đất và giả sử có tính đến theo tiêu chuẩn thì gia tốc sử dụng cũng chỉ trên dưới 0.1g (một phần mười gia tốc trọng trường)

1.5.2 Dư chấn

Có thể bạn sẽ có hình ảnh về một trận động đất là một cú rung mạnh và sau đó mọi thứ kết thúc. Sự kiện thực ra không phải như thế. Những ai đã kinh qua động đất như ở Nhật Bản sẽ có một cái nhìn hoàn toàn khác. Một trận động đất, nhất là động đất lớn sẽ kèm theo dư chấn là những trận động đất nhỏ hơn trong nhiều ngày, tháng thậm chí cả năm sau đó.

Trận động đất vừa rồi có số lượng dư chấn cũng như độ lớn dư chấn đáng kể. Trong vòng chưa đầy 1 giờ sau trận chính có tới 3 trận dư chấn lớn hơn 7 Richter có vị trí như Hình 1.10. Cần nhắc lại rằng một trận hơn 7R đã được xếp vào động đất lớn. Còn nhớ năm 1995 trận động đất gây thảm hoạ ở Kobe cũng chỉ có độ lớn 7.3R.

Ba ngày sau trận chính quan trắc cho thấy có 200 dư chấn xảy ra. Như vậy trung bình có 3 trận trong một giờ đồng hồ. Tuy nhiên thống kê cho thấy hầu hết dư chấn xảy ra vào đầu giờ sáng và cuối giờ chiều trong ba ngày qua. Bạn vẫn có thể ngủ trưa mà không bị đánh thức vì động đất!

Hình 1.10 biểu diễn vị trí các chấn tâm dư chấn bằng các đường tròn. Độ lớn của các đường tròn thể hiện độ lớn của trận động đất. Cũng có thể thấy ngay trên hình này vị trí các tâm trấn không gần tâm chấn của trận chính mà rải trên một diện rộng chừng 600km dài và 300km ngang dọc theo hướng bắc đông bắc biển Nhật Bản. Cả diện này (thực tế là khối) là đứt gãy (faul) của trận động đất vừa qua. Đá gốc trong cả khối này liên tục bị nén vỡ gây ra các trận động đất. Qui mô của đứt

gãy này là tương đối lớn. Ở trận Sumatra năm 2004 đứt gãy có chiều dài lên đến 1500km.

Theo tính toán các dư chấn lơn hơn 7R có thể lại xảy ra trong vòng vài ngày tới với xác xuất lớn tới 40%. Có lẽ với một trận động đất qui mô này dư chấn sẽ còn diễn ra trong vài năm tới.Dư chấn chỉ chấm dứt khi cân bằng áp lực (ứng suất) được thiết lập trong đứt gãy. Đá nền sẽ bị biến dạng, chuyển vị sau trận động đất. Quan trắc phát hiện ra hiện nay nước Nhật đã bị dịch chuyển 4m do trận đại động đất vừa rồi.

Với tất cả những gì đã diễn ra do trận động đất chính và sóng thần cùng với những cú sốc nhồi thêm liên tục do dư chấn, ngay cả người tinh thần vững nhất cũng phải mệt mỏi nếu ở trong vùng động đất như trận này.

Hình 1.10: Dư chấn trong vòng những ngày qua

Chương 2

2.3.1 Nhiên liệu sử dụng

Nhiên liệu của lò phản ứng hạt nhân là chất uran (uranium). Khoáng uran thiên nhiên sẽ được tinh chế để làm ra thỏi nhiên liệu (pelet) như thấy ở Hình 2.1. Kích thước thỏi hình trụ này là 10x10mm nặng khoảng 10gram với thành phần gồm uranium 235 và 238 trộn với tỷ lệ thích hợp. U235 là loại "dễ cháy" còn U238 là loại "khó cháy" hơn.

350 thỏi nhiên liệu này được nhồi vào một thanh nhiên liệu (fuel rod). Các thanh này được chế tạo bằng Zircaloy chất có nhiệt độ nóng chảy 1200⁰C.Nhiệt độ nóng chảy của thỏi nhiên liệu là

Hình 2.2: Nguyên lý vận hành

2000⁰C, cao hơn nhiệt độ cái vỏ đựng chúng. Các thanh nhiên liệu lại được bó thành bó nhiên liệu (fuel assembly). Rồi các bó nhiên liệu được đưa vào lò phản ứng(Reactor). Chẳng hạn ở tổ máy số 1 của Fukushima 1 có 400 bó nhiên liệu như vậy.

Ngoài các bó nhiên liệu người ta còn đưa vào lõi lò các thanh điều khiển (control rod). Những thanh này làm bằng chất Boron có tính chất có thể "bắt" được các nơ tơ rôn (neutron)là tác nhân gây ra phản ứng hạt nhân dây truyền (chain reactor). Dùng thanh này người ta có thể kiểm soát được mức độ phản ứng cũng như dừng hoàn toàn phản ứng trong lò.

2.3.2 Nguyên lý vận hành nhà máy nguyên tử

Hình 2.2 là sơ đồ nguyên lý nhà máy Fukushima 1 mà tôi cắt dán vội vàng vào đây. Các bó nhiên liệu được đưa vào lò để khởi động phát điện khi đó người ta sẽ cho quá trình phản ứng dây chuyền có kiểm soát (giảm tốc độ và khống chế lượng neutron) diễn ra trong lò. Phản ứng dây chuyền xảy ra khi các hạt neutron bắn phá vào các nguyên tử uran 235. Mỗi hạt neutron bắn vào một nguyên tử U235 sẽ khiến nó phân hạch tức là vỡ ra thành các nguyên tử nhẹ hơn và là sản phẩm của phản ứng dây chuyền (fission products). Quá trình này phát sinh ra nhiệt và sinh ra 2 neutron. Người ta sẽ dùng thanh điều khiển nói trên để "bắt" một neutron vừa phát sinh như vậy lượng neutron trong lò sẽ không đổi. Đây là điểm khác biệt căn bản giữa một quả bom nguyên tử và lò phản ứng nguyên

tử. Ở vụ nổ nguyên tử sự phát sinh theo cấp số nhân của neutron trong phản ứng sẽ nhanh chóng sinh ra một phản ứng dây truyền không kiểm soát và lượng nhiệt khổng lồ trong dây lát. Một phản ứng có kiểm soát sẽ sinh lượng nhiệt như ý muốn của con người. Ngay cả vụ nổ ở nhà máy Chernobyl phá tung lò và tổ máy số 4 cũng không phải là vụ nổ nguyên tử đó là một vụ nổ do áp suất khí trong lò quá cao giống như nổ lò hơi.

Khi "đốt" lò như thế nhiệt sẽ giải phóng xung quanh các thanh nhiên liệu. Người ta bơm nước vào lò để "đun". Nước có nhiệt độ và áp suất cao sẽ được chuyển thành hơi đẫn theo ống để "thổi" tuốc bin phát điện. Sau đó nước này được ngưng tụ bằng một hệ thống làm lạnh dùng nước biển và lại quay lại tâm lò trong một vòng tuần hoàn kín để không cho phóng xạ lọt ra ngoài.

Về nguyên tắc một nhà máy nhiệt điện thông thường và một nhà máy điện nguyên tử có nguyên lý vận hành như nhau chỉ khác ở chỗ là đun bằng "bếp" than hay "bếp" nguyên tử mà thôi.

Xin nhắc lại là quá trình phản ứng sinh ra các sản phẩm là các chất phóng xạ. Đây là điểm căn bản giải thích vì sao sau khi "tắt" lò vẫn nóng. Khi tắt lò thông thường hoặc do sự cố người ta sẽ đưa tất cả các thanh kiểm soát vào tâm lò khi đó phản ứng sẽ ngừng và không có nhiệt sinh ra từ phản ứng dây truyền nữa. Tuy nhiên các sản phẩm phản ứng là các chất phóng xạ (cesium và iodine là ví dụ) sinh ra do "đốt" lò vẫn tiếp tục quá trình phân rã phóng xạ (Radioactive decay). Phân rã phóng xạ là quá trình các chất phóng xạ giải phóng các hạt alpha, beta, gamma, neutron vv..để biến thành các vật chất ổn định hơn. Như vậy ngay cả khi đã "tắt" lò phản ứng không thể nguội ngay còn khoảng 7% lượng nhiệt dư do phân rã phóng xạ vẫn xảy ra.

Như vậy hai bước quan trọng khi dừng lò là "tắt" lò và làm nguội. Điều này cần thiết cả với việc bạn làm barbecue khi đi picnic. Nhớ dội nước vào than hồng sau khi nướng thịt không là cháy rừng đấy!

2.3.3 Nguyên lý an toàn

Bài học mang tính giáo khoa cho thiết kế nhà máy nguyên tử là bảo vệ 5 lớp. Hình 2.1 và 2.2 có thể dùng để mô tả 5 lớp bảo vệ đó.

• Lớp 1: thỏi nhiên liệu (pellet) được chế tạo nén cứng để các chất phóng xạ phát sinh luôn bị "nhốt" trong các thỏi này.
• Lớp 2: thanh nhiên liệu (fuel rod) có chức năng như vỏ kín "nhốt" các chất phóng xạ và khí phát sinh khi nó thoát ra khỏi các thỏi nhiên liệu.
• Lớp 3: Lò phản ứng (reactor). Là một cái "nồi" thép có vỏ dày 16cm bằng kim loại. Lò này ngăn các chất phóng xạ thoát ra ngoài khi phóng xạ thoát ra từ các thanh nhiên liệu.
• Lớp 4: Thùng lò (pressure vessel) làm bằng kim loại có vỏ dày 3cm. Trong trường hợp xấu nhất khi lò phản ứng "vỡ" thùng lò sẽ ngăn phóng xạ ra ngoài.
• Lớp 5: Vỏ bê tông cốt thép. Đây là kết cấu bê tông cốt thép có bề dày 1.5m. nó được thiết kế với một mục đích duy nhất là khi tất cả thành phần kim loại nằm trong nó chảy ra trong một sự cố nóng chảy lò giống như ở nhà máy Three Mile Island vào tháng 3 năm 1979 thì phóng xạ vẫn bị "nhốt" trong vỏ này.

Trên thực tế ở nhà máy Fukushima 1 chúng ta còn có một lớp "áo" ngoài cùng là nhà lò. Kết cấu này chỉ có mục đích che các kết cấu bên trong khỏi tác động của thời tiết. Nhưng cũng cần nhấn mạnh rằng nó là kết cấu "kín bưng". Hai vụ nổ ở tổ máy số 1 và số 3 ở nhà máy Fukushima 1 đều xảy ra ở lớp ngoài cùng này. Các vụ nổ đó chưa làm ảnh hưởng đến lớp phòng vệ bên trong.

Nếu xem xét như trên thì chúng ta thấy vấn đề ở Fukushima 1 chưa đến mức nghiêm trọng và qui mô của vấn đề khó có thể lớn hơn được nữa. Theo thang đo INES(International Nuclear and Radiological Event Scale) của cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tế sự cố này có cấp 4 trong thang 7 cấp, tức là sự cố có tính chất cục bộ. Cần nhắc đến là Chernobyl là sự cố có mức rất nghiêm trọng lớn nhất từ trước tới nay và xếp vào cấp 7. Cấp 6 là sự cố nghiêm trọng. Cấp 5 là sự cố có diện rộng trong thang đo này.

2.3.4 Trục trặc ở hệ thống làm mát lò ở Fukushima

Một nhà máy điện nguyên tử như Fukushima được thiết kế chống động đất và tính toán đến ảnh hưởng của sóng thần rất tốt. Nó cũng được trang bị không phải một mà là nhiều hệ thống làm mát với nguyên lý làm việc khác nhau độc lập với nhau cùng với các nguồn điện độc lập. Nhiều kịch bản về sự cố được xây dựng để có các thủ tục đối phó. Có thể bạn cảm thấy thật đáng lo ngại và không thể tưởng tượng khi các thanh nhiên liệu nóng chảy trong các lò phản ứng ở nhà máy Fukushima nhưng với những cán bộ vận hành nhà máy tình huống này được nhắc đến hàng ngày và họ cũng thao tác nhiều lần thành thục những bước cần làm trong một sự kiện như thế. Kịch bản ở Fukushima chính vì thế không mới. Điều bất ngờ là sóng thần quá lớn đã phá hỏng các máy phát điện dự phòng diezen nguồn năng lượng huyết mạch cho công tác làm lạnh. Trên thực tế các máy Diezen ở nhà máy Fukushima đều làm việc ngay những phút đầu tiên khi nhà máy mất điện lưới do động đất gây ra. Chúng hoạt động tốt cho đến khi sóng thần ập đến.

Dù thế không có nghĩa là mất hết nguồn điện. Mọi chuyện không đơn giản như thế! Các nhà thiết kế cũng đã tính cả đến khả năng này và họ đặt một nguồn điện khác trong vỏ lò nơi sóng thần không thể đến được. Nguồn này là pin có khả năng duy trì năng lượng cho các máy bơm của hệ thống làm mát lò trong 8 giờ với tính toán rằng với từng đó thời gian các nguồn cấp điện di động đã được vận chuyển đến nhà máy qua đường bộ. Và tính toán này diễn ra đúng kịch bản các pin này đã làm việc như thiết kế.

Tuy nhiên kịch bản bị vỡ ở một điểm là các xe phát điện di động của TEPCO không thể đến hiện trường sớm như dự tính. Bạn biết vì sao rồi đó. Làm gì còn đường xá cầu cống qua cơn sóng thần vừa rồi đó là cái không tính được!. Nhưng họ vẫn đã đến chỉ có điều đến muộn. Và giống như bất kỳ vụ đến muộn nào khác sẽ có ai đó tức giận đến đỏ mặt. Nhiên liệu trong các lò không được làm mát do mất nguồn điện đã làm nước trong lò sôi lên bốc hơi và áp suất trong các lò đã tăng lên hơn nhiều so với thiết kế. Đến muộn là thế lần sau hẹn hò bạn nhớ đến sớm hơn dù thời tiết như thế nào đi chăng nữa!

2.3.5 Nổ do phản ứng hóa học

Do không kịp bơm nước vào tâm lò để làm lạnh do mất nguồn điện cho hệ thống bơm nhiệt trong lò làm nước bốc hơi trong lò. Mực nước trong lò hạ xuống làm các thanh nhiên liệu không còn ngập hết trong nước nữa. Bên ngoài khu vực nhà máy lúc này đã phát hiện ra sự có mặt của sản phẩm phản ứng trong lò bao gồm các chất cesium (Cs) và iodine (I). Điều này là cơ sở để phán đoán rằng nhiệt độ nhiên liệu đang rất cao vì các chất trên trong nhiên liệu đã bốc hơi và giải phóng ra ngoài khi nhóm vận hành buộc phải xả khí ra ngoài để bào vệ lò. Nếu như vậy nhiệt độ có thể cao hơn 2000⁰C vì nhiên liệu chỉ nóng chảy khi nhiệt độ đạt mức này. Điều này đồng nghĩa là vỏ của thanh nhiên liệu đã nóng chảy. Zircaloy nóng chảy dưới xúc tác của môi trường nước nhiệt độ cao trong lò đã gây ra phản ứng sinh ra hydro (hydrogen).

Việc Hydro sinh ra không nằm ngoài dự đoán chỉ có điều do độ tin cậy của các thiết bị đo mực không được khẳng định, tổng lượng hydro phát sinh là bao nhiêu không nắm được. Hơn thế nữa việc xả khí trong lò ra là bất khả kháng vì rủi ro nổ lò là không thể chấp nhận được bởi khi đó phóng xạ sẽ ồ ạt tràn ra môi trường. Khí được xả ra không gian nhà lò, nơi như nói trên là không gian được thiết kế kín với mục đích chống rò rỉ bất kỳ khí nào từ trong lò xả ra. Hydro nhẹ sẽ bốc lên trần nhà lò tích tụ ở đấy tới khi nồng độ của nó đạt mức tới hạn. Khi đó hydro sẽ phản ứng với ô-xi trong không khí phát nổ.

Hai cú nổ do phản ứng này đã thổi tung mái nhà lò số 1 và số 3 của nhà máy Fukushima 1 có cơ chế như vừa giải thích trên đây. Cũng cần nói thêm rằng trong lò phản ứng không có ô-xi cho nên không thể có phản ứng nổ như vậy và như đã nhắc đến ở trên vụ nổ không làm hư hại đến thùng lò như đã khẳng định bởi TEPCO.

2.3.6 Cháy do các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng

Diễn biến thảm họa ở Fukushima đã trở nên quá kịch tính khi ngay cả tổ máy đang dừng hoạt động từ trước động đất cũng bốc cháy. Sau đó người ta phát hiện ra nguyên nhân của việc này là do nhiệt từ các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng đang được ngâm trong các bể làm mát ở tầng 4 nhà lò. Mỗi một bể làm mát này có sức chứa khoảng 2000m³ nước ngâm trong đó là các bó nhiên liệu có chiều cao 4 m. Những bó này để dưới sâu đáy bể với mức nước ngập cao hơn nó chừng 20m.

Liệu hydro có phát sinh từ bể này do phản ứng tương tự như trong lò hay không chúng ta sẽ có lời giải thích sau này. Một điều chắc chắn nhiệt trong các bể này tăng cao và nước ở bể trong lò số 3 đã sôi lên trong gần một giờ đồng hồ vào hôm qua 16 tháng 3.

So với sự kiện trong tâm lò sự kiện ở các bể làm nguội vật liệu này phức tạp hơn ở khía cạnh ngăn ngừa phóng xạ. Kịch bản xảy ra như ở các bể này có lẽ chưa bao giờ được đặt ra. Các thanh nhiên liệu qua sử dụng có các chất phóng xạ sản phẩm của phản ứng dây chuyền chúng phân rã sinh nhiệt và các tia phóng xạ trong khi đó chúng không nằm trong vỏ lò mà hoàn toàn bị lộ ra khí quyển lúc này do mái các tòa nhà lò đã bị phá hủy.

Lý do gì dẫn đến sự tăng nhiệt ở các thanh nhiên liêu đã sử dụng trong các bể chứa là điều tôi cũng đang muốn biết nhưng tôi phán đoán rằng vụ nổ ở lò thứ 3 đã làm mất một lượng lớn nước trong bể của nó cũng như bể chứa ở lò số 4. Sau vụ nổ lò số 3 người ta phát hiện tòa nhà lò số 4 cũng bị tổn thất nghiêm trọng.

2.4.1 Đơn vị đo nồng độ phóng xạ

Đơn vị đo mức ảnh hưởng sinh học của phóng xạ ion hóa lên cơ thể con người được trình bày ở Hình

2.3. Những giải thích trực quan này có ở tất cả các tờ rơi giới thiệu nhà máy điện nguyên tử ở Nhật. Đơn vị đo liều (dose) phóng xạ vào cơ thể con người ở đây là Sv (đọc là Sievert). Các con số trong hình là mSv (milliSievert), 1/1000 của Sv, cho thấy một sô mức độ ảnh hưởng như sau:

• Liều trên 7000 mSv là liều gây tử vong cho tất cả mọi người bị nhiễm xạ
• Liều 3000 đến 5000 mSv gây tử vong 50% người bị nhiễm xạ
• Liều 1000 mSv gây nôn mửa tại chỗ và là nguyên nhân ung thư về lâu dài
• Liều 500 mSv sẽ gây ra hiện tượng giảm các tế bào limpho trong máu người
• Liều 6.9 mSv là lượng nhiễm xạ sau một lần cắt lát CT khi kiểm tra sức khỏe
• Liều 1.0 mSv là lượng nhiễm xạ tự nhiên từ phóng xạ mặt trời và đất đá thiên nhiên trong một năm
• Một lần chụp X-quang sẽ có một liều 0.5 mSv

Với những liều lượng phóng xạ nhỏ hơn người ta dùng microsievert (µSv) để biểu diễn. µSv nhỏ hơn mSv một ngàn lần (1mSv=1000µSv). Vì thế khi theo dõi các thông tin về nhiễm xạ trên các phương tiện chuyền thông ta nên chú ý đến các đơn vị sử dụng này để hiểu được mức độ nhiễm xạ ra môi trường.

2.4.2 Diễn biến rò rỉ phóng xạ

Trong ngày đầu tiên trước khi lò số 1 phát nổ người ta đã đo được nồng độ phóng xạ trong khu vực nhà máy lên hơn một ngàn µSv. Nồng độ này biến thiên trong những ngày đầu tiên và là lý do cho lệnh di tản dân ra khỏi bán kính 3km được đưa ra như biện pháp phòng ngừa sớm. Hơn một ngàn µ Sv, tức là hơn 1 mSv là nồng độ hoàn toàn chưa có ảnh hưởng đến con người như thấy ở Hình 2.3. Có thể thấy rằng nồng độ này là do việc phóng xạ phát tán do việc xả hơi và khí trong lò để bảo vệ lò phản ứng. Mặc dù bộ lọc phóng xạ khi một thao tác xả khí như thế được thiết kế tốt một liều nhất định phóng xạ ra môi trường là không thể tránh khỏi.

Tuy nhiên sau vụ nổ lò số 3 rồi sau đó vụ cháy phát hiện lò số 4 do các nhiên liệu đã qua sự dụng nồng độ phóng xạ đã tăng lên. Đặc biệt nồng độ này bị tăng vọt sau khi bể chứa nhiên liệu đã qua sử

Hình 2.3: Liều lượng phóng xạ và ảnh hưởng tới con người

dụng với gần 2000 tấn nước ở tầng 4 của lò số 3 sôi ùng ục tỏa một lượng bơi nước lớn lên trời đến mức ống kình NHK từ 30km có thể quay rõ đám hơi nước này. Từ việc sử dụng đơn vị microsievert ban tình trạng khẩn cấp đã thông báo với dân chúng nhật nồng độ bằng millisiverts chứng tỏ liều phóng xạ đã tăng lên cả ngàn lần so với ban đầu. Nồng độ lớn nhất đo được giữa hai tổ máy 2 và 3 là 400mSv. Với liều này các tế bào lympho trong máu người sẽ bị giảm đột ngột ảnh hưởng đến sức khỏe, tình hình đưa đến quyết định rút toàn bộ cán bộ vận hành khỏi nhà máy nhất thời khi đó.

Vào lúc này 12:30 ngày 17 tháng 3 nồng độ nhiễm xạ tại khu vực nhà máy khoảng 3500 µSv (3.5 mSv) với nồng độ này quân đội Nhật Bản đã quyết định dùng trực thăng quân sự CH47 đổ nước từ trên cao để làm nguội các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng ở lò số 3 và 4. Phi công được trang bị bảo hộ an toàn phóng xạ đeo máy đo nồng độ xạ cá nhân để tiến hành công việc này. Theo lãnh đạo của quân đội Nhật liều lượng qui định để chấm dứt nhiệm vụ này là 50 mSv, thực tế phi công đã đo được nồng độ khá cao ở một thời điểm là 80 mSv vì thế việc dội nước từ trên cao bằng trực thăng tạm dừng. Kiểm tra sức khỏe của phi công sau khi rời hiện trường cho thấy họ không bị nhiễm xạ sau nhiệm vụ vừa rồi. Sau phương pháp làm nguội bằng trực thăng, người ta đang cử các xe máy bơm áp lực cao đang đứng chờ cách nhà máy 20km tiếp cận các lò này để bơm trực tiếp bằng cần bơm. Phương pháp sẽ có hiệu quả hơn vì nước dễ bơm đến các vị trí mong muốn hơn so với cách trực thăng CH47 vừa thực hiện.

Tới lúc này có thể thấy được nguy cơ nhiễm xạ phải đối diện hiện nay không phải từ trong lòng các lò phản ứng nơi mà áp suất nhiệt độ đã phần nào được kiểm soát. Tuy nhiên nhiệm vụ nặng nề phải thực hiện lại là cuộc chạy đua với nhiệt của các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng. Nguy cơ nhiễm xạ ở mức độ nhất định là có nhưng con người vẫn đang nắm kiểm soát. Người Nhật đang chạy đua với thời gian sự tham gia của quân đội và cảnh sát sử dụng các phương tiện của họ đã giúp TEPCO một lần nữa thêm tự tin trong cuộc đấu cam go này.