Ngày 04/6/2018, Trung tâm Đào tạo hạt nhân đã tổ chức buổi Hội thảo khoa học với chủ đề “Phân tích xác suất khả năng phá huỷ cơ học của vỏ thùng lò phản ứng PWR và VVER do sốc nhiệt ở áp suất cao trong giai đoạn chuyển tiếp của sự cố”do TS.Nguyễn Anh Tuấn trình bày.

Tham dự buổi Hội thảo có các cán bộ chuyên môn đến từ Ban Kế hoạch và Quản lý khoa học - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, Trung tâm Đánh giá không phá hủy, Trung tâm Năng lượng hạt nhân - Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, và Trung tâm Đào tạo hạt nhân.

TS. Nguyễn Anh Tuấn hiện đang công tác tại Phòng nghiên cứu phát triển sản phẩm thuộc công ty Gioăng Phớt NAK, đã tốt nghiệp tiến sĩ chuyên ngành Toán ứng dụng tại Trường Đại học Quốc lập Chung Hưng, Đài Loan năm 2018 với chủ đề nghiên cứu về đánh giá phân tích tất định và phân tích xác suất khả năng phá huỷ cơ học vỏ thùng lò phản ứng nước áp lực cho công nghệ lò nước áp lực của phương Tây và lò nước áp lực VVER1000 của Liên bang Nga trong giai đoạn chuyển tiếp của diễn biến sự cố. Hướng nghiên cứu của phương pháp này hoàn toàn có thể áp dụng cho việc đánh giá tuổi thọ của các đường ống, thiết bị chịu áp lực cao trong ngành hoá chất, dầu khí …

Vỏ thùng lò phản ứng hạt nhân là vòng bảo vệ an toàn thứ 3 trong việc ngăn chặn sự phát tán của các đồng vị phóng xạ ra bên ngoài trong trường hợp xảy ra sự cố. Trong điều kiện hoạt động bình thường của lò phản ứng, vỏ thùng lò phản ứng là thiết bị chứa và duy trì chuỗi phản ứng phân hạch hạt nhân, theo thời gian vỏ thùng lò phản ứng (chủ yếu là phần thân lò) chịu một mức độ chiếu xạ nhất định của neutron và các bức xạ khác sinh ra trong quá trình phân hạch, cùng với môi trường hoạt động ở nhiệt độ cao và áp suất cao sẽ dẫn tới sự thoái hóa của vỏ thùng lò và có thể gây ra các vết nứt ở bên trong thành thùng lò phản ứng.

Trong trường hợp xảy ra sự cố ở các lò phản ứng nước áp lực, ví dụ khi xảy ra sự cố mất điện (SBO), hệ thống van an toàn ở bình điều áp sẽ được mở để giảm áp cho lò phản ứng, cho phép hệ thống cấp nước làm mát lò phản ứng khẩn cấp đẩy nước vào bên trong thùng lò phản ứng. Do nhiệt độ nước cấp vào thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của vỏ thùng lò phản ứng, cùng với điều kiện áp suất bên trong lò phản ứng vẫn còn cao sẽ dẫn tới hiện tượng sốc nhiệt áp suất cao đối với vỏ thùng lò (có tên tiếng anh là Pressurized Thermal Shock), hiện tượng này có thể làm đứt gãy vỏ thùng lò phản ứng, đặc biệt khi mà có các vết nứt tiềm ẩn bên trong vỏ thùng lò thì nguy cơ đứt gãy có khả năng xảy ra cao. Vì vậy, bài toán đánh giá khả năng phát triển của các vết nứt dẫn đến phá huỷ cơ học của vỏ thùng lò phản ứng trong giai đoạn chuyển tiếp như vậy có ý nghĩa trong phân tích an toàn lò phản ứng hạt nhân.

Trong nghiên cứu của mình, TS.Nguyễn Anh Tuấn đã sử dụng chương trình FAVOR 2.1 – là chương trình tính toán phân tích xác suất và phân tích tất định các khả năng đứt gãy cơ học, được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Oak Ridge, Hoa Kỳ, để thực hiện phân tích xác suất và phân tích tất định khả năng hình thành các vết nứt và khả năng đứt gãy của vỏ thùng lò phản ứng khi xuất hiện vết nứt dạng bán elip ở thành thùng lò phản ứng phía sau lớp lót và cho vết nứt xuyên qua lớp lót vào trong thành thùng lò phản ứng (minh họa trong hình bên dưới).

Một trong những điểm hạn chế của chương trình FAVOR 2.1, phương pháp phân tích xác suất không tính toán cho các vết nứt xuyên qua lớp lót vào trong thùng lò và không áp dụng cho vết nứt dạng bán elip ở trong thành thùng lò trong cả phân tích xác xuất cũng như phân tích tất định.

Do vậy, để có thể sử dụng chương trình FAVOR 2.1 cho nghiên cứu của mình, TS. Nguyễn Anh Tuấn đã sử dụng 03 phương pháp để tính toán phân tích xác suất cho vết nứt theo phương trục lò xuyên qua lớp lót vào trong vỏ thùng lò: 1) thay đổi điều kiện áp suất đầu vào; 2) thay đổi lực nén; 3) thay đổi mô hình tính toán trong FAVOR 2.1 và sử dụng kỹ thuật “shape factor” để thực hiện tính toán phân tích xác suất cho vết nứt dạng bán elip trong thành thùng lò đằng sau lớp lót. Kết quả tính toán của TS.Nguyễn Anh Tuấn cho 02 công nghệ lò phản ứng nước áp lực của phương Tây và lò phản ứng VVER1000 của Liên bang Nga cho thấy sự phù hợp với các kết quả tính toán của các tác giả khác.

Sau 40 phút trình bày và gần 1 giờ thảo luận, TS. Nguyễn Anh Tuấn đã giải đáp nhiều câu hỏi liên quan đến các vấn đề như: thiết lập các điều kiện ban đầu cho chương trình FAVOR 2.1; việc chọn lựa kiểu vết nứt trong nghiên cứu; và các vấn đề liên quan tới việc so sánh kết quả với các tác giả khác.

Kết thúc buổi Hội thảo, TS. Nguyễn Anh Tuấn cảm ơn Trung tâm Đào tạo hạt nhân đã quan tâm tổ chức hội thảo này và gửi lời cảm ơn tới toàn thể các cán bộ tham dự đến từ các đơn vị trực thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam./.

Nguồn: Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam