BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

Phạm Kim Long

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH
FLEXPART TRONG ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN
PHÓNG XẠ TẦM XA

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Mã số: 9.44.01.06

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ

Hà Nội - 2019


Công trình được hoàn thành tại :
Trung tâm Đào tạo Hạt nhân, Viện Năng lượng nguyên tử
Việt Nam. 140 Nguyễn Tuân ,Thanh Xuân, Hà Nội.

Người hướng dẫn khoa học:
1.
GS.TS. Phạm Duy Hiển
Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam
2.
TS. Nguyễn Hào Quang
Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam
Phản biện 1:
GS.TS. Lê Hồng Khiêm
Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam

Phản biện 2:
PGS.TS. Nguyễn Tuấn Khải
Cục An toàn bức xạ và hạt nhân

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng cấp cơ sở chấm luận án
tiến sĩ họp tại Trung tâm Đào tạo Hạt nhân, Viện Năng lượng
nguyên tử Việt Nam
vào hồi 14h00 giờ, ngày 4 tháng 3 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận án tại:
Thư viện Quốc gia Việt Nam
Thư viện Trung tâm Đào tạo Hạt nhân


MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài

Các bài học từ sự cố hạt nhân lớn đã xảy ra như thảm họa
Chernobyl 1986, hay tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima 2011,
cho thấy tầm quan trọng đặc biệt của việc quan trắc phóng xạ môi
trường, mô phỏng, tính toán và đánh giá phát tán chất phóng xạ từ
các nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) nhằm ứng phó các sự cố có
thể xảy ra khi nhà máy hoạt động. Trong số các NMĐHN gần nước
ta, đặc biệt phải kể đến nhà máy ở Cảng Phòng Thành của Trung
Quốc cách biên giới nước ta chưa đầy 50 km, cách thủ đô Hà Nội
khoảng chừng 250 km. Yêu cầu đặt ra cho chúng ta là phải xây dựng
được mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi trường để quan
trắc các diễn biến bất thường về phóng xạ trong khí quyển, kết hợp

với tính toán mô phỏng để đánh giả khả năng phát tán chất phóng xạ
từ đó có các biện pháp cảnh báo hay ứng phó sự cố kịp thời.
Do các yêu cầu cấp thiết trên tôi thực hiện đề tài "Nghiên cứu và
ứng dụng chương trình FLEXPART trong đánh giá phát tán phóng
xạ tầm xa" với mong muốn đóng góp một miếng ghép nhỏ trong lĩnh
vực quan trắc, cảnh báo và ứng phó sự cố phóng xạ môi trường. Mục
tiêu của luận án nhằm đưa ra được mô hình phù hợp để đánh giá khả
năng phát tán của các chất phóng xạ tầm xa tác động đến Việt Nam,
từ đó có những kế hoạch ứng phó hay biện pháp đảm bảo an toàn
thích ứng.
2.

Mục đích nghiên cứu của luận án

Tìm hiểu mô hình toán học và chương trình mô phỏng phù hợp
cho bài toán phát tán phóng xạ tầm xa.

1


Tìm hiểu mô hình khí tượng đáp ứng yêu cầu của chương trình
mô phỏng và các công cụ phân tích dữ liệu khí tượng.
Kiểm chứng năng lực tính toán phát tán phóng xạ trong khí
quyển thông qua tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi.
Ứng dụng của mô hình trong đánh giá khả năng ảnh hưởng của
phóng xạ phát tán từ các nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc.
3.

Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu


Chương trình FLEXPART sử dụng mô hình phát tán hạt
Lagrangian.
Mô hình dữ liệu khí tượng toàn cầu (CFSv2, GFS) đầu vào cho
FLEXPART; Phần mềm Panoply để phân tích dữ liệu khí tượng.
Hệ thống tính toán hiệu năng cao (PARAM-HUST) để chạy các
bài toán mô phỏng sử dụng chương trình FLEXPART.
Các phương pháp đánh giá thông kê để kiểm chứng sự phù hợp
giữa mô hình phát tán trong khí quyển với quan trắc thực nghiệm.
Mô phỏng phát tán của 131I và 137Cs trong khí quyển tử tai nạn
NMĐHN Fukushima Daiichi đến Tây Thái Bình Dương và Đông
Nam Á.
Ứng dụng mô hình phát tán trong kịch bản phát tán phóng xạ từ
NMĐHN Cảng Phòng Thành, Trung Quốc.
4.

Ý nghĩa khoa học của luận án

Luận án đã nghiên cứu khả năng áp dụng mô hình phát tán được
sử dụng trong chương trình FLEXPART để mô phỏng quá trình vận
chuyển và phát tán của các chất phóng xạ trong khí quyển. Thông
qua việc so sánh các kết quả mô phỏng phát tán phóng xạ trong
trường hợp tai nạn NMĐHN Fukushima với kết quả đo đạc thực tế

2


tại 10 trạm quan trắc trong vùng Tây Thái Bình Dương và Đông
Nam Á, khả năng áp dụng mô hình đã được khẳng định. Mô hình
phát tán và chương trình FLEXPART là một công cụ hữu ích phục vụ
hiệu quả công tác chuẩn bị và ứng phó sự cố hạt nhân có khả năng

ảnh hưởng đến Việt Nam, nhất là từ các NMĐHN gần biên giới nước
ta.
5.

Bố cục của luận án

Luận án gồm 100 trang nội dung, 18 bảng, 57 hình, 03 công trình
được công bố (02 bài báo và 01 hội nghị hạt nhân toàn quốc), 79 tài
liệu tham khảo, 6 phụ lục. Được phân bổ như sau:
Mở đầu: Giới thiệu lý do chọn đề tài, mục đích, đối tượng và
phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án
(4 trang); Chương 1: Tổng quan về các nhà máy điện hạt nhân trong
khu vực Đông Á, về mô hình phát tán phóng xạ và đặc trưng khí
tượng (30 trang); Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm và phân
tích số liệu (37 trang); Chương 3: Các kết quả thu được từ nghiên
cứu (25 trang); Phần kết luận và các kiến nghị về hướng nghiên cứu
tiếp theo (3 trang); Cuối cùng là danh mục các công trình đã công bố
liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo, và các phụ lục.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Việt Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á, nơi tiếp giáp
khu vực Đông Á hiện có 04 quốc gia và lãnh thổ có nhà máy điện hạt
nhân đang hoạt động, bao gồm: Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và
Hàn Quốc (Hình 1.1). Tổng số 48 nhà máy điện hạt nhân với 157 tổ
máy [1], trong đó 116 tổ máy đang hoạt động, 20 tổ máy đang xây
dựng và 21 tổ máy đã ngừng hoạt động, không tính đến các nhà máy
có kế hoạch xây dựng.


Hình 1.1. Bản đồ các nhà máy điện hạt nhân khu vực Đông Á
Số lượng 157 tổ máy của các nhà máy điện hạt nhân khu vực
Đông Á kết nối lần đầu vào lưới điện theo năm như trong Hình 1.2.
Công nghệ và tuổi của lò phản ứng tính đến cuối năm 2018 tại khu
vực như trong Hình 1.3 và 1.4 [1].

4


Hình 1.2. Số lượng tổ máy kết nối lưới điện theo năm khu vực Đông Á

Hình 1.3. Công nghệ các lò phản ứng hạt nhân khu vực Đông Á

Hình 1.4. Tuổi của các kiểu lò phản ứng đang hoạt động ở Đông Á

5


Trong phạm vi cách biên giới nước ta 1000km có 18 tổ máy
đang hoạt động và 4 tổ máy đang xây dựng đều thuộc về Trung Quốc
[1]. Các tổ máy bao gồm các thế hệ lò II, II+, III và III+. Trong đó,
đặc biệt phải kể đến nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành được
xây dựng tại Cảng Phòng Thành thuộc khu tự trị Quảng tây, Trung
Quốc. Nhà máy cách biên giới nước ta chưa đầy 50km, cách thủ đô
Hà Nội khoảng chừng 250km (Hình 1.5). Tổng cộng có sáu lò phản
ứng đang lên kế hoạch để hoạt động ở Cảng Phòng Thành (2 tổ máy
đã hoạt động, 2 tổ máy đang xây dựng, và 2 tổ máy trong kế hoạch
xây dựng) [2].


Hình 1.5. Ảnh vệ tinh toàn cảnh nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng
Thành (Nguồn: Google Earth, cập nhật ngày 10/5/2016)
Trên thực tế ở khu vực Đông Á, tai nạn đã xảy ra tại nhà
máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản tháng 3 năm 2011 [4].
Một lượng lớn các chất phóng xạ đã phát thải vào bầu khí quyển và
phát tán khắp Bắc Bán cầu. Nhật Bản đã nâng mức độ tai nạn
Fukushima lên cấp độ 7 thang INES [10].

6


Như chúng ta đã đã biết khi xảy ra tai nạn NMĐHN các sản
phẩm phụ không thể tránh khỏi của quá trình phân hạch là các đồng
vị phóng xạ bị phát tán ra môi trường, đặc biệt là môi trường khí.
Trong đó có các đồng vị phóng xạ đặc biệt được quan tâm trong
nghiên cứu môi trường để đánh giá mức độ của tai nạn ảnh hưởng
đến môi trường và con người.
Trong bối cảnh cấp thiết như vậy, yêu cầu đặt ra cho chúng
ta cần phải xây dựng mạng lưới quan trắc và cảnh báo phóng xạ môi
trường, nghiên cứu mô hình đánh giá phát tán phóng xạ trong khí
quyển để hỗ trợ cho kế hoạch ứng phó sự cố bức xạ và hạt nhân
trong trường hợp xảy ra tai nạn nhà máy điện hạt nhân trong khu
vực.
Chúng tôi đã lựa chọn chương trình FLEXPART được phát
triển bởi Andreas Stohl [32], [42], [43] để mô phỏng phát tán phóng
xạ từ các nhà máy điện hạt nhân. FLEXPART được sử dụng cho các
mô phỏng vận chuyển tầm xa và tầm trung, khuếch tán, rơi lắng khô,
rơi lắng ướt, phân rã phóng xạ của các chất phóng xạ phát ta từ
nguồn điểm, dòng, diện tích hoặc thể tích. FLEXPART sử dụng mô
hình phát tán hạt Lagragian, so với các mô hình Gaussian và

Eulerian, đây là mô hình được sử dụng rộng rãi trong các chương
trình mô phỏng để đánh giá phát tán các chất ô nhiễm trong khí
quyển. Bên cạnh đó, để có thể diễn giải tốt quá trình lan truyền của
phóng xạ trong bầu khí quyển, các đặc trưng khí tượng quy mô lớn
của hoàn lưu khí quyển ảnh hưởng đến quá trình phát tán phóng xạ
toàn cầu và khu vực cũng được quan tâm nghiên cứu.

7


CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP
ĐÁNH GIÁ PHÁT TÁN PHÓNG XẠ TẦM XA SỬ DỤNG
CHƯƠNG TRÌNH FLEXPART
2.1. Vận chuyển và phát tán hạt trong chương trình FLEXPART
Nội dung này đi sâu vào cơ sở lý thuyết và các phương pháp
vật lý được sử dụng trong chương trình FLEXPART để diễn tả quá
trình lan truyền phóng xạ trong bầu khí quyển, các quá trình loại bỏ
chất phóng xạ trong bầu khí quyển như rơi lắng ướt, rơi lắng khô hay
phân rã phóng xạ. Các hàm tính nồng độ phóng xạ.
2.2. Mô phỏng phát tán phóng xạ sử dụng chương trình
FLEXPART
Trong nghiên cứu này FLEXPART phiên bản 9.02

[32], [42],

[43] viết trên ngôn ngữ Fortran 90 được sử dụng chính trong việc mô
phỏng phát tán phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân. Sơ đồ thiết
lập một chương trình mô phỏng như trong Hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ thiết lập mô phỏng trong chương trình FLEXPART


8


2.3. Hệ thống tính toán hiệu năng cao
Trong nghiên cứu này, hệ thống tính toán hiệu năng cao
PARAM-HUST supercomputer của Trung tâm tính toán hiệu năng
cao - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội được sử dụng chính để mô
phỏng và xử lý số liệu.
2.4. Số hạng nguồn cho bài toán mô phỏng phát tán phóng xạ
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, hai nội dung chính được
thực hiện đó là:
1)

Kiểm chứng năng lực đánh giá phát tán chất phóng xạ thông

qua việc sử dụng chương trình FLEXPART cho trường hợp tai nạn
nhà máy điện hạt nhân Fukushima. Rất nhiều công trình xác định số
hạng nguồn được công bố, điển hình như Chino (2011), Stohl
(2012), Terada (2012), và Katata (2015) [5], [34], [35], [37]. Trong
nghiên cứu này, sử dụng nhân phóng xạ 137Cs và 131I với số hạng
nguồn tham khảo nghiên cứu của Katata [37] và nhóm nghiên cứu
WMO [33].
2)

Ứng dụng chương trình FLEXPART cho kịch bản phát tán

phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành của Trung
Quốc với kiểu khí tượng đặc trưng của khu vực. Giả định số hạng
nguồn tương ứng với tai nạn cấp 7 theo thang sự cố INES [10].

2.5. Dữ liệu khí tượng đầu vào
2.5.1. Dữ liệu khí tượng cho mô hình FLEXPART
Trong nghiên cứu này, mô hình khí tượng CFSv2 của NCEP
[55] sẽ được sử dụng chính làm dữ liệu khí tượng đầu vào cho
chương trình FLEXPART trong bài toán mô phỏng phát tán phóng xạ
từ Fukushima.

9


2.5.2. Thu thập dữ liệu khí tượng
Dữ liệu khí tượng CFSv2 được thu thập tại địa chỉ
" />2.5.3. Phân tích dữ liệu khí tượng
Để phân tích dữ liệu khí tượng trong nghiên cứu này phần
mềm Panoply của NASA [58] được sử dụng để phân tích các dữ liệu
khí tượng như áp suất, nhiệt độ, tốc độ gió, hướng gió. Qua đó phân
tích diễn biến khí tượng để thấy được các ảnh hưởng chính của các
vòng tuần hoàn khí quyển tác động lên quá trình lan truyền của
phóng xạ trong bầu khí quyển. Ngoài ra, các phần mềm phân tích dữ
liệu khí tượng khác cũng được sử dụng như NCL, WGRIB.
2.6. Phân tích và xử lý số liệu mô phỏng đầu ra
Định dạng đầu ra của FLEXPART là các tệp nhị phân, trong
nghiên cứu này sử dụng phần mềm Quicklook phát triển bởi Radek
Hofman để vẽ bản đồ phát tán phóng xạ toàn cầu và khu vực. Ngoài
ra, còn các các phần mềm xử lý dữ liệu đầu ra cho FLEXPART như
Quickdose, Pflexible, và Reflexible được phát triển bởi cộng đồng sử
dụng FLEXPART.
2.7. Các phương pháp đánh giá thống kê mô hình phát tán
Để đánh giá thống kê sự phù hợp giữa kết quả mô phỏng và
quan trắc, sau khi thu thập các dữ liệu đo đạc tại các trạm quan trắc

trong khu vực. Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp đánh giá
các tính toán của một mô hình vận chuyển và khuếch tán trong khí
quyển dựa trên các nghiên cứu trước đây [42], [67]–[71]. Tiếp nối
các nghiên cứu trước, phương pháp xếp hạng dựa trên các thông số

10


thống kê của Draxler [72] được sử dụng nhiều trong đánh giá các
tính toán của một mô hình vận chuyển và khuếch tán trong khí
quyển. Phương pháp xếp hạng này được định nghĩa bởi tổng của hệ
số tương quan (R - correlation coefficient), phân số chênh lệch (FB fractional bias), hệ số phẩm chất trong không gian (FMS - figure-ofmerit in space), và thông số Kolmogorov-Smirnov (KSP Kolmogorov-Smirnov parameter).

11


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

3.1. Vận chuyển của các nhân phóng xạ trong khí quyển từ
Fukushima đến Đông Nam Á
3.1.2. Thiết kế mô phỏng phát tán phóng xạ từ Fukushima đến
Tây Thái Bình Dương và Đông Nam Á
Chúng tôi sử dụng FLEXPART phiên bản 9.02 [32], [42] kết
hợp với dữ liệu khí tượng CFSv2 cung cấp bởi NCEP (lưới chia
0.5x0.5 độ) [55] để mô phỏng vận chuyển trong khí quyển của
và

137

131


I

Cs từ nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi đến khu vực

Nhiệt đới Tây Thái Bình Dương (TWP) và Đông Nam Á (SEA). Các
kết quả được đánh giá với dữ liệu thu được tại các trạm quan trắc
trong khu vực (Hình 3.1). Chúng tôi đánh giá sự đóng góp của gió
mùa Đông Bắc và các điều kiện khí tượng liên quan đến vận chuyển
khu vực của chất phóng xạ, vì điều này có thể cho biết khả năng tác
động của phóng xạ phát thải từ các nhà máy điện hạt nhân khác ở
khu vực Đông Á [1], [2].
Số hạng nguồn của 131I và 137Cs tham khảo nghiên cứu Katata
và cộng sự (2015) [37] (Hình 3.2). Hai giả thiết kính thước hạt được
sử dụng trong nghiên cứu này, cụ thể là dp=0,6 µm, ρp=2500 kg/m3
[75] trong mô phỏng I, và d p=0,4 µm, ρp=2500 kg/m3 trong mô
phỏng II. Các mô phỏng được thiết lập để chạy trên siêu máy tính
PARAM-HUST.

12


Hình 3.1. Vị trí của các trạm quan trắc hoạt động trong thời gian tai
nạn FNPP trong khu vực TWP và SEA (các điểm đỏ). Vị trí nhà máy
điện hạt nhân Fukushima (điểm sao vàng)

Hình 3.2. Phát thải của 131I và 137Cs trong thời gian xảy ra tai nạn
Fukushima theo Katata và cộng sự (2015)

13



Bảng 3.1. Thời gian đến của phóng xạ và các đỉnh nồng độ tại các
trạm quan trắc

Station

Fukuoka

Okinawa

Nankang

Guam

Hong
Kong
Manila

Hanoi

Dalat

HCMC
KL


3.1.2. Vận chuyển khí quyển của các chất phóng xạ từ
Fukushima đến TWP và SEA
Các điều kiện khí tượng trong tai nạn FNPP (ví dụ như áp suất

mực nước biển, tốc độ và hướng gió) ở Đông châu Á được thể hiện
trong Hình 3.4. Chùm phóng xạ FNPP được mô phỏng thể hiện trong

14


các hình 3.6a-d và 3.10a-d với giá trị nồng độ phóng xạ trong khí
quyển các cột từ 0-2000m và 2000-10000m. Chúng đại diện tương
ứng cho lớp biên hành tinh và tầng đối lưu.

Hình 3.4. Đặc trưng khí tượng dẫn đến các chùm phóng xạ lan
truyền về Đông Nam Á các ngày 18/3 và 4/4

3.1.2.1. Vận chuyển phóng xạ Bắc Bán cầu (Hermispherical
plume)
Sau khi chùm phóng xạ đầu tiên phát tán từ FNPP ngày 11/3,
đám mây phóng xạ được vận chuyển về phía Thái Bình Dương, nơi
nó bị giữ bởi hệ thống áp thấp nhiệt đới nằm trên biển Bering (Áp
thấp Aleutian). Chùm phóng xạ được nâng lên tầng đối lưu và sau đó
nhanh chóng vận chuyển về phía đông bắc do dòng xiết (Hình 3.9 và
3.10). Hệ thống xoáy và front theo dòng xiết dẫn đến xáo trộn dọc,
kết quả phát hiện các nhân phóng xạ ở bề mặt trên Bắc Bán cầu [25].
Chùm bán cầu dần dần đến Bắc Mỹ (16-18/3) đến Bắc Đại Tây
Dương (19/3), Scandinavia (22/3), Tây Nga (23/3), NEA và sau đó là
Tây Thái Bình Dương (30-31/3) (Hình 3.9).

15


Hình 3.9. Nồng độ 131I (µBq/m3) ở độ cao 0-2000 m


3.1.2.2. Vận chuyển phóng xạ khu vực (Regional plume)
Chùm khu vực FNPP đầu tiên được vận chuyển về phía TWP
và SEA vào ngày 18 tháng 3 khi cơn bão Siberia di chuyển về phía
Đông Nam xuất hiện trên miền Nam Nhật Bản (Hình 3.9a), buộc
đám mây phóng xạ cuốn theo chiều kim đồng hồ sau đó đi theo
hướng tây nam theo gió mùa Đông Bắc (Hình 3.4a). Chùm mô
phỏng đã đến Guam, Philippines, Okinawa, Đài Loan và miền Bắc
Việt Nam tương ứng vào các ngày 20, 22, 24, 25 và 27 tháng 3 (Hình
3.9b). Phóng xạ phát thải mạnh vào ngày 23 tháng 3 (Hình 3.9) và
cơn bão quay trở lại phía Nam Nhật Bản vào ngày 26 tháng 3 (Hình
3.4) vận chuyển chùm này vào phía tây Thái Bình Dương (Hình

16


3.9c), hạ cánh ở miền Nam Việt Nam và Malaysia từ ngày 28-29
tháng 3.
Chùm khu vực thứ hai khởi hành từ Nhật Bản vào khoảng
ngày 4 tháng 4, khi 2 xoáy nghịch di chuyển phía đông xảy ra trên
tây Thái Bình Dương với một xoáy tiếp cận Nhật Bản và một xoáy
đằng xa phía đông (Hình 3.4b). Chùm phóng xạ FNPP đã bị chặn
khỏi vận chuyển đối lưu trong vài ngày bởi xoáy nghịch phía đông.
Trong khi đó, xoáy nghịch tiếp cận Nhật Bản đã bắt chùm di chuyển
theo hướng tây nam và sau đó đi theo ảnh hưởng của gió mùa đông
bắc. Khối lượng khí phóng xạ di chuyển gần như hoàn toàn trong lớp
ranh giới biển (Hình 3.9d) và không quan sát thấy ở độ cao lớn hơn
(Hình 3.10d).
Đỉnh nồng độ phóng xạ giảm theo cấp số nhân với khoảng
cách từ FNPP và giảm một nửa sau khoảng 577 km đối với

433 km đối với

137

131

Cs, như trong Hình 3.11. Các đỉnh nồng độ

giảm nhanh hơn theo khoảng cách, cho thấy hao tổn của
lắng nhiều hơn so với
hạt lớn hơn.

131

137

I và

137

Cs

Cs do rơi

I trong quá trình vận chuyển do kích thước

Hình 3.11. Đỉnh nồng độ 131I và 137Cs theo hàm khoảng cách đến
Fukushima trong thời gian xảy ra chùm khu vực thứ hai

17



3.1.3. So sánh nồng độ phóng xạ giữa mô phỏng và quan trắc
Hình 3.12 và 3.13 so sánh giữa đo đạc và mô phỏng nồng độ
phóng xạ 131I và 137Cs tương ứng tại 9 trạm quan trắc đặt tại TWP và
SEA. Trạm Hong Kong đã bị loại do thiếu dữ liệu đo 137Cs [74].
Thời gian đến của các chùm và các ngày có đỉnh nồng độ được dự
đoán khá tốt, trong sai số ± 2 ngày. Các hệ số tương quan có ý nghĩa
thống kê đối với hầu hết các trạm quan trắc (Bảng 3.1). Kết quả chấp
nhận tốt giữa nồng độ thu được từ mô hình và quan trắc trong mô
phỏng I với

137

phỏng II với

131

Cs có kích thước hạt lớn (dp = 0,6µm) và trong mô
I có kích thước hạt nhỏ (dp = 0,4µm).

Hình 3.12. So sánh nồng độ phóng xạ 131I quan trắc (cột lam), mô
phỏng 1 (đỏ) và mô phỏng 2 (lục) tại các trạm quan trắc

18


3.1.5. Các phát hiện mới của nghiên cứu
Qua nghiên cứu mô phỏng phát tán phóng xạ từ Fukushima đến
Đông Nam Á [79], phát hiện được ngoài chùm phóng xạ bán cầu còn

có 2 chùm phóng xạ khu vực, đóng góp chính vào nồng độ phóng xạ
quan trắc được ở khu vực Đông Nam Á, bởi chùm bán cầu sau 20
ngày di chuyển đến khu vực này đã suy yếu. Cả hai chùm khu vực
này đều do gió mùa mùa đông Đông Á vận chuyển và phát tán phóng
xạ. Do hai chùm khu vực này khởi phát muộn lúc phát thải tại nhà
máy Fukushima đã yếu đi nhiều nên hoạt độ phóng xạ ghi được trong
vùng thấp hơn các nước Bắc Mỹ và châu Âu. Các kịch bản giả định
tai nạn Fukushima xảy ra muộn hơn, vào các thời điểm khí tượng
dẫn đến xuất hiện gió mùa đông bắc vào cuối tháng ba, đầu tháng tư
2011 cho thấy ghi nhận phóng xạ ở SEA sẽ lớn hơn nhiều bậc so với
những gì đãquan trắc trên thực tế.
3.2. Ứng dụng FLEXPART trong đánh giá ảnh hưởng của phóng
xạ phát tán từ nhà máy điện hạt nhân Cảng Phòng Thành của
Trung Quốc đến Việt Nam
Gió mùa đông bắc (GMĐB) chi phối thời tiết và khí hậu Việt
Nam về mùa đông, nó cũng mang đến nước ta các chất ô nhiễm
không khí, kể cả các chất phóng xạ một khi xảy ra tai nạn điện hạt
nhân trên đường gió đi qua. Mỗi tháng mùa đông thường có 3-5 đợt
GMĐB do xảy ra tranh chấp thường xuyên giữa khối khí lạnh lục địa
(áp cao Siberia) và khí nóng Thái Bình Dương (áp thấp). Do đó,
trong mỗi đợt GMĐB gió không chỉ thổi theo hướng đông bắc mà cả
đông nam xuất hiện lúc cuối đợt và các hướng trung gian, khiến cho
việc đoán nhận hướng đi của luồng phóng xạ không đơn giản. Luận

19


án chỉ bước đầu đề cập đến một số kịch bản đặc trưng trong tháng
giêng khi cao áp Siberia hoạt động mạnh nhất.
Chúng tôi ứng dụng FLEXPART kết hợp với mô hình khí

tượng CFSv2 [55] cho kịch bản giả định phát tán phóng xạ từ
NMĐHN Cảng Phòng Thành của Trung Quốc đến Việt Nam thời
điểm gió mùa Đông Bắc tràn về. Các thông số đầu vào về kích thước
hạt, rơi lắng khô, rơi lắng ướt thu được qua nghiên cứu Fukushima
được sử dụng cho mô phỏng này với giả thiết xảy ra tai nạn cấp 7
theo thang sự cố INES [10]. Chúng tôi mô phỏng phát tán vào
khoảng thời gian từ ngày 6/1 đến 31/1/2018, thời điểm này có hai đợt
gió mùa Đông Bắc chính tràn về Việt Nam không kể các đợt gió mùa
tăng cường. Front lạnh bắt đầu xuất hiện phía trên Cảng Phòng
Thành trong hai ngày 8/1 và 28/1 sau đó di chuyển qua vị trí nhà
máy. Các kết quả mô phỏng nồng độ của

131

I phát tán trong khí

quyển cho ở Hình 3.18. Kết quả nồng độ 131I tại 3 trạm quan trắc Hải
Phòng, Vinh và Đà Nẵng cho ở Hình 3.21 và 3.22.

Hình 3.15. Thời điểm Front lạnh đợt 1 tháng 1/2018 xuất hiện (a) và
di chuyển đến vị trí NMĐHN Cảng Phòng Thành (b)

20


Hình 3.17. Diễn biến nồng độ 137I (µBq/m3) phát tán ở lớp biên khi
Front lạnh đợt 1 di chuyển qua vị trí Cảng Phòng Thành
Kết quả mô phỏng cho thấy khả năng ảnh hưởng của phóng xạ
từ NMĐHN Cảng Phòng Thành theo chu kỳ của các đợt gió mùa
Đông Bắc tràn vào nước ta. Trước khi Front lạnh di chuyển đến Cảng

Phòng Thành, chùm phóng xạ phát tán hầu hết bị cuốn về phía lục
địa Trung Quốc do áp thấp khu vực này chiếm ưu thế.

21


KẾT LUẬN
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng mô hình phát tán hạt
FLEXPART để mô phỏng vận chuyển tầm xa của

131

I và 137Cs từ tai

nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi đến khu vực Nhiệt
đới Tây Thái Bình Dương và Đông Nam Á. Dữ liệu quan trắc tại 10
trạm quan trắc đặt tại khu vực này được sử dụng để kiểm chứng các
kết quả của mô hình. Thu được kết quả phù hợp giữa mô phỏng và
quan trắc, rút ra các kết luận như sau:
Phóng xạ trong không khí quan trắc được trong khu vực này
đến từ cả vận chuyển bán cầu bởi dòng xiết và vận chuyển khu vực
trong lớp biên bởi gió mùa Đông Bắc. Do sự xuất hiện muộn của cả
chùm bán cầu và khu vực, khu vực TWP và SEA đã ghi nhận mức
phóng xạ trong không khí thấp hơn nhiều so với các khu vực khác ở
Bắc Bán cầu đã bị ảnh hưởng trước đó bởi phóng xạ FNPP. Tuy
nhiên, vận chuyển khu vực quan trọng hơn trong việc đóng góp
phóng xạ có nguồn gốc từ Fukushima đến các khu vực. Nồng độ

131


I

và 137Cs trong chùm khu vực giảm theo cấp số nhân với khoảng cách
từ Fukushima và đã giảm một nửa sau khoảng cách lần lượt là 577
km và 433 km. Các đỉnh nồng độ

137

Cs giảm nhanh theo khoảng

cách cho thấy tổn hao của 137Cs do rơi lắng lớn hơn so với 131I trong
vận chuyển khí quyển, điều này có thể do kích thước hạt lớn hơn.
Kết quả phân tích của bốn chỉ số thống kê cũng cho thấy sự phù hợp
tốt hơn giữa quan trắc và mô phỏng sử dụng kích thước hạt lớn hơn
cho 137Cs và kích thước hạt nhỏ hơn cho 131I.
Sự phù hợp giữa mô hình FLEXPART và các quan trắc có thể
được coi là thỏa đáng. Do thời gian đến của các đỉnh và các ngày

22