- 1.5 Phân bố cường độ trận động đất chính và các cơn dư chấn. - 2 Khủng hoảng hạt nhân tại nhà máy điện nguyên tử Fukushima 1 13 2.1 Sơ lược về nhà máy điện nguyên tử Fukushima. - 2.3.2 Nguyên lý vận hành nhà máy nguyên tử. - Bài viết này về thảm họa động đất và sóng thần xảy ra vào 11 tháng 3 năm 2011 vừa qua tại biển phía đông Nhật bản thuần túy mang tính chất tham khảo. - Tôi bắt tay vào viết bài này vào 13 giờ 24 phút 14 tháng 3, gần 2 giờ sau khi vụ nổ thứ hai tại nhà máy điện nguyên tử Fukushima daiichi xảy ra do hậu quả của trận động đất và sóng thần lớn nhất trong lịch sử đo đạc của Nhật bản gây ra. - Những gì mà động đất và sóng thần gây ra tất cả các bạn đã thấy và tôi tin các bạn đang theo dõi hàng ngày như cả tỷ người trên thế giới đang theo dõi. - Tin động đất và sóng thần phát trên tất cả các kênh truyền hình.. - Chưa đầy 3 phút sau động đất nhìn màn hình Tivi thấy báo độ lớn 7.9 Richter (tạm gọi tắt là 7.9R) và vị trí tâm chấn tương đối gần bờ xảy ra vào 14h 46 phút. - Đây là hai thành phố có khoảng cách đến chấn tâm gần nhất nơi sóng thần phát sinh do động đất ập đến sớm nhất. - Fukushima là một thành phố lớn khác tuy trung tâm của nó nằm sâu trong đất liền không ảnh hưởng bởi sóng thần nhưng hai nhà máy điện nguyên tử bên biển cách tâm chấn chừng 140km đã và đang bị ảnh hưởng nặng nề do động đất. - Tất cả những trung tâm dân cư trên nằm rải trên ba tỉnh Iwate, Miyagi và Fukushima nơi bị sóng thần và động đất tàn phá nặng nề. - Trong những thông báo đầu tiên JMA gọi tên trận động đất là Sanrikuoki là tên vùng biển nơi có chấn tâm. - Tên gọi này ngay lập tức bị lu mờ do qui mô của trận động đất. - Truyền thông Nhật bản nay đã gọi là Higashinihondaizishin có nghĩa là đại động đất đông Nhật Bản.. - Cảnh bảo động đất và sóng thần thì không có gì lạ nếu bạn sống ở Nhật. - Lần đầu tiên tôi chứng kiến Trung tâm dự báo khi tượng thủy văn bối rối với việc báo chính xác độ lớn của trận động đất và chiều cao sóng thần.. - Ở Hình 1.1 trục hoành của đồ thị chỉ độ lớn của một trận động đất bằng đơn vị Richter. - Đây là trận động đất lớn nhất ghi được trong lịch sử nhân loại xảy ra ở biển Chile vào 22 tháng 5 năm 1960. - hơn nữa về độ lớn xin chỉ ra rằng động đất gây sóng thần Sumatra ở Indonesia có độ lớn 9.1 độ Richter xảy ra vào năm 2004 đã làm thiệt mạng 230000 người trên 14 nước quay mặt vào Ấn độ dương. - Không có trận động đất 10 độ Richter ở Hình 1.1 vì một trận động đất với năng lượng đó sẽ có qui mô toàn cầu và có thể xóa sạch sự sống.. - Trục tung bên phải của đồ thị chỉ năng lượng mà trận động đất giải phóng ra xung quanh bằng joule (J). - Như vậy một trận động đất 3.5 độ Richter có năng lượng 10 10 J đại ý tương đương với một vụ nổ của 1 tấn thuốc nổ TNT. - Truyền thông thế giới sử dụng kết quả tính toán của cơ quan địa chất Hoa kỳ USGS cho rằng trận động đất vừa qua có độ lớn 8.9R. - Như vậy đại động đất phía đông Nhật bản dù là 8.9R hay 9.0R cũng đã lọt vào top các trận động đất lớn nhất trong lịch sử ghi chép của nhân loại.. - nơi mà các hoạt động kiến tạo mà cụ thể hơn là va chạm của các mảng lục địa gây ra động đất liên tục ở đất liền và thềm biển Nhật bản. - Trận động đất 11 tháng 3 vừa qua là kết quả của sự kiện như vậy do tương tác của hai mảng lục địa Bắc Mỹ và Thái Bình Dương. - Tất cả quá trình đó từ khi có động đất đến khi người dân nhận ra nguy hiểm chỉ trong vòng vài phút. - Hình 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. - Nếu bạn cất cánh ở Nhật khi có động đất và bay sang bờ tây nước Mỹ bạn sẽ đón được con sóng vừa rồi.. - Hình 1.4: Bản đồ cảnh báo sóng thần 3 phút sau động đất. - Em bật truyền hình lên xem động đất lớn lắm.. - Trận động đất khổng lồ vừa rồi tuy rung chuyển toàn lãnh thổ Nhật Bản nhưng có lẽ không làm Việt Nam bị ảnh hưởng do nó không truyền tới đất nước ta. - Nói cách khác cường độ động đất ở Việt Nam bằng không nên chúng ta không cảm thấy chấn động này. - Khác với độ lớn (Magnitude) được đo bằng Richter đánh giá tổng năng lượng giải phóng từ trận động đất như đã thảo luận ở phần trên, cường độ hay còn gọi là cấp động đất(intensity) là thang đo ảnh hưởng của trận động đất đó lên một điểm quan trắc nhất định. - Hình 1.9 là bản scan tôi vội vàng lấy từ thời báo Ashahi của Nhật biểu diễn phân bố cường độ của trận động đất chính (main shock) vào 14:46 ngày 11 tháng 3 vừa qua. - 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. - 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. - 0 Không cảm thấy chỉ được phát hiện nhờ thiết bị đo dưới 0.8 1 Chỉ người trong trạng thái rất tĩnh mới cảm thấy 0.8-2.5 2 Nhiều người cảm thấy chấn động tuy nhiên động đất rất nhỏ 2.5-8.0 3 Mái nhà rung, cửa đập, các đồ vật treo lắc, nước trong bể sóng sánh Mái nhà rung mạnh, nước trong bể trào ra, người đang đi cũng cảm thấy 25.0-80.0. - 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. - 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). - Hình 1.9: Phân bố cường độ trận động đất lúc 14:46 phút 11 tháng 3. - 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). - Có thể bạn sẽ có hình ảnh về một trận động đất là một cú rung mạnh và sau đó mọi thứ kết thúc.. - 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. - 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.. - Bạn vẫn có thể ngủ trưa mà không bị đánh thức vì động đất!. - Độ lớn của các đường tròn thể hiện độ lớn của trận động đất. - 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. - 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.. - Khủng hoảng hạt nhân tại nhà máy điện nguyên tử Fukushima 1. - Tại thời điểm này khủng hoảng hạt nhân tại nhà máy Fukushima daiichi (Fukushima thứ nhất) vẫn đang tiếp diễn. - 2.1 Sơ lược về nhà máy điện nguyên tử Fukushima. - Hôm qua bốn ngày sau trận động đất tôi đã có được trong tay bản copy giới thiệu nguyên lý nhà máy điện nguyên tử Fukushima 1 và 2. - Tất nhiên vì đây là nhà máy điện nguyên tử thiết kế cũng như thông tin chi tiết không thể dễ dàng có được. - 40 đến 50 năm là tuổi đời thiết kế của nhà máy điện nguyên tử. - Nhà máy điện nguyên tử như thế này qua rất nhiều lần bảo dưỡng kiểm tra định kỳ theo qui định nghiêm ngặt của Nhật. - Loại lò sử dụng trong nhà máy này là Boiling Water Reactor (BWR) hay có thể tạm gọi là lò phản ứng nước sôi. - Các nhà máy của điện lực Tokyo (TEPCO) sử dụng loại lò này. - Bảng 2.1: Nhà máy điện nguyên tử Fukushima 1. - suất nhà máy thủy điện Hòa Bình của chúng ta. - Khủng hoảng nhà máy điện nguyên tử Fukushima 1 và 2 có thể nói là duy nhất. - Cho đến thời điểm này 13:00 ngày 16 tháng 3 các lò phản ứng ở nhà máy Fukushima 2 đã tạm thời ổn thỏa. - 14:46 Động đất 9.0R xảy ra. - Đây là điểm khác biệt đầu tiên giữa sự cố này với thảm họa xảy ra ở nhà máy Chernobyl vào 26 tháng 4 năm 1986. - 4:30 Tình trạng khẩn cấp được công bố cho nhà máy Fukushima 1 được ban bố. - 4 nhân viên trong nhà máy bị thương.. - Tại nhà máy Fukushima 2 tổ máy số 3 làm nguội an toàn. - Các ống kính NHK chỉ có thể theo dõi nhà máy từ cự lý lớn hơn 30km.. - 11:36 50 cán bộ vận hành cuối cùng được lệnh rút khỏi nhà máy do nồng độ phóng xạ lên đến mức nguy hiểm. - Hình 2.1: Nhiên liệu và lò phản ứng. - Câu trả lời tất nhiên là do động đất và sóng thần. - Dù được thiết kế từ hơn 40 năm trước hai nhà máy điện Fukushima 1 và 2 được thiết kế động đất ở mức cao nhưng không phải cho một trận 9.0 thế này.. - Nhiên liệu của lò phản ứng hạt nhân là chất uran (uranium). - Rồi các bó nhiên liệu được đưa vào lò phản ứng(Reactor). - Hình 2.2 là sơ đồ nguyên lý nhà máy Fukushima 1 mà tôi cắt dán vội vàng vào đây. - Bài học mang tính giáo khoa cho thiết kế nhà máy nguyên tử là bảo vệ 5 lớp. - Lớp 3: Lò phản ứng (reactor). - Trên thực tế ở nhà máy Fukushima 1 chúng ta còn có một lớp "áo". - Hai vụ nổ ở tổ máy số 1 và số 3 ở nhà máy Fukushima 1 đều xảy ra ở lớp ngoài cùng này. - 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. - 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. - 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.. - 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). - 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. - 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. - Những giải thích trực quan này có ở tất cả các tờ rơi giới thiệu nhà máy điện nguyên tử ở Nhật.. - 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