English
Thử nghiệm không phá hủy (Nondestructive Testing – NDT) là lĩnh vực đa ngành, với sự kết hợp tương đối chặt chẽ giữa các nguyên tắc đảm bảo chất lượng và khoa học vật liệu. Thử nghiệm không phá hủy được ứng dụng rộng rãi và mang tính cốt lõi trong nhiều nghành Công nghiệp nhưng ít có ứng dụng nào quan trọng như trong lĩnh vực Năng lượng Nguyên tử, nơi yêu cầu nghiêm ngặt về độ an toàn và tin cậy trong vận hành.
Năng lượng hạt nhân là một trong những nguồn năng lượng an toàn nhất trên thế giới và gần như đứng đầu về mức độ rủi ro thấp nhất, chỉ đứng sau năng lượng mặt trời. Điều này hoàn toàn đủ sức thuyết phục, nhưng đối với chuyên gia có hiểu biết sâu sắc về Năng lượng hạt nhân, lĩnh vực này còn mang lại lợi ích vô cùng vượt trội, đặc biệt là khả năng cung cấp nguồn năng lượng sạch nhất mà nhân loại hiện có. Giới Chuyên gia nhận định rằng năng lượng hạt nhân không phải là loại năng lượng vốn dĩ tiềm ẩn nguy hiểm, mà là một hệ thống đòi hỏi sự nghiêm ngặt về vận hành và bảo dưỡng chuyên biệt. Đặc biệt, việc tuân thủ thực hiện các quy trình kiểm tra với mức độ chính xác cao, dựa trên Thử nghiệm không phá hủy (NDT), đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả tại các nhà máy Điện hạt nhân.
Vai trò của Thử nghiệm không phá hủy (NDT) trong Ngành Năng lượng Nguyên tử và vận hành Nhà máy Điện hạt nhân
Thử nghiệm không phá hủy (NDT) đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo an toàn trong công tác bảo trì và vận hành hệ thống phát điện, đặc biệt tại các cơ sở năng lượng Hạt nhân như nhà máy Điện hạt nhân. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (International Atomic Energy Agency – IAEA) đánh giá NDT như một công cụ không thể thay thế trong công tác kiểm soát chất lượng, đảm bảo an toàn và nâng cao độ tin cậy, đồng thời việc ứng dụng NDT duy trì các tiêu chuẩn và quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt của Chủ sở hữu nhằm bảo đảm an toàn vận hành cho các Nhà máy Điện hạt nhân cũng như các cơ sở năng lượng, công nghiệp khác.
Thử nghiệm không phá hủy NDT cho phép kiểm tra và đánh giá vật liệu, đường ống, thiết bị áp lực, linh kiện và các cụm chi tiết lắp ráp mà không ảnh hưởng tới khả năng sử dụng hay tính toàn vẹn của chúng. Thông qua các phương pháp kiểm tra bao gồm Kiểm tra trực quan (Visual Testing – VT), Kiểm tra thẩm thấu lỏng (Liquid Penetrant Testing – PT), Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing – UT), Chụp ảnh bức xạ (Radiographic Testing – RT), hay các công nghệ tiên tiến như: Kiểm tra dòng điện xoáy (Eddy Current Testing – ECT) , Kiểm tra siêu âm mảng pha (Phased Array Ultrasonic Testing -PAUT), Kiểm tra dòng điện xoáy xung (Pulsed Eddy Current Testing – PECT), … và các phương pháp kiểm tra khác. Cán bộ kỹ thuật thực hiện kiểm tra được đào tạo từ cơ bản tới chuyên sâu có khả năng thực hiện và phát hiện các bất liên tục như nứt, rỗ khí (đối với vật hàn, đúc,…), tạp chất, các bất liên tục hàn hoặc bất kỳ quy trình gia công chế tạo, cũng như những lỗi tiềm ẩn trong quá trình lắp ráp các linh kiện, chi tiết phụ trợ.
Một số minh chứng tiêu biểu cho tính quan trọng của thử nghiệm không phá hủy đối với lĩnh vực Năng lượng Nguyên tử có thể kể tới như Phương pháp Kiểm tra trực quan là phương pháp kiểm tra trực tiếp các thành phần nhằm phát hiện các bất thường trên bề mặt và đánh giá toàn vẹn tính cấu trúc (bề mặt trong đối tượng) thông qua việc sử dụng kỹ thuật và công cụ quang học chuyên biệt. Phương pháp này thường được triển khai trong các hoạt động giám sát định kỳ, vì khả năng phát hiện hiệu quả các vấn đề như ăn mòn, xói mòn, dấu hiệu suy thoái vật liệu, và các vết nứt trên bề mặt. Nhiều dạng khuyết tật có thể dẫn tới hậu quả, tai nạn nghiêm trọng trong quá trình vận hành của lò phản ứng hạt nhân nếu không được phát hiện và sửa chữa kịp thời. Ngoài ra, VT còn đóng vai trò quan trọng trong các quy trình kiểm tra trước vận hành (pre-service inspections) và trong quá trình vận hành (in-service inspections), giúp đảm bảo rằng các cấu kiện, thiết bị thành phần tuần thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn cao nhất để duy trì vận hành an toàn hệ thống năng lượng hạt nhân.
Ngoài kiểm tra trực quan (Visual Testing – VT), kiểm tra thẩm thấu lỏng (Liquid Penetrant Testing – PT) được đánh giá là một phương pháp có độ tin cậy cao trong việc phát hiện các bất liên tục mở ra trên bề mặt đối với các đối tượng vật liệu không rỗ xốp. Kiểm tra thẩm thấu lỏng ứng dụng nguyên lý mao dẫn, theo quy trình kiểm tra, chất lỏng được đưa vào bề mặt mẫu kiểm tra một thời gian vừa đủ cho phép thấm vào trong các bất liên tục mở ra trên bề mặt và dễ dàng được phát hiện dưới ánh sáng thường hoặc màu huỳnh quang dưới ánh sáng tia cực tím.
Kiểm tra thấm lỏng PT đặc biệt quan trọng khi kiểm tra các mối hàn tại vị trí thiết yếu, nơi tính toàn vẹn về cấu trúc là yếu tố quan trọng hàng đầu. Do Nhà máy Điện hạt nhân thường được sử dụng các vật liệu phi từ tính, việc loại trừ kiểm tra với phương pháp hạt từ (Magnetic Testing – MT) khiến PT trở thành giải pháp hiệu quả hàng đầu. PT cho phép các cán bộ kỹ thuật xác định chính xác tuyệt đối vị trí bất liên tục trong hệ thống đường ống nhà máy Điện hạt nhân, qua đó đóng góp vai trò quan trọng trong ngăn chặn sự cố, đồng thời đảm bảo mức độ an toàn và hiệu suất vận hành cao nhất.
Bên cạnh đó, việc sử dụng vật liệu composite trong các ứng dụng phân hạch và nhiệt hạch hạt nhân, nhờ sở hữu các đặc tính ưu việt khi khả năng chống chịu bức xạ cường độ cao và nhiệt độ khắc nghiệt, đã thúc đẩy việc áp dụng thử nghiệm không phá hủy (NDT) bằng kỹ thuật vi sóng (Microwave Testing – MWT). Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc kiểm tra vật liệu composite và ngày càng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp nói chung, khi vật liệu composite ngày càng thay thế các loại vật liệu truyền thống nặng hơn và dễ bị ăn mòn.
Phương pháp MW hoạt động bằng cách đưa sóng điện từ trong dải tần số vi sóng vào đối tượng cần kiểm tra. Khi sóng vi ba gặp phải một vùng có độ điện thẩm phức tạp (complex permittivity) khác biệt, đặc trưng cho sự tồn tại của khuyết tật, một phần hoặc toàn bộ năng lượng điện từ sẽ bị phản xạ lại nguồn phát. Không chỉ dừng lại ở việc phát hiện khuyết tật, phương pháp này còn có khả năng cung cấp dữ liệu để định vị chính xác vị trí khuyết tật, nâng cao độ chính xác và hiệu quả của quy trình kiểm tra và đánh giá.
Các Phương pháp thử nghiệm không phá hủy (Nondestructive Testing – NDT) này được xem là các giải pháp mang lại hiệu quả cao. Trong lĩnh vực phát điện, đặc biệt là Năng lượng hạt nhân, nơi mà chỉ một sai sót nhỏ cũng có thể dẫn tới những hậu quả nghiêm trọng, NDT đóng vai trò không thể thiếu trong đảm bảo an toàn và duy trì tính toàn vẹn cấu trúc cũng như kéo dài tuổi thọ vận hành tại các cơ sở năng lượng nói chung và cơ sở hạt nhân nói riêng.
Việc áp dụng thử nghiệm không phá hủy một cách định kỳ và đang tin cậy góp phần giảm thiểu đáng kể nguy cơ từ những sai sót nhỏ, những yếu tố vốn dĩ có thể bỏ qua trong các hoạt động vận hành và bảo trì. Thông qua đó, NDT không chỉ hỗ trợ việc phát hiện, xử lý sớm các bất liên tục tiềm ẩn mà còn nâng cao tính bền vững, độ an toàn và hiệu suất của toàn bộ hệ thống, đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật và an toàn ngày một nghiêm ngặt trong ngành Năng lượng Nguyên tử.
Xác định đúng vai trò của các hoạt động Thử nghiệm không phá hủy trong hoạt động đảm bảo an toàn vận hành Nhà máy Điện hạt nhân
Việc vận hành một nhà máy, cơ sở năng lượng, công nghiệp an toàn và hiệu quả là mối quan tâm hàng đầu của các nhà vận hành. Một sự cố dù rất nhỏ, cũng có thể gây ra tai nạn nghiêm trọng từ hư hỏng thiết bị, tới nguy cơ về mất an toàn lao động, an toàn bức xạ và thậm chí là thiệt hại nặng nề về mặt kinh tế.
Tuy nhiên tầm quan trọng của các hoạt động kiểm tra thường bị xem nhẹ hoặc đánh giá thấp, đặc biệt đối với các thiết bị đóng vai trò trực tiếp trong quá trình sản xuất năng lượng, bất chấp ảnh hưởng đáng kể của chúng tới hiệu quả vận hành. Mặc dù mục tiêu chính của các hoạt động này trong đảm bảo an toàn vận hành và duy trì hiệu suất là điều không thể phủ nhận.
Để minh họa rõ nét hơn, đa số mọi người sẽ không lựa chọn sử dụng dịch vụ của một hãng hàng không thực hiện kiểm tra và bảo trì định kỳ cho máy bay, trong khi chính họ lại ít chú trọng đến kiểm tra và bảo dưỡng phương tiện cá nhân. Điều này rất đáng chú ý, bởi lẽ tỉ lệ gặp tai nạn khi di chuyển với phương tiện cá nhân luôn cao hơn nhiều so với khi di chuyển bằng máy bay. Vậy tại sao tồn tại sự khác biệt này?
Cốt lõi của vấn đề là một tai nạn nghiêm trọng cũng có thể xuất phát từ một sai lầm đơn giản. Khi xem xét các yếu tố về chi phí và thời gian liên quan đến hoạt động kiểm tra, nhiều người thường lựa chọn cách tránh các chi phí phải bỏ ra và thời gian gián đoạn tức thời, đặc biệt theo nhận thức chủ quan của họ là hệ thống dường như vẫn được vận hành ổn định. Quyết định này được đưa ra mà không đánh giá đầy đủ các rủi ro phát sinh từ việc không thực hiện kiểm tra, những rủi ro mà trong nhiều trường hợp, việc khắc phục hậu quả vượt xa các chi phí kiểm tra ban đầu. Trong lĩnh vực sản xuất năng lượng hạt nhân, mức độ rủi ro này còn cao hơn nhiều. Điều này càng nổi bật vai trò của các hoạt động kiểm tra quan trọng như thử nghiệm không phá hủy (Nondestructive Testing – NDT).
Trong điều kiện lý tưởng, một số ít sản phẩm được thiết kế và chế tạo kỹ lưỡng sẽ không cần kiểm tra trong một thời gian dài. Thậm chí, lý tưởng hơn, việc kiểm tra được đề xuất khi có vấn đề phát sinh hoạt biểu hiện bất thường trong hoạt động. Tuy nhiên, thực tế này không phù hợp trong lĩnh vực sản xuất năng lượng, đặc biệt là năng lượng hạt nhân. Việc không nhận thức đầy đủ tầm quan trọng của việc áp dụng thử nghiệm không phá hủy trong từng giai đoạn vận hành và xây dựng một chương trình kiểm tra cụ thể có thể gây ảnh hưởng tới tính hiệu quả của hoạt động vận hành.
Yếu tố thời gian
Trong lĩnh vực an toàn năng lượng hạt nhân, yếu tố thời gian đóng vai trò then chốt. Từ giai đoạn khởi động ban đầu đến khi dừng lò, các nhà vận hành cần nhận thức rõ ràng các yêu cầu phức tạp về thời gian.
Cụ thể hơn, mọi quyết định phải được tính toán dựa trên cơ sở nhận thức đầy đủ về trạng thái hiện tại của hệ thống. Đặc biệt là các thời điểm như đã nói ở trên, trong giai đoạn khởi động và ngừng vận hành. Đồng thời phải giảm thiểu tối đa các rủi ro liên quan đến việc ngừng hoạt động. Tương tự như một chuyến bay thương mại, rủi ro cao nhất thường xuất hiện trong quá trình cất cánh và hạ cánh. Một lò phản ứng của nhà máy Điện hạt nhân khi đi vào ổn định, nguy cơ về sự cố sẽ giảm thiểu đáng kể với điều kiện các hoạt động vận hành phải được thực hiện một cách nghiêm ngặt và chính xác.
Hiện nay, trong bối cảnh phát triển của ngành công nghiệp hạt nhân, để giảm thiểu rủi ro và các chi phí phát sinh có liên quan, thử nghiệm không phá hủy mang lại những giải pháp cho phép kiểm tra toàn diện mà không làm ảnh hưởng tới tính liên tục của hoạt động vận hành. Sự ra đời của các công nghệ tiên tiến đã mở ra khả năng vượt trội giúp các nhà vận hành trong việc hoàn thành tối đa các nhiệm vụ kiểm tra cần thiết với mức độ gián đoạn thời gian tối thiểu, hoặc thậm chí không gây gián đoạn.
Một lần nữa, Nếu các yếu tố thời gian được cân nhắc một cách khoa học và chính xác, việc tích hợp NDT vào quy trình vận hành không chỉ giúp tối ưu hóa các hoạt động kiểm tra mà còn đảm bảo an toàn và hiệu quả lâu dài, qua đó nâng cao đáng kể hiệu suất toàn diện của hệ thống.
Tương lai của Sản xuất năng lượng Hạt nhân tại Việt Nam
Năng lượng hạt nhân từ lâu đã được xem là một cơ hội lớn để các Quốc gia sở hữu giảm sự phụ thuộc và nhiên liệu hóa thạch, đồng thời tích hợp một nguồn năng lượng an toàn tối đa với tác động tối thiểu đến môi trường.
Theo Nghị quyết 174/2024/QH15, Quốc hội quyết nghị tiếp tục thực hiện chủ trương đầu tư Dự án điện hạt nhân Ninh Thuận theo Tờ trình 811/TTr-CP ngày 25/11/2024 của Chính phủ.
Nhìn về bối cảnh hiện tại, một yếu tố quan trọng đưa ngành Năng lượng Nguyên tử phát triển trong tương lai chính là sự hiểu biết sâu sắc và đầu tư đúng mức vào các hoạt động vận hành và bảo trì. Thử nghiệm không phá hủy được coi là một trong những ví dụ điển hình. Mặc dù phải đối mặt với những thất bại trong lịch sử vận hành và những hiểu lầm từ công chúng, Năng lượng Nguyên tử vẫn luôn thể hiện được tầm quan trọng trong việc đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển Khoa học Kỹ thuật của Quốc gia sở hữu. Việc nâng cao giao thức an toàn, cùng cách tiếp cận giải quyết các vấn đề mang tính chiến lực, kết hợp áp dụng chặt chẽ các phương pháp thử nghiệm không phá hủy đã đóng vai trò thiết yếu trong hành trình này.
Hướng tới tương lai, việc tiếp tục đầu tư nguồn nhân lực và xây dựng chương trình kiểm tra là vô cùng cấp thiết. Không chỉ đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả tại các cơ sở hạt nhân, điều này cũng củng cố vị thế quan trọng của Ngành Năng lượng Nguyên tử, như một nền tảng vững chắc trong nỗ lực hướng tới một hệ sinh thái năng lượng sạch và phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia. Bằng cách tiếp thu những bài học từ quá khứ và tận dụng những đổi mới hiện tại, chúng ta có thể tự tin mở ra con đường dẫn tới một tương lai tươi sáng và xanh hơn, được vận hành bởi năng lượng hạt nhân – biểu tượng của sự an toàn, đáng tin cậy và trách nhiệm với môi trường.
Nguồn: Cổng thông tin điện tử Chính phủ, chinhphu.vn
Phòng Công Nghiệp, Trung tâm Đánh giá không phá hủy, nde.com.vn
Tạp chí Tin tức Công nghệ cho Ngành Năng lượng Toàn cầu, powermag.com
