CHƯƠNG TRÌNH TRAO ĐỔI SINH VIÊN SAKURA SCIENCE 2019
Được thực hiện bởi Cục Khoa học và Công nghệ Nhật Bản từ năm 2014, mục đích của Chương trình Trao đổi về Khoa học Sakura (Sakura Exchange Program in Science - SSP) là hỗ trợ những thanh thiếu niên tài năng, cho họ chuyến đi ngắn ngày tới Nhật Bản. Chương trình này trao đổi những sinh viên được tuyển chọn của Nhật Bản với các quốc gia khác trên thế giới, trong đó có các quốc gia Đông Nam Á. Chương trình không chỉ khuyến khích sự hợp tác quốc tế mà còn giúp các sinh viên có thể hiểu được văn hóa của mỗi quốc gia.Được thực hiện bởi Cục Khoa học và Công nghệ Nhật Bản từ năm 2014, mục đích của Chương trình Trao đổi về Khoa học Sakura (Sakura Exchange Program in Science - SSP) là hỗ trợ những thanh thiếu niên tài năng, cho họ chuyến đi ngắn ngày tới Nhật Bản. Chương trình này trao đổi những sinh viên được tuyển chọn của Nhật Bản với các quốc gia khác trên thế giới, trong đó có các quốc gia Đông Nam Á. Chương trình không chỉ khuyến khích sự hợp tác quốc tế mà còn giúp các sinh viên có thể hiểu được văn hóa của mỗi quốc gia.
Một trong những trường đại học thành viên của chương trình này là Trường Đại học Công nghệ Nagaoka (Nagaoka University of Technology - NUT), được thành lập năm 1976 tại tỉnh Niigata, Nhật Bản. Ngôi trường này chuyên giảng dạy về kỹ thuật điện, kỹ thuật hệ thống môi trường, kỹ thuật xây dựng,… . Vào năm 2019, Trường Đại học Điện lực (Electric Power University - EPU) hợp tác với NUT và SSP, tổ chức một chương trình trao đổi sinh viên trong vòng 10 ngày tại Nhật Bản. Sinh viên tham gia chuyến đi này sẽ có thể khám phá khoa học và công nghệ trình độ cao tại Nhật Bản, đồng thời, hiểu được một cách cơ bản về các bước đầu tiên của việc nghiên cứu chuyên sâu. Theo quyết định số 664/QĐ-ĐHĐL của EPU, cử đoàn cán bộ, giảng viên, sinh viên tham gia chương trình có 10 người, bao gồm 02 giảng viên, 01 chuyên viên và 07 sinh viên. Và trong đoàn trao đổi sinh viên này, Khoa Kỹ thuật điện, EPU vinh dự cử ra 02 sinh viên (Nguyễn Thượng Vỹ - CLC.D10H2 và Trần Vũ Quốc - CLC.D11H) tham gia chương trình.
Làm quen với Trường Đại học Công nghệ Nagaoka
Trải qua 06 giờ bay từ sân bay Nội Bài, Hà Nội đến sân bay Narita, Tokyo và thêm khoảng 03 giờ di chuyển bằng tàu điện tới Nagaoka, tỉnh Niigata, chúng tôi đã có mặt lại NUT và khẩn trương tham gia một cuộc họp ngắn tại Khoa Kỹ thuật An toàn Hệ thống Hạt nhân (Department of Nuclear System Safety Engineering) để được giới thiệu về ngôi trường cũng như nội dung chương trình trong những ngày sắp tới.
Giáo sư Hisayuki Suematsu đang giới thiệu về NUT.
Ngay sau cuộc họp, đoàn sinh viên trao đổi được chính giáo sư Hisayuki Suematsu dẫn đường tham quan cơ sở vật chất, khuôn viên của Khoa Kỹ thuật An toàn Hệ thống Hạt Nhân và Viện Nghiên cứu Mật độ năng lượng siêu cao (Extreme Energy-Density Research Institute). Tại đó, đoàn chúng tôi đã vô cùng bất ngờ và có rất nhiều ấn tượng với những thành tựu mà mình được tham quan, có thể kể đến vật liệu nhựa siêu nhẹ để áp dụng cho các mẫu xe máy mới, bê tông chịu áp lực cao để ứng dụng trong quá trình xây dựng nhà máy điện hạt nhân, cao su với độ đàn hồi đặc biệt ứng dụng trong thiết kế nhà chống động đất,… . Trong đó, ấn tượng nhất là đối với 04 máy gia tốc hạt ETIGO, những đứa con tinh thần của viện nghiên cứu, lần lượt được cho ra mắt công chúng vào các năm 1980, 1986, 1996, 2000 và liên tục được viện nghiên cứu cải tiến, nâng cấp.
Máy gia tốc hạt ETIGO-III đang trong quá trình bảo trì định kỳ hằng năm.
Trải nghiệm học tập và nghiên cứu tại Nhật Bản
Sau buổi tham quan khuôn viên và cơ sở vật chất tại đây, để tăng khả năng trải nghiệm tại NUT của đoàn sinh viên trao đổi, ban tổ chức chương trình chia 10 thành viên chúng tôi vào 06 nhóm nghiên cứu ở các khu thí nghiệm khác nhau. Đây thực sự là một cơ hội cho chúng tôi được tự mình trải nghiệm phong cách và môi trường làm việc của người Nhật Bản. Ở mỗi khu thí nghiệm sẽ có mỗi lịch sinh hoạt và làm việc khác nhau nên thông thường cả đoàn sinh viên trao đổi chỉ có thể tập trung ngồi lại cùng với nhau vào khoảng 19h tối.
Tôi được chia vào nhóm gồm có 07 sinh viên Nhật Bản thuộc khu thí nghiệm của giáo sư Hisayuki Suematsu, nhóm chúng tôi chủ yếu nghiên cứu và làm việc với máy gia tốc hạt ETIGO-III. Hằng ngày tôi cùng các sinh viên này có mặt tại phòng thí nghiệm từ 09h sáng cho đến 18h tối. Vì ETIGO-III đang trong thời gian bảo trì nên chúng tôi không thể thực hiện các thí nghiệm liên quan đến máy gia tốc hạt mà chỉ tham gia vào quá trình bảo dưỡng, kiểm tra máy, ví dụ như kiểm tra khả năng nạp xả của tụ điện, kiểm tra hệ thống dây dẫn điện, bảo trì linh kiện bên trong ống gia tốc,… dưới sự giám sát của anh Taisei Kurosaki, một sinh viên thạc sĩ tại NUT.
Sơ đồ nguyên lý của máy gia tốc hạt ETIGO-III
Máy gia tốc hạt là các thiết bị sử dụng các năng lượng bên ngoài truyền cho các hạt nhằm tăng vận tốc và do đó, làm tăng năng lượng của hạt chuyển động.
Máy gia tốc hạt ETIGO-III dựa trên nguyên lý của máy gia tốc cảm ứng. Trên sơ đồ nguyên lý cơ bản của máy máy gia tốc cảm ứng, 05 thành phần chính bao gồm: lõi thép, thiết bị đóng cắt, thiết bị dập xung, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp, tạo ra một từ trường xoáy xung quanh nó. Sự thay đổi của cường độ dòng điện theo thời gian khiến từ trường xoáy thay đổi độ lớn theo thời gian. Sự thay đổi này tạo ra một điện trường, cung cấp gia tốc cho các electron chạy qua điện trường này.
ETIGO-III bao gồm máy biến áp xung, máy dập xung và 04 khối cảm ứng. Điện áp phía sau hệ thống dập xung là 670kV, gấp xấp xỉ 26 lần điện áp sơ cấp của máy biến áp. Những lõi từ trong mỗi khối cảm ứng tạo ra khoảng 2MV mỗi khối, với 04 khối ta có điện áp đầu ra là 8MV. Như vậy, năng lượng tối đa của ETIGO-III được tăng lên đến 8MeV.
Quan sát khả năng nạp xả của tụ điện trong ETIGO-III thông qua bộ điều khiển.
Vệ sinh một số linh kiện của máy ETIGO-III.
Vào những lúc không làm việc với máy ETIGO-III, tôi thường đến phòng làm việc chung hoặc phòng thí nghiệm hóa học của khu thí nghiệm. Tại phòng làm việc chung, tôi được giáo sư H.Suematsu sắp xếp cho một vị trí ngồi, nếu không phải có mặt ở phòng máy ETIGO-III với nhóm 07 sinh viên, tôi sẽ ở phòng này chung để hỗ trợ các sinh viên khác in ấn tài liệu. Khu thí nghiệm không chỉ đầy đủ các thiết bị phục vụ nghiên cứu vật lý và hóa học mà còn đầy đủ các thiết bị để phục vụ việc in ấn của các sinh viên tại đây, thậm chí những poster khổ giấy A0 cũng có thể dễ dàng thực hiện ngay tại phòng. Điều khó khăn nhất ở đây đối với tôi là việc sử dụng giao diện máy tính và máy in bằng tiếng Nhật, khiến căn chỉnh văn bản trước khi in mất rất nhiều thời gian.
Một góc phòng thí nghiệm hóa học tại khu thí nghiệm của giáo sư H.Suematsu.
Một góc phòng làm việc chung tại khu thí nghiệm của giáo sư H.Suematsu.
Tham quan nhà máy điện hạt nhân Kashiwazaki Kariwa
Trong chương trình, đoàn sinh viên trao đổi được tham quan nhà máy điện hạt nhân Kashiwazaki Kariwa và tham gia lớp học an toàn về điện hạt nhân do Công ty Điện lực Tokyo (Tokyo Electric Power Company - TEPCO) tổ chức.
Kashiwazaki Kariwa là nhà máy điện hạt nhân lớn nhất tại Nhật Bản với công suất 8212 MWh, nằm phía Tây Bắc Tokyo trên diện tích 4.2 km2 đất liền sát với 220 km bờ biển Nhật Bản. Nhà máy điện này có 04 lò phản ứng hạt nhân thuộc địa phận thành phố Kashiwazaki và 03 lò phản ứng hạt nhân thuộc địa phận làng Kariwa. Cả 07 lò phản ứng hạt nhân này đều thuộc lò phản ứng nước sôi (Boiling Water Reactor - BWR), được xây dựng bởi Toshiba, Hitachi và General Electric.
Sơ đồ lò phản ứng hạt nhân nước sôi [2]
Sau lớp học, đoàn sinh viên trao đổi được tham quan nhà máy điện hạt nhân Kashiwazaki Kariwa. Nhà máy được canh gác rất cẩn thận, toàn bộ các thiết bị ghi hình, ghi âm đều không được mang theo. Các thiết bị, đồ dùng cá nhân bằng kim loại thì phải có sự cho phép của đội ngũ an ninh mới có thể mang vào trong.
Một trong những vấn đề được quan tâm nhất của những người điều hành nhà máy điện hạt nhân này là làm sao để ngăn chặn và ứng phó với một thảm họa tương tự như thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011. Vào ngày 11/03/2011, một trận động đất 9.0 độ xảy ra, ảnh hưởng đến nhà máy. Phát hiện thiên tai, 03 lò phản ứng đang hoạt động ngay lập tức thực hiện quy trình tự động tắt để đảm bảo an toàn, bắt đầu bởi việc làm nguội lò phản ứng. Tuy nhiên, trận động đất làm đổ các cột điện và hỏng hệ thống điện cung cấp cho quá trình làm mát. Máy phát điện khẩn cấp bằng dầu diesel tự động khởi động và tiếp tục thực hiện quá trình làm mát. Chưa đầy một giờ sau, sóng thần cao từ 11.5m đến 15.5m đánh vào lò phản ứng hạt nhân, khiến toàn bộ máy phát điện và pin dự phòng ngập trong trận lụt. Điều đó khiến cho quá trình làm mát mất tất cả các nguồn cung cấp điện. Các thanh nhiên liệu tan chảy, làm hỏng các kết cấu của lò phản ứng hạt nhân. Từ đó, khí hiđro được sinh ra, tạo nên các vụ nổ. Sau cùng, các vật liệu nhiễm xạ bị phát thải ra môi trường xung quanh, gây ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng.
Lớp học về Nhà máy điện hạt nhân do TEPCO tổ chức.
Chính vì thế hàng loạt các giải pháp được áp dụng cho Kashiwazaki Kariwa, hàng loạt hệ thống phòng phủ khỏi thiên tai đang được kích hoạt hoặc dự phòng 24/24. Ví dụ: tường ngăn sóng thần cao xấp xỉ 15m trên mực nước biển, hệ thống phòng trang bị cửa chống nước, hệ thống nguồn điện dự phòng và nguồn nước dự phòng được triển khai một cách đa dạng, hệ thống làm mát tiên tiến, hệ thống cứu hộ khẩn cấp,…
Thay lời kết
Kết thúc Chương trình Trao đổi về Khoa học Sakura 2019, đoàn cán bộ, giảng viên, sinh viên Trường Đại học Điện lực đã trở về với rất nhiều kỷ niệm khó quên. Sự thành công của chương trình càng củng cố thêm sự hợp tác giữa Đại học Điện lực và Đại học Công nghệ Nagaoka, đồng thời đem lại một cái nhìn chi tiết hơn về việc học tập và nghiên cứu tại Nhật Bản. Chính cái nhìn đó sẽ góp phần hình thành những định hướng mới trong suy nghĩ của sinh viên trường Đại học Điện lực về vấn đề học tập sau đại học. Hy vọng rằng trong tương lai gần sẽ có nhiều hơn nữa những chương trình giao lưu, trao đổi sinh viên giữa hai trường đại học.
Ảnh kỷ niệm tại nhà máy điện hạt nhân Kashiwazaki Kariwa
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, đoàn chúng tôi xin cảm ơn ban tổ chức chương trình, cảm ơn Trường Đại học Công nghệ Nagaoka và Trường Đại học Điện lực đã tạo điều kiện cho chúng tôi có một cơ hội tốt để học tập và nghiên cứu tại Nhật Bản. Được trở thành một trong những thành viên của chương trình Trao đổi về Khoa học Sakura không chỉ là niềm vinh dự mà còn là động lực để chúng tôi tiếp tục cố gắng trong học tập cũng như công việc của bản thân.
Trần Vũ Quốc
[1] https://etigo.nagaokaut.ac.jp/english/machine/etigo_3.html
[2] https://newnuclearenergy.wordpress.com/reactor-designs-2/generation-ii/