Những ứng dụng trong khoa học và dân sự của cơ sở dữ liệu của Tổ chức Hiệp ước cấm thử hạt nhân toàn diện (CTBTO) | Tin tức

Những ứng dụng trong khoa học và dân sự của cơ sở dữ liệu của Tổ chức Hiệp ước cấm thử hạt nhân toàn diện (CTBTO)

14:02 02/04/2019: Mục tiêu của bài viết này nhằm giới thiệu khả năng ứng dụng cơ sở dữ liệu của CTBTO tới tất cả các nhà khoa học các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về ích lợi của số liệu của CTBTO và khả năng khai thác, sử dụng chúng trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng dân sự. Qua đó, mong muốn có cơ hội để chia sẻ số liệu, chia sẻ hiểu biết liên quan, cũng như mong muốn nhận được sự quan tâm, hợp tác của các cơ quan, đơn vị và cá nhân các nhà khoa học để có thể cùng nhau khai thác ích lợi của cơ sở dữ liệu này.

CẢNH BÁO THẢM HỌA VÀ HỖ TRỢ CUỘC SỐNG CON NGƯỜI
Hiệp ước cấm thử hạt nhân toàn diện (CTBT) cấm tất cả các vụ nổ hạt nhân. Hoạt động kiểm chứng của Hiệp ước được đảm bảo bởi hệ thống cảnh báo toàn cầu do CTBTO xây dựng.
337 trạm của Hệ thống quan trắc quốc tế (IMS), phân bố trên toàn cầu, đảm bảo phát hiện bất cứ vụ nổ hạt nhân nào. IMS sử dụng bốn công nghệ - hạt nhân phóng xạ, địa chấn, Hạ âm và thủy âm. Tới thời điểm này, gần 90% hệ thống này đã được hoàn thiện.
Ngoài việc phát hiện các vụ nổ hạt nhân, hệ thống, có trị giá đầu tư 1 tỉ Đôla của hơn 180 quốc gia thành viên của CTBTO, có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng dân sự và khoa học, do vậy sẽ đóng góp vào sự phát triển bền vững, mở rộng kiến thức và có thể hạn chế tổn thất về người. Tuy nhiên, ở một mức độ lớn, những lợi ích này vẫn chưa được khai thác.
Nguyên Tổng thư ký Liên Hợp Quốc Ban Ki-moon khẳng định: “Ngay cả trước khi có hiệu lực, CTBT đang cứu sống nhiều sinh mạng.”
Về tổng thể có thể đưa ra ở đây một số ví dụ ứng dụng trong dân sự và nghiên cứu khoa học của dữ liệu thu thập được của IMS như sau:
Ứng dụng để phát hiện và cảnh báo về
• Động đất và sóng thần
• Phát tán phóng xạ từ các vụ tai nạn hạt nhân
• Các vụ núi lửa phun trào
Ứng dụng trong nghiên cứu về
• Lõi trái đất
• Khí hậu thay đổi
• Khí tượng học
• Vỡ các dải băng và tạo ra các tảng băng trôi
• Đại dương và sinh vật biển
• Thiên thạch
• Phông phóng xạ toàn cầu
Sau đây là những ứng dụng đã được chứng tỏ bằng thực tế của mỗi công nghệ sử dụng trong hệ thống quan trắc quốc tế và các ứng dụng khả dĩ của chúng.
Công nghệ hạt nhân phóng xạ
Số lượng trạm quan trắc hạt nhân phóng xạ của CTBTO: 80 trạm (một nửa trong số đó có khả năng phát hiện khí hiếm) + 16 phòng thí nghiệm
Chức năng kiểm chứng: Phát hiện các hạt nhân phóng xạ hạt và khí hiếm phóng xạ từ vụ nổ hạt nhân
Vụ tai nạn nhà máy điện Fukushima
Chỉ một ngày sau thảm họa hạt nhân tại Nhật Bản ngày 11 tháng 3 năm 2011, hệ thống IMS bắt đầu phát hiện các hạt nhân phóng xạ hạt, như iốt-131 và Cs-137, phát ra từ nhà máy điện hạt nhân Fukushima.

Trạm quan trắc của CTBTO đặt tại Takasaki, Nhật Bản -khoảng 250 km từ Fukushima - là trạm đầu tiên ghi nhận được hạt nhân phóng xạ. Sau đó, ngày càng nhiều trạm quan trắc của IMS phát hiện được phóng xạ khi đám mây phóng xạ ban đầu đi chuyển đến Nga và Hoa Kỳ sau đó phát tán khắp bán cầu bắc và cuối cùng lan tỏa khắp toàn cầu.

Mặc dù mức độ phóng xạ phát hiện được là thấp hơn rất nhiều so với mức có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người, hệ thống IMS đã chứng tỏ khả năng phát hiện và theo dõi phóng xạ từ tai nạn hạt nhân một cách nhanh chóng và chính xác. Hơn nữa, sự phát tán phóng xạ đã được dự đoán chính xác bởi mô hình vận chuyển khí quyển, nó sử dụng dữ liệu khí quyển để tính toán đường lan truyền của đám mây phóng xạ, đồng thời mô hình này cũng được sử dụng để tính toán địa điểm nguồn phát phóng xạ.
Trên cơ sở những dữ liệu của hệ IMS, quốc gia thành viên của CTBTO có thể cung cấp thông tin đáng tin cậy về hạt nhân phóng xạ cho dân chúng. Tai nạn ở Fukushima tạo điều kiện tăng cường hợp tác giữa CTBTO và các tổ chức quốc tế khác có liên quan như Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế, Tổ chức Y tế Thế giới và Tổ chức Khí tượng Thế giới.
Đối với kỹ thuật hạt nhân phóng xạ, ứng dụng khả dĩ của nó có thể gồm:
• Cung cấp thông tin quan trọng về hạt nhân tai nạn, bao gồm các phép đo của phóng xạ và dự đoán của phân tán chất phóng xạ;
• Sử dụng các nghiên cứu khí tượng để xác định sự phân tán các chất ô nhiễm trong không khí và sự di chuyển khí toàn cầu;
• Đóng góp cho nghiên cứu biến đổi khí hậu bằng cách cung cấp tài liệu lưu trữ mẫu cho các nghiên cứu lịch sử các chất ô nhiễm và vi sinh vật;
• Nghiên cứu mức phông phóng xạ toàn cầu.
Công nghệ địa chấn
Số lượng trạm quan trắc địa chấn: 170 trạm
Chức năng kiểm chứng: Phát hiện sóng xung kích từ vụ nổ hạt nhân đi qua Trái đất
Cảnh báo sóng thần
Sau trận động đất và sóng thần thảm khốc ngoài khơi đảo Sumatra, Indonesia, tháng 12 năm 2004, CTBTO được ủy quyền cung cấp dữ liệu quan trắc từ các trạm quan trắc địa chấn và thủy âm trực tiếp đến các trung tâm cảnh báo sóng thần. Trong giai đoạn thử nghiệm, các trung tâm này đã nhận được dữ liệu liên tục theo thời gian thực mà chúng chứng tỏ sự cải thiện khả năng xác định các trận động đất tạo ra sóng thần tiềm ẩn và cảnh báo kịp thời. CTBTO đã ký kết các thỏa thuận cảnh báo sóng thần chính thức với hơn 10 quốc gia.
Trong lễ ký kết thỏa thuận cảnh báo sóng thần với Nhật Bản vào tháng 8 năm 2008, cựu Đại sứ Yukiya Amano, người đã ký thay mặt chính phủ Nhật Bản, bày tỏ sự tin tưởng rằng dữ liệu kiểm chứng của CTBT có thể giúp cứu nhiều mạng sống trong trường hợp có sóng thần. Điều này cũng đã được chính quyền Nhật Bản khẳng định trong trận động đất và sóng thần tháng 3 năm 2011, rằng dữ liệu IMS đã giúp họ đưa ra những cảnh báo kịp thời, do đó nhiều người đã được cứu sống khi kịp di chuyển lên vùng đất cao hơn.
Xác định thời gian máy bay rơi
Nếu một chiếc máy bay tải trọng lớn bị rơi, nó gây ra tín hiệu địa chấn tương đương với trận động đất cường độ nhỏ có thể được ghi nhận bởi các trạm địa chấn IMS. Thời điểm va chạm chính xác với mặt đất của chuyến bay Pan Am Boeing 747 gần thị trấn Lockerbie của Scotland năm 1988 hay vụ tai nạn máy bay Swiss11 MD11 ở gần Halifax, Canada, năm 1998 chỉ có thể được xác minh chính xác bằng cách sử dụng dữ liệu địa chấn.

Đối với kỹ thuật địa chấn, ứng dụng khả dĩ của nó có thể gồm:
• Thu thập và phổ biến nhanh dữ liệu về các trận động đất, đặc biệt là về các trận động đất có khả năng tạo ra sóng thần, để hỗ trợ việc quản lý và ứng phó thiên tai;
• Báo cáo chính xác địa điểm và cường độ của các trận động đất để cải thiện việc đánh giá thiệt hại do động đất;
• Tăng cường nghiên cứu cấu trúc trái đất;
• Hỗ trợ điều tra tai nạn rơi máy bay bằng cách cung cấp dữ liệu chính xác về thời gian xảy ra sự cố rơi máy bay.
Công nghệ Hạ âm
Số lượng trạm quan trắc hạ âm: 60 trạm
Chức năng kiểm chứng: Phát hiện sóng âm tần số thấp trong bầu khí quyển do vụ nổ hạt nhân

Công nghệ hạ âm có tiềm năng giúp cho ngành hàng không dân sự an toàn hơn. Những đám mây tro bụi lớn do núi lửa phun trào có thể làm cho động cơ phản lực gặp trục trặc hoặc thậm chí ngừng hoạt động hoàn toàn.

Mùa xuân năm 2010, không phận trên nhiều khu vực của châu Âu đã bị đóng cửa do sự phun trào của núi lửa Eyjafjallajokull tại Iceland. Trong số 600 núi lửa đang hoạt động trên thế giới, nhiều núi lửa nằm trong vùng lân cận trực tiếp của các tuyến đường hàng không thường xuyên và có thể gây nguy hiểm đến không phận trong khoảng vài phút. Các trạm hạ âm IMS có thể phát hiện sóng âm thanh có tần số cực thấp phát ra từ núi lửa phun trào và giúp cho việc cung cấp tín hiệu cảnh báo.
Khi một thiên thạch nổ tung trên vùng núi Ural của Nga vào ngày 15 tháng 2 năm 2013, vụ nổ được 20 trạm hạ âm IMS ghi nhận, một trong số đó nằm ở Nam cực cách khu vực đó15.000 km. Dữ liệu hạ âm có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu thêm về độ cao, năng lượng được giải phóng và khối thiên thạch vỡ như thế nào.
Đối với kỹ thuật hạ âm, ứng dụng khả dĩ của nó có thể gồm:
• Phát hiện các vụ nổ núi lửa để hỗ trợ an toàn hàng không;
• Phát hiện các sự kiện nhân tạo và tự nhiên xảy ra trên bề mặt trái đất, bao gồm các vụ nổ hóa chất, thiên thạch bay vào bầu không khí, các cơn bão tố nghiêm trọng và hiện tượng cực quang;
• Đóng góp cho việc nghiên cứu biến đổi khí hậu thông qua nghiên cứu các hiện tượng khí tượng;
• Giám sát và theo dõi các trận bão.
Công nghệ thủy âm
Số lượng trạm quan trắc thủy âm: 11 trạm
Chức năng kiểm chứng: Phát hiện năng lượng âm thanh được tạo ra bởi một vụ nổ hạt nhân dưới nước

Các trạm thủy âm cũng đóng vai trò trong cảnh báo sóng thần. Tùy thuộc vào biên độ và nguồn gốc của sóng thần, các trạm thủy âm có thể phát hiện sóng áp lực của nó và giúp các trung tâm cảnh báo sóng thần - cùng với dữ liệu địa chấn - để đưa ra cảnh báo kịp thời. Trong trường hợp sóng thần ngày 11 tháng 3 năm 2011 tại Nhật Bản, trạm thủy âm trên đảo Wake (Hoa Kỳ) đã giúp theo dõi sóng khi nó lan truyền trên Thái Bình Dương.

Thông qua cảnh báo về các vụ phun trào núi lửa dưới nước, các trạm thủy âm có thể mang lại lợi ích an toàn cho giao thông hàng hải giống như các trạm hạ âm mang lại cho giao thông hàng không. Ngoài ra, mạng lưới các trạm thủy âm có một số ứng dụng liên quan đến khí hậu, như cải thiện dự báo và đánh giá thời tiết dựa trên nhiệt độ đại dương hay giúp phân tích mô hình di cư của quần thể cá voi.
Đối với kỹ thuật thủy âm, ứng dụng khả dĩ của nó có thể gồm:
• Thu nhận và phổ biến nhanh chóng dữ liệu về sóng thần;
• Cải thiện an toàn vận chuyển hàng hải thông qua giám sát các vụ nổ núi lửa dưới nước;
• Hỗ trợ nghiên cứu về các quá trình đại dương, do vậy cải thiện việc dự báo thời tiết và đánh giá sự thay đổi khí hậu;
• Nghiên cứu sinh vật biển;
• Giám sát sự vỡ núi băng và sự tạo ra những tảng băng lớn.
Hợp tác giữa CTBTO và cộng đồng khoa học
Nhiều hội nghị khoa học đã được tổ chức tại Viên, Áo từ năm 2006 nhằm thúc đẩy sự hợp tác hơn nữa giữa CTBTO và cộng đồng khoa học. Hơn 750 người đã tham dự hội nghị gần đây, bao gồm các nhà khoa học từ khoảng 100 quốc gia. Ngoài việc tìm kiếm sự đổi mới trong việc kiểm chứng Hiệp ước cấm thử hạt nhân toàn diện, tất cả các cuộc họp đều đề cập đến những khám phá các ứng dụng dân sự và khoa học của chế độ kiểm chứng của Hiệp ước CTBT.

Dữ liệu dồi dào của hệ thống IMS - khoảng 15 gigabyte dữ liệu thô mỗi ngày - đã giúp các nhà khoa học trái đất hiểu rõ hơn về sự phức tạp của hành tinh chúng ta. Điều này cho phép các chuyên gia tại CTBTO trau dồi kỹ năng phát hiện vụ nổ hạt nhân. Đó chính là một sự thúc đẩy thực sự : ví dụ, sự hiểu biết sâu sắc về vỏ trái đất giúp các nhà khoa học phân tích sự truyền sóng địa chấn từ vụ nổ hạt nhân. Tương tự, những hiểu biết sâu về các hiện tượng khí quyển và khí tượng có thể nâng cao kiến thức về sự lan truyền của sóng hạ âm hoặc đường di chuyển của hạt nhân phóng xạ hạt và khí hiếm. Công nghệ thủy âm được triển khai trong các đại dương cũng đem lại những hiểu biết quý giá và những ứng dụng thiết thực.
Hội nghị khoa học và công nghệ như vậy rất bổ ích cho các nhà khoa học trẻ bởi nó như là một diễn đàn khoa học cho tất cả các nhà khoa học gặp gỡ, trao đổi và học tập lẫn nhau về rất nhiều kiến thức khoa học trong nhiều lĩnh vực, những thành tựu mới cũng như những ứng dụng thực tế đã được các quốc gia thành viên triển khai cho mục đích dân sự và nghiên cứu khoa học dựa trên cơ sở dữ liệu của CTBTO .

NTH, Nguồn: http://www.ctbto.org