โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ คือ โรงไฟฟ้าแบบความร้อน ซึ่งมีแหล่งพลังงานความร้อนคือเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นโรงไฟฟ้าชนิดที่ผลิตพลังงานคงที่ โดยไม่ขึ้นกับการกำลังใช้งานที่จ่ายจริง ดังนั้นจึงจะมีประสิทธิภาพดีถ้าต้องจ่ายกำลังไฟฟ้าคงที่ (ในขณะที่โรงไฟฟ้าที่ใช้การต้มน้ำ สามารถลดการจ่ายไฟลงครึ่งหนึ่งได้เวลากลางคืน) กำลังไฟที่หน่วยผลิตจ่ายได้นั้นอาจมีตั้งแต่ 40 เมกะวัตต์ จนถึงเกือบ 2000 เมกะวัตต์ ในปัจจุบันหน่วยผลิตที่สร้างกันมีขอบเขตอยู่ที่ 600-1200 เมกะวัตต์
ในปีพ.ศ. 2548 มีเครื่องปฏิกรณ์ทำงานอยู่ 441 เครื่องทั่วโลก [1] รวมแล้วผลิตกำลังไฟฟ้าเป็น 1 ใน 6 ส่วนของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในโลก โดยสหรัฐอเมริกามีจำนวนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มากที่สุด ตามมาด้วย ฝรั่งเศส[2]
ส่วนประกอบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนกำเนิดพลังงาน ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กล่าวโดยกว้างๆ จะประกอบด้วย เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ น้ำที่ใช้ระบายความร้อน และเป็นสารหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วย ถังปฏิกรณ์ความดันสูง ระบบควบคุมปฏิกิริยา ระบบควบคุมความปลอดภัย ซึ่งช่วยป้องกันและแก้ไข กรณีเกิดเหตุฉุกเฉิน และระบบผลิตไอน้ำ เป็นต้น
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ในเชื้อเพลิงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น ควบคุมได้โดยใช้แท่งควบคุม ซึ่งเป็นสารที่มีคุณสมบัติพิเศษ ในการดูดจับอนุภาคนิวตรอน เช่น โบรอนคาร์ไบด์ ทำหน้าที่ควบคุม ให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์เพิ่มขึ้น หรือลดลง ตามที่ต้องการ โดยการเลื่อนแท่งควบคุมเข้าออก ภายในแกนปฏิกรณ์ตามแนวขึ้นลง เพื่อดูดจับอนุภาคนิวตรอนส่วนเกิน
โครงการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศไทย
ไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์เป็นปริมาณ 19 เปอร์เซ็นต์ ของไฟฟ้าทั้งหมดที่ผลิตในสหรัฐอเมริกา มากเท่ากับไฟฟ้าที่ใช้ในคาลิฟอร์เนีย เทกซัส และนิวยอร์ค ซึ่งมีพลเมืองหนาแน่น ในปี พ.ศ.2548 มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 66 แห่ง (ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ได้รับใบอนุญาตแล้ว 104 เครื่อง) ในสหรัฐอเมริกา รัฐ 6 รัฐ ในจำนวนรัฐเหล่านี้ต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากนิวเคลียร์มากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ ของพลังงานที่ผลิตได้ ทั้งนี้ทั่วโลกมีเครื่องปฏิกรณ์ 434 เครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าใน 33 ประเทศ
ใน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน นิวเคลียสของอะตอมถูกแยกออกจากกันและปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา พลังงานเป็นทั้งความร้อนและแสง ซึ่งสามารถควบคุมให้ผลิตกระแสไฟฟ้าถ้าปล่อยออกอย่างช้า ๆ ถ้าปล่อยออกทั้งหมดในทันที จะเป็นการระเบิดของระเบิดปรมาณู คำว่าฟิชชันหมายถึงการแยกออกจากกัน
ภาย ในเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ อะตอมยูเรเนียมถูกแยกออกจากกันในปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ถูกควบคุมไว้ ในปฏิกิริยาลูกโซ่ อนุภาคที่ถูกปลดปล่อยออกโดยการแยกของอะตอมจะชนอะตอมยูเรเนียมอื่น ๆ และแยกอนุภาคเหล่านี้ออกมา อนุภาคเหล่านั้นก่อให้เกิดการแยกตัวของอะตอมอื่น ๆในปฏิกิริยาลูกโซ่ เครื่องปฏิกรณ์จะใช้แท่งควบคุม (control rod) เพื่อให้การแยกตัวเป็นระเบียบและไม่เกิดขึ้นเร็วเกินไป ถ้าปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ได้ถูกควบคุม ก็จะได้ระเบิดปรมาณู แต่ในระเบิดปรมาณู ชิ้นส่วนที่บริสุทธิ์ของยูเรเนียม-235 หรือพลูโตเนียม ที่มีรูปร่างและมวลที่แน่นอนต้องอยู่ด้วยกันด้วยแรงมหาศาล เงื่อนไขเหล่านี้ไม่ได้ปรากฏในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ปฏิกิริยาก่อให้เกิดสารกัมมันตรังสีเหมือนกัน สารเหล่านี้สามารถทำร้ายผู้คนถ้าถูกปลดปล่อยออกมา จึงถูกเก็บในรูปของแข็ง
ปฏิกิริยา ลูกโซ่ให้พลังงานความร้อน ซึ่งจะใช้ทำให้น้ำเดือดในแกนของเครื่องปฏิกรณ์ ดังนั้นแทนที่จะเผาไหม้เชื้อเพลิง โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่ในการแยกออกของอะตอมเพื่อเปลี่ยน พลังงานของอะตอมเป็นพลังงานความร้อน น้ำรอบๆแกนนิวเคลียร์ถูกส่งไปยังส่วนอื่นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งจะให้ความร้อนท่ออื่น ๆ ที่เต็มไปด้วยน้ำเพื่อผลิตไอน้ำ ไอน้ำในท่อชุดที่สองจะให้กำลังกังหัน(turbine) เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ทั้งนี้มีเครื่องปฏิกรณ์สองชนิดในสหรัฐอเมริกา คือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำความดันสูง (Pressurized Water Reactor, PWR) และ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor, BWR)
โรง ไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำความดันสูงจะคุมน้ำภายใต้ความดันซึ่งเมื่อร้อนจะ ไม่เดือด น้ำจากเครื่องปฏิกรณ์และน้ำจาก steam generator จะไม่ผสมกัน โดยวิธีนี้ กัมมันตรังสีจะอยู่แต่ในบริเวณเครื่องปฏิกรณ์
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำเดือดจะทำการต้มน้ำโดยตรงเพื่อผลิตไอน้ำซึ่งจะ ถูกกลั่นกลับเป็นน้ำเพื่อรับความร้อนอีกครั้งหนึ่ง เนื่องจากสารกัมมันตรังสีเป็นอันตราย โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงมีระบบความปลอดภัยมากมายเพื่อปกป้องผู้ทำงาน สาธารณชนและสิ่งแวดล้อม ระบบเหล่านี้ประกอบด้วยการหยุดการเดินเครื่องปฏิกรณ์
ที่ พปส เป็น research reator TRIGA แบบ swimming pool
ขนาด ๑ กับ ๑.๒ เม็กวัตต์ ครับ ใช้เชื้อเพลิง slightly enrichment U-235
ประมาณ 1 ตัน reactor core แช่อยู่ใน บ่อน้ำ น้ำ เป็นทั้ง ตัว หล่อเย็น และ ตัวหน่วงนิวตรอนให้ช้าลง
เพื่อให้เกิด ปฏิกิริยา แตกตัว (fission) ได้ต่อเนื่อง แบบลูกโซ่
จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ จะมี อนุภาค นิวตรอน และ อิเล็กตรอน ความเร็วสูง ออกมา มากมาย
แสงที่มองเห็น เป็นสี ฟ้า สวยงาม ไม่ใช่แสงจากนิวตรอนครับ
เป็นแสงที่เกิดจากปรากฏการณ์ ที่ ต่างไปจากหลักการทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพของ Einstein
ที่ว่า แสงมีความเร็วมากที่สุด และคงที่ ไม่ว่า ผู้สังเกต จะ หยุด หรือวิ่ง ไปทางใดก็ตาม
กล่าวคือ electron วิ่ง (ในน้ำ) ด้วยความเร็วเกินกว่า ความเร็วแสง แล้วเปล่ง รังสี ออกมา
ที่เรียกว่า Carenkof Radiation ดังที่คุณได้มองเห็น
วีดีโอที่เกี่ยวข้อง
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นโรงไฟฟ้าชนิดที่ผลิตพลังงานคงที่ โดยไม่ขึ้นกับการกำลังใช้งานที่จ่ายจริง ดังนั้นจึงจะมีประสิทธิภาพดีถ้าต้องจ่ายกำลังไฟฟ้าคงที่ (ในขณะที่โรงไฟฟ้าที่ใช้การต้มน้ำ สามารถลดการจ่ายไฟลงครึ่งหนึ่งได้เวลากลางคืน) กำลังไฟที่หน่วยผลิตจ่ายได้นั้นอาจมีตั้งแต่ 40 เมกะวัตต์ จนถึงเกือบ 2000 เมกะวัตต์ ในปัจจุบันหน่วยผลิตที่สร้างกันมีขอบเขตอยู่ที่ 600-1200 เมกะวัตต์
ในปีพ.ศ. 2548 มีเครื่องปฏิกรณ์ทำงานอยู่ 441 เครื่องทั่วโลก [1] รวมแล้วผลิตกำลังไฟฟ้าเป็น 1 ใน 6 ส่วนของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในโลก โดยสหรัฐอเมริกามีจำนวนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มากที่สุด ตามมาด้วย ฝรั่งเศส[2]
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จัด เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนชนิดหนึ่ง มีหลักการทำงาน คล้ายคลึงกับโรงไฟฟ้า ที่ใช้น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิง โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น สามารถแบ่งส่วนการทำงาน ได้ 2 ส่วน คือ
- ส่วนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จะใส่แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ไว้ในน้ำภายในโครงสร้างที่ปิดสนิท เพื่อให้ความร้อน ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ไปต้มน้ำ ผลิตไอน้ำ แทนการผลิตไอน้ำ จากการสันดาปเชื้อเพลิง ชนิดที่ก่อให้เกิดก๊าซมลพิษ
- ส่วนผลิตไฟฟ้า เป็นส่วนที่รับไอน้ำ จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แล้วส่งไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า ซึ่งส่วนนี้ เป็นองค์ประกอบ ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกชนิด
ส่วนประกอบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนกำเนิดพลังงาน ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กล่าวโดยกว้างๆ จะประกอบด้วย เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ น้ำที่ใช้ระบายความร้อน และเป็นสารหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วย ถังปฏิกรณ์ความดันสูง ระบบควบคุมปฏิกิริยา ระบบควบคุมความปลอดภัย ซึ่งช่วยป้องกันและแก้ไข กรณีเกิดเหตุฉุกเฉิน และระบบผลิตไอน้ำ เป็นต้น
เชื้อเพลิงยูเรเนียม ที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยปกติจะมีความเข้มข้นของไอโซโทปยูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 2 (ที่เหลือเป็นยูเรเนียม-238 ซึ่งไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาฟิชชันได้ ในสภาวะของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วไป) ในรูปออกไซด์ ของยูเรเนียม โดยได้มาจากการ ถลุงแร่ยูเรเนียม ที่มีอยู่ในธรรมชาติ (ไอโซโทปยูเรเนียม ที่มีอยู่ในธรรมชาติ ประกอบด้วยยูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 0.7 และเป็นยูเรเนียม-238 ประมาณร้อยละ 99.27 ที่เหลือเป็นยูเรเนียม-234 ปริมาณน้อยมาก) แล้วนำไปผ่าน กระบวนการเสริมสมรรถนะ ให้มีปริมาณยูเรเนียม-235 มากขึ้น และหลังจากที่ ทำให้อยู่ในรูปของออกไซด์ แล้วถูกอัดทำให้เป็นเม็ดเล็กๆ บรรจุภายในแท่งโลหะผสม ของเซอร์โคเนียม ซึ่งจะถูกนำมารวมกลุ่มกัน เป็นมัดเชื้อเพลิง ประกอบกันเป็นแกนปฏิกรณ์ บรรจุอยู่ภายในถังปฏิกรณ์ ที่ทนความดันสูง ภายในถังปฏิกรณ์ มีน้ำ ที่อยู่ภายใต้การควบคุมความกดดันบรรจุอยู่ เพื่อใช้เป็นตัวระบายความร้อน ออกจากแท่งเชื้อเพลิงโดยตรง และยังใช้ประโยชน์ เป็นตัวหน่วงความเร็วของนิวตรอนด้วย เพื่อให้นิวตรอนที่เกิดขึ้น มีความเร็วพอเหมาะ ที่จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันต่อไปได้
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ในเชื้อเพลิงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น ควบคุมได้โดยใช้แท่งควบคุม ซึ่งเป็นสารที่มีคุณสมบัติพิเศษ ในการดูดจับอนุภาคนิวตรอน เช่น โบรอนคาร์ไบด์ ทำหน้าที่ควบคุม ให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์เพิ่มขึ้น หรือลดลง ตามที่ต้องการ โดยการเลื่อนแท่งควบคุมเข้าออก ภายในแกนปฏิกรณ์ตามแนวขึ้นลง เพื่อดูดจับอนุภาคนิวตรอนส่วนเกิน
แบบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ปัจจุบันทั่วโลก ได้นิยมใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 แบบ ได้แก่
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบใช้น้ำความดันสูง (Pressurized Water Reactor : PWR)
โรง ไฟฟ้าชนิดนี้ จะถ่ายเทความร้อน จากแท่งเชื้อเพลิงให้น้ำ จนมีอุณหภูมิสูงประมาณ 320 องศาเซลเซียส ภายในถังขนาดใหญ่ จะอัดความดันสูงประมาณ 15 เมกะปาสคาล (Mpa) หรือประมาณ 150 เท่าของความดันบรรยากาศไว้ เพื่อไม่ให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ และนำน้ำส่วนนี้ ไปถ่ายเทความร้อน ให้แก่น้ำหล่อเย็นอีกระบบหนึ่ง เพื่อให้เกิดการเดือด และกลายเป็นไอน้ำออกมา เป็นการป้องกัน ไม่ให้น้ำในถังปฏิกรณ์ ซึ่งมีสารรังสีเจือปนอยู่ แพร่กระจายไปยังอุปกรณ์ส่วนอื่นๆ ตลอดจนป้องกัน การรั่ว ของสารกัมมันตรังสี สู่สิ่งแวดล้อม - โรงไฟฟ้าแบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor : BWR)
สามารถ ผลิตไอน้ำได้โดยตรง จากการต้มน้ำภายในถัง ซึ่งควบคุมความดันภายใน (ประมาณ 7 Mpa) ต่ำกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบแรก (PWR) ดังนั้น ความจำเป็น ในการใช้เครื่องผลิตไอน้ำ และแลกเปลี่ยนความร้อน ปั๊ม และอุปกรณ์ช่วยอื่นๆ ก็ลดลง แต่จำเป็นต้อง มีการก่อสร้างอาคารป้องกันรังสีไว้ ในระบบอุปกรณ์ส่วนต่างๆ ของโรงไฟฟ้า เนื่องจากไอน้ำจากถังปฏิกรณ์ จะถูกส่งผ่านไปยังอุปกรณ์เหล่านั้นโดยตรง - โรงไฟฟ้าแบบใช้น้ำมวลหนักความดันสูง (Pressurized Heavy Water Reactor : PHWR)
ซึ่ง ประเทศแคนาดา เป็นผู้พัฒนาขึ้นมา จึงมักเรียกชื่อย่อว่า “CANDU” ซึ่งย่อมาจากคำว่า Canadian Deuterium Uranium มีการทำงานคล้ายคลึงกับ แบบ PWR แต่แตกต่างกันที่ มีการจัดแกนปฏิกรณ์ในแนวระนาบ และเป็นการต้มน้ำ ภายในท่อขนาดเล็ก จำนวนมาก ที่มีเชื้อเพลิงบรรจุอยู่ แทนการต้มน้ำ ภายในถังปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ เนื่องจากสามารถผลิตได้ง่ายกว่า การผลิตถังขนาดใหญ่ โดยใช้ “น้ำมวลหนัก” (Heavy Water, D2O) มาเป็นตัวระบายความร้อน จากแกนปฏิกรณ์ นอกจากนี้ ยังมีการแยกระบบใช้น้ำมวลหนัก เป็นตัวหน่วงความเร็ว ของนิวตรอนด้วย เนื่องจากน้ำมวลหนัก มีการดูดกลืนนิวตรอน น้อยกว่าน้ำธรรมดา ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ เกิดขึ้นได้ง่าย จึงสามารถใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียม ที่สกัดมาจากธรรมชาติ ซึ่งมียูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 0.7 ได้ โดยไม่จำเป็น ต้องผ่านกระบวนการปรังปรุง ให้มีความเข้มข้นสูงขึ้น ทำให้ปริมาณผลิตผล จากการแตกตัว (fission product) ที่เกิดในแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้ว มีน้อยกว่าเครื่องปฏิกรณ์ แบบใช้น้ำธรรมดา
ข้อดีและข้อเสียของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ข้อดี
ข้อดี
- เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถให้กำลังผลิตสูงกว่า 1,200 เมกะวัตต์
- มีต้นทุนการผลิตไฟฟ้าแข่งขันได้กับโรงไฟฟ้าชนิดอื่น
- เป็นโรงไฟฟ้าที่สะอาด ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ
- สริมสร้างความมั่นคงของระบบผลิตไฟฟ้า เนื่องจากใช้เชื้อเพลิงน้อย ทำให้เสถียรภาพใน การจัดหาเชื้อเพลิง และราคาเชื้อเพลิง มีผลกระทบ ต่อต้นทุนการผลิตเล็กน้อย
ข้อเสีย
- ใช้เงินลงทุนเริ่มต้นสูง
- จำเป็นต้องเตรียมโครงสร้างพื้นฐาน และการพัฒนาบุคลากร เพื่อให้การดำเนินงาน เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ
- จำเป็นต้องพัฒนา และเตรียมการ เกี่ยวกับการจัดกากกัมมันตรังสี การดำเนินงาน ด้านแผนฉุกเฉินทางรังสี และมาตรการควบคุม ความปลอดภัย เพื่อป้องกันอุบัติเหตุ
- การยอมรับของประชาชน
โครงการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศไทย
ในปี พ.ศ. 2519 รัฐบาลได้อนุมัติ ให้การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ขนาด 600 เมกะวัตต์ ที่อ่าวไผ่ อำเภอศรีราชา จังหวัดชลบุรี แต่ได้มีการคัดค้าน จากประชาชน ทำให้รัฐบาลจัดสินใจ ล้มเลิกโครงการไปในที่สุด
คณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ ได้บรรจุในแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้า โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กำหนดให้มีโรงไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2563-2564 รวมกำลังผลิต 4,000 เมกะวัตต์ หรือจะเท่ากับปริมาณโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 4 โรงนั้น ระยะเวลาการก่อสร้างต่อโรงอยู่ที่ประมาณ 6-7 ปี
ด้านแหล่งข่าวจากสมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศ ไทยกล่าวว่า การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศไทย หากเริ่มวันนี้ยังถือว่า "ทันเวลา" เมื่อพิจารณาจากแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าฉบับล่าสุดที่กำหนดให้มีโรงไฟฟ้าในปี 2563-2564 รวมกำลังผลิต 4,000 เมกะวัตต์ หรือจะเท่ากับปริมาณโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 4 โรงนั้น ระยะเวลาการก่อสร้างต่อโรงอยู่ที่ประมาณ 6-7 ปี
ฉะนั้นกระบวนการทั้งหมดจะเหลือเพียงประมาณ 5 ปีเท่านั้น ก่อนที่จะมีการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โรงแรกในปี 2556 นี้
ดังนั้นหากประเทศไทยอยากให้มีโรงไฟฟ้า นิวเคลียร์ทันตามระยะเวลาที่กำหนดไว้ในแผน PDP 2007 แล้ว หน่วยงานที่เกี่ยวข้องไม่ว่าจะเป็นภาครัฐ หรือ กฟผ.จะต้องเร่งดำเนินการใน 4 เรื่องคือ
- กฎหมายว่าด้วยความรับผิดด้านนิวเคลียร์ (Nuclear liability Law) ซึ่งไม่แน่ใจว่าวันนี้ประเทศไทยมีกฎหมายนี้ไว้คุ้มครองผลกระทบที่จะเกิดขึ้น ในอนาคตหรือไม่ เพราะไม่ว่าการก่อสร้างจะใช้บริษัทใดก็ตามที่ระบุว่าดีที่สุดในโลก แต่เมื่อ มีปัญหาเกิดขึ้นจะไม่มีการรับผิดชอบใดๆ ทั้งสิ้น
- ความพร้อมด้านบุคลากร เช่น นักนิวเคลียร์เทคโนโลยี หรือ นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ ซึ่งในวันนี้เท่าที่ทราบประเทศไทยมีเพียง 2 คนเท่านั้น ที่จบในระดับปริญญาเอกด้านนี้ ยังไม่นับรวมกับบุคลากรของสำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติที่มีอยู่ หากเร่งเพิ่มบุคลากรตั้งแต่ระดับปริญญาตรีคือรับนักศึกษาเฉพาะด้านในช่วงปี 2551 และให้ศึกษาต่อเนื่องจนถึงระดับปริญญาโทและเอก จะสอดรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โรงแรกพอดีในปี 2563
- การบริหารจัดการทางการเงินที่ดี เนื่องจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีต้นทุนสูงมาก ฉะนั้นไม่ว่าใครจะเข้ามาดำเนินการต้องคำนึงในเรื่องนี้ด้วย
- การทำความเข้าใจกับประชาชนให้รับรู้ว่าวันนี้เทคโนโลยีก้าวหน้าไปมาก โดยเฉพาะในเรื่องของความปลอดภัย
ที่สำคัญก็คือวันนี้ต้องเริ่มทำความเข้าใจกับประชาชนแล้วว่า มีความจำเป็นอย่างไรที่ประเทศไทยจะต้องมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
โรงไฟฟ้าพลังงานิวเคลียร์ทำงานอย่างไร
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีการทำงานเหมือนกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป กล่าวคือใช้ความร้อนต้มน้ำให้เดือดเป็นไอน้ำความดันสูงเพื่อนำไปหมุนกังหัน ไอน้ำที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะแตกต่างกันที่ที่มาของความร้อน โดยโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน จะเผาไหม้เชื้อเพลิงให้ได้ความร้อนจากปฏิกิริยาสันดาป ในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ได้ความร้อนจากปฏิกิริยาฟิชชั่น ซึ่งเกิดจากการที่นิวเคลียสของไอโซโทปยูเรเนียม-235 ดูดกลืนนิวตรอนแล้วเกิดการแตกตัวของนิวเคลียส ซึ่งปลดปล่อยพลังงานความร้อนและนิวตรอน 2-3 ตัว นิวตรอนที่เกิดขึ้นนี้ทำให้สามารถเกิดปฏิกิริยาฟิชชั่นต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ ได้เมื่อมีการควบคุมปริมาณนิวตรอนที่อยู่ในแกนปฏิกรณ์ให้เหมาะสม
เนื่องจากไม่มีปฏิกิริยาสันดาปเชื้อเพลิง (เผาไหม้โดยใช้ออกซิเจน) ในขบวนกระบวนการผลิตไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์จึงไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก
เนื่องจากไม่มีปฏิกิริยาสันดาปเชื้อเพลิง (เผาไหม้โดยใช้ออกซิเจน) ในขบวนกระบวนการผลิตไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์จึงไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานอย่างไร
ใน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน นิวเคลียสของอะตอมถูกแยกออกจากกันและปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา พลังงานเป็นทั้งความร้อนและแสง ซึ่งสามารถควบคุมให้ผลิตกระแสไฟฟ้าถ้าปล่อยออกอย่างช้า ๆ ถ้าปล่อยออกทั้งหมดในทันที จะเป็นการระเบิดของระเบิดปรมาณู คำว่าฟิชชันหมายถึงการแยกออกจากกัน
ภาย ในเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ อะตอมยูเรเนียมถูกแยกออกจากกันในปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ถูกควบคุมไว้ ในปฏิกิริยาลูกโซ่ อนุภาคที่ถูกปลดปล่อยออกโดยการแยกของอะตอมจะชนอะตอมยูเรเนียมอื่น ๆ และแยกอนุภาคเหล่านี้ออกมา อนุภาคเหล่านั้นก่อให้เกิดการแยกตัวของอะตอมอื่น ๆในปฏิกิริยาลูกโซ่ เครื่องปฏิกรณ์จะใช้แท่งควบคุม (control rod) เพื่อให้การแยกตัวเป็นระเบียบและไม่เกิดขึ้นเร็วเกินไป ถ้าปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ได้ถูกควบคุม ก็จะได้ระเบิดปรมาณู แต่ในระเบิดปรมาณู ชิ้นส่วนที่บริสุทธิ์ของยูเรเนียม-235 หรือพลูโตเนียม ที่มีรูปร่างและมวลที่แน่นอนต้องอยู่ด้วยกันด้วยแรงมหาศาล เงื่อนไขเหล่านี้ไม่ได้ปรากฏในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ปฏิกิริยาก่อให้เกิดสารกัมมันตรังสีเหมือนกัน สารเหล่านี้สามารถทำร้ายผู้คนถ้าถูกปลดปล่อยออกมา จึงถูกเก็บในรูปของแข็ง
ปฏิกิริยา ลูกโซ่ให้พลังงานความร้อน ซึ่งจะใช้ทำให้น้ำเดือดในแกนของเครื่องปฏิกรณ์ ดังนั้นแทนที่จะเผาไหม้เชื้อเพลิง โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่ในการแยกออกของอะตอมเพื่อเปลี่ยน พลังงานของอะตอมเป็นพลังงานความร้อน น้ำรอบๆแกนนิวเคลียร์ถูกส่งไปยังส่วนอื่นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งจะให้ความร้อนท่ออื่น ๆ ที่เต็มไปด้วยน้ำเพื่อผลิตไอน้ำ ไอน้ำในท่อชุดที่สองจะให้กำลังกังหัน(turbine) เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ทั้งนี้มีเครื่องปฏิกรณ์สองชนิดในสหรัฐอเมริกา คือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำความดันสูง (Pressurized Water Reactor, PWR) และ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor, BWR)
โรง ไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำความดันสูงจะคุมน้ำภายใต้ความดันซึ่งเมื่อร้อนจะ ไม่เดือด น้ำจากเครื่องปฏิกรณ์และน้ำจาก steam generator จะไม่ผสมกัน โดยวิธีนี้ กัมมันตรังสีจะอยู่แต่ในบริเวณเครื่องปฏิกรณ์
ที่ พปส เป็น research reator TRIGA แบบ swimming pool
ขนาด ๑ กับ ๑.๒ เม็กวัตต์ ครับ ใช้เชื้อเพลิง slightly enrichment U-235
ประมาณ 1 ตัน reactor core แช่อยู่ใน บ่อน้ำ น้ำ เป็นทั้ง ตัว หล่อเย็น และ ตัวหน่วงนิวตรอนให้ช้าลง
เพื่อให้เกิด ปฏิกิริยา แตกตัว (fission) ได้ต่อเนื่อง แบบลูกโซ่
จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ จะมี อนุภาค นิวตรอน และ อิเล็กตรอน ความเร็วสูง ออกมา มากมาย
แสงที่มองเห็น เป็นสี ฟ้า สวยงาม ไม่ใช่แสงจากนิวตรอนครับ
เป็นแสงที่เกิดจากปรากฏการณ์ ที่ ต่างไปจากหลักการทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพของ Einstein
ที่ว่า แสงมีความเร็วมากที่สุด และคงที่ ไม่ว่า ผู้สังเกต จะ หยุด หรือวิ่ง ไปทางใดก็ตาม
กล่าวคือ electron วิ่ง (ในน้ำ) ด้วยความเร็วเกินกว่า ความเร็วแสง แล้วเปล่ง รังสี ออกมา
ที่เรียกว่า Carenkof Radiation ดังที่คุณได้มองเห็น
แนวความคิดในการออกแบบ reactor มี 3 แบบ หลัก ๆ คือ
1 Heavy Water Recator CANDU ของ แคนนาดา จะใช่ natural U สกัด (extract) จาก
ธรรมชาติโดย ตรง แต่ อัตราการ ดูดจับนิวตรอน (ที่ใช้ชน U ให้แตก) มาก จะต้องหล่อเย็น ด้วย น้ำ
ชนิด หนัก heavy water เพื่อ ลดอัตราการดูดจับนิวตรอน
2 LIGHT water reactor จาก ค่าย USA ใช้ ยูเรเนียม ที่ upgrade ทำให้ % u-235 เพิ่มขึ้นเป็น 3-5% (โดยปกติ ใน Nat U มี ปริมาณ U235 แค่ 0.71 % ... 99.29% เป็น U238) ทำให้การ แตกตัวง่าย
กว่า natural U จะใช้ น้ำ บริสุทธิ์ เป็นตัวหล่อเย็น แม้ว่าจะจับนิวตรอนได้เก่งกว่า HW....
EPR ก็ เช่นกัน เป็น LWR LWR มี 2 แบบ
2.1 แบบ น้ำเดือด ในตัว คล้ายหม้อต้มน้ำ โรงสี โรงจักรไอน้ำ ทั่วไป
2.2 แบบแรงดันสูง (presurize ) วง loop แรก จะเป็นน้ำไม่เดือด อุณหภูมิสูง
เกิน 100 ความดัน่สูง พาความร้อน ออกจาก reactor ไป แลกความร้อน
ให้ loop ที่สอง แล้วไป ลดความดันลง กลายเป็นไอ ไป หมุน กังหันต่อไป
3 Fast Breeder Reactor จาก ค่าย ยุโรป ใช้ graphite เป็นตัวหน่วง ใช้ gas หรือ โลหะ เหลว
เป็นตัวหล่อเย็น reactor ชนิด ชี้ เหมาะ ที่จะ ใช้ เพาะปริมาณ Pu239 เพื่อ เอาไปสร้าง
ระเบิด นิวเคลียร์
ที่น่าจับ ตา คือ ค่าย โรตี ... ทำ เองได้หมด ทุกชิ้น ทุก แบบ
ตัวหน่วง จะหน่วงให้ นิวตรอนช้าลง เพื่อให้เข้าชน U-235 ตัวต่อ ๆ ไป ได้ ถนัด ๆ
โดย ที hit ๆ ตัวหน่วง (moderator) ได้ light water heavy water graphite
ตัวหล่อ เย็น นอกจาก LW HW ยังมี liquid metal อย่าง NaK (Sodium Potasium) gas cool
มักใช้ กาซ ฮีเลียม
1 Heavy Water Recator CANDU ของ แคนนาดา จะใช่ natural U สกัด (extract) จาก
ธรรมชาติโดย ตรง แต่ อัตราการ ดูดจับนิวตรอน (ที่ใช้ชน U ให้แตก) มาก จะต้องหล่อเย็น ด้วย น้ำ
ชนิด หนัก heavy water เพื่อ ลดอัตราการดูดจับนิวตรอน
2 LIGHT water reactor จาก ค่าย USA ใช้ ยูเรเนียม ที่ upgrade ทำให้ % u-235 เพิ่มขึ้นเป็น 3-5% (โดยปกติ ใน Nat U มี ปริมาณ U235 แค่ 0.71 % ... 99.29% เป็น U238) ทำให้การ แตกตัวง่าย
กว่า natural U จะใช้ น้ำ บริสุทธิ์ เป็นตัวหล่อเย็น แม้ว่าจะจับนิวตรอนได้เก่งกว่า HW....
EPR ก็ เช่นกัน เป็น LWR LWR มี 2 แบบ
2.1 แบบ น้ำเดือด ในตัว คล้ายหม้อต้มน้ำ โรงสี โรงจักรไอน้ำ ทั่วไป
2.2 แบบแรงดันสูง (presurize ) วง loop แรก จะเป็นน้ำไม่เดือด อุณหภูมิสูง
เกิน 100 ความดัน่สูง พาความร้อน ออกจาก reactor ไป แลกความร้อน
ให้ loop ที่สอง แล้วไป ลดความดันลง กลายเป็นไอ ไป หมุน กังหันต่อไป
3 Fast Breeder Reactor จาก ค่าย ยุโรป ใช้ graphite เป็นตัวหน่วง ใช้ gas หรือ โลหะ เหลว
เป็นตัวหล่อเย็น reactor ชนิด ชี้ เหมาะ ที่จะ ใช้ เพาะปริมาณ Pu239 เพื่อ เอาไปสร้าง
ระเบิด นิวเคลียร์
ที่น่าจับ ตา คือ ค่าย โรตี ... ทำ เองได้หมด ทุกชิ้น ทุก แบบ
ตัวหน่วง จะหน่วงให้ นิวตรอนช้าลง เพื่อให้เข้าชน U-235 ตัวต่อ ๆ ไป ได้ ถนัด ๆ
โดย ที hit ๆ ตัวหน่วง (moderator) ได้ light water heavy water graphite
ตัวหล่อ เย็น นอกจาก LW HW ยังมี liquid metal อย่าง NaK (Sodium Potasium) gas cool
มักใช้ กาซ ฮีเลียม
วีดีโอที่เกี่ยวข้อง
ขอบคุณข้อมูลจาก
- http://www.rsunews.net/Green/Nuclear_Plant/Gpage.htmhttp://www.nst.or.th/article/notes01/article010.htmhttp://kanchanapisek.or.th/kp6/BOOK28/chapter7/chap7.htm
ConversionConversion EmoticonEmoticon