พลังงานนิวเคลียร์คืออะไร - National Geographic Thailand

พลังงานนิวเคลียร์คืออะไร

อนาคตของการใช้ พลังงานนิวเคลียร์ อาจขึ้นอยู่กับความสามารถของเหล่านักวิทยาศาสตร์ว่า มีวิธีการอย่างไรจะทำให้พลังงานนี้มีความปลอดภัยมากยิ่งขึ้นและค่าใช้จ่ายที่ลดลง 

พลังงานนิวเคลียร์ ถูกสร้างขึ้นโดยการแยกอะตอมจากแกนกลางหรือนิวเคลียสเพื่อให้เกิดพลังงาน โดยกระบวนการนี้เรียกว่า นิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear Fission) จะสร้างความร้อนไปยังตัวทำความเย็น ซึ่งปกติแล้วจะเป็นน้ำ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะทำให้กังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงาน

(รับชมคลิปวิดิโอ อะไรคือพลังงานนิวเคลียร์)

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประมาณ 450 เครื่องสามารถสร้างพลังงานได้มากถึงร้อยละ 11 ของจำนวนพลังงานทั้งหมดทั่วโลก ประเทศที่สร้างพลังงานนิวเคลียร์มากที่สุดคือ สหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส จีน รัสเซีย และเกาหลีใต้ ตามลำดับ

เชื้อเพลิงตั้งต้นของพลังงานนิวเคลียร์คือยูเรเนียม ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่สามารถพบได้ทั่วไปในโลก ยูเรเนียมที่ถูกขุดขึ้นมาจะนไปแปรรูปเป็น U-235 ซึ่งเป็นกัมมันตรังสีที่ได้รับการเสริมสมรรถนะใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เนื่องจากอะตอมของธาตุถูกแยกออกได้อย่างง่ายดาย

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะมี นิวตรอน ซึ่งเป็นอนุภาคย่อยที่ไม่มีประจุไฟฟ้า ชนกับอะตอมทำให้เกิดการแตกตัว การชนกันในที่นี้เรียกว่า นิวเคลียร์ฟิชชัน จะปล่อยนิวตรอนในปริมาณที่มากกว่าเดิมเพื่อทำปฏิกิริยากับอะตอมมากขึ้น ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction) ผลพลอยได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ครั้งนี้คือ พลูโตเนียม (Plutonium) ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้

พลังงานนิวเคลียร์
Ayman Norgazinova วัย 49 ปี เจ้าหน้าที่ประจำห้องปฏิบัติการกำลังตรวจหนูทดลองที่ใช้สำหรับการทดสอบหาผลกระทบที่เกิดขึ้นจากกัมมันตรังสี ในมหาวิทยาลัยแพทย์ ของเมือง Semey ทางตะวันออก หนูทดลองเหล่านี้จะสูดแมงกานีสในปริมาณเล็กน้อยเข้าไปในร่างกาย เพื่อดูว่ากัมมันตรังสีจะส่งผลใดต่ออวัยวะภายใน

ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกาส่วนใหญ่เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด ซึ่งจะทำให้น้ำถึงจุดเดือดเพื่อปล่อยไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประเภทอื่น ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อน โดยใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวทำความเย็น ถูกใช้ในสหราชอาณาจักร และเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว ซึ่งถูกทำให้เย็นโดยการใช้โซเดียมเหลว

ประวัติของพลังงานนิวเคลียร์

แนวคิดเรื่องพลังงานนิวเคลียร์เกิดขึ้นครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 1930 เมื่อนักฟิสิกส์ Enrico Fermi แสดงให้เห็นว่านิวตรอนสามารถแยกอะตอมได้ ซึ่งเขาเองถือเป็นคนแรกที่ทำแบบนี้ นอกจากนี้ Fermi นำทีมงานของเขาพบกับความสำเร็จครั้งแรกเมื่อปี 1942 ในการสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ภายใต้สนามกีฬาในมหาวิทยาลัยชิคาโก

จากนั้นในช่วงทศวรรษที่ 1950 ก็มีเหตุการณ์สำคัญมากมายเกิดขึ้น เมื่อในปี 1951 ได้มีพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานปรมาณูเกิดขึ้นครั้งแรกที่เครื่องปฏิกรณ์ทดลอง Breeder I ของรัฐไอดาโฮ จากนั้นในปี 1954 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกในเมืองอ็อบนินสค์ของสหภาพโซเวียตเก่าได้ถือกำเนิดขึ้น และในปี 1957 ก็ได้มีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์แห่งแรกที่ชิปปิงพอร์ท รัฐเพนซิลเวเนียเกิดขึ้นด้วยเช่นกัน

พลังงานนิวเคลียร์ สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง และการออกแบบในอนาคต

พลังงานนิวเคลียร์ไม่จัดว่าอยู่ในหมวดหมู่พลังงานหมุนเวียน ด้วยเหตุผลในเรื่องของทรัพยากรที่มีอยู่ในปริมาณที่ค่อนข้างจำกัด แต่เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์ไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกใดๆ ที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ทำให้มีผู้สนับสนุนพลังงานนิวเคลียร์เสนอว่าพลังงานนิวเคลียร์ควรจะได้รับการจัดหมวดหมู่ให้อยู่ในหมวด วิธีแก้ปัญหาสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง (climate change solution)

Leslie Dewan นักสำรวจของเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิกต้องการจะรื้อฟื้นความคิดที่จะใช้เครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลวซึ่งใช้ยูเรเนียมเหลวเป็นเชื้อเพลิง โดยเสนอว่าแนวคิดนี้ปลอดภัยกว่าและมีค่าใช้จ่ายที่น้อยกว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

ขณะนี้นักวิจัยคนอื่นกำลังคิดค้น ปรับปรุงและทำงานกับเครื่องปฏิกรณ์แบบโมดูลาร์ขนาดเล็กที่สามารถพกพาได้สะดวกและง่ายต่อการสร้าง นวัตกรรมเช่นนี้มีจุดประสงค์เพื่อช่วยรักษาชีวิตของภาคอุตสาหกรรมในภาะวิกฤตของทุกวันนี้ เนื่องจากปัจจุบันโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เริ่มมีอายุมากขึ้น และโรงไฟฟ้าโรงใหม่ก็เริ่มที่จะสู้ราคากับก๊าซธรรมชาติและพลังงานหมุนเวียนอย่างพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ไม่ไหวแล้ว

หัวใจสำคัญในอนาคตของพลังงานนิวเคลียร์คือ นิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งสร้างพลังงานเมื่อนิวเคลียสขนาดเล็กสองตัวชนกัน ทำให้เกิดนิวเคลียสเดียวที่หนักกว่า ฟิวชันนี้สามารถขนส่งพลังงานได้อย่างปลอดภัยมากขึ้นและมีกัมมันตภาพรังสีที่เป็นอันตรายน้อยกว่าฟิชชัน มีเพียงไม่กี่คน รวมถึงเด็กอายุ 14 ขวบจากรัฐอาร์คันซอ ที่สามารถเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันได้สำเร็จ องค์กรต่างๆ อย่าง ITER ในฝรั่งเศสและสถาบันมักซ์ พลั้งค์ กำลังคิดค้นวิธีการทำให้เครื่องปฏิกรณ์ข้างต้นสามารถใช้ในเชิงพาณิชย์มากขึ้น ซึ่งถือว่ายังห่างไกลจากความสำเร็จอยู่พอควรเลยตอนนี้

ความเสี่ยงของพลังงานนิวเคลียร์

เมื่อมีการโต้เถียงเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ ฝ่ายค้านก็มักจะชี้นิ้วไปที่ปัญหาของขยะนิวเคลียร์ และอุบัติเหตุระเบิดของโรงงานนิวเคลียร์ซึ่งถึงแม้ว่าจะมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยก็ตาม ยกตัวอย่างเช่นเหตุการณ์ระเบิดที่เชอร์โนบิวในปี 1986 และ ที่ฟุกุชิมะไดอิชิในปี 2011 ภัยพิบัติที่เชอร์โนบิวในยูเครนเกิดขึ้นเนื่องจากการออกแบบที่ผิดพลาดของเครื่องปฏิกรณ์บวกกับความผิดพลาดของตัวมนุษย์เอง ทำให้เกิดกระแสไฟกระชากและการระเบิดเกิดขึ้น กัมมันตภาพรังสีจำนวนมากถูกปล่อยขึ้นสู่อากาศ และคนเป็นจำนวนมากกว่าหลายพันคนต้องอพยพออกจากบริเวณดังกล่าว

พลังงานนิวเคลียร์
Zulfiya Tunkushgojine วัย 35 ปี อาศัยอยู่กับพี่น้องและแม่ของเธอในหมู่บ้าน Shakaman ตัวเธอป่วยเป็นโรคสมองพิการ ซึ่งแพทย์ระบุว่าเป็นผลกระทบมาจากการทดสอบนิวเคลียร์ แม่ของเธอเคยอาศัยอยู่ใกล้กับพื้นที่ทดสอบนิวเคลียร์มาก่อน จนถึงปี 1962

ในปัจจุบันพื้นที่รอบโรงไฟฟ้าที่ระเบิดนั้นถูกเรียกว่า เขตอันตราย (exclusion zone) ได้มีการเปิดให้นักท่องเที่ยวเข้าชม โดยจะมีเพียงสัตว์ป่าเท่านั้นที่อาศัยอยู่ในบริเวณนั้น ไม่มีมนุษย์เลย

ในกรณีของภัยพิบัตินิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิชิของญี่ปุ่น ผลกระทบที่ตามมาของแผ่นดินไหวและสึนามิ ส่งให้ระบบของโรงไฟฟ้าเกิดความล้มเหลว หลายปีผ่านมา เมืองโดยรอบของบริเวณดังกล่าวยังไม่มีท่าทีว่าจะดีขึ้นแต่อย่างใด ผู้ที่อพยพออกจากบริเวณดังกล่าวยังคงมีความกลัวที่จะกลับไป ถึงแม้ว่ารัฐบาลจะยืนยันและรับรองแล้วว่าพื้นที่ส่วนใหญ่ปลอดภัย

อุบัติเหตุอื่นๆ อย่างเช่นเหตุการณ์ความเสียหายบางส่วนที่เกาะทรีไมล์ในรัฐเพนซิลเวเนียเมื่อปี 1979 เป็นตัวอย่างที่น่ากลัวของความเสี่ยงในการได้รับกัมมันตภาพรังสีของพลังงานนิวเคลียร์ ภัยพิบัติที่ฟุกุชิมะทำให้มีการตั้งคำถามในเรื่องมาตรการความปลอดภัยในเขตที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวได้ง่ายเกิดขึ้น

ปัญหาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานนิวเคลียร์ รวมถึงสถานที่และวิธีจัดเก็บเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วหรือกากนิวเคลียร์ ซึ่งยังคงไว้ซึ่งกัมมันตภาพรังสีอันตรายเป็นเวลากว่าหลายพันปี โรงไฟฟ้านิวเคลียร์หลายแห่งตั้งตั้งอยู่บน หรือใกล้ชายฝั่งเนื่องจากอยู่ใกล้น้ำเพื่อระบายความร้อน ยังต้องเผชิญหน้ากับปัญหาระดับน้ำทะเลที่เพิ่มสูงขึ้นและความเสี่ยงของการเกิดพายุอย่างรุนแรงอันเนื่องมาจากสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง

เรื่องโดย CHRISTINA NUNEZ

***แปลและเรียบเรียงโดย รชตะ ปิวาวัฒนพานิช
โครงการนักศึกษาฝึกงาน กองบรรณาธิการ นิตยสารเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย


อ่านเพิ่มเติม : นี่คือสิ่งที่อาวุธนิวเคลียร์ทิ้งเอาไว้

อาวุธนิวเคลียร์

เรื่องแนะนำ

พบไมโครพลาสติก บนยอดเขาเอเวอเรสต์

จากธารน้ำแข็งที่หดตัวลงสู่การ พบไมโครพลาสติก บนยอดเขาที่สูงที่สุดในโลก สัญญาณอันน่าพรั่นพรึงของสิ่งแวดล้อมในปัจจุบัน สำหรับนักผจญภัยทั่วโลกภาพของยอดเขาเอเวอเรสต์ถือเป็นภาพที่ยากจะลืมเลือน ภาพของหิมะที่ตกลงมาจากยอดเขา น้ำแข็งที่ไหลลงมา รวมไปถึงทิวทัศน์อันน่าทึ่ง แต่บนยอดเขาที่สูงที่สุดในโลกกลับ พบไมโครพลาสติก ระหว่างเดือนเมษายนถึงมิถุนายน ปี 2019 ทีมนักวิจัยนำเครื่องตรวจวัดอากาศเพื่อเก็บข้อมูลจำนวน 100 ตัวอย่างของหิน น้ำ หิมะ น้ำแข็ง และอื่น ๆ แม้การตรวจพบไมโครพลาสติกอาจไม่ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสิ่งแวดล้อมในทันที แต่สิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากนั้นน่าเป็นห่วงมากกว่าคือ เรากำลังสูญเสียธารน้ำแข็งที่สูงที่สุดในโลกซึ่งจะละลายเป็นน้ำจืดไปอย่างรวดเร็ว และค่อย ๆ ส่งผลให้ชุมชนและการท่องเที่ยวบนภูเขาที่ต้องพึ่งพาธารน้ำแข็งได้รับผลกระทบในอนาคต “ถึงเวลาที่ต้องตระหนักเรื่องนี้อย่างจริงจัง” พอล มายอว์สกิ หัวหน้าคณะสำรวจและผู้อำนวยการสถาบันการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศแห่งมหาวิทยาลัยเมน กล่าว “แม้เอเวอเรสต์จะอยู่ที่ระดับสูงมาก แต่ในอนาคตจะได้รับผลกระทบรุนแรงอย่างแน่นอน” หิมะที่แสนสกปรก ในเช้าที่แสนสดใส นักปีนเขา มารีอุสซ์ โปโตก์กี ได้เฝ้าดูกลุ่มนักปีนเขาขณะหยุดพักที่ความสูง 8,382 เมตร ก่อนเดินต่อเพื่อพิชิตยอดเขาเอเวอเรสต์ ในตอนแรก โปโตก์กี นักธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเมน วางแผนเก็บตัวอย่างหิมะที่ยอดเขา แต่เนื่องจากมีผู้คนจำนวนมาก ทำให้ยากต่อการเก็บตัวอย่างจึงต้องเปลี่ยนมาเก็บตัวอย่างที่ความสูง 8,077 เมตร และนำมาวิเคราะห์ผลในภายหลัง ผลสำรวจเผยให้เห็นว่า ตัวอย่างที่รวบรวมได้ระหว่างจุดเบสแคมป์และบัลโคนีนั้นเต็มไปด้วยเส้นใยไมโครพลาสติก “ปริมาณของไมโครพลาสติกที่พบบนภูเขาสูงเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจ” […]

ยีราฟ : ความลับของสัตว์โลกผู้น่าทึ่ง

ยีราฟ : สัตว์โลกผู้น่าทึ่ง ทุกอย่างเกี่ยวกับลักษณะทางกายวิภาคของยีราฟดูจะแตกต่างอย่างสุดโต่ง ไม่ว่าจะคอยาวขึ้นชื่อ ขาเก้งก้าง (ยาวที่สุดในบรรดาสัตว์ทั้งหมด) ดวงตา (กว้างที่สุดในบรรดาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) กะโหลกยืดยาว และลิ้นยาวเหมือนงวง หรือกระทั่งหัวใจที่สูบฉีดเลือดในแนวดิ่งได้มากกว่าสัตว์บกเลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นๆ 

เด็กๆ ของฮูรา กับโลกที่ร้อนขึ้นทุกที

ในวันที่คนมัลดีฟส์ถือว่าปัญหาสิ่งแวดล้อมเป็นปัญหาสำคัญที่สุดของประเทศ เด็กทุกคนต้องเรียนรู้ที่จะเคารพและรู้จักคุณค่าของทรัพยากรที่ตนมีอยู่จำกัด   “เราสอนเด็กๆ ตั้งแต่อายุสามขวบแล้วว่า ความเปราะบางทางสิ่งแวดล้อมของเกาะเราเป็นอย่างไรค่ะ” อมินาท ริชฟา หัวหน้าครูโรงเรียนประถมบนเกาะฮูรา เขตอะทอลล์คาฟูของมัลดีฟส์ เอ่ย  เธอสวมชุดดำสีเดียวกับฮิญาบคลุมใบหน้าทั้งหมด เหลือไว้เพียงช่องสี่เหลี่ยมผืนผ้าให้เราเห็นเธอแค่ดวงตากลมโตสุกใสคู่นั้น  น้ำเสียงของเธอกระตือรือร้นมีพลัง และยากจะเดาอายุ  อาจจะ 30 ต้นๆ หรือมากกว่านั้น “แต่เพราะอายุเท่านั้นยังเป็นวัยเล่นอยู่  เราจึงให้เด็กๆ เรียนรู้ผ่านการเล่นค่ะ” อาจารย์ริชฟาพูดราวกับรู้ทันเราคิด  เด็กๆ บนเกาะฮูราเรียนรู้เรื่องความเปราะบางของบ้านเกิดของตัวเองจากความจริงที่เห็นอยู่ทุกเมื่อเชื่อวัน  ในวันที่คนมัลดีฟส์ถือว่าปัญหาสิ่งแวดล้อมเป็นปัญหาสำคัญที่สุดของประเทศ เด็กทุกคนต้องเรียนรู้ที่จะเคารพและรู้จักคุณค่าของทรัพยากรที่ตนมีอยู่จำกัด ฮูรา (Huraa, Hoora) เป็นเกาะที่กว้างเพียง 300 เมตร ยาว 850 เมตร มีชะตากรรมเหมือนเกาะอื่นๆ ของมัลดีฟส์ ประเทศที่ได้ชื่อว่าแบนราบที่สุดในโลก ซึ่งเสี่ยงจมอยู่ใต้ระดับทะเลที่สูงขึ้นทุกที อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ  นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าอย่างเร็วภายในปี 2085 น้ำจะท่วมทุกเกาะของมัลดีฟส์ อย่างช้าคือปี 2100 ในระดับประเทศ รัฐบาลมัลดีฟส์วางแผนแก้ปัญหาด้วยเทคนิคทางวิศวกรรม เช่น การสร้างกำแพงล้อมรอบเมืองหลวงมาเล่ ถมทะเลเพื่อยกระดับแผ่นดิน ป้องกันน้ำใต้ดินและเพิ่มการเก็บกักน้ำฝน รวมทั้งเตรียมอพยพประชาชนไปยังถิ่นอื่น ในระดับเกาะอย่างที่ฮูรา ซึ่งอยู่ห่างจากมาเล่เพียงครึ่งชั่วโมง […]

สัตว์ในมหาสมุทรกำลังขาดอากาศหายใจเพราะสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง

ผลของการที่สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไม่ใช่แค่ทำให้อุณหภูมิของน้ำทะเลสูงขึ้นเท่านั้น แต่ยังส่งผลให้ปริมาณของออกซิเจนในน้ำลดลงด้วย