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

เมื่อชาว แม่แจ่ม เปลี่ยนเขาหัวโล้นจากไร่ข้าวโพด เป็นผืนป่าและสวนวนเกษตรด้วย ‘ต้นไผ่’

แม่แจ่ม โมเดลพลัส โมเดลแก้ปัญหาป่าไม้และที่ดินบนดอย แม่แจ่ม ที่ตั้งเป้าลดพื้นที่ปลูกข้าวโพด คืนพื้นที่ป่าและสร้างเศรษฐกิจสีเขียว จากการปลูกพืชทดแทน ซึ่งในระยะแรกจะใช้ ‘ต้นไผ่’ เป็นไม้เบิกนำ ในอดีตพื้นที่อำเภอ แม่แจ่ม คือผืนป่าต้นน้ำขนาดใหญ่ สมบูรณ์ไปด้วยพืชพรรณ จากการไหลผ่านของแม่น้ำ แม่แจ่ม จากจังหวัดแม่ฮ่องสอนออกสู่แม่น้ำปิงที่อำเภอฮอด จังหวัดเชียงใหม่ แต่ถึงอย่างนั้น แม่แจ่ม มีพื้นที่ภูเขาอยู่ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ ทำให้มีเพียงพื้นที่ส่วนบนและล่างเท่านั้นที่มีน้ำอุดม ส่วนบริเวณตอนกลางที่เป็นภูเขา น้ำเข้าไปไม่ถึง ช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ที่ดินในผืนป่าสงวนแห่งชาติแม่แจ่มซึ่งโดยพื้นฐานจัดเป็นป่าลุ่มน้ำ ถูกนำมาใช้เป็นพื้นที่เกษตรกรรมเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในปี พ.ศ. 2556 อำเภอแม่แจ่มมีผลผลิตข้าวโพดรวมกว่า 100,000 ตัน กินพื้นที่ปลูกข้าวโพดเกือบ 150,000 ไร่ และส่วนใหญ่เป็นพื้นที่ซึ่งไม่มีเอกสารสิทธิถือครองที่ดิน ในช่วง 10 ปีเดียวกันนี้เองที่หมอกควันจากการเผาซากไร่ในแม่แจ่ม อำเภอใกล้เคียงและประเทศเพื่อนบ้าน รวมถึงหมอกควันจากไฟป่าในฤดูร้อน ส่งผลให้นักท่องเที่ยวในเชียงใหม่ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนเศรษฐกิจของภูมิภาค ลดลงถึง 40 เปอร์เซ็นต์ ทุกคนจึงพุ่งเป้ามากล่าวโทษชาวไร่บนดอยอย่างไม่ต้องสงสัย ปัญหามีรากลึกกว่าแค่ชาวบ้านปลูกพืชเชิงเดี่ยว ปัญหาเหล่านั้นคืออะไร และหนทางแก้ปัญหาอย่างยั่งยืนที่กำลังเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปที่หน้าตาเป็นแบบไหน ถ้าพร้อมแล้ว […]

โซลาร์เซลล์ลอยน้ำแบบไฮบริด โดย กฟผ.

การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย หรือ กฟผ. กำลังดำเนินโครงการก่อสร้าง โซลาร์เซลล์ลอยน้ำแบบไฮบริด เขื่อนสิรินธรใหญ่ที่สุดในโลก ล่าสุดคืบหน้าแล้วกว่าร้อยละ 80 พร้อมเร่งติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ให้ครบ 7 ชุดตามแผน คาดจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบได้กลางปี 2564 เพื่อเสริมความมั่นคงพลังงานสะอาดของประเทศไทย และเตรียมผลักดันให้เป็นแหล่งท่องเที่ยวแห่งใหม่ของจังหวัดอุบลราชธานี พลังงานหมุนเวียนนับเป็นพลังงานสะอาดจากธรรมชาติที่ทั่วโลกกำลังให้ความสนใจ โดยเฉพาะการนำพลังงานหมุนเวียนมาผลิตไฟฟ้า เนื่องจากเป็นทางออกหนึ่งในการแก้ปัญหาสภาพภูมิอากาศ แต่พลังงานเหล่านี้ยังมีข้อจำกัดในการนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าที่ขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศที่มีความผันผวนตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น โซลาร์เซลล์จะผลิตไฟฟ้าได้ก็ต่อเมื่อมีแสงแดด และต้องมีความเข้มแสงที่เหมาะสมเท่านั้น จากข้อจำกัดดังกล่าวจึงส่งผลให้ยังไม่สามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานหมุนเวียนประเภทอื่น ๆ มาเป็นแหล่งพลงงานหลักสำหรับผลิตไฟฟ้าได้เมื่อเทียบกับพลังงานจากฟอสซิล และทำให้เกิดนวัตกรรม โซลาร์เซลล์ลอยน้ำแบบไฮบริด ในวันนี้ ประเทศไทยได้นำโซลาร์เซลล์มาติดตั้งบนผิวน้ำ ซึ่งนอกจากจะมีข้อดีในการลดการใช้พื้นที่บนบกแล้ว ยังนำระบบไฮบริดมาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าการติดตั้งบนพื้นดิน สำหรับโครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทุ่นลอยน้ำร่วมกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำเขื่อนสิรินธร หรือ Hydro-floating Solar Hybrid เป็นโครงการนำร่องแห่งแรกของ กฟผ. ที่นำพลังงานหมุนเวียนสองประเภทจาก “พลังงานแสงอาทิตย์” และ “พลังน้ำ” มาผลิตไฟฟ้าแบบผสมผสาน หรือเรียกว่าระบบไฮบริด เพื่อลดข้อจำกัดของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนที่การผลิตไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ “เมื่อดำเนินการก่อสร้างจนเสร็จสมบูรณ์ ระบบไฮบริดมีขนาดกำลังผลิต 45 เมกะวัตต์ ถือเป็นโครงการโซลาร์เซลล์ทุ่นลอยน้ำแบบไฮบริดที่ใหญ่ที่สุดในโลก” ฉัตรชัย มาวงศ์ ผู้อำนวยการฝ่ายพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังน้ำและพลังงานหมุนเวียน การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย […]

กำแพงชายแดนสหรัฐ-เม็กซิโก จะทำลายระบบนิเวศของสัตว์จำนวนมาก

โดนัลด์ ทรัมป์ ประธานาธิบดีสหรัฐชูนโยบายการสร้างกำแพงกั้นเขตแดนระหว่างสหรัฐอเมริกาและเม็กซิโก ท่ามกลางเสียงคัดค้านจากหลายฝ่าย และหนึ่งในนั้นคือความกังวลจากบรรดานักอนุรักษ์ ว่ากำแพงของทรัมป์นั้นส่งผลกระทบต่อชีวิตของสัตว์ป่าที่อาศัยอยู่ตามแนวชายแดนมากกว่าที่คิด แม้ว่าหลายคนอาจจะคิดว่าพื้นที่บริเวณชายแดนของทั้งสองประเทศนั้นแห้งแล้งและเต็มไปด้วยทะเลทราย แต่แท้จริงแล้วภูมิอากาศแบบอบอุ่นกึ่งเขตร้อนของพื้นที่นี้ เป็นบ้านของบรรดาสัตว์หลากชนิดไม่ว่าจะเป็น เสือพูม่า, แมวป่าโอซีล็อต, แอนทิโลป, อาร์มาดิลโล, นก Chachalaca, หมูป่าและกิ้งก่าหนาม กำแพงจะกั้นกลางระหว่างถิ่นหาอาหาร และอพยพของสัตว์เหล่านี้ และทำให้บรรดาสัตว์ไม่สามารถเข้าถึงแหล่งน้ำ ตลอดจนจับคู่สืบพันธุ์ได้เหมือนเดิม ลองชมอนิเมชั่นเหล่านี้แล้วคุณผู้อ่านจะเข้าใจว่านโยบายทางการเมืองส่งผลกระทบต่อการอยู่รอดของสัตว์ป่าเหล่านี้อย่างไรบ้าง   อ่านเพิ่มเติม : คืนป่าให้ชีวิต ความสัมพันธ์ที่ไม่อาจตัดขาดของมนุษย์กับธรรมชาติ, ‘สืบ’ สานงานอนุรักษ์