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

ทำความสะอาดฟันด้วยกุ้งพยาบาล

ทำความสะอาดฟันด้วยกุ้งพยาบาล บ้านเรือนจะดูดีน่ามองได้อย่างไรหากไร้ซึ่งผู้ทำความสะอาด เช่นเดียวกันกับท้องทะเล ขอแนะนำให้รู้จักกับ “กุ้งพยาบาล” (Cleaner shrimps) สิ่งมีชีวิตในทะเลผู้คอยทำความสะอาดสัตว์อื่นๆ โดยเราเรียกความสัมพันธ์ในระบบนิเวศแบบนี้ว่า ความสัมพันธ์ที่ต่างฝ่ายต่างก็ได้รับประโยชน์ เพราะสัตว์ที่มาใช้บริการได้กำจัดปรสิตออกจากร่างกาย ในขณะเดียวกันกุ้งเองก็ได้อาหารจากปรสิตเหล่านั้น มาลองชมกระบวนการทำงานของกุ้งพยาบาลเหล่านี้กัน เมื่อพวกมันคิดว่าช่องปากของนักดำน้ำเป็นปากของปลาขนาดใหญ่ ทั้งนี้บรรดากุ้งเหล่านี้ไม่ได้จัดการกับความสกปรกแค่ในช่องปากเท่านั้น แต่พวกมันยังช่วยดูแลผิวหนังให้แก่ปลาอื่นๆ อีกด้วย เรียกได้ว่าสะอาดครบวงจรหัวจรดหางเลยทีเดียว   อ่านเพิ่มเติม นกทำความสะอาดรักแร้ให้ยีราฟ

เสียงรบกวนในทะเล จากกิจกรรมของมนุษย์

จากการทบทวนงานวิจัยที่เผยแพร่แล้ว พบว่า เสียงรบกวนในทะเล จากเรือขนส่ง และเสียงอื่นๆ จากกิจกรรมของมนุษย์ ที่เกิดขึ้นในมหาสมุทร เป็นอันตรายต่อสัตว์ทะเลจำนวนมาก กลุ่มนักวิจัยกว่าวว่า พวกเขารวบรวมและทบทวนวรรณกรรมวิจัยมากว่า 500 ผลงาน ที่เกี่ยวข้องกับ เสียงรบกวนในทะเล เพื่อเป็นหลักฐานสนับสนุนนโยบายและการเปลี่ยนแปลงข้อปฏิบัติในอุตสาหกรรมเดินเรือ ในการปรับความดังเสียงที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรทั่วโลก รวมถึงคนท้องถิ่นที่เกี่ยวข้องกับระบบนิเวศทางทะเลและชายฝั่ง ในการศึกษาครั้งนี้ยังเสนอแนวทางปฏิบัติอื่นๆ เช่น การลดเสียงรบกวนจากฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง การสำรวจแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้คลื่นแรงดันต่ำ การออกแบบใบพัดเพื่อลดเสียง แต่อาจมีราคาแพง และไม่ได้รับการสนับสนุนเพื่อนำไปใช้อย่างแพร่หลาย ในขณะเดียวกันได้เสนอการชะลอความเร็วในการเดินเรือ และเปลี่ยนเส้นทางเดินเรือจากพื้นที่ที่มีความเปราะบางทางระบบนิเวศ เสียงเป็นตัวกระตุ้นการรับรู้ที่สำคัญเมื่ออยู่ใต้น้ำ ซึ่งมันเดินทางไปได้ไกลกว่าเสียงที่เดินทางผ่านอากาศ สัตว์ทะเลหลายชนิด ตั้งแต่วาฬไปจนถึงตัวอ่อนของลูกปลาในแนวปะการัง และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง อาศัยคลื่นเสียงในการนำทาง หาอาหาร และผสมพันธุ์ เสียงรบกวนจากมนุษย์ส่งผลกระทบต่อกิจกรรมเหล่านี้ และมีผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อพฤติกรรมของสัตว์ การได้ยินและระบบต่างๆ ของร่างกายสัตว์ แต่เสียงจะไม่คงอยู่ในสภาพแวดล้อมทางทะเล ซึ่งแตกต่างจากมลภาวะอื่นๆ เช่น สารเคมีที่เป็นอันตราย และไมโครพลาสติก นั่นคือเหตุผลที่ว่า ทำไมผู้กำหนดนโยบายต้องคำนึงวิธีการแก้ไขเสียงรบกวนจากกิจกรรมของมนุษย์ที่ส่งผลต่อสุขภาพของสัตว์ทะเล คาร์ลอส เอ็ม. ดูอาร์เต นักสมุทรศาสตร์ชีวภาพและนักนิเวศวิทยาทางทะเล มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคิงอับดุลลาห์ ในซาอุดิอาระเบีย กล่าว “บางครั้ง ในขณะที่เรานั่งอยู่ในห้องรอตรวจของโรงพยาบาล เรายังได้ยินเสียงเรือเดินสมุทรจากทะเล” […]

งูหลามบอล เมื่อสัตว์ป่ากลายเป็นสัตว์เลี้ยง

องค์กรพิทักษ์สัตว์แห่งโลก เผยวงจรค้าสัตว์เลื้อยคลานระดับโลก เต็มไปด้วยความทารุณและเป็นแหล่งเพาะโรคร้าย ปัจจุบัน สัตว์ป่านานาชนิดจำนวนนับล้านตัว กำลังถูกคุกคามและตกเป็นเหยื่อในธุรกิจค้าสัตว์แปลกทั่วโลกที่มีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการลดจำนวนลงของประชากรสัตว์ป่าทั่วโลก ล่าสุด องค์กรพิทักษ์สัตว์แห่งโลก (World Animal Protection) ได้จัดทำสารคดีชื่อว่า “Ball pythons are wildlife #NotPets” เพื่อแจ้งเตือนเกี่ยวกับการค้าสัตว์ป่าระหว่างประเทศ โดยเฉพาะในสัตว์เลื้อยคลาน คือ งูหลามบอล แอฟริกา (African Ball Pythons) งูหลามบอลแอฟริกามีการซื้อขายเพื่อเป็นสัตว์เลี้ยงมากที่สุดในทวีปแอฟริกา โดยในสารคดีได้เปิดเผยความน่าตกใจของอุตสาหกรรมลักลอบจับสัตว์ป่าพบว่าในช่วงระยะเวลา 45 ปีที่ผ่านมา งูหลามบอลมากกว่า 3 ล้านตัวถูกส่งออกจากแอฟริกาตะวันตก เพื่อนำไปขายเป็นสัตว์เลี้ยงยัง 3 ทวีป ได้แก่ ยุโรป เอเชีย และอเมริกา ซึ่งเป็นผู้นำเข้าสัตว์เลื้อยคลานรายใหญ่ที่สุดของโลก องค์กรพิทักษ์สัตว์แห่งโลกเผยว่า “การค้าสัตว์ป่าเป็นเสมือนระเบิดเวลาสำหรับการแพร่ระบาดของเชื้อโรคต่างๆ ที่เป็นอันตรายต่อชีวิตของมนุษย์” เนื่องจากสัตว์ที่ถูกจับมาจากป่าธรรมชาติ หรือถูกเพาะพันธุ์ในกรงขังแคบๆ ภายใต้สภาพแวดล้อมสกปรก เสื่อมโทรม อาจกลายเป็นแหล่งเพาะเชื้อโรคที่ร้ายแรงถึงแก่ชีวิต และในขณะเดียวกันก็สร้างความเจ็บปวด ทุกข์ทรมานอย่างโหดร้ายต่อสัตว์ป่าเช่นกัน อ่านเพิ่มเติม: เสือโคร่ง ข้างบ้าน : ตีแผ่ขบวนการค้าสัตว์ป่าในสหรัฐฯ […]

ยีราฟ : ความลับของสัตว์โลกผู้น่าทึ่ง

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