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

พายุฝุ่นที่เกิดขึ้นในอินเดีย เหตุใดจึงส่งผลถึงตาย?

รายงานจำนวนผู้เสียชีวิตจากพายุฝุ่นที่เกิดขึ้นนี้มากกว่า 100 คนแล้ว และถือเป็นหนึ่งในพายุฝุ่นที่รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยมีมา ด้านนักอุตุนิยมวิทยาเตือนฝุ่นบดบังทัศนวิสัยและก่อให้เกิดอุบัติเหตุได้ง่ายขึ้น

“เจ้าหน้าที่ด้านนี้ไม่มีใครไม่รักต้นไม้”พูดคุยกับเขตดุสิตที่ตัดแต่งต้นไม้ริมถนนได้ดี

แม้จะมีหลายพื้นที่ในกรุงเทพมหานครที่ได้รับเสียงวิพากษ์วิจารณ์เรื่องการตัดแต่ง ต้นไม้ริมถนน ที่เกินความจำเป็น แต่ในพื้นที่เขตดุสิตมีการตัดแต่งต้นไม้สาธารณะที่สวยงาม พวกเขาทำได้อย่างไร ช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา บรรดาคนที่รักต้นไม้ต่างแสดงความเห็นถึงเหตุการณ์การตัด ต้นไม้ริมถนน ในพื้นที่สาธารณะของสำนักงานเขตในกรุงเทพมหานครแห่งหนึ่ง ที่ได้ตัดต้นไม้ในลักษณะที่เกินความจำเป็น เช่น การบั่นยอดของต้นไม้ทิ้งทั้งหมดเป็นแนวยาว หรือการตัดกิ่ง-ยอดของต้นไม้จนไม่สามารถให้ร่มเงาตามพื้นที่ริมทางได้เช่นเคย ส่งผลต่อทั้งทัศนียภาพและบรรยากาศโดยรวมของพื้นที่สีเขียวซึ่งมีอยู่น้อยนิดอยู่แล้วในกรุงเทพมหานคร อันที่จริง เหตุการณ์ในลักษณะนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เรามักพบเห็นการตัด ต้นไม้ริมถนน ในพื้นที่สาธารณะในระดับที่ส่งผลต่อทัศนียภาพดั้งเดิมมากเกินไปในพื้นที่กรุงเทพมหานครในหลายพื้นที่มาหลายปีแล้วเช่นกัน ในอีกด้านหนึ่ง ทางกองบรรณาธิการได้ลงพื้นที่สำรวจเขตดุสิต หนึ่งในพื้นที่ใจกลางเมืองของกรุงเทพมหานคร ซึ่งเป็นที่ตั้งของสถานที่สำคัญทางราชการหลายแห่ง พบว่าต้นไม้ในพื้นที่สาธารณะนั้นได้รับการตกแต่งเป็นอย่างดี และสามารถตัดแต่งให้สอดรับกับสายไฟและสายสื่อสาร ซึ่งถือว่าเป็นอุปสรรคในการตัดแต่งต้นไม้ที่มีมากไม่แพ้เขตอื่นๆ และทำให้เราได้เห็นทัศนียภาพพื้นที่สีเขียวที่ได้รับการจัดวางเป็นอย่างดี เราได้พูดคุยทางโทรศัพท์กับ คุณจินดา พงศ์ด่านเพชร เจ้าพนักงานการเกษตรชำนาญงาน ฝ่ายรักษาความสะอาด สำนักงานเขตดุสิต ถึงที่มาที่ไปและวิธีการตัดแต่งต้นไม้จนเกิดทัศนียภาพที่สวยงามได้เช่นนี้ คุณจินดาเล่าให้ฟังว่า อันที่จริงแล้วเขตดุสิตก็เป็นเหมือนพื้นที่อื่นๆ ในกรุงเทพที่มีต้นไม้ใหญ่เป็นจำนวนมาก จึงต้องมีเจ้าหน้าที่ดูแลการตัดต้นไม้ ซึ่งมีนโยบายหรือโจทย์สำคัญว่าต้นไม้ที่ตัดแต่งแล้วต้องทั้งปลอดภัยและสวยงาม ซึ่งคำว่าปลอดภัยนี้ คือต้นไม้ต้องไม่หักลงมา, ยื่นเข้าไปในผิวจราจร หรือทำความเดือดร้อนให้ประชาชน นอกจากนี้ การตัดแต่งต้นไม้ต้องคงสภาพความสวยงาม ซึ่งจะต้องใช้หลักวิชาการ เช่น ต้องไม่ตัดมากเกินไป และจะมีการเน้นย้ำต่อเจ้าหน้าที่ผู้ดำเนินการอยู่ตลอด “แต่ถามว่าเราเคยโดน (ชาวบ้าน) ล้อมไหม ก็เคย และก็ต้องปล่อยเหมือนกัน ตรงนี้ก็ทำให้เราต้องระมัดระวังในการตัดมากขึ้น […]

มองผลกระทบจากไมโครพลาสติกในปลาทูที่มีต่อมนุษย์

ภาพถ่ายปลาทูวางจำหน่ายบนเข่งที่ตลาดในจังหวัดเชียงใหม่ ขอบคุณภาพถ่ายจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Short_mackerel ปัญหา ไมโครพลาสติก ในอาหารคือผลกระทบโดยตรงถึงมนุษย์จากการใช้พลาสติกกันอย่างไม่บันยะบันยัง เปรียบได้กับการนำสิ่งแปลกปลอมและสารพิษเข้าสู่ร่างกายโดยไม่ทันได้รู้ตัว เมื่อวันที่ 9 กันยายน ที่เฟซบุ๊กของ ศูนย์ปฏิบัติการอุทยานแห่งชาติทางทะเล ที่ 3 จังหวัดตรัง เผยแพร่รายงานเรื่อง การศึกษา ไมโครพลาสติก ในปลาทู บริเวณอุทยานแห่งชาติหาดเจ้าไหม จังหวัดตรัง จากการเก็บตัวอย่างปลาทูจากท่าเรือบริเวณหาดเจ้าไหม เพื่อวิเคราะห์การปนเปื้อนของขยะประเภทไมโครพลาสติกจากการกินอาหารของปลาทู โดยวิธีการผ่าพิสูจน์และตรวจสอบพบว่า มีไมโครพลาสติกในกระเพาะของปลาทูในลักษณะที่เป็นเส้นใย แท่งสีดำ และกลิตเตอร์ ผลวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าประเทศไทยกำลังประสบปัญหาเดียวกับที่มนุษย์โลกกำลังเผชิญ คือเรื่องการพบไมโครพลาสติก หรือพลาสติกจิ๋ว ปนเปื้อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นอาหารของมนุษย์ และถ้ามนุษย์บริโภคอาหารที่มีไมโครพลาสติกปนเปื้อนในปริมาณที่มากก็จะส่งผลต่อร่างกายในระยะยาว อย่างไรก็ตาม สัตว์ประเภทต่างๆ หรือพืชที่บริโภคไมโครพลาสติกจิ๋วเข้าไปก่อนหน้าเรานี้ ย่อมได้รับผลกระทบจากไมโครพลาสติกที่มนุษย์เป็นผู้ผลิต ทั้งผลกระทบต่อร่างกาย ระบบสืบพันธุ์ของสัตว์ และส่งผลต่อสภาพแวดล้อม ก่อนที่ผลกระทบของไมโครพลาสติกจะมาจบลงที่ตัวมนุษย์ในฐานะผู้บริโภค ทำไมพลาสติกจิ๋วเหล่านี้ถึงเป็นวาระสำคัญ เพราะเม็ดพลาสติกเหล่านี้จะดูดซับสารเคมีเอาไว้ สิ่งมีชีวิตในทะเลจะกินไมโครพลาสติกเป็นอาหาร เพราะเข้าใจผิดว่าอนุภาคพลาสติกคือแพลงก์ตอน ปลาขนาดเล็กที่กินพลาสติกเหล่านี้จะถูกปลาขนาดใหญ่กินต่อ และในที่สุดแล้วพลาสติกจะมาจบลงบนจานอาหารของเราเอง ไมโครพลาสติกเหล่านี้ยังใช้เป็นส่วนประกอบในหลายผลิตภัณฑ์ เช่นในโฟมล้างหน้าและในยาสีฟัน (เม็ดสีฟ้าขนาดเล็กที่ถูกโฆษณาว่าช่วยในการขัดผิวหนังหรือฟันทั้งหลาย)  ปัจจุบันในหลายประเทศ สินค้าที่ประกอบด้วยไมโครพลาสติกเหล่านี้ถูกแบนแล้ว ผลกระทบต่อไมโครพลาสติกที่มีต่อร่างกาย อาจมีผู้คนสงสัยว่า จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพลาสติกอยู่ในร่างกายของเรา มันจะเข้าสู่กระแสเลือดไหม จะซึมผ่านเข้าไปในลำไส้ […]