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

พลังของมนุษยชาติ

โลกของเราเต็มไปด้วยความงดงาม แต่ขณะเดียวกันก็ทรงไว้ซึ่งพลานุภาพอันยิ่งใหญ่ มีพลังทางธรรมชาติหลายอย่างที่สามารถสร้างความเสียหายใหญ่หลวง การทำลายล้าง และความพินาศย่อยยับ พลังที่ดูเหมือนไม่มีอะไรจะหยุดยั้งได้ แต่สำหรับทุกปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ก็มีพลังหนึ่งที่ทรงพลานุภาพไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน นั่นคือ… จิตวิญญาณแห่งความเป็นมนุษย์ที่ทอแสงอยู่ในชุมชนท้องถิ่น มีคนที่พร้อมจะเสี่ยงชีวิตเพื่อช่วยคนแปลกหน้าที่ประสบอุทกภัย เจ้าหน้าที่กู้ภัยผู้ไม่เกรงกลัวความตายเสี่ยงชีวิตช่วยเหลือผู้รอดชีวิตจากซากปรักในเหตุแผ่นดินไหวหรือเจ้าหน้าพิทักษ์ป่าที่ต้องต่อกรกับไฟที่โหมกระหน่ำและเผาผลาญทุกสิ่งในเส้นทางยังมีที่อีกแห่งหนึ่งที่คุณยังสามารถพบหรือสัมผัสกับพลังนี้ได้ แม้พายุจะพัดผ่านไปแล้ว นั่นคือชุมชนของนักวิจัย นักวิทยาศาสตร์ และนักสำรวจนานาชาติ ที่เพียรพยายามอยู่ทุกเมื่อเชื่อวันในการเรียนรู้ และทำความเข้าใจในทุกวิถีทางเท่าที่ทำได้ เพื่อทำนาย เตรียมความพร้อม และช่วยให้พวกเรารอดชีวิตในปรากฏการณ์ทำลายล้างต่างๆ ความรู้ที่พวกเขาสั่งสม เรื่องราวที่พวกเขาบอกเล่า คอยย้ำเตือนให้พวกเรารู้เสมอว่ายังมีพลังอีกอย่างในธรรมชาติที่ไม่มีสิ่งใดหยุดยั้งได้ในโลกของเรา พลังนั้นยิ่งใหญ่กว่าเฮอร์ริเคน แผ่นดินไหว หรือสึนามิ พลังนั้นคือ…. มนุษยชาติ   อ่านเพิ่มเติม : เมื่อพายุมาทุกคนวิ่งหนี แต่พวกเขาพุ่งเข้าใส่เพื่อการวิจัย, ‘สืบ’ สานงานอนุรักษ์

1 ปี หลังไฟป่าครั้งประวัติศาสตร์ ชาวออสเตรเลียยังคงดิ้นรนเพื่อกอบกู้วิถีชีวิตกลับคืนมา

หนึ่งปีหลังจากไฟไหม้ครั้งใหญ่ในประวัติศาสตร์ เปลวไฟขนาดมหึมาที่โหมลุกไหม้พื้นที่ต่าง ๆ ทั่วประเทศ ยังคงทิ้งบาดแผลฉกรรจ์อันน่าเศร้า ชาวออสเตรเลียที่ได้รับผลกระทบจำนวนมาก ยังคงดิ้นรนเพื่อกอบกู้วิถีชีวิตกลับคืนมา วันที่ 30 ธันวาคม ค.ศ. 2019 Ron Corby วัย 88 ปี เข้านอนตามปกติในหมู่บ้านเล็ก ๆ บนชายฝั่งทางตะวันออกเฉียงใต้ของออสเตรเลียที่ชื่อ Cobargo จากนั้นเวลาตี 2 ครึ่ง เขาก็ตื่นขึ้นด้วยเสียงโทรศัพท์ เสียงลูกสาวที่ดังมาตามสาย บอกให้เขาอพยพออกจากบ้านของตัวเองทันที เมื่อ Corby ขนข้าวของออกมา เพื่อเตรียมขึ้นรถลูกสาวที่มารอรับหน้าบ้าน เขาเห็นเปลวเพลิงขนาดใหญ่ลุกไหม้อยู่ไม่ไกล บ้านของเธอที่อยู่ห่างออกไปไม่กี่ช่วงถนนถูกมันกลืนกินไปแล้วทั้งหลัง Corby อาศัยอยู่ในหมู่บ้าน Cobargo มานานนับทศวรรษ ดำรงชีพด้วยการทำเกษตรกรรม เขาเผชิญหน้ากับภัยพิบัติและสภาพอากาศอันเลวร้ายของออสเตรเลียมานับครั้งไม่ถ้วน ตั้งแต่วิกฤติความแห้งแล้ง ไปจนถึงน้ำท่วมและไฟป่า แต่ไม่มีครั้งใดรุนแรงเทียบเท่าเปลวไฟมหึมาที่ลุกไหม้ทุกอย่างที่ขวางหน้า รวมถึงบ้านของเขาในครั้งนี้มาก่อน 1 ปีที่แล้ว ไฟไหม้รุนแรงเกิดขึ้นทั่วประเทศออสเตรเลีย คร่าชีวิตคนไป 33 คน ทำลายบ้านเรือนหลายพันหลังและทำให้สัตว์ป่ามากกว่า 1 พันล้านตัว ต้องจบชีวิตลงกับเศษเถ้าธุลี พื้นที่มากกว่า 100 […]

พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ : เยือนคลังสะสมปลาชวนขนลุก

คลังสะสมทางธรรมชาติวิทยาแห่งนี้ คือฉากในฝันของผู้กำกับหนังสยองขวัญ คุณจะพบสถานที่นี้ได้โดยการขับรถราว 15 กิโลเมตรไปทางตะวันออกเฉียงใต้ของเมืองนิวออร์ลีนส์ ภายในบังเกอร์หรือสถานที่เก็บยุทธภัณฑ์ในอดีต คุณจะพบปลาแช่แอลกอฮอล์ในขวดโหลปิดสนิทหลากหลายขนาดวางเรียงรายบนชั้นสูงสามเมตร ยาว 11 เมตร แถวแล้วแถวเล่า ที่นี่ได้ชื่อว่าเป็นคลังสะสมปลาขนาดใหญ่ที่สุดในโลก