ปัจจุบันทั่วโลกได้นิยมใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 แบบ
ชนิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ปัจจุบันทั่วโลกได้นิยมใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 แบบ ได้แก่
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบความดันสูง (Pressurized Water Reactor (PWR) ) โรงไฟฟ้าชนิดนี้น้ำจะถ่ายเทความร้อนจากแท่งเชื้อเพลิงจนมีอุณหภูมิสูงถึง ประมาณ 320 องศาเซลเซียสภายในถังขนาดใหญ่ที่อัดความดันสูงประมาณ 15 Mpa (ประมาณ 150 เท่า ของบรรยากาศ) ไว้เพื่อไม่ให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ และนำน้ำส่วนนี้ไปถ่ายเทความร้อนให้แก่น้ำหล่อเย็นอีกระบบหนึ่ง (ระบบผลิตไอน้ำซึ่งอาจเรียกว่าเป็นน้ำระบบทุติยภูมิ) ที่ควบคุมความดันไว้ต่ำกว่าเพื่อให้เกิดการเดือดผลิตไอน้ำออกมาเป็นการ ป้องกันไม่ให้น้ำในถังปฏิกรณ์ (น้ำระบบปฐมภูมิ) ซึ่งมีสารรังสีเจือปนอยู่แพร่กระจายไปยังอุปกรณ์ส่วนอื่นๆ ตลอดจนป้องกันการรั่วของสารกัมมันตรังสีสู่สิ่งแวดล้อม การทำงานของโรงไฟฟ้าชนิดนี้มีความซับซ้อนกว่าโรงไฟฟ้าแบบที่ 2 คือ แบบ BWR และมีข้อด้อยกว่าตรงที่ถังปฏิกรณ์มีราคาสูง เนื่องจากต้องมีระบบป้องกันการรั่วไหลของน้ำระบายความร้อนและอัตราการไหลของ น้ำภายในถังสูงในสภาวะความดันและอุณหภูมิสูง เป็นผลให้เกิดปัญหาการสึกกร่อนตามมา
-
โรงไฟฟ้าแบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor (BWR)) สามารถผลิตไอน้ำได้โดยตรงจากการต้มน้ำภายในถังซึ่งควบคุมความดันภายใน (ประมาณ 7 Mpa) ต่ำกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบแรก (PWR) ดังนั้นความจำเป็นในการใช้เครื่องผลิตไอน้ำและแลกเปลี่ยนความร้อน ปั๊ม และอุปกรณ์ช่วยอื่นๆ ก็ลดลง แต่จำเป็นต้องมีการก่อสร้างอาคารป้องกันรังสีไว้ในระบบอุปกรณ์ส่วนต่างๆ ของโรงไฟฟ้า เนื่องจากไอน้ำจากถังปฏิกรณ์จะถูกส่งผ่านไปยังอุปกรณ์เหล่านั้นโดยตรง
-
โรงไฟฟ้าแบบที่สามคือแบบแคนดู( CANDU หรือ Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR)) มีการทำงานคล้ายคลึงกับแบบ PWR แต่แตกต่างกันที่มีการจัดแกนปฏิกรณ์ในแนวระนาบ และเป็นการต้มน้ำภายในท่อขนาดเล็กจำนวนมากที่มีเชื้อเพลิงบรรจุอยู่แทนการ ต้มน้ำภายในถังปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ เนื่องจากสามารถผลิตได้ง่ายกว่าการผลิตถังขนาดใหญ่ โดยใช้ "น้ำมวลหนัก" มาเป็นตัวระบายความร้อนจากแกนปฏิกรณ์ นอกจากนี้ยังมีการแยกระบบใช้น้ำมวลหนักเป็นตัวหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วย เนื่องจากมีการดูดกลืนนิวตรอนน้อยกว่าน้ำธรรมดา ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นได้ง่าย จึงสามารถใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียมที่สกัดมาจากธรรมชาติซึ่งมียูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 0.7 ได้โดยไม่จำเป็นต้องผ่านขบวนการปรับปรุงให้มีความเข้มข้นสูงขึ้นทำให้ปริมาณ ผลิตผลจากการแตกตัว (fission product) ที่เกิดขึ้นในแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วมีน้อยกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้น้ำ ธรรมดาและหากเกิด
การรั่วของน้ำระบายความร้อน ก็จะมีการลดของความดันช้ากว่าเนื่องจากท่อระบายความร้อนมีขนาดเล็กกว่านั่นเอง
อย่างไรก็ตาม แกนของเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้จะมีขนาดใหญ่กว่า 2 แบบแรกและต้องมีการตรวจวัดหลายจุด และใช้ระบบควบคุมปฏิกิริยาหลายอย่างเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงการเกิด ปฏิกิริยาในแกน และมักมีปัญหาการโค้งงอของท่อบรรจุเชื้อเพลิงเมื่อใช้งานไปนานๆ
ที่มา : ศูนย์ความรู้ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (Science and Technology Knowledge Center)