เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์หมายถึง ความหมายของพลังงานนิวเคลียร์

สร้างความตื่นตระหนกให้กับผู้ที่ได้รับข่าวสารเป็นอย่างมาก หลังจากเกิดเหตุการณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของญี่ปุ่นระเบิด จากเหตุแผ่นดินไหวเมื่อวันศุกร์ที่ 11

เรียบเรียงข้อมูลโดยกระปุกดอทคอม
ขอขอบคุณข้อมูลและภาพประกอบจาก คุณ Maki Roll จากเว็บไซต์ Pantip.com , คุณ Spymatrix จากเว็บไซต์ Pantip.com
           สร้างความตื่นตระหนกให้กับผู้ที่ได้รับข่าวสารเป็นอย่างมาก หลังจากเกิดเหตุการณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของญี่ปุ่นระเบิด จากเหตุแผ่นดินไหวเมื่อวันศุกร์ที่ 11 มีนาคมที่ผ่านมา โดยในช่วงแรกนั้น เกิดความสับสนในเรื่องของข่าวว่า สิ่งที่ระเบิดคือเตาปฏิกรณ์ แต่แท้ที่จริงแล้ว สิ่งที่ระเบิดนั้นเป็นเพียงตัวอาคารที่ถูกก๊าซไฮโดรเจนปริมาณมากดันออกมา จากความร้อนที่สูงขึ้นนั่นเอง

           ด้วยเหตุนี้ คุณ Spymatrix จากเว็บไซต์ Pantip.com และ คุณ Maki Roll จากเว็บไซต์ Pantip.com จึงได้ตั้งกระทู้อธิบายเหตุการณ์การระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ญี่ปุ่น เพื่อจะได้เกิดความเข้าใจที่ถูกต้องนั่นเอง
          สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิม่า ไดอิจิ นั้น มีทั้งหมด 6 โรง ใช้เทคโนโลยีแบบ BWR ซึ่งเครื่องหมายเลข 1 มีอายุมากที่สุดถึง 40 ปี และ หากจะอธิบายถึงระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น เพื่อให้เห็นภาพชัดเราสามารถเปรียบเทียบกับการต้มน้ำจากกาน้ำ ขณะที่เราเปิดเตาแก๊สต้มน้ำอยู่ เมื่อน้ำเดือดจะมีไอน้ำพวยพุ่งออกมาจากปากกา เทียบได้กับเตาปฏิกรณ์ในโรงไฟฟ้ากำลังทำงาน และผลิตไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อปั่นไฟฟ้าออกมาให้ตามบ้านเรือน
          หากเกิดเหตุการณ์ที่เป็นภัยคุกคามต่อโรงไฟฟ้า เช่น แผ่นดินไหว สึนามิ อุปกรณ์ตรวจวัดในโรงไฟฟ้าจะจับแรงสั่นสะเทือนได้ และเมื่อถึงเกณฑ์ที่กำหนดไว้โรงไฟฟ้าก็จะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติ แต่แม้ว่า โรงไฟฟ้าจะหยุดทำงานแล้ว เปรียบเหมือนช่วงที่เราปิดแก๊ส เราจะพบว่า น้ำในกายังคงเดือดร้อนเพราะได้รับความร้อนที่สะสมไว้ภายในกา เช่นเดียวกับเตาปฏิกรณ์ที่แม้จะหยุดทำงานแล้ว แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นตอนเดินเครื่องยังคงสะสมอยู่ จึงจำเป็นต้องมีระบบเพื่อระบายความร้อนออกไป
          ปกติแล้วเวลาต้มน้ำเสร็จ แล้วอยากให้น้ำในกาเย็นเร็ว ๆ เราสามารถเปิดฝากาต้มน้ำได้ แต่เราไม่สามารถเปิดเตาปฏิกรณ์เพื่อระบายความร้อนเช่นเดียวกับกาต้มน้ำได้ เนื่องจากภายในเตามีสารกัมมันตรังสีอยู่ จึงจำเป็นต้องระบายความร้อนโดยระบบหล่อเย็น ซึ่งระบบหล่อเย็นนี้ต้องการไฟฟ้าเพื่อใช้ในการเดินระบบหล่อเย็น

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

          ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะมีแกนปฏิกรณ์ ที่ถูกแช่อยู่ในน้ำ เพื่อที่จะให้น้ำเป็นตัวพาความร้อนออกไป (ตามรูปคือแท่งสีเหลือง น้ำ คือ ส่วนสีฟ้า)

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           หากไม่มีน้ำ หรือน้ำลดน้อยลง ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะคายความร้อนออกมา และเมื่อไม่มีน้ำเป็นตัวพาความร้อนจากแกนปฏิกรณ์ออกไป แกนปฏิกรณ์จะร้อนขึ้นเรื่อย ๆ

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           จากนั้น เมื่อแกนปฏิกรณ์ร้อนจนถึงจุด ๆ หนึ่ง แกนปฏิกรณ์จะเริ่มหลอมละลาย ทำให้สารกัมมันตรังสีเริ่มแพร่กระจายออกมา

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           เพราะฉะนั้น เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้นในประเทศญี่ปุ่น โรงไฟฟ้าได้รับความเสียหายถูกตัดขาดจากแหล่งไฟฟ้าภายนอก ระบบหล่อเย็นไม่สามารถทำงานได้ ทำให้เตาปฏิกรณ์ซึ่งเป็นระบบปิด มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้นเรื่อย ๆ จากความร้อนที่สะสมอยู่เดิม ระบบหยุดทำงานอัตโนมัติ จะเริ่มทำงานทันที เพื่อยุติปฏิกริยานิวเคลียร์ภายใน Reactor โดยการใส่ตัวหน่วงปฏิกริยาลง ดังรูปจะเห็นได้ว่า แท่งปฏิกรณ์นั้นร้อนแล้ว จึงเปลี่ยนเป็นสีแดง ส่วนสีดำที่เข้ามาขั้นตรงกลางนั้น คือตัวหน่วงปฏิกริยา เพื่อทำให้ปฏิกริยาค่อย ๆ หยุดลง ทั้งนี้ การหยุดของ Reactor  จะไม่ได้หยุดทันทีทันใด แต่จะค่อยหยุด ๆ เพราะฉะนั้นแล้ว ภายในจึงจำเป็นที่จะต้องมีน้ำหล่อเย็นอยู่ตลอดเวลา เพื่อไม่ให้แกนปฏิกรณ์ร้อนจนละลายดังที่กล่าวมาแล้ว

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           เมื่อเริ่มทำการหยุดปฏิกริยา Cooling System - 1 (ระบบระบายความร้อนที่ 1) ที่ถูกตั้งไว้อัตโนมัติ จะเริ่มทำงานทันที เพื่อระบายความร้อนออกจากแกนปฏิกรณ์

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           แต่ทว่า หลังจากเกิดแผ่นดินไหว ทำให้ระบบระบายความร้อนที่ 1 ได้รับความเสียหาย ระบบระบายความร้อนที่ 1 จึงหยุดทำงาน

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           เพราะฉะนั้น ระบบระบายความร้อนที่ 2 (ระบบสำรอง) ซึ่งใช้เครื่องยนต์ดีเซลปั่นน้ำเข้าไประบายความร้อนในเตาปฏิกรณ์ หรือ Emergency Diesel Generator (EDG) จึงเริ่มทำงานทันที

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           โดยเมื่อเกิดเหตุแผ่นดินไหว โรงไฟฟ้าโรงที่ 1-3 ซึ่งกำลังเดินเครื่องอยู่ ได้หยุดการทำงานอัตโนมัติตามที่ออกแบบไว้ และระบบ EDG ได้เริ่มทำงานทันที แต่ทว่าหลังจากระบบ EDG ทำงานได้เพียง 1 ชั่วโมงก็หยุดทำงาน เพราะได้รับผลกระทบจากคลื่นสึนามิที่ถาโถมเข้าใส่ รวมกับอาฟเตอร์ช็อก ทำให้อุณหภูมิภายในเตาปฏิกรณ์สูงขึ้น วิศวกรจึงใช้แหล่งไฟฟ้าสำรองแบบเคลื่อนที่เข้ามาจ่ายไฟให้ระบบหล่อเย็นของ โรงไฟฟ้าที่ 2 และ 3 แต่ไม่มีเพียงพอสำหรับจ่ายให้โรงไฟฟ้าที่ 1 ด้วยเหตุนี้ ระดับน้ำในเตาปฏิกรณ์โรงแรกจึงลดลงเรื่อย ๆ เนื่องจากอุณหภูมิในเตาที่สูงขึ้นจากการขาดระบบน้ำหล่อเย็น ทำให้ความดันในอาคารปฏิกรณ์สูงขึ้นเรื่อย ๆ และหากปล่อยให้สูงเช่นนี้ อาจทำให้อาคารแตกร้าว ส่งผลให้สารกัมมันตรังสีออกมาเป็นจำนวนมาก

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           เช่นนั้นแล้ว ระบบระบายความร้อนที่ 3 หรือระบบฉุกเฉินที่เป็นระบบสุดท้าย ก็เริ่มทำงานทันที โดยระบบนี้จะใช้ไอน้ำจากความร้อนในเตาปฏิกรณ์มากลั่นตัวเป็นน้ำ แล้วนำน้ำกลับไประบายความร้อนในเตาปฏิกรณ์อีกที เพื่อระบายความร้อนในแกนปฏิกรณ์ออกมา

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           แต่แล้ว เมื่อระบบระบายความร้อนที่ 3 เริ่มทำงาน กลับพบว่า ระบบน้ำในระบบระบายความร้อนที่ 3 มีไม่พอ เนื่องจากน้ำซึ่งมีสัญลักษณ์ทางเคมี คือ H2O ได้ระเหยเป็น H2 หรือก๊าซไฮโดรเจน จึงทำให้ความดันภายในอาคารสูงขึ้น

ภาพการทำงานของเตาปฏิกรณ์

           ระดับน้ำที่ลดลง ทำให้การระบายความร้อนภายในแกนปฏิกรณ์ทำได้ไม่ดี จนกระทั่งอุณหภูมิสะสมภายในเพิ่มสูงขึ้นถึงจุดวิกฤต จนแกนปฏิกรณ์จะหลอมละลาย
           ขณะที่ปริมาณไฮโดรเจนภายในอาคารที่มีความดันเพิ่มสูงขึ้น ก็ดันอาคารให้ระเบิดออกมาในที่สุด อย่างที่เราเห็นภาพอาคารทีเสียหายปรากฎในข่าว ซึ่งเมื่ออาคารเกิดการระเบิดขึ้น ไฮโดรเจนที่ลอยออกมาได้พาไอโซโทปของไอโอดีน และซีเซียมออกมาด้วย ทำให้ทางการต้องเร่งแจกจ่ายไอโอดีนให้กับประชาชนที่อยู่ในพื้นที่เสี่ยง เพื่อป้องกันการสะสมของไอโซโทปของไอโอดีนนั่นเอง
           เพราะฉะนั้น เราจึงได้ยินข่าวว่า วิศวกรญี่ปุ่นไม่มีทางเลือก ต้องเร่งแก้ไขเหตุการณ์ดังกล่าวเฉพาะหน้า ด้วยการใช้น้ำทะเลเข้ามาหล่อเย็นในเตาปฏิกรณ์ เพื่อระบายความร้อนที่มีสูงมากภายในแกนปฏิกรณ์ ซึ่งแน่นอนว่า การใช้น้ำทะเลไม่ใช่วิธีที่ปลอดภัยที่สุด และมีความเสี่ยงเช่นกัน เพราะในน้ำทะเลมีการเจือปนธาตุหลายชนิด อาจทำให้เกิดสารรังสีตัวใหม่ ๆ ตามมา และระบบภายในเตาปฏิกรณ์ก็ออกแบบมาเพื่อใช้กับน้ำบริสุทธิ์เท่านั้น จึงยังต้องหาวิธีแก้ไขต่อไป และภาวนาไม่ให้เกิดแผ่นดินไหว อาฟเตอร์ช็อก หรือสึนามิถล่มซ้ำ เพราะอาจนำไปสู่เหตุการณ์ที่เลวร้ายลงไปอีก
           ขณะที่ผู้เชี่ยวชาญทางด้านนิวเคลียร์ของ Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) ก็ออกมาระบุว่า หากแกนปฏิกรณ์ถูกหลอมละลายไปหมด จะทำให้สารกัมมันตรังสีแพร่กระจายออกมาจำนวนมาก พื้นที่ภายในรัศมี 20 กิโลเมตรของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะเป็นพื้นที่เสี่ยง และไม่สามารถเข้าใกล้ได้ โดยประเทศที่จะได้รับผลกระทบตรง ๆ เลยก็คือ ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และแคนาดา ซึ่งลมจะพัดไปถึง แต่อย่างไรก็ตาม ผลกระทบที่เกิดขึ้นจะไม่รุนแรงเท่าเหตุการณ์การระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่เชอร์โนบิล ประเทศยูเครน อย่างแน่นอน เพราะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของญี่ปุ่น มีระบบป้องกันดีกว่ามาก
           ทั้งนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้นมีข้อดีมากมายในการผลิตไฟฟ้า เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น ๆ คือ มีกำลังผลิตที่มากกว่า ใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าถ่านหิน และก๊าซ ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกขณะเดินเครื่อง นอกจากนี้ยังโรงไฟฟ้ายังทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง ต่างจากโรงไฟฟ้าพลังงานลม และแสงอาทิตย์ ที่ทำให้ได้เป็นบางช่วง และให้กำลังการผลิตน้อยกว่า แต่อย่างไรก็ตาม อันตรายที่มากกว่าโรงไฟฟ้าประเภทอื่น ๆ คือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะมีสารกัมมันตรังสีมาก ซึ่งต้องมีระบบควบคุมความปลอดภัยที่มากกว่าโรงไฟฟ้าอื่น ๆ เพื่อไม่ให้รังสีแพร่สู่ภายนอก