| เรียนรู้วิทยาศาสตร์เรื่องพลังงานนิวเคลียร์ จากสถานการณ์แผ่นดินไหวที่ญี่ปุ่น นายกฯญี่ปุ่นสั่งปิดโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ทางตะวันตกเฉียงใต้ของโตเกียว เหตุอยู่ใกล้รอยเลื่อนอันตราย 1. บทนำ 2.ประเด็นจากข่าวเพื่อนำเข้าสู่เนื้อหาหลัก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มีความสำคัญและจำเป็นในการผลิตไฟฟ้าให้กับมนุษย์อย่างไร และมีความเสี่ยงมากน้อยเพียงใด 3.เนื้อหาสำหรับ 4. เนื้อเรื่อง ในขณะที่หลายประเทศทั่วโลก มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สำหรับการผลิตไฟฟ้าให้เพียงพอต่อความต้องการ และหลายประเทศก็้กำลังวางแผนในการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขึ้นในประเทศไทย ด้วยหวังว่า โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จะเป็นทางเลือกใหม่ และเป็นทางออกของปัญหาสถานการณ์พลังงานของประเทศ แต่สิ่งที่ไม่คาดฝันก็เกิดขึ้นเมื่อประเทศอุตสาหกรรมแนวหน้าอย่างประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นประเทศแรกๆที่มีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า ได้ประสบกับภัยพิบัติครั้งยิ่งใหญ่ นั่นก็คือ การเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2554 เวลา 14:46 ตามเวลาในประเทศญี่ปุ่น มีความรุนแรงขนาด 8.8ตามมาตราริกเตอร์ ซึ่งมีจุดศูนย์กลางไปทางตะวันออกของชายฝั่งเมือง ซานริกุ (ละติจูด 38 องศาเหนือ ลองกิจูด 142.9 องศาตะวันออก) โดยเกิดที่ความลึกประมาณ 10 กิโลเมตรใต้พื้นดิน
ภาพโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ญี่ปุ่น ที่มาจากเว็บไซต์ https://news.mthai.com/wp-content/uploads/2011/03/3545546.jpg จากรายงานของ Nuclear and Industrial Safety Agency หรือ NISA ซึ่งเป็นหน่วยกำกับความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของประเทศญี่ปุ่น ผ่านทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศระบุว่า เหตุการณ์ดังกล่าวมีผลกระทบบริเวณชายฝั่งทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นบริเวณที่มีการตั้งโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ อยู่ทั้งหมด 5 บริเวณ ทั้งบนเกาะฮอกไกโด และฮอนชู โดยมีจำนวนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์รวมทั้งหมด 17โรง ในการรายงานครั้งแรกของ NISA นั้นพบว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่กำลังเดินเครื่องอยู่มีทั้งหมด 13 โรง และหยุดทำการบำรุงรักษาอีก 4 โรง ขณะที่เกิดแผ่นดินไหว โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่กำลังเดินเครื่องอยู่นั้นได้ทำการปิดตัวลงอย่างอัตโนมัติ ต่อมาเมื่อเวลาโดยประมาณ 18:33 น. ตามเวลาในประเทศญี่ปุ่น โรงไฟฟ้าโรงที่ 1 โรงที่ 2 และ โรงที่ 3 ของ โรงไฟฟ้า Fukushima-Daiichi พบว่ามีระดับรังสีสูงกว่าปกติ ใน ห้องควบคุมของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จึงประกาศแจ้งเตือนตามมาตรา 10 และมาตรา 15 ของกฎหมายมาตรการพิเศษสำหรับการเตรียมความพร้อมฉุกเฉินทางนิวเคลียร์ของประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นการแจ้งเตือนให้มีการเตรียมความพร้อมสูงสุด และต้องปฏิบัติเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินทางนิวเคลียร์ เหตุการณ์แผ่นดินไหวได้ทำให้ระบบป้องกันของเครื่องปฏิกรณ์ฯ ทั้งหมดดับเครื่องโดยอัตโนมัติ ซึ่งหลังจากนั้นแกนเครื่องปฏิกรณ์ฯ ต้องมีการหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อนที่สะสมอยู่โดยใช้ระบบระบายความร้อน แต่เหตุการณ์แผ่นดินไหวได้ทำให้ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้าหลักหยุดทำงาน ดังนั้นจึงต้องใช้ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้าสำรองจากเครื่องปั่นไฟดีเซลแทน อย่างไรก็ตามหลังจากเครื่องปั่นไฟดีเซลทำงานได้ประมาณ 1 ช.ม. ก็หยุดทำงานเนื่องมาจากความเสียหายจากน้ำท่วมโดยคลื่นสึนามิ และทำให้หยุดการหล่อเย็นของแกนปฏิกรณ์ซึ่งทำให้อุณหภูมิและความดันในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพิ่มขึ้นมาก ส่งผลให้เกิดวิกฤตโรงปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในญี่ปุ่น โดยเฉพาะการที่เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์หมายเลข 3 ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ฟูกุชิมา ไดอิชิ เกิดระเบิดขึ้น ทำให้เกิดการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสี ที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์อย่างยิ่ง คลิปวีดิโอโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ญี่ปุ่นระเบิด https://youtu.be/kLcW7uTCzPk คลิปวีดิโอการเกิดสึนามิที่ญี่ปุ่น https://youtu.be/XvhqGmuZx-A เราจะมาทำความรู้จักกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กัน !!!
ภาพโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่มา https://media-2.web.britannica.com/eb-media/97/99697-004-DA347454.jpg พลังงานนิวเคลียร์ เป็นเทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อนำพลังงานจากอะตอมของสสารมาใช้งาน โดยอาศัยเตาปฏิกรณ์ปรมาณู แม้ว่าในปัจจุบันพลังงานนิวเคลียร์ที่มีการนำมาใช้ จะได้มาโดยอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบแตกตัวเพียงอย่างเดียว แต่ในอนาคตอาจจะสามารถนำประโยชน์จากปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบอื่นมาใช้ได้ เช่น ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบรวมตัว พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู จะใช้ในการต้มน้ำเพื่อผลิตไอน้ำที่จะใช้เปลี่ยนไปเป็นพลังงานกลสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าหรือจุดประสงค์อื่น ในปี 2007, 14%ของพลังงานที่ผลิตได้ทั้งโลกได้มาจากพลังงานนิวเคลียร์
ภาพแสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น ที่มาจากเว็บไซต์ https://www2.egat.co.th/ned/index.php?option=com_content&view=article&id=173&Itemid=176 วีดิทัศน์แสดงเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น https://youtu.be/ZkwU3NV-oEQ หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ คือ ระบบที่จะนำพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์มาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนหลักๆ 4 ส่วนคือ เตาปฏิกรณ์ ระบบระบายความร้อน ระบบกำเนิดกระแสไฟฟ้า และระบบความปลอดภัย พลังงานที่เกิดขึ้นในเตาปฏิกรณ์เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น สิ่งที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น ไม่ได้มีเพียงพลังงานจำนวนมากที่ปลดปล่อยออกมา แต่รวมถึงผลผลิตที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น นิวตรอนอิสระจำนวนหนึ่ง การควบคุมจำนวนและการเคลื่อนที่ของนิวตรอนอิสระภายในเตาปฏิกรณ์โดยสารหน่วงนิวตรอน และแท่งควบคุมจะเป็นการกำหนดว่า จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่นขึ้นภายในเตาปฏิกรณ์มากน้อยเพียงใด พลังงานที่ผลิตเกิดขึ้นภายในเตาปฏิกรณ์ จะถูกนำออกมาโดยตัวนำความร้อน ซึ่งก็คือของไหลเช่นน้ำ,เกลือหลอมละลายหรือก๊าซคาร์บอนไดอออกไซต์ ของไหลจะรับความร้อนจากภายในเตาปฏิกรณ์ จนตัวมันเองเดือดเป็นไอหรือเป็นตัวกลางในการนำความร้อนไปยังวงจรถัดไปเพื่อผลิตไอน้ำ ไอน้ำที่ได้จะถูกส่งผ่านท่อไปยังระบบกำเนิดกระแสไฟฟ้า ที่ไอน้ำจะถูกนำไปขับกังหันไอน้ำที่จะใช้ในการหมุนเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าต่อไป
ภาพแสดงหลักการทำงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่มา https://www2.egat.co.th/ned/index.php?option=com_content&view=article&id=174&Itemid=177
ภาพแสดงเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ที่มา https://www2.egat.co.th/ned/index.php?option=com_content&view=article&id=178&Itemid=178
5. ประเด็นคำถามเพื่อนำไปสู่การอภิปราย
https://news.mthai.com/headline-news/106432.html https://www.bangkokbiznews.com/home/detail/politics/world/20110506/389770/นายกฯญี่ปุ่นสั่งปิดรง.นิวเคลียร์ใกล้รอยเลื่อน.html |
