หัวข้อ : ความรู้เรื่องนิวเคลียร์
1 กระทู้ที่เริ่มไว้
5 สิงหาคม 2554 
ในสมัยนี้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นที่รู้จักในสาธารณะชนทั่วไปหลายๆ คนรู้ว่า มันคือโรงไฟฟ้าที่ให้พลังงานสูงมาก ไฮเทคมาก และอาจจะมีบางคนคิดว่ามันอันตรายมากด้วยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในกลุ่มคนที่รู้จักโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อาจจะไม่รู้ว่าโรงไฟฟ้าเหล่านี้ใช้ เชื้อเพลิงหน้าตาเป็นอย่างไร ทำจากอะไร ซื้อได้ที่ไหน และเมื่อใช้จนหมดแล้วจะเอาไปทิ้งที่ไหน ดังนั้นในบทความนี้จะแนะนำให้ผู้อ่านรู้จักกับสิ่งที่เรียกว่า เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ครับ อย่างที่กล่าวไปแร่ยูเรเนียมที่ขุดขึ้นมาจากเหมือง มีส่วนของ U-235 ที่เหมาะสมสำหรับนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้เพียง 0.7% (เรียกว่ามีความเข้มข้น 0.7%) การผลิตเชื้อเพลิงที่นำไปใช้งานได้จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเสริมสมรรถนะให้ U-235 มีความเข้มข้น 2-3% สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ หรือ 90% สำหรับอาวุธนิวเคลียร์ ซึ่งกระบวนการการจัดการแร่ยูเรเนียมที่ขุดขึ้นมาได้จะมีขั้นตอนดังนี้ ซึ่งในรายละเอียดของแต่ละขั้นตอนอาจจะมีการปกปิดเป็นความลับ เพราะเป็นขั้นตอนที่สามารถนำไปผลิตเป็นอาวุธนิวเคลียร์ได้
เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะหมายถึงวัสดุ หรือ สสารที่สามารถให้พลังงานอย่างมหาศาลจากกระบวนการนิวเคลียร์ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์อาจจะถูกใช้สำหรับผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า หรือ อาจจะใช้ประกอบเป็นระเบิดนิวเคลียร์ได้ ในที่นี้จะกล่าวถึงเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับโรงไฟฟ้าครับ
เชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับโรงไฟฟ้าจะทำจากธาตุยูเรเนียม ถ้าจะว่ากันในเชิงเคมี ยูเรเนียมคือธาตุสีเท่าเงิน มีจำนวนโปรตอน 92 อนุภาค และจำนวนนิวตรอนมีได้ทั้ง 143 อนุภาค และ 146อนุภาค ยูเรเนียมที่มีจำนวนนิวตรอน 143 อนุภาค จะเรียกว่ายูเรเนียมไอโซโทป 235 หรือ U-235 ส่วนอีกไอโซโทปคือ ยูเรเนียม 238 หรือ U-238 ธาตุยูเรเนียมมีอย่างมากมายบนโลก ส่วนใหญ่เป็น U-238 มีเพียง 0.7% ของจำนวนยูเรเนียมทั้งหมดเท่านั้นที่เป็น U-235 และ U-235 นี่เองที่สามารถทำไปทำเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้ มีเหมืองขุดแร่ยูเรเนียมกระจายอยู่ทั่วโลกมากกว่า 25 ประเทศ ซึ่งเป็นเหมือนที่มีความคุ้มค่าในเชิงพาณิชย์ มีการประมาณการว่า เหมืองแร่เหล่านี้สามารถผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้ไปได้อีก 80 ปี อย่างไรก็ตาม ในน้ำทะเลก็สามารถสกัดแร่ยูเรเนียมมาใช้ได้เช่นกัน ซึ่งมีจำนวนมากพอที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงไปอีกหลายพันปี แต่การสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเลยังมีต้นทุนที่สูงจึงยังไม่มีการลงทุนในเชิงพาณิชย์
การเปลี่ยนรูป
เป็นขั้นตอนเริ่มต้นของการสกัดแร่ที่ขุดขึ้นมาได้จะมีส่วนประกอบของธาตุอื่นหลายๆ ธาตุ จะมีสารประกอบของยูเรเนี่ยมอยู่เล็กน้อย ในขั้นตอนนี้จะเป็นการแยกส่วนของธาตุอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องออกไป แร่จะถูกส่งไปบดให้เป็นผงละเอียด จะมีกระบวนการการแยกธาตุอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องออกไปด้วยวิธีทางชะล้างเชิงเคมี จนได้ของแข็งสีเหลือง เรียกว่าเค้กเหลือง ในเค้กเหลืองจะมีสารประกอบของยูเรเนียมคือ U3O8 อยู่ประมาณ 60-90% ขึ้นอยู่กับวิธีการ แต่ยังคงมีความเข้มข้น U-235 ต่ำอยู่ ดังนั้นเค้กเหลืองจึงแทบจะไม่แผ่รังสี
การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม
เป็นกระบวนการที่จะเพิ่มความเข้มขันของ U-235 หลังจากขึ้นตอนการผลิตเค้กเหลืองแล้ว จะมีกระบวนการทางเคมีอีกหลายขึ้นตอนที่เปลี่ยน U3O8 ในเค้กเหลือง ให้เป็นยูเรเนียมเฮกซะฟูออไรด์ UF6 ซึ่งอยู่ในสถานะก๊าซ และจะส่งก๊าซนี้เข้าสู่กระบวนกระบวนการเพิ่มความเข้มค้นของ U-235 ซึ่งสามารถทำได้โดย 3 วิธีคือ Gaseous-Diffusion Gas-centrifuge และ Laser-technique จะมีการทำซ้ำขั้นตอนเหล่านี้หลายๆ รอบเพื่อที่จะเพิ่มความเข้มข้น U-235 ตามต้องการ การเตรียมแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
เมื่อเสร็จกระบวนการของเสริมสมรรถนะ แร่ยูเรเนียมที่ได้จะมีความเข้มข้น U-235 อยู่ 2-3% สำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แร่เหล่านี้จะถูกเปลี่ยนเป็น UO2 ซึ่งเป็นของแข็งอีกครั้ง และอัดให้เป็นเม็ดด้วยวิธีพิเศษเพื่อไห้ได้แท่งเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพสูง เม็ดของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะเป็นทรงกระบอก รัศมีเท่าเหรียญบาท หนักประมาณ 8 กรัม ในตอนนี้เชื้อเพลิงยังแผ่รังสีน้อย แต่เพื่อความปลอดภัยและสะดวกกับกานขนย้ายเม็ดเชื้อเพลิงบรรจุเรียงกันในท่อที่ทำจากแกรไฟต์ แมกนีเซียม เซอร์โคเนียม อะลูมิเนียมหรือเหล็กกล้า ที่ทนการกัดกร่อนได้ดี ท่อเหล่านี้จะมัดรวมกันเป็นมัดเชื้อเพลิงและเก็บไว้ในถังทนแรงดันสูง
การใช้งานมัดเชื้อเพลิง ทำได้โดยการยิงนิวตรอนไปที่มัดเชื้อเพลิง ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของกระบวนการนิวเคลียร์ฟิชชันที่ให้ความร้อนสูง ความร้อนจะทำไปต้มน้ำหรือของเหลวอื่น ให้กลายเป็นไอ และส่งไอไปปั่นกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า มัดเชื้อเพลิงจะสามารถใช้ได้ประมาณ 3 - 4 ปี ในระหว่างการใช้เชื้อเพลิง U-235 จะสลายตัวเป็นธาตุอื่นๆ อีกมากมาย เช่น ธอเรียม 232 รูเรเนียม 238 หรือ พลูโตเนียม 239 ทำให้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์มีการปนเปื้อนธาตุเหล่านี้ จะมีกระบวนการสกัดซ้ำที่จะแยกสารปนเปื้อนออกได้ และจะได้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ไม่มีการปนเปื้อนนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ธาตุปนเปื้อนที่แยกออกมาถือเป็นกากนิวเคลียร์ที่มีระดับการแผ่รังสีสูงจึงเป็นอันตราย จะต้องมีกระบวนการกำจัดหรือเก็บอย่างรัดกุม และที่สำคัญคือจะมีพลูโตเนียมด้วย ซึ่งเป็นธาตุที่ใช้ทำอาวุธนิวเคลียร์ได้ จึงมีองค์กรระหว่างประเทศที่จะดูแลการกำจัดพลูโตเนียมเป็นพิเศษเพื่อไม่ให้ถูกนำไปใช้ในโครงการอาวุธนิวเคลียร์
อ้างอิง
http://www.tint.or.th
http://www.nppdo.go.th/
http://www.nst.or.th/
ในภาพรวม "จีน" เป็นประเทศที่มีแผนการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์ที่ก้าวหน้าที่สุด โดยมีเกาหลีและอินเดีย กำลังตามติดๆ ณ วันนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 9 โรงของจีน ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 2% ของไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งประเทศ และโรงไฟฟ้าอีก 2 โรง กำลังสร้างที่มณฑลเจียงซู ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของคนจีนได้ดีขึ้น และจีนก็มีโครงการสร้างโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มอีก 30 โรงในอนาคตข้างหน้าอีก 15 ปี นั่นหมายความว่า จีนต้องการเงินงบประมาณในการณ์นี้ประมาณ 2 ล้านล้านบาท โดยจีนคาดหวังว่า ความต้องการนี้มีทางสัมฤทธิผล เพราะจีนมีนักเทคโนโลยีและนักวิทยาศาสตร์เพียงพอ อีกทั้งมีความพร้อมที่จะจ้างผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศ เช่น ฝรั่งเศส รัสเซีย และอเมริกา มาให้ความช่วยเหลือในการก่อสร้าง แต่อินเดียก็ใช่ว่าจะดำเนินการเรื่องนี้ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาชาติอื่น ความจริงมีว่า อินเดียต้องมียูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงเริ่มต้นบ้าง และนี่ก็คือเหตุผลที่ทำให้อินเดียสนใจจะเปิดการค้าเชื้อเพลิงนิวเคลียร์กับต่างชาติ ดังนั้น เมื่อเดือนกรกฎาคมปีกลายนี้ นายกรัฐมนตรี Manmohan Singh ของอินเดียกับประธานาธิบดี George W. Bush ของสหรัฐฯ ได้พบปะสนทนาเรื่องนี้ และผลการสนทนาทำให้เกิดสัญญาแลกเปลี่ยนบุคลากรและเทคโนโลยี (อาจหมายถึงเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ด้วย) ระหว่างประเทศทั้งสอง และ Singh ก็ได้กล่าวแถลงต่อรัฐสภาว่า ข้อตกลงนั้นไม่ทำให้ความสามารถด้านนิวเคลียร์ของอินเดียลดแม้แต่น้อย ขอขอบคุณข้อมูลดีๆจาก My firstbrain
นับเป็นเวลาร่วม 60 ปีแล้ว ที่โลกได้รู้จักปรากฏการณ์ "Fission" ว่า เวลานิวเคลียสของยูเรเนียม-235 รับอนุภาคนิวตรอนเข้าไปจะแบ่งแยกตัว และมีพลังงานปริมาณมหาศาลเกิดขึ้นซึ่งพลังงานนี้สามารถนำไปใช้ผลิตกระแส ไฟฟ้าได้ เมื่อถึงวันนี้โลกมีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าใช้รวมทั้งสิ้น 441 เตา ....
สถิติระบุว่า โรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ในสหรัฐอเมริกา มี 104 โรง ถึงแม้ฝรั่งเศสจะมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากเป็นอันดับสอง คือ 59 โรง แต่ฝรั่งเศสก็ใช้ไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากถึง 80% ของไฟฟ้าที่ผลิตได้ในประเทศ และหากนับจำนวนโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีในทวีปต่างๆ แล้ว เราก็จะเห็นว่า ทวีปอเมริกาเหนือมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 121 โรง อเมริกากลางและใต้มี 6 โรง ยุโรปมี 205 โรง ตะวันออกกลางและแอฟริกาเหนือมี 2 โรง เอเชียมี 106 โรง
องค์การปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) รายงานว่า ประเทศที่มีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ซึ่งกำลังผลิตกระแสไฟฟ้าใช้ คือ จีน ปากีสถาน อินเดีย บราซิล เนเธอร์แลนด์ เม็กซิโก แอฟริกาใต้ อาร์เจนตินา โรมาเนีย แคนาดา รัสเซีย อังกฤษ สหรัฐอเมริกา สเปน ฟินแลนด์ ญี่ปุ่น สาธารณรัฐเช็ก เยอรมนี ฮังการี เกาหลีใต้ สโลวีเนีย อาร์เมเนีย สวิตเซอร์แลนด์ บัลแกเรีย ยูเครน สวีเดน เบลเยียม สโลวาเกีย ลิทัวเนีย และฝรั่งเศส
ทั้งๆ ที่ค่าก่อสร้างโรงไฟฟ้าชนิดนี้สูงมาก และภัยอันตรายจากกัมมันตรังสีก็รุนแรง ดังจะเห็นได้จากกรณีอุบัติเหตุที่เกิดเมื่อปี 2522 ที่ Three Mile Island ในสหรัฐอเมริกา และในปี 2529 ที่ Chornobyl ในรัสเซีย แต่ประเทศต่างๆ โดยเฉพาะในเอเชียก็กำลังก่อสร้างโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่ม เช่น อินเดียกำลังก่อสร้างอีก 8 โรง จีนอีก 2 โรง ไต้หวันอีก 2 โรง ญี่ปุ่นอีก 3 โรง และปากีสถานอีก 1 โรง
ทั้งนี้ เพราะความต้องการไฟฟ้าของประชากรเอเชียกำลัง เพิ่มตลอดเวลา และผู้คนเอเชียมีความคิดว่า ไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์ ไม่ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือก๊าซพิษ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ซึ่งมีบทบาทในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก อีกทั้งราคาน้ำมันและก๊าซก็มีแนวโน้มจะเพิ่มตลอดเวลา ดังนั้น คนหลายคนจึงมีความหวังจะพึ่งพาโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้าป้อนความ ต้องการ และนี่ก็คือเหตุผลที่ว่า เหตุใดเอเชียจึงกำลังสร้างโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์อีก 16 โรง
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์
จีนมิได้เป็นประเทศเดียวในเอเชียที่ต้องการโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่ม "ญี่ปุ่น" ก็เป็นอีกประเทศหนึ่งที่มีโครงการสร้างโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่ม เมื่อ 3 ปีก่อนนี้ ญี่ปุ่นซึ่งใช้ไฟฟ้า 25.5% จากโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ มีแผนในปีพ.ศ.2556 จะผลิตไฟฟ้าจากโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มเป็น 40.4% ณ วันนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ญี่ปุ่นจัดสร้างใหม่ 3 โรง กำลังจะเสร็จและอีก 12 โรง กำลังอยู่ในขั้นเตรียมการ ส่วนอินเดียนั้นก็กำลังสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มอีก 8 โรง และเกาหลีก็กำลังวางแผนสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อีก 8 โรงเช่นกัน
โครงการผลิตไฟฟ้าด้วยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของ "อินเดีย" แตกต่างจากชาติอื่น เพราะอินเดียไม่ได้ลงนามในสนธิสัญญา ไม่เผยแพร่การใช้อาวุธนิวเคลียร์ และ การที่อินเดียมีระเบิดนิวเคลียร์ในครอบครอง ทำให้ไม่ได้รับความร่วมมือในการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จากชาติอื่น ด้วยเหตุนี้อินเดียจึงต้องพึ่งพาเทคโนโลยีของตนเอง ซึ่งไม่มีใครเหมือนและไม่เหมือนใคร คือแทนที่จะใช้ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงเหมือนชาติอื่น อินเดียกลับใช้ธาตุ thorium-232 ที่เบากว่า เพราะอินเดียมีธาตุชนิดนี้อยู่ถึง 225,000 ตัน และมียูเรเนียมเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเอง
ตามปกติ thorium-232 เวลาถูกระดมยิงด้วยอนุภาคนิวตรอนจะไม่แตกตัวเหมือนยูเรเนียม-235 แต่ thorium บางตัวจะกลายเป็นยูเรเนียม-233 ที่แบ่งแยกตัวได้เมื่อได้รับนิวตรอน และยูเรเนียม-233 เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ให้ปฏิกิริยาลูกโซ่ได้
ในปี 2501 รัฐบาลอินเดียได้ประกาศแผน 3 ขั้นตอนที่จะนำ thorium มาใช้เป็นประโยชน์ โดยในขั้นตอนแรก อินเดียได้สร้างเตาปฏิกรณ์ที่ใช้ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิง เมื่อยูเรเนียมถูกระดมยิงด้วยนิวตรอน ยูเรเนียมบางตัวจะเปลี่ยนไปเป็น plutonium ขั้นตอนที่สองคือ สกัด plutonium ออกจากแกนกลางของเตาปฏิกรณ์ มาใช้เป็นแหล่งผลิตนิวตรอน สำหรับระดมยิง thorium ซึ่งจะให้ U-233 และในขั้นตอนสุดท้ายของผสมระหว่าง U/233 กับ thorium ก็จะถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ต่อไป
การผลิตพลังงานในลักษณะนี้ บรรดาประเทศอื่นๆ เช่น สหรัฐฯ รัสเซีย เยอรมนี และอิสราเอล ได้ศึกษาแล้วและก็ไม่มีชาติใดนำแผนนี้ไปใช้ ถึงกระนั้นเจ้าหน้าที่และผู้บริหารขององค์การพลังงานปรมาณูของอินเดียก็มั่น ใจว่า เทคโนโลยี thorium ที่อินเดียมีจะไม่สร้างปัญหาใดๆ และขณะนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ Kalpakkam กำลังอยู่ในระหว่างการสร้างด้วยงบประมาณราคาค่าก่อสร้าง 30,000 ล้านบาท แต่เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม 2547 อินเดียถูกคลื่นสึนามิถล่มกระแสน้ำได้ไหลท่วมบริเวณฐานของเตาปฏิกรณ์ทำให้ การก่อสร้างต้องล่าช้าไป 4 เดือน แต่อินเดียก็คาดหวังว่า เตาปฏิกรณ์จะสามารถเดินเครื่องได้ในปี 2553
การแตกตัวของนิวเคลียส เพื่อปลดปล่อยพลังงาน
นอกจากปัญหาด้านการก่อสร้างที่ต้องการความรู้ ความสามารถ เงินทุน และความรับผิดชอบเรื่องภัยอันตรายจากกัมมันตรังสีรั่วไหลแล้ว ปัญหากากกัมมันตรังสีก็เป็นปัญหาใหญ่อีกเรื่องหนึ่งในการ ใช้ไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งภัยนี้นับเป็นภัยที่รุนแรง และเป็นพิษยาวนาน และสำหรับวิธีการแก้ปัญหานั้น ทุกคนก็มีความเห็นแนวเดียวกันว่า ต้องขุดหลุมลึกเพื่อเก็บกากกัมมันตรังสีในภาชนะที่แข็งแรง และทนทาน จากนั้นก็ภาวนาว่า แผ่นดินบริเวณนั้น ไม่แตกแยกเป็นเวลานานหมื่นปี หากทำเช่นนี้ได้ผู้คนในประเทศก็จะปลอดภัย
สำหรับสหรัฐอเมริกาเองซึ่งได้กำหนดให้ภูเขา Yucca ในรัฐ Nevada เป็นสถานที่เก็บฝังกากกัมมันตรังสี ตั้งแต่ปีพ.ศ.2530 และกระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ ได้ใช้เงินงบประมาณในการณ์นี้ไปแล้ว 20,000 ล้านบาท แต่ก็ยังไม่มีกำหนดเปิดใช้ภูเขา Yucca อย่างเป็นทางการ เพราะตามแผนเดิมภูเขา Yucca ถูกกำหนดให้เป็นสถานที่เก็บฝังกากกัมมันตรังสีที่หนัก 51,000 ตัน แต่สหรัฐฯ มีกากกัมมันตรังสีในโครงการมากถึง 120,000 ตัน จึงเกินความสามารถของภูเขาจะรับได้ ดังนั้น รัฐบาลจึงมีแผนจะขยายพื้นที่ในบริเวณภูเขาเพื่อรับกากส่วนที่เกิน แต่ก็ต้องระวังปัญหาน้ำซึมเข้าบริเวณเก็บ และปัญหาหินภูเขาแตกสลายซึ่งจะทำให้กัมมันตรังสีรั่วไหลออกสู่โลกภายนอก ส่วนฟินแลนด์กับสวีเดนนั้น ได้สร้างที่เก็บฝังกากในลักษณะที่แตกต่างจากของอเมริกา โดยฝังกากในหินแกรนิต สำหรับอีกหลายประเทศ มีโครงการจะลดปริมาณกากกัมมันตรังสี โดยการระดมยิงกากด้วยอนุภาคนิวตรอนเพื่อเปลี่ยนยูเรเนียมให้เป็นธาตุที่เป็น ภัยต่อชีวิตน้อยลง แต่วิธีนี้นอกจากสิ้นเปลืองแล้วแพงมาก และยังปฏิบัติยากด้วย ด้วยเหตุนี้องค์การปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) จึงคาดหวังจะนำกากกัมมันตรังสีจากทุกชาติมาฝังรวมกันในที่เดียวกัน เพื่อลดโสหุ้ยของชาติแต่ละชาติ และง่ายต่อการดูแลและควบคุม
เหล่านี้คือปัญหาที่จิ๊บจ๊อย ปัญหาที่ใหญ่กว่า คือ การยอมรับจากสังคมว่าจะอนุญาตให้พื้นที่บางส่วนของประเทศเป็นที่เก็บสารพิษชนิดนี้ และถ้าคนอเมริกัน ฟินแลนด์ และสวีเดนยอมรับคนชาติอื่นๆ ก็มีแนวโน้มว่าจะยอมรับได้เช่นกัน...
เหตุการณ์ที่ทำให้ผู้คนตื่นตระหนกอยู่ในขณะนี้คงหนีไม่พ้นวิกฤตกาณ์ที่ญึ่ปุ่น ที่เกิดทั้งแผ่นดินไหว สึนามิ และปัญหาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ฟุกุชิมะ แทบทุกสื่อกล่าวถึงเรื่องนี้ ซึ่งบางครั้งเร่งรีบในการนำเสนอข้อมูลอาจทำให้การสื่อสารคลาดเคลื่อนไป นอกจากนี่ยังมีข่าวลือต่างๆ ที่สร้างความตื่นตระหนกอีกมากมาย ดังนั้นเราลองมาทบทวนกันว่าวิกฤตการณ์ครั้งนี้มีอะไรเกิดขึ้นบ้าง วิกฤตการณ์ที่เกิดขึ้นกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สร้างความหวาดหวั่นให้กับประชาชนอย่างมาก หลายคนกังวลว่าจะกลายเป็นแบบกรณี chernobyl หรือกลัวว่าจะเตาปฏิกรณ์จะระเบิด แบบระเบิดนิวเคลียร์ที่ถล่มฮิโรชิมา ยิ่งมีข่าวลือต่างๆ ยิ่งเป็นการซ้ำเติมให้สภาพจิตใจแย่ลงอีก
เหตุการณ์เริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2554 เกิดแผ่นดินไหวขนาด 8.9-9.0 ตามมาตราริกเตอร์ มีจุดศูนย์กลางห่างจากเกาะฮอนชูประมาณ 130 กิโลเมตร และลึกลงไปใต้ดิน 24 เมตร แผ่นดินไหวก่อคลื่นยักษ์สึนามิ ความสูง 7 เมตร กวาดซัดเมืองชายฝั่งด้วยความเร็ว 800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
แค่แผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิก็ทำให้มีผู้เสียชีวิตกว่า 7,500 ราย สูญหาย 11,000 ราย (20 มีนาคม 2554)
แต่ปัญหายังไม่จบแค่นั้น เพราะเมื่อเวลาประมาณ 15:30 น. ของวันที่ 12 มีนาคม 2554 ตามเวลาในประเทศญี่ปุ่น เตาปฏิกรณ์ที่ 1 ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมาโรงที่ 1 (Fukushima Daiichi Plant) เกิดระเบิดขึ้น มีฝุ่นควันพวยพุ่งและกำแพงที่ถล่มลงมาทั้งด้าน ตรวจพบกัมมันตรังสีและสารกัมมันตภาพรังสีรั่วไหล ทำให้ทั่วโลกวิตกกังวลว่าฟุกุชิมาอาจเป็น Chernobyl รอบสอง
สื่อหลายแห่งรายงานว่า "เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ระเบิด" ซึ่งคลาดเคลื่อนจากข้อเท็จจริงไปมาก มีการระเบิดเกิดขึ้นจริงแต่ระเบิดที่ส่วนอื่นของโรงไฟฟ้า ไม่ใช่ที่เตาปฏิกรณ์ นอกจากกนี้ระเบิดที่เกิดขึ้นไม่ใช่การระเบิดด้วยพลังงานนิวเคลียร์ แต่เป็นเกิดจากก๊าซไฮโดรเจนติดไฟ
เหตุระเบิดที่เกิดขึ้นเป็นผลมาจากแผ่นดินไหวในครั้งแรก ทันทีที่เกิดแผ่นดินไหวขึ้นระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะหยุดการทำงานของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตามการปิดเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ไม่เหมือนการปิดโคมไฟ ที่กดสวิตช์แล้วไฟดับทันที การปิดเตาปฏิกรณ์จะใช้ตัวหน่วงปฏิกิริยานิวเคลียร์แทรกเข้าไประหว่างแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เพื่อชะลอปฎิกิริยาให้ช้าลง คล้ายๆ กับการชะลอรถ
สีแดงคือแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ สีดำคือตัวหน่วงปฏิกิริยา
ในระหว่างที่เตาฏิกรณ์กำลังหยุดทำงานนี้ (โดยใส่ตัวหน่วงปฏิกิริยา) แท่งเชื้อเพลิงจะยังสร้างพลังงานออกมาประมาณ 6-7% ของพลังงานขณะเดินเครื่อง หมายความว่าจะต้องมีระบบหล่อเย็นสูบน้ำเข้าไประบายความร้อนที่เกิดขึ้นเพื่อไม่ให้ภายในเตาปฏิกรณ์ร้อนเกินไป เดิมทีระบบหล่อเย็นใช้พลังงานไฟฟ้าที่ได้จากโรงไฟฟ้าผลิตขึ้น แต่เมื่อเตาปฏิกรณ์หยุดทำงานจึงไม่มีไฟฟ้า ระบบหล่อเย็นต้องสลับไปใช้น้ำมันดีเซลเป็นแหล่งพลังงานแทน
ปัญหาคือเครื่องยนต์ดีเซลได้รับความเสียหายจากแผ่นดีนไหวเช่นกันจึงทำงานได้เพียงไม่นาน เมื่อระบบหล่อเย็นที่ 1 ล้มเหลว ระบบหล่อเย็นที่ 2 จึงเริ่มทำงานแทน แต่หลังจากนั้นไม่นานก็เกิดสึนามิถล่มชายฝั่งทำให้ระบบหล่อเย็นที่ 2 เสียหาย ทำงานต่อไปไม่ได้
ระบบหล่อเย็นที่ 3 จึงเริ่มทำงานแทน ระบบนี้เป็นระบบฉุกเฉินที่ทำงานโดยนำไอน้ำจากเตาปฏิกรณ์ไปควบแน่นแล้วนำกลับมาใช้ระบายความร้อนใหม่ ซึ่งประสิทธิภาพในหารระบายความร้อนจะต่ำกว่า 2 ระบบแรก
หลังจากระบบที่ 3 ทำงานสักพักก็พบว่า ระดับน้ำในเตาปฏิกรณ์ลดลงซึ่งคาดว่าเป็นเพราะภายในเตาปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงเกินไปประกอบกับมีการรั่วซึมของท่อในระบบหล่อเย็นมี่ 3 
ภายในเตาปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงมากขึ้น น้ำจึงระเหยและควบแน่นไม่ทัน เป็นไอน้ำสะสมอยู่ภายในเตาปฏิกรณ์ ทำให้ไม่สามารถสูบน้ำเข้าไปเพิ่มได้ และเพื่อป้องกันไม่ให้ผนังเตาปฏิกรณ์เสียหายจากแรงดัน เจ้าหน้าที่โรงไฟฟ้าจึงตัดสินใจปล่อยก๊าซที่อัดแน่นอยู่ออกสู่ภายนอก
สิ่งที่ไม่มีใครคาดคิดคือ ในไอน้ำที่ปล่อยออกมานั้นมีก๊าซไฮโดรเจนจำนวนมากผสมอยู่ด้วย ก๊าซไฮโดรเจนเป็นก๊าซไวไฟ เมื่อลอยไปยังส่วนบนของอาคารโรงไฟและสัมผัสประกายไฟจึงเกิดระเบิดขึ้น ตามที่เป็นข่าว
จากการสันนิษฐานในภายหลังเชื่อว่าอุณหภูมิที่สูงเกินและการที่ระบบน้ำรั่วไปทำให้น้ำแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โผล่พ้นผิวน้ำและสัมผัสกับอากาศด้านบน ทั้งที่ตามปกติแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะต้องจมอยู่ใต้น้ำหล่อเย็นทั้งหมด เมื่อสัมผัสอากาศเซอร์โคเนียมที่อยู่ในแท่งเชื้อเพลิงจึงทำปฏิกิริยากับอ๊อกซิเจนและน้ำเกิดเป็น ZrO2 หรือสนิมของเซอร์โคเนียม และเกิดก๊าซไฮโดรเจนขึ้น
เมื่อไม่มีระบบหล่อเย็นเหลือทางโรงไฟฟ้าจึงจำต้องใช้ทางเลือกสุดท้ายคือสูบน้ำทะเลเข้าไปท่วมเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งที่จริงแล้วถือเป็นทางเลือกที่เสียงมากเพราะเกลือที่อยู่ในน้ำทะเลนั้นมีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะ อาจเสร้างความเสียหายให้กับผนังเตาปฏิกรณ์ได้ การใช้ตัวเลือกนี้ย่อมหมายความว่าจะไม่กลับมาใช้เตาปฏิกรณ์นี้อีก นอกจากนี้แร่ธาตุในน้ำทะเลเมื่อได้รับกัมตภาพรังสีเข้มข้นภายในเตาปฏิกรณ์ก็จะเปลี่ยนเป็นสารกัมมันตรังสีเช่นกัน ซึ่งบางชนิดคงตัวอยู่ได้นานในธรรมชาติอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ความกังวล
ความกังวลเหล่านี้ออกจะเกินกว่าเหตุไปสักหน่อย อาจเกิดจากความไม่รู้และไม่เข้าใจการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ดังนั้นลองทำความเข้าใจหลักการของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เพื่อจะได้เป็นข้อมูลในการประเมินสถานการณ์ต่างๆ
โรงไฟฟ้าทั่วๆ ไป ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยหมุนขดลวดผ่านสนามแม่เหล็ก พลังงานที่นำมาหมุนขดลวดนั้นอาจมาจากการการไหลของน้ำ หรือการเคลื่อนที่ของไอน้ำ ไอน้ำได้จากการต้มน้ำให้เดือด ซึ่งเชื้อเพลิงที่นำมาต้มมีตั้งแต่ถ่านหิน น้ำมัน ไปจนถึงก๊าซธรรมชาติ ในโรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ก็เช่นกัน แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะสร้างความร้อนออกมา และเรานำความร้อนไปต้มน้ำอีกที
แท่งเชื้อเพลิงที่นำมาให้ความร้อนในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแท่งโลหะที่มีส่วนผสมของสารกัมมันตรังสีประมาณ 5% เท่านั้น ที่เหลือเป็นโลหะอื่นๆ อย่างของโรงไฟฟ้าที่ฟุกุชิมะเป็นเซอร์โคเนียม แท่งเชื้อเพลิงเหล่านี้จะแช่อยู่ในน้ำซึ่งนอกจากจะพาความร้อนออกไปเพื่อปั่นกระแสไฟฟ้าแล้ว ยังทำหน้าที่หน่วงปฏิกิริยานิวเคลียร์ให้เกิดช้าๆ ปล่อยความร้อนออกมาอย่างสม่ำเสมอ
ส่วนเชื้อสารกันมันตรังสีที่อยู่ในระเบิดนิวเคลียร์นั้นมีความบริสุทธิ์มากกว่า 99% และมีน้ำหนักเป็นตัน ดังนั้นแม้โรงไฟ้ฟ้ากับระเบิดจะใช้ธาตุกัมมัตรังสีเหมือนกันแต่มีลักษณะและวิธีการผลิตต่ากันมาก ดังนั้นแท่งเชื้อเพลิงในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์จึงไม่มีโอกาสระเบิดแบบระเบิดนิวเคลียร์แน่นอน
กรณีที่เลวร้ายที่สุดที่อาจเกิดขึ้นหากการควบคุมความร้อนในเตาปฏิกรณ์ไม่ได้ คือ อุณหภูมิของแท่งเชื้อเพลิงจะสูงขึ้นเรื่อยๆ จนแท่งเชื้อเพลิงหลอมเหลว หรือเรียกว่า meltdown
สารกัมมันตรังสีจะกระจายออกจากแท่งเชื้อเพลิง สารหลอมหลวมีอุณหภูมิสูงกว่า 2500 องศาเซลเซียส จะหลุดจากยึดหลอมละลายผนังเตาปฏิกรณ์ที่ทนความร้อนได้ประมาณ 1000 องศาเซลเซียส เมื่อถึงตอนนั้นสารกัมมันตรังสีทั้งหมดจะปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ปนเปื้อนเป็นบริเวณกว้าง และตกค้างอยู่ได้หลายร้อยปี เช่น พลูโตเนียม-239 ซีเซียม-137 เรดอน-222 อย่างที่เกิดขึ้นที่ chernobyl ทางโรงไฟฟ้าจึงพยายามทำทุกวิถีทางเพื่อระบายความร้อนออกจากเตาปฏิกรณ์
กรณีของโรงไฟฟ้าที่ฟุกุชิมะแตกต่างจากที่ chernobyl ค่อนข้างมาก กรณี chernobyl เกิดจากการฝืนเดินเครื่องเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยรู้เท่าไม่ถึงการณ์ ทำให้เกิดความร้อนสูงจน meltdown แต่ที่ฟุกุชิมะเตาปฏิกรณ์ปิดตัวเองไปตั้งแต่เริ่มแผ่นดินไหวแล้ว และเจ้าหน้าที่ก็เข้าใจสถานการณ์ที่เกิดขึ้นดี
สิ่งที่ทำให้ผู้คนกังวลอีกอย่างคือ สารกัมมันตรังสีที่รั่วไหลออกมา บ่อยครั้งที่คำว่า รังสี กัมมันตรังสี กัมมันตภาพรังสี ถูกใช้อย่างสับสน ซึ่งอาจทำให้เข้าใจสถานกรณ์ผิดไป
รังสี หรือกัมตภาพรังสี คือ พลังงานที่แผ่กระจายออกมาจากต้นกำเนิดออกไปในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรืออนุภาคที่มีความเร็วสูงด้วย รังสีจึงมีลักษณะคล้ายกับแสงไฟที่พุ่งมาเป็นเส้นตรง แต่มีพลังงานสูงกว่ามาก
ส่วนสารกัมมตรังสี หมายถึง สารที่มีคุณสมบัติในการแผ่รังสี ซึ่งอาจอยู่ในรูปของฝุ่นผง ละอองขนาดเล็ก สามารถปลิวไปกับลม ไหลไปตามกระแสน้ำ และติดไปตามเสื้อผ้า และเมื่อสูดดมหรือกินเข้าไปก็มีโอกาสเข้าไปสะสมในร่างกาย สารกัมมันตรังสีจะแผ่รังสีไปด้วยตลอดทาง
รังสีที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์มี 4 ชนิด คือ
1. อนุภาคอัลฟ่า
ประกอบด้วยโปรตอน 2 อนุภาค นิวตรอน 2 อนุภาค มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำ สามารถเคลื่อนที่ในอากาศได้ในระยะสั้นๆ เพียงแค่ 1-2 นิ้ว และผ่านเนื้อเยื่อได้ไม่กี่ไมโครเมตร สามารถป้องกันด้วยโล่ที่เป็นเพียงกระดาษแผ่นเดียวได้ แต่จะมีอันตรายอย่างยิ่งเมื่อสูดฝุ่นกัมมันตรังสีเข้าทางลมหายใจหรือเข้าทาง ระบบย่อยอาหาร ซึ่งมันจะเข้าไปแผ่รังสีอยู่ภายในร่างกายของเรา เมื่อรับเข้าไปเป็นระยะเวลานานๆ ก็จะทำให้เจ็บป่วยได้
2. อนุภาคเบต้า
คืออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง มีความใกล้เคียงกับเสียง เคลื่อนที่ในอากาศได้ประมาณ 10 ฟุต สามารถทะลวงผ่านผิวหนังได้แต่ไม่ถึงอวัยวะสำคัญภายใน เสามารถป้องกันหนาๆ และปกปิดร่างกายให้มิดชิด แต่จะเป็นอันตรายอย่างยิ่งหากมีสารที่ปล่อยอนุภาคเบต้าจากในร่างกาย
3. รังสีแกมม่า
คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงสามารถทะลุทะลวงเข้าไปได้ถึงเนื้อเยื่อ ไม่มีวัสดุใดที่ขวางกั้นมันได้ทั้งหมด สามารถเคลื่อนที่ในอากาศได้หลายร้อยฟุต ด้วยความเร็วเท่ากับแสง และเมื่อทะลวงเข้าไปในนิวเคลียสของธาตุใดก็จะไปเหนี่ยวนำให้ธาตุนั้นเกิดการ แผ่อนุภาคอัลฟ่า เบต้า และรังสีแกมม่าออกมา ดังนั้นไม่ว่ามันจะอยู่ภายนอกหรือภายในร่างกายก็ก่อให้เกินอันตรายกับสิ่งมีชีวิต
4. อนุภาคนิวตรอน
คืออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง สามารถทะลุทะลวงเข้าไปถึงนิวเคลียสของธาตุใดๆ แล้วเหนี่ยวนำให้ธาตุนั้นกลายเป็นธาตุกัมมันตรังสี และธาตุนั้นก็จะแผ่รังสีออกมา เรียกว่า รังสีนิวตรอนเหนี่ยวนำ (Neutron Induced Radiation)
สารกัมตรังสีแต่ละชนิดจะแผ่รังสีแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับลักษณะรูปแบบการสลายตัวของนิวเคลียส นอกจากนี้สารกัมมันตรังสีแต่ละชนิดยังมีค่าครึ่งชีวิตที่แตกต่างกัน จึงคงตัวอยู่ในสิ่งแวดล้อมต่างกัน
เมื่อสารกัมตรังสีรั่วไหลจากเตาปฏิกรณ์ ผ้าปิดปากมิได้มีจุดประสงค์เพื่อป้องกันรังสี แต่มีไว้เพื่อป้องกันไม่ให้สูดฝุ่นผงที่มีธาตุกัมมันตรังสีเข้าไปสะสมในร่างกาย และแผ่รังสีอยู่ภายในร่างกายซึ่งจะเป็นอันตรายมากกว่า
ผ้าปิดปากสามารถกันสารกัมมันตรังสีได้บางส่วน ลดความเสี่ยงที่จะได้รับสารกัมมันตรังสีไปสะสมในร่างกาย ซึ่งในบรรดาสารกัมตภาพรังสีที่ปนเปื้อนบริเวณรอบโรงไฟฟ้า ไอโอดีน 131 (I-131) มีโอกาสสะสมในร่างกายสูง เพราะไอโอดีนเป็นธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย ต่อมไทรอยด์จึงดูดซึมและสะสมไอโอดีนไว้
การทานไอโอดีนทำเพื่อให้ร่างกายได้รับไอโอดีนมากเกินพอ ช่วยป้องกันไม่ให้ร่างกายดูดซึม I-131 ไปสะสม แต่การกินเม็ดไอโอดีนไม่ได้ช่วยขับ I-131 ที่สะสมในร่างกายออกมา
นอกจากนี้ยังไม่สามารถป้องกันสารกัมมันตรังสีชนิดอื่นๆ เข้าสู่ร่างกาย อย่างไรก็ตามสารกัมันตรังสีที่ปนเปื้อนอยู่ขณะนี้ เป็นเพียงไอโซโทปที่มีอายุสั้นๆ ซึ่งการสลายตัวใช้เวลาไม่นานนัก
ส่วนการทาเบตาดีนที่คอ เป็นเพียงข่าวลือที่อาศัยกระแสสร้างความตื่นตระหนกเท่านั้น ในเบตาดีนมีไอโอดีนอยู่เพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ผิวหนังก็ดูดซึมไอโอดีนได้น้อยมาก หรือแทบจะไม่ได้เลย หากต้องการให้ได้รับไอโอดีนมากเกินพอเพื่อป้องกัน ไอโอดีน 131 จะ้ต้องใช้เบตาดีนเป็นลิตร ทาทั้งตัวทุกๆ วัน ซึ่งหากทำอย่างนั้นร่างกายจะได้รับพิษจากสารอื่นๆ ที่อยู่ในเบตาดีนแทน (อ่านเรื่องเบตาดีนกับการป้องกันรังสีได้ที่ไอโอดีน , เบตาดีน ป้องกันสารกัมมันตรังสีได้จริงหรือ)
เจาะลึก เรื่องของปรมาณู , สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ , พ.ศ.2548
http://mor-maew.exteen.com/20110316/entry
เมื่อไม่กี่เดือนมานี้ ภัยพิบัติทางนิวเคลียร์ที่เราจะได้เห็นเป็นข่าวทางโทรทัศน์คงจะเป็นเหตุการณ์ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศญี่ปุ่น จากเหตุแผ่นดินไหวและคลื่นซึนามิครั้งร้ายแรงถล่มประเทศญี่ปุ่น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิชิได้รับความเสียหายจากภัยธรรมชาติครั้งนี้ จึงทำให้กัมมันตภาพรังสีรั่วไหลออกสู่พื้นที่โดยรอบ รัฐบาลญี่ปุ่นจำเป็นต้องอพยพประชาชนชาวญี่ปุ่นกว่า 2 แสนคนที่อยู่อาศัยในรัศมี 20 กิโลเมตร ต้องอพยพออกจากบริเวณที่ตั้งโรงไฟฟ้า เหตุการณ์ครั้งนี้ถือเป็นภัยทางนิวเคลียร์ที่ร้ายแรงที่สุดของประเทศญี่ปุ่นนับจากสงครามโลกครั้งที่สอง
รูปการระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิชิ
ภัยพิบัติทางนิวเคลียร์ของญี่ปุ่นครั้งนี้เป็นผลสืบเนื่องจากภัยธรรมชาติแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับภัยที่เกิดขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง
ญี่ปุ่นเป็นประเทศเดียวที่เคยถูกโจมตีด้วยอาวุธนิวเคลียร์ในสมัยสงครามโลกครั้งที่สอง สหรัฐอเมริกาได้โจมตีญี่ปุ่นด้วยอาวุธนิวเคลียร์ถึงสองครั้ง ครั้งแรก วันที่ 6 สิงหาคม ปี พ.ศ. 2488 และ โจมตีครั้งที่สองในอีกสามวันให้ลังคือวันที่ 9 สิงหาคม ดังนั้น ในวันที่ 6 และ 9 สิงหาคม ปี พ.ศ. 2554 จึงถือเป็นวันครบรอบ 66 ปี ที่ญี่ปุ่นถูกโจมตีด้วยระเบิดนิวเคลียร์
ลิตเติลบอย (Little Boy) เป็นชื่อของระเบิดนิวเคลียร์ ที่ถูกนำไปทิ้งเหนือเมืองฮิโรชิมา ของประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ 6 สิงหาคม โดยเครื่องบินทิ้งระเบินรุ่น B-29 Superfortress ชื่อ Enola Gay แห่งกองกำลังอากาศในกองทัพบกสหรัฐอเมริกา (ภายหลังได้ยกฐานะขึ้นเป็นกองทัพอากาศ) นับเป็นระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรก ที่ใช้ในการสงคราม อีกสามวันถัดมา ระเบิดนิวเคลียร์ลูกที่สอง ซึ่งมีชื่อว่า แฟตแมน (Fat man) ถูกปล่อยจากเครื่องบินทิ้งระเบิดรุ่น B-29 Superfortress ชื่อ Bockscar เพื่อโจมตีเมืองนางาซากิของญี่ปุ่น
คนญี่ปุ่นและคนทั่วโลก ต่างรับรู้ถึงความน่ากลัวของระเบิดนิวเคลียร์
อำนาจการทำลายล้างของระเบิดนิวเคลียร์ แบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ ลักษณะแรกคือการ ทำลายล้างอันเนื่องจากความร้อนและความดันอากาศ ซึ่งเกิดขึ้นทันทีที่ระเบิดทำงาน และ ลักษณะที่สองคือ อาการเจ็บป่วยอันเนื่องจากร่ายกายได้รับกัมมันตภาพรังสีในปริมาณสูง
ระเบิดที่สหรัฐอเมริกาใช้ตอนนั้น แรงระเบิดเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน หรือก็คือเป็นปฏิกิริยาที่ธาตุหนักสลายตัวเป็นธาตุเบา 2 ถึง 3 ธาตุ พร้อมทั้งมีนิวตรอน และปลดปล่อยพลังงานออกมาด้วย ระเบิดนิวเคลียร์ลิตเลิตบอยยูเรเนียมไอโซโทป 235 ส่วน ระเบิดแฟตแมนใช้พลูโตเนียม 239 เป็นเชื้อเพลิงของการระเบิด เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะต้องผ่านกระบวนการทำให้ธาตุไอโซโทปดังกล่าวมีความเข้มข้นถึง 90% (เชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหร้บโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะใช้เฉพาะยูเรเนียม 235 ความเข้มข้นเพียง 3%) เชื้อเพลิงจะถูกเก็บไว้ให้อยู่ในสถานะมวลใต้วิกฤต ซึ่งยังไม่เกิดปฏิกิริยาฟิชชั่นลูกโซ่ การใช้งานเชื้อเพลิงนั้นต้องทำให้เชื้อเพลิงที่สถานะมวลใต้วิกฤตให้เปลี่ยนไปเป็นสถานะมวลวิกฤตยิ่งยวดก่อน เมื่อเชื้อเพลิงในสถานะมวลวิกฤตยิ่งยวดถูกยิงด้วยนิวตรอน เชื้อเพลิงยูเรเนียมเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของการแตกตัวอย่างต่อเนื่อง พลังงานที่ปลดปล่อยจากกระบวนการการแตกตัวทั้งหมดรวมกันกลายเป็นพลังงานความร้อนและพลังงานแสงในปริมาณมหาศาล ความร้อนและแสงนี่เองที่เป็นอำนาจการทำลายล้างของการระเบิด
รูปแสดงการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันของธาตุยูเรเนียมไอโซโทป 235
ความพร้อมของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
ไม่ใช่ว่าธาตุกัมมันตภาพรังสีทุกๆธาตุจะเหมาะสมสำหรับเป็นเชื้อเพลิงระเบิดนิวเคลียร์ และธาตุที่นำไปทำเป็นอาวุธนิวเคลียร์คือธาตุยูเรเนียมไอโซโทป 235 และ พลูโตเนียมไอโซโทป 239 การเตรียมเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จากธาตุยูเรเนียมหรือพลูโตเนียมคือการเพิ่มความเข้มข้นของธาตุไอโซโทปนั้นๆได้มากพอ อีกสิ่งที่สำคัญของการเตรียมเชื้อเพลิงระเบิดนิวเคลียร์คือจะต้องรู้ว่าเงื่อนไขใด หรือสถานะใดที่ทำให้ธาตุอยู่ในสภาพมวลใต้วิกฤต มวลวิกฤต หรือ มวลวิกฤต ยิ่งยวด
ความวิกฤต (ใต้วิกฤต วิกฤต หรือ วิกฤตยิ่งยวด) จะบอกถึงจำนวนครั้งของการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันถ้าธาตุอยู่ในสถานะใต้วิกฤต ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในธาตุมีแนวโน้มที่จะหยุด หรือก็คือจำนวนครั้งที่เกิดปฏิกิริยาจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเวลา เมื่อจำนวนครั้งลดลงจนเป็นศูนย์หมายถึงปฏิกิริยาได้หยุดลง สำหรับสถานะวิกฤต ปฏิกิริยานิวเคลียร์อยู่ในสถานะสมดุล จำนวนครั้งของการเกิดจะคงทีเมื่อเวลาผ่านไป และ สำหรับวิกฤตยิ่งยวด คือจำนวนครั้งของการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์เพิ่มขึ้นตามเวลาแบบทวีคูณ ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะเกิดขึ้นเรื่อยๆจนกว่าเชื้อเพลิงจะหมดลง
เมื่อเชื้อเพลิงเกิดปฏิกิริยาในสถาพมวลวิกฤตยิ่งยวด การระเบิดจะปลดปล่อยอำนาจการทำลายล้างมหาศาลทั้งหมด (เท่าที่เชื้อเพลิงจะให้ได้) ออกมา และนี่คือ ระเบิดนิวเคลียร์
อีกความต่างของระเบิดนิวเคลียร์ลิตเติลบอย และ แฟตแมน อยู่ที่วิธีการจุดระเบิด
ลิตเติลบอย และ แฟตแมน ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ทำจากธาตุต่างกัน และยังมีวิธีจุดระเบิด (นิวเคลียร์) ที่แตกต่างกันด้วย
สำหรับลิตเติลบอย จะจุดระเบิดด้วยปืน ส่วนประกอบหลักที่เกียวข้องกับการจุดระเบิดได้แก่ จะมีเชื้อเพลิงยูเรเนียม 235 สถานะใต้มวลวิกฤตอยู่ 2 ชิ้น ชิ้นแรกจะอยู่บริเวณหัวส่วนชิ้นที่สองจะอยู่ที่หางของลูกระเบิดซึ่งจะคล้ายกับกระสุนของปืน อีกชิ้นส่วนคือตัวให้นิวตรอน
การจุดระเบิดคือ กระสุนยูเรเนียม 235 ด้านหางจะถูกยิงด้วยดินปืนไปรวมกับเชื้อเพลิงยูเรเนียม 235 ด้านหัว ยูเรเนียม 235 สถานะใต้มวลวิกฤตสองก้อนชนกันทำให้เชื้อเพลิงอยู่ในสถาพมวลวิกฤตยิ่งยวด เป็นสภาพที่ยูเรเนียมมีโอกาสแตกตัวสูงมาก ตัวให้นิวตรอนจะปลดปล่อยนิวตรอนออกมา เมื่อมีนิวตรอนวิ้งไปชนกับยูเรเนียมสถานะมวลวิกฤต ยูเรเนียมจะดูดกลืนนิวตรอนและแตกตัว และเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ปลดปล่อยพลังทำลายล้างอันมหาศาลออกมา
รูปแสดงส่วนประกอบหลักๆใน ลิตเติลบอย กระสุนยู่เรเนียม (แสดงด้วยก้อนสีส้มรูปกรวย) ถูกยิงให้ไปชนกับยูเรเนียมส่วนหัวของระเบิด (ก้อนสีส้มอีกก้อนหนึ่ง)
สำหรับแฟตแมน เนื่องจากนี้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของแฟตแมนจะเป็นพลูโตเนียม 239 แทนที่จะเป็นยูเรเนียม ถือได้ว่าแฟตแมนเป็นระเบิดนิวเคลียร์พลูโตเนียมยุคแรกเริ่ม การจุดระเบิดนิวเคลียร์จะใช้ระเบิด (จากดินระเบิด) แทนที่จะเป็นการยิงด้วยปืน ส่วนประกอบที่เกียวข้องกับการจุดระเบิดจะประกอบกันเป็นชั้นๆซ้อนกันเป็นรูปทรงกลม ชั้นนอกสุดจะเป็นชั้นของดินระเบิด ชั้นถัดไปจะเป็นชั้น Temper ทำจากยูเรเนียม 238 ชั้นของยูเรเนียมนี้จะมีไว้เพื่อส่งแรงจากระเบิดไปสู่พลูโตเนียมชั้นถัดไปอย่างสม่ำเสมอ ชั้นในสุดถัดจากยูเรเนียม 238 และพลูโตเนียมคือชั้นของเบอริลเลียมและโพโลเนียม ชั้นในสุดนี้ทำหน้าที่เป็นตัวให้นิวตรอน
การจุดระเบิดนิวเคลียร์ จะเริ่มจากสั่งให้ดินระเบิดชั้นนอกสุดระเบิด แรงระเบิดจะอัดเข้าสู่ภายใน Temper จะกระจายแรงอัดจากระเบิดสูดพลูโตเนียม เมื่อพลูโตเนียมได้รับแรงอัดจากระเบิด ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้นและเปลี่ยนจากสถานะมวลใต้วิกฤตไปเป็นมวลวิกฤตยิ่งยวด นอกจากนี้พลูโตเนียมยังถูกแรงระเบิดอัดจนไปรวมกับตัวให้นิวตรอน แล้วพลูโตเนียมรับนิวตรอน เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ลูกโซ่ ปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา
รูปแสดงส่วนประกอบในแฟตแมน เปลือกสีส้มที่เห็นคือดินระเบิด เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะทำจากพลูโตเนียม แสดงด้วยชั้นสีน้ำเงิน
ระเบิดนิวเคลียร์อาจเรียกได้ว่าเป็นอาวุธที่น่ากลัวแบบหนึ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น มันเริ่มมีการใช้งานจริงในสงครามโลกครั้งที่สองโดยมีประเทศญี่ปุ่นเป็นเป้าหมาย ถ้าถามว่าใครกันนะที่สร้างอาวุธน่ากลัวชนิดนี้ จะมีหลายคนตอบทันทีว่า ไอน์สไตน์ ใช้สมการ E = mc2 ในการสร้างระเบิดนิวเคลียร์
ความรู้ของไอน์สไตน์เพียงคนเดียวคงจะไม่สามารถทำให้ระเบิดนิวเคลียร์เสร็จสมบูรณ์ได้ แม้ว่าไอน์สไตน์จะมีส่วนเกี่ยวข้องกับโครงการแมนฮัตตัน ภายหลังสงครามไอน์สไตน์ก็ได้อุทิศตัวเพื่อสันติภาพและต่อต้านการใช้อาวุธนิวเคลียร์
ความจริงไม่ได้เป็นอย่างนั้น ความจริงแล้วมีนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่เกียวข้องกับการสร้างระเบิด อีกทั้งยังต้องใช้ความรู้ฟิสิกส์ด้านอื่นอีกหลายอย่าง จึงจะสามารถสร้างระเบิดนิวเคลียร์สำเร็จใช้งานได้
ความรู้เกี่ยวกับธาตุกัมมันตภาพรังสี (ความรู้พื้นฐานสำหรับเทคโนโลยีนิวเคลียร์) เริ่มจากการค้นพบการแผ่รังสีจากธาตุยูเรเนียมโดยนักเคมีชาวฝรังเศษชื่อ Henry Becquerel ในปี 1896 (J.J. Thomson ค้นพบอิเล็กตรอนเมื่อปี 1897) หลังจากนั้น ความรู้เรื่องแบบจำลองอะตอม และความรู้เรื่องการแผ่รังสี ก็ได้รับการพัฒนาไปพร้อมๆกัน
จนกระทั่งเมื่อปี 1905 เป็นปีที่ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) เสนอแนวคิดความเท่าเทียมกันของมวลและพลังงาน (Mass-energy equivalence) ตามสมการ E = mc2 แต่ในขณะนั้นความรู้ด้านการแผ่รังสีของธาตุยังไม่มีความก้าวหน้ามากนัก เพราะว่าสมัยนั้นยังมีการใช้แบบจำลองอะตอมของทอมสัน ซึ่งยังห่างไกลจากความสมบูรณ์ อีกทั้งยังไม่มีแนวคิดเรื่องนิวเคลียสของอะตอม
ภายหลังจีงมีการใช้แบบจำลองอะตอมของ Rutherford ต่อมา ในปี 1932 James Chadwick ได้ค้นพบอนุภาคนิวตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีอยู่ในนิวเคลียส จึงมีแบบจำลองอะตอมที่ประกอบมีกลุ่มอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส และนิวเคลียสจะประกอบด้วยกลุ่มของโปรตรอนและกลุ่มของนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณพลังงานที่ยึดเหนี่ยวแต่ละอนุภาคในนิวเคลียสได้ พบว่า พลังงานยึดเหนี่ยวคำนวณได้จากผลต่างระหว่างมวลของนิวเคลียสและมวลรวมของโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดที่ประกอบเป็นนิวเคลียสนั้น ตามสมการ E = mc2 ของไอน์สไตน์
แบบจำลองอะตอมที่มีอนุภาคอิเล็กตรอนอยู่รอบๆนิวเคลียส และนิวเคลียส์ประกอบด้วยโปรตรอนและนิวตรอน
สมการ E = mc2 ของไอน์สไตน์สามารถคำนวณหาพลังงานยึดเหนี่ยวของอนุภาคในนิวเคลียสได้ ไม่ใช่สมการที่มีไว้ใช้สร้างระเบิดนิวเคลียร์ ในทางกลับกัน ความรู้เรื่องความเท่าเทียมมวลพลังงานเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถสร้างอาวุธนิวเคลียร์ได้
ยังมีความรู้ที่จำเป็นอื่นๆอีกสำหรับการสร้างระเบิดนิวเคลียร์ เช่น การสร้างเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทั้งโดยยูเรเนียม 235 และ พลูโตเนียม 239 ให้ได้จำนวนมากพอ การควบคุมสถาพวิกฤตลองเชื้อเพลิงให้ได้ตามที่ต้องการ รวมถึงการออกการจุดระเบิด และอื่นๆอีกหลายๆด้าน การพัฒนาความรู้ต่างๆสำหรับการสร้างระเบิดในยุคสงครามโลกครั้งที่ 2 ในสหรัฐอเมริกา เป็นผลของความร่วมมือกันระหว่าง กลุ่มนักฟิสิกส์ชั้นนำของโลก และกลุ่มทหารช่างอเมริกา ภายใต้โครงการแมนฮัตตัน (Manhattan project)
ทีมนักฟิสิกส์ในโครงการแมนฮัตตัน จากซ้ายไปขวา นีลล์ โบร์ ถัดไป โรเบิร์ต ออปเพนไฮเมอร์ คนถัดไป ริชาร์ด ไฟยน์แมน และ เอนริโก แฟร์มี
มาถึงตอนนี้สงครามได้จบแล้ว โศกนาฎกรรมจากอาวุธนิวเคลียร์ที่ประเทศญี่ปุ่นก็ได้ผ่านพ้นไปถึง 66 ปีแล้ว คงจะเป็นการเสียเวลาเปล่าๆที่จะมาเถียงกันว่าสหรัฐอเมริกาทำถูกหรือทำผิด ไอน์สไตน์คิดถูกหรือคิดผิด ยุคนี้เป็นยุคของ พลังงานปรมาณูเพื่อสันติ เป็นการใช้ประโยชน์จากพลังงานนิวเคลียร์ในทางสร้างไม่ใช่การทำลาย ในประเทศไทยเราก็ได้มีเทคโนโลยีนิวเคลียร์ใช้ในการพัฒนา ทั้งด้านการเกษตร ด้านการแพทย์ และอื่นๆ อีกทั้งยังมีความเป็นไปได้ไม่มากก็น้อย ที่ไทยจะมีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ดังนั้นพลังงานนิวเคลียร์จึงไม่ใช่สิ่งไกลตัวเลย
พลังงานนิวเคลียร์จะเป็นพลังงานที่สร้างสรรค์ตราบที่มันไม่ได้ถูกนำมาใช้เพื่อสงคราม
125.25.xx.xx
