Blockdit Logo (Mobile)
Wasabi
•
2 พ.ค. 2021 เวลา 11:48 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
พลังงานนิวเคลียร์ คืออะไร?
ทุกสิ่งที่อยู่รอบ ๆ ตัวเราประกอบไปด้วยวัตถุขนาดเล็กมาก ๆ ที่เรียกว่า “อะตอม” และในแกนกลางของอะตอมก็มีมวลที่มีพลังงานสูงที่เรียกว่า “นิวเคลียส” และเมื่อนิวเคลียสของอะตอมเกิดการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ขึ้นไม่ว่าจะจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน หรือการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานที่ปล่อยออกมานี้เรียกว่า... "พลังงานนิวเคลียร์"
พลังงานนิวเคลียร์ คืออะไร
พลังงานนิวเคลียร์ที่ปลดปล่อยออกมาส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ “ความร้อน” และ “รังสี” โดยที่ความร้อนเราสามารถนำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนรังสีเราสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายเช่น ทางภาคอุตสาหกรรม การเกษตร และการแพทย์ เป็นต้น
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
1
ชนิดของพลังงานนิวเคลียร์
1
พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากแร่กัมมันตภาพรังสี จะปล่อยออกมาเมื่อมีการแยกหรือการรวม หรือเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสภายในอะตอม ซึ่งเรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ แบ่งได้เป็น 4 ชนิด คือ
1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission)
1
เป็นพลังงานที่เกิดจากการแตกตัว หรือแยกตัวของธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม พลูโตเนียม เมื่อถูกชนด้วยอนุภาคนิวตรอน เช่น ระเบิดปรมาณู
2. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion)
เป็นพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวของธาตุเบา เช่น การรวมตัวของธาตุ H กับ He บนดวงอาทิตย์
3. ปฏิกิริยาที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี (Redioactivity)
ได้แก่ ยูเรเนียม เรเดียม พลูโตเนียม ฯลฯ ธาตุเหล่านี้จะปลดปล่อยรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ออกมา เช่น อนุภาคแอลฟา อนุภาคเบตา รังสีแกมมา และอนุภาคนิวตรอน
4. ปฏิกิริยาที่ได้จากเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ (ParticaleAccelerrator) เช่น
โปรตอนอิเล็กตรอน ดิวทีเรียม และอัลฟา
รูปแบบของพลังงานนิวเคลียร์
สามารถจัดแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ตามลักษณะวิธีการปลดปล่อยพลังงานออกมา คือ
1. พลังงานนิวเคลียร์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะเฉียบพลัน
เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมไม่ได้ (Uncontrolled nuclear reactions) พลังงานของปฏิกิริยาจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เป็นเหตุให้เกิดการระเบิด (Nuclear explosion) สิ่งประดิษฐ์ที่ใช้หลักการเช่นนี้ ได้แก่ ระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) หรือระเบิดไฮโดรเจน และหัวรบนิวเคลียร์แบบต่าง ๆ (ของอเมริกาเรียกว่าจรวด Pershing, ของรัสเซียเรียกว่า จรวด SS-20)
2. พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้
ในปัจจุบันปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้ตลอดเวลา (Controlled nuclear reaction) ซึ่งมนุษย์ได้นำเอาหลักการมาพัฒนาขึ้นจนถึงขั้นที่นำมาใช้ประโยชน์ในระดับขั้นการค้าหรือบริการสาธารณูปโภคได้แล้ว มีอยู่แบบเดียว คือ ปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของไอโซโทปยูเรเนียม -235 และของไอโซโทปที่แตกตัวได้ (Fissile isotopes) อื่น ๆ อีก 2 ชนิด (ยูเรเนียม -233 และพลูโตเนียม -239) สิ่งประดิษฐ์ซึ่งทำงานโดยหลักการของปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู (Nuclear reactors)
3. พลังงานนิวเคลียร์จากสารกัมมันตรังสี สารกัมมันตรังสีหรือสารรังสี (Radioactive material)
1
คือ สารที่องค์ประกอบส่วนหนึ่งมีลักษณะเป็นไอโซโทปที่มีโครงสร้างปรมาณูไม่คงตัว (Unstable isotipe) และจะสลายตัวโดยการปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา หรือรังสีเอกซ์รูปใดรูปหนึ่ง หรือมากกว่าหนึ่งรูปพร้อม ๆ กัน ไอโซโทปที่มีคุณสมบัติดังกล่าวนี้เรียกว่า ไอโซโทปกัมมันตรังสี หรือไอโซโทปรังสี (Radioisotope)
เปรียบเทียบข้อดี ข้อเสีย ของพลังงานนิวเคลียร์
ข้อดี
- ความมั่นคงทางพลังงาน
พลังงานนิวเคลียร์นั้นมีการใช้เชื้อเพลิงที่น้อย แต่สามารถผลิดพลังงานได้มาก ทำให้หลายประเทศเช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้ เลือกใช้โรงไฟฟ้าประเภทนี้ควบคู่ไปกับการผลิตพลังงานสะอาดประเภทอื่นๆ ในปัจจุบัน
- การปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์
ควันที่ถูกปล่อยออกจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในความเป็นจริงแล้วคือไอน้ำที่เกิดจากระบบระบายความร้อนรวมถึงการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น จึงไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาวหากเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่นๆ อีกทั้งยังมีปริมาณของเสียโดยรวมน้อยกว่าด้วย
ข้อเสีย
- เงินลงทุนเริ่มต้นสูงมาก
1
แม้การลงทุนในพลังงานนิวเคลียร์จะมีต้นทุนด้านพลังงานต่ำ แต่กลับกันคือจำเป็นต้องมีการทุนด้านสิ่งก่อสร้าง ความปลอดภัย และการทำระบบต่างๆ สูงมาก รวมถึงใช้งานบุคลากรที่มีประสบการณ์ และมีงบประมาณซ่อมบำรุงมหาศาลอีกด้วย
4
#สาระจี๊ดจี๊ด
ระเบิดนิวเคลียร์กับโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ไม่เหมือนกันเนื่องจาก ระเบิดนิวเคลียร์จะมีความเข้มข้นของธาตุยูเรเนียม 235 มากกว่า 90% แต่โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีความเข้มข้นของธาตุยูเรเนียม 235 มากกว่า 0.7-5% ทำให้ไม่สามารถเกิดระเบิดได้เหมือนระเบิดนิวเคลียร์
#Wasabi ขอเพียงมีส่วนเล็ก ๆ ที่ช่วยให้คุณ!
"เจริญเติบโต ก้าวหน้า สำเร็จ อย่างภาคภูมิใจ"
แหล่งที่มา / แหล่งอ้างอิง
#สาระจี๊ดจี๊ด #Wasabi #ความรู้ขึ้นสมอง

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา