บทนำ

พลังงานนิวเคลียร์ในอังกฤษ
(nuclear power in the UK)

บทนำ

พลังงานนิวเคลียร์กลับเข้าสู่วาระการพิจารณาของอังกฤษอีกครั้ง

อังกฤษใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานปรมาณู 20% แต่คาดว่า ภายในปี 2023 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่กำลังใช้อยู่ในปัจจุบันทั้งหมดจะปิดลง

ไม่มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขึ้นใหม่ ตั้งแต่เกิดอุบัติเหตุ ในปี 1980 ค่าใช้จ่ายที่สูงมากในการรื้อถอนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และปัญหาที่แก้ไม่ตกเรื่องกากนิวเคลียร์ เป็นจุดสนใจของประชาชน ขณะเดียวกันก็เป็นสิ่งที่บั่นทอนรัฐบาล

ปัญหาการขึ้นราคาน้ำมันและก๊าซ การลดลงของปริมาณสำรองของแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล ความกดดันในการแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศ ทำให้มีหลายฝ่ายออกมาสนับสนุนให้มีการพิจารณา เรื่องของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นใหม่

รัฐบาลได้ชี้แจงว่า มีความตั้งใจที่จะจัดพิมพ์ข้อเสนอ เรื่องอนาคตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ให้ประชาชนลงประชามติ ในปี 2006

รายละเอียดและสถานที่ตั้งของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ของอังกฤษ
พลังงานนิวเคลียร์ทำงานอย่างไร

พลังงานปรมาณูเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ซึ่งอะตอมของธาตุแตกออก แล้วปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งอะตอมของธาตุบางชนิดเท่านั้นที่เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันได้ (fissionable) ธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และนำมาใช้มากที่สุด คือโลหะยูเรเนียม ซึ่งเป็นธาตุในธรรมชาติที่ไม่เสถียร

ยูเรเนียมมีหลายชนิด หรือหลายไอโซโทป ยูเรเนียม-235 เป็นไอโซโทปที่เกิดฟิชชันได้ง่ายที่สุด แต่ในยูเรเนียมตามธรรมชาติ 1,000 อะตอม มียูเรเนียม-235 อยู่เพียง 7 อะตอม เท่านั้น

ยูเรเนียม-235 ที่ถูกยิงด้วยนิวตรอน ไม่ได้แตกออกเท่านั้น แต่ยังให้นิวตรอนออกมา 2-3 นิวตรอนด้วย ซึ่งจะเข้าชนอะตอมของยูเรเนียม-235 อะตอมอื่น ทำให้เกิดปฏิกิริยาเพิ่มมากขึ้นเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction) ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ถ้ามีปริมาณยูเรเนียม-235 ความเข้มข้นสูงพอ

กระบวนการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันต่อเนื่อง
1.
นิวตรอนเข้าชนนิวเคลียสที่ไม่เสถียร ของยูเรเนียม-235
2.
นิวเคลียสแตกออก และให้พลังงานจำนวนมากออกมา
3.
มีนิวตรอนเกิดจากปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
4.
นิวตรอนใหม่เข้าชนนิวเคลียสของอะตอมอื่นๆ ทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่อง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ภายในโรงไฟฟ้า ทำหน้าที่ควบคุมการเกิดปฏิกิริยา ให้อยู่ในระดับที่กำหนด และให้พลังงานความร้อนออกมา ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (nuclear fuel) ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ยูเรเนียม ที่เพิ่มระดับความเข้มข้น (enrich) ของอะตอมของยูเรเนียม-235 จะถูกจัดเรียงไว้ภายในแกนของเครื่องปฏิกรณ์ (reactor core)

ปฏิกิริยาฟิชชันจะเกิดได้ดี ถ้านิวตรอนอิสระที่เข้าทำปฏิกิริยากับยูเรเนียมมีความเร็วต่ำ แท่งเชื้อเพลิงจึงถูกจัดเรียงไว้ภายในสารที่เรียกว่า สารหน่วงนิวตรอน (moderator) ซึ่งจะลดความเร็วของนิวตรอนลง
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่ อย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้น้ำความดันสูง (pressurised water reactor) ใช้น้ำในการระบายความร้อน (coolant) และใช้เป็นสารหน่วงนิวตรอนในเวลาเดียวกัน

น้ำทำหน้าที่เป็นตัวพาพลังงานความร้อนจากแกนเครื่องปฏิกรณ์ เพื่อนำไปใช้ในการผลิตไอน้ำ (steam) ที่นำไปปั่นกังหัน (turbines) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การรักษาระดับของปฏิกิริยาให้คงที่ จะต้องทำให้แต่ละอะตอมที่แตกออกจากการเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน มีเพียง 1 นิวตรอน ที่ไปทำให้เกิดฟิชชันกับอะตอมอื่น การควบคุมนี้ ใช้แท่งควบคุม (control rods) ที่ทำจากวัสดุบางชนิด เช่น แคดเมียม หรือโบรอน ซึ่งจะดูดกลืนนิวตรอนบางส่วน ที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิชชัน แท่งควบคุมจึงสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันมากขึ้นโดยดูดกลืนนิวตรอนให้น้อยลง หรือทำให้เกิดฟิชชันน้อยลงโดยดูดกลืนนิวตรอนออกไปมากขึ้น

โครงสร้างและส่วนประกอบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบใช้น้ำความดันสูง

เครื่องปฏิกรณ์ถูกครอบด้วยชั้นของคอนกรีตแบบหนักพิเศษ (heavy concrete) ซึ่งสามารถป้องกันรังสี ไม่ให้ออกไปสู่สิ่งแวดล้อม

เครื่องปฏิกรณ์แบบใหม่ได้รับการออกแบบ ให้ดับเครื่องเองถ้าอยู่นอกการควบคุม สภาวะที่ทำให้เครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้ ในระหว่างที่เดินเครื่องต้องมีการโต้ตอบกับผู้ควบคุมตลอดเวลา ด้วยช่วงเวลาที่คงที่ ซึ่งแตกต่างจากเครื่องปฏิกรณ์ฯ ที่เชอร์โนบิล (Chernobyl reactor) ที่ใช้ระบบการโต้ตอบเพื่อทำให้การเกิดปฏิกิริยาอยู่ภายใต้การควบคุม

 
ถอดความจาก In depth: Nuclear explained
เวบไซต์ news.bbc.co.uk