| หลักการกำจัดกากจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ |
กากจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มิใช่กากที่ไม่มีคุณค่า แต่กากเหล่านั้นยังมีคุณค่ามากมาย ทั้งด้านพลังงานและการแพทย์ เช่น พลูโตเนียม ไอโซโทปต่าง ๆ ขึ้นกับชนิดของโรงไฟฟ้าที่ใช้หลักการ กำจัดกากจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของสารรังสีสู่สิ่งแวดล้อม มีหลายวิธีตามขั้นตอนที่กำหนดโดยองค์กรระหว่างประเทศ วิธีเหล่านี้จะใช้ตามสภาพของกากและระดับความแรงของรังสี เช่น การทำให้เข้มข้นแล้วเก็บรวบรวมไว้ ทำให้เจือจางแล้วระเหยทิ้งเก็บแล้วปล่อยให้สลายตัวไปตามครึ่งชีวิตของสาร รังสีนั้น เป็นต้น ในการบำบัดกากจากโรงไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ตามชนิดของกากนั้น เช่น ถ้าเป็นของเหลวจะใช้วิธีต้มระเหยแล้วเก็บในภาชนะที่คงทน รอการสลายตัว ทำเป็นของแข็ง ทำเป็นผลึกแล้วรวบรวมแล้วให้รังสีสลายตัว เป็นต้น แล้วนำไปทิ้งถาวรโดยการ ฝังดินในระดับต้น ลึก หรือทิ้งทะเล ซึ่งในประเทศสหรัฐอเมริกามีแหล่งเก็บกากเหล่านี้ทั้งที่มาจาก โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์และอื่น ๆ ทั่วประเทศ
| ชนิดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ |
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เป็นทาง เลือกและทางออกที่สำคัญของประเทศไทย ที่จะแก้ปัญหาด้านพลังงานในระยะยาวได้ ซึ่งในประเทศที่พัฒนาแล้วและประเทศกำลังพัฒนาได้ใช้โรงไฟฟ้าพลังงาน นิวเคลียร์กันอย่างกว้างขวาง ปี 2548 ทั่วโลกมีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ดำเนินการผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ถึง 439 โรง มีกำลังผลิต 336,331 GW(e) และมีอีก 25 โรง ในประเทศ อินเดีย ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ สวีเดน เยอรมันและปากีสถาน ซึ่งอยู่ในขั้นตอนการก่อสร้าง
ถึงแม้จะมีนโยบายชะลอการใช้พลังงาน นิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า แต่แทบทุกประเทศได้กำหนดให้พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานทดแทนและพลังงานทาง เลือกสำหรับประเทศในระยะยาว โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีการพัฒนามาโดยตลอด ตั้งแต่เริ่มใช้กันในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สอง พอจะกล่าวโดยหลัก ๆ ว่าโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่เด่น ๆ มีอยู่ 3 แบบใหญ่ ๆ คือ
- โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบความดันสูง (Pressurized Water Reactor PWR)
- โรง ไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor BWR)
- โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบใช้ Heavy Water (Canadian Uranium Deuterium : CANDU)
| วงจรของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ |
แหล่งพลังงานนิวเคลียร์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ามาจาก ธาตุยูเรเนียม ซึ่งเป็นธาตุที่มีอยู่ในธรรมชาติ เป็นธาตุหนัก และมีน้ำหนักอะตอน 92 ธาตุยูเรเนียมมี 3 ไอโซโทป คือ ยูเรเนียม 234, ยูเรเนียม 235 และ ยูเรเนียม 238 ซึ่งมีอยู่ 0.01%, 0.71% และ 77.29% ตามลำดับ ยูเรเนียม 235 เป็นไอโซโทปที่แตกตัวได้ (1 กรัมของ U235 ถูกชนได้นิวตรอน จะแตกตัวให้พลังงาน MW-day คิดเป็นพลังงานความร้อน 3 ล้านเท่าของการเผาถ่านหินที่น้ำหนักเท่ากัน) นอกจากนี้ยังมีธาตุอื่น ๆ ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงเช่น ธอเรียม 232, รูเรเนียม 238, พลูโตเนียม 239 เป็นต้น
วงจรของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เริ่มตั้งแต่การนำธาตุยูเรเนียมมาจากเหมืองผลิตในรูป yellow cake หรือ U3O8 ผ่านกระบวนการทางเคมีเป็น Uranium hexafluoride (UF6) และทำให้เข้มข้น จากนั้นนำไปแปรสภาพเป็น Uranium dioxide (UO2) และประกอบเป็นแท่งเชื้อเพลิง จึงนำไปใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ยูเรเนียม 235 ส่วนใหญ่จะหมดไป เชื้อเพลิงนั้นถูกเรียกว่า Spent Fuel และถูกนำไปเก็บในบ่อน้ำภายในโรงไฟฟ้า เพื่อรอให้ความร้อนและรังสีลดลง จากนั้นอาจนำไป reprocessing เพื่อแยกเอาส่งที่ยังเป็นประโยชน์มาใช้ เช่นพลูโตเนียม สารประกอบยูเรเนียม และไอโซโทปที่เป็นประโยชน์ ในขณะเดียวกันยังเป็นการลดขนาดและแยกชนิดของกากรังสีเพื่อความเหมาะสมในการกำจัดอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาวงจรของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ให้สามารถสร้างและนำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์กลับมาใช้จากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โดยการนำยูเรเนียมและพลูโตเนียมจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ทั่ว ๆ ไป ซึ่งเกิดปฏิกิริยาแตกตัวด้วย Thermal Neutron มาใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบ Fast Breeder Reactor ทำให้ได้ยูเรเนียมกลับไปใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบแรกได้อีก ทั้งหมดนี้ทำให้เกิดวงจรการผลิตและใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ขึ้น
จากรายงานการศึกษาการนำพลังงานนิวเคลียร์มาผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย สรุปว่า แหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมของประเทศไทยยังไม่มีการสำรวจอย่างจริงจัง แต่จากความรู้ ความสามารถโดยเฉลี่ยด้านนิวเคลียร์ในปัจจุบันยังไม่มีศักยภาพที่จะสร้างประโยชน์จากแหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมได้ ไม่ว่าจะพัฒนาเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้เองหรือผลิตเพื่อขาย เนื่องจากความรู้ด้านนิวเคลียร์ยังไม่แพร่หลายจริงจัง แต่สามารถผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้แล้วใน lab scale แต่ยังไม่ถึงขั้นประกอบเป็นแท่งเชื้อเพลิงได้
แหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมของโลก ในช่วงกลางปี 2548 ราคา U3O8 ต่อปอนด์ เท่ากับ 29.0 เหรียญสหรัฐ
ในอนาคตแหล่งบเชื้อเพลิงยูเรเนียม จะมิใช่มาจากธรรมชาติหรือจากเหมืองแต่อย่างเดียวเท่านั้น จะมีแหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่มาจากการนำวัสดุเชื้อเพลิงกลับมาใช้ใหม่จากเชื้อเพลิงในอุปกรณ์ปรมาณูที้งทางทหารและพลเรือน รวมถึงแหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมจากการเก็บสำรองที่เหลือใช้ด้วย
แหล่งรังสีของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์
แหล่งรังสีของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โดยทั่วไปมักจะมุ่งคิดถึงเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่อยู่ในเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ ภายในเครื่องปฏิกรณ์จะเกิดปฏิกิริยาแตกตัวในนิวเคลียสของอะตอมของบางธาตุ เช่น ธาตุยูเรเนียม ถูกชนด้วยนิวตรอน ทำให้นิวเคลียสแตกตัวออก แล้วให้พลังงานออกมาตามกฎของ Einstein (E=mc2) การชน 1 ครั้ง ให้พลังงาน 7.6*10-12 แคลอรี่ และนำความร้อนที่ได้มาผลิตไอน้ำเพื่อหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า และธาตุเหล่านี้จะให้รังสีออกมาเพื่อให้ตัวเองเกิดการเสถียร ในขณะเดียวกันมีโอกาสที่นิวตรอนจะถูกดูดกลืนโดยธาตุอื่นแล้วทำให้ธาตุนั้นให้รังสีออกมาได้ เช่น น้ำ, Heavy water, ก๊าซในช่องระหว่างผนังแท่งเชื้อเพลิงเป็นต้น ทำให้หลายระบบสามารถให้รังสีได้โดยการ activation และการเปรอะเปื้อนรังสี รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก activation และ Photoneutron (นิวไคลด์ของธาตุหนักจับแกมมาที่มีพลังงานมากกว่า 2.21 MeV หรือมากกว่าแล้วให้นิวตรอน)
*อ้างจาก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น