พลังงานนิวเคลียร์


     พลังงานนิวเคลียร์ เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่ง ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ นิวเคลียร์ เป็นคำคุณศัพท์ของคำว่า นิวเคลียส ซึ่งเป็นแก่นกลางของอะตอมธาตุ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน และนิวตรอน         ซึ่งยึดกันได้ด้วยแรงของอนุภาคไพออน

        พลังงานนิวเคลียรหมายถึง พลังงานไม่ว่าลักษณะใดๆก็ตาม ซึ่งเกิดจากนิวเคลียสอะตอมโดย

        พลังงานนิวเคลียร์แบบฟิซชั่น (Fission) ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม พลูโทเนียม เมื่อถูกชนด้วยนิวตรอนหรือโฟตอน
        พลังงานนิวเคลียร์แบบฟิวชั่น (Fusion) เกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสธาตุเบา เช่น ไฮโดรเจน
        พลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี (Radioactivity) ซึ่งให้รังสีต่างๆ ออกมา เช่น อัลฟา เบตา แกมมา และนิวตรอน เป็นต้น
        พลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากการเร่งอนุภาคที่มีประจุ (Particle Accelerator) เช่น อิเล็กตรอน โปรตอน ดิวทีรอน และอัลฟา เป็นต้น
        พลังงานนิวเคลียร์ บางครั้งใช้แทนกันกับคำว่า พลังงานปรมาณู นอกจากนี้พลังงานนิวเคลียร์ยังครอบคลุมไปถึงพลังงานรังสีเอ็กซ์ด้วย
   (พ.ร.บ. พลังงานเพื่อสันติ ฉบับที่ 2 พ.ศ. 2508) พลังงานนิวเคลียร์ สามารถปลดปล่อยออกมาเป็นพลังงานหลายรูปแบบ เช่น พลังงานความร้อน
   รังสีแกมมา อนุภาคเบต้า   อนุภาคอัลฟา อนุภาคนิวตรอน เป็นต้น

        รูปแบบของพลังงานนิวเคลียร์ 
สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ตามลักษณะวิธีการปลดปลิอยพลังงานออกมา คือ

        พลังงานนิวเคลียร์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะเฉียบพลัน

    เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมไม่ได้ (Uncontrolled reactions) พลังงานของปฏิกิริยาจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เป็นเหตุให้เกิดการระเบิด (Nuclear Explosion) สิ่งประดิษฐ์ที่ใช้หลักการเช่นนี้ ได้แก่ ระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) หรือระเบิดไฮโดรเจน และหัวรบนิวเคลียร์ แบบต่างๆ การใช้ระเบิดนิวเคลียร์ในโครงการด้านสันติ เช่นการขุดหลุมลึก (Cratering) ขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น เคยมีโครงการจะนำมาใช้ขุดคลองที่คอคอดกระ จังหวัดระนอง เพื่อทำเป็นคลองน้ำลึก สำหรับให้เรือสินค้า เรือเดินสมุทรแล่นผ่านโดยไม่ต้องอ้อมประเทศมาเลเซีย การขุด อ่างเก็บน้ำ การทำท่าเรือน้ำลึก และการตัดช่องเขา เป็นต้น การขุดทำโพรงใต้ดิน(Contained Explosion) สำหรับกระตุ้นแหล่งน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติในชั้นหินลึก และในการผลิตแหล่งแร่ เป็นต้น


  พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้         
   ในปัจจุบัน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้ตลอดเวลา (Controlled nuclear reaction) ซึ่งมนุษย์ได้นำเอาหลักการมาพัฒนาขึ้น จนถึงขั้นที่นำมาใช้ประโยชน์ในระดับขั้นการค้า หรือบริการสาธารณูปโภคได้แล้ว มีอยู่แบบเดียวคือ ปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของไอโซโทปยูเรเนียม-235 และของไอโซโทปที่แตกตัวได้ (Fissile isotopes) อื่นๆอีก 2 ชนิด (ยูเรเนียม-238 และพลูโตเนียม 239) ส่วนปฏิกิริยาการรวมตัว (Fusion)ของไอโซโทปต่างๆ ของไฮโดรเจนหรือที่เรียกกันอีกอย่างหนึ่งว่า ปฏิกิริยา เทอร์โมนิวเคลียร์นั้น มนุษย์ยังคงค้นพบวิธีควบคุมได้ เฉพาะในบรรยากาศพิเศษของห้องทดลอง ดังนั้น จึงยังไม่อาจนำมาใช้ประโยชน์ในทางสันติ ในเชิงการค้าได้ สิ่งประดิษฐ์ซึ่งทำงานโดยหลักการของปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู (Nuclear reactors) หรือที่บางท่านอาจนิยมเรียกว่า เตาปฏิกรณ์ฯ หรือเตาปรมาณู การที่มีผู้นิยมเรียกเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ว่า “เตาปรมาณู” นั้น อาจกล่าวได้ว่าเป็นไปตามแนวคิดที่ถูกทาง เพราะเมื่อมองในแง่ของการใช้งานแล้ว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ก็คือ ระบบอุปกรณ์ที่ใช้ปลดปล่อยพลังงานที่ถูกกักไว้ในแกนกลาง (นิวเคลียส) ของปรมาณูของไอโซโทปที่แตกตัว ได้ให้ออกมาเป็นพลังความร้อนซึ่งเราอาจนำไปใช้ประโยชน์ต่อไปได้นั่นเอง

   เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยได้ปฏิบัติงานเพื่อประโยชน์ของการพัฒนาประเทศจำแนกเป็นหัวข้อใหญ่ๆได้ดังนี้
      - ใช้เป็นเครื่องมือศึกาเกี่ยวกับนิวเคลียร์ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ของเครื่องปฏิกรณ์ฯ นิวเคลียร์ เคมี และรังสีวิทยา

      -ใช้เป็นเครื่องมือผลิตนิวตรอน เพื่อประโยชน์ในด้านประยุกต์ เช่น การผลิตสารไอโซโทปรังสี เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ การเกษตร และอุตสาหกรรม  หรือเพื่อการอาบรังสีนิวตรอนในการวิเคราะห์โดยเทคนิคเชิงนิวเคลียร์

      - เป็นแหล่งกำเนิดรังสีแกมม่าอย่างแรง ซึ่งสามารถใช้ในการศึกษาผลของรังสีต่อวัตถุและคุณภาพของวัตถุ เช่นการเพิ่มคุณค่าของอัญมณีจำพวกพลอยโทพาส เป็นต้น

      -เป็นสถานที่ฝึกอบรมเจ้าหน้าที่ในเทคนิคต่างๆ เกี่ยวกับการปฏิบัติงานกับเครื่องปฏิกรณ์ฯ โดยเฉพาะด้านการจัดการเดินเครื่องปฏิกรณ์ และความปลอดภัย  เป็นการเตรียมการเพื่อการดำเนินการใช้ประโยชน์จากพลังงานนิวเคลียร์ให้ได้อย่างจริงจัง และปลอดภัยในอนาคต เช่น การมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เป็นต้น

   เครื่องเร่งอนุภาค สิ่งประดิษฐ์อีกแบบหนึ่ง ซึ่งให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ควบคุมได้ คือ เครื่องเร่งอนุภาค (Accelerator) ซึ่งให้อนุภาคหลายชนิด และหลายระดับออกมา  อนุภาคที่มีประจุ จะถูกเร่งให้มีพลังงานสูงโดยวิธีทางแม่เหล็กและไฟฟ้า สามารถนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อมวลมนุษย์ ทั้งทางตรงและทางอ้อม เครื่องเร่งอนุภาค เช่น  Cyclotron, Electron beam, Van de Graaff เป็นต้น สำหรับผลิตอนุภาคพลังงานสูงหลายระดับ เช่น KeV, MeV, GeV อนุภาคที่ถูกเร่ง เช่นอิเล็คตรอน โปรตรอน โพสิตรอน  ไพออน มิวออน และ นิวเคลียสของธาตุต่างๆ นอกจากนั้น ยังให้รังสีพลอยได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์อีก เช่น แกมม่า รังสีเอกซ์ และนิวตรอน เป็นต้น  ทั้งนี้ประโยชน์ในการใช้งานจึงกว้างขวาง และแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องอนุภาคที่ผลิตและระดับพลังงาน ซึ่งเครื่องเร่งอนุภาคที่ขอบเขตสามารถทำงานได้

  พลังงานนิวเคลียร์จากสารกัมมันตรังสี
   สารกัมมันตรังสี หรือสารรังสี (Radioactive material) คือสารที่องค์ประกอบส่วนหนึ่งมี ลักษณะเป็นไอโซโทปที่มีโครงสร้างปรมาณูไม่คงตัว (Unstable isotope) และจะสลายตัวโดย การปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีอัลฟา รังสีเบตา รังสีแกมมา หรือรังสีเอกซ์ รูปใดรูปหนึ่ง หรือมากกว่าหนึ่งรูปพร้อมๆกัน ไอโซโทปที่มีคุณสมบัติดังกล่าวนี้ เรียกว่า ไอโซโทป กัมมันตรังสี หรือ ไอโซโทปรังสี ( Radioisotope) คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของไอโซโทปรังสี คืออัตราการสลายตัวด้วยค่าคงตัวที่เรียกว่า”ครึ่งชีวิต(Half life)” ซึ่งหมายถึง ระยะเวลาที่ไอโซโทปจำนวนหนึ่ง จะสลายตัวลดลงเหลือ เพียงครึ่งหนึ่งของจำนวนเดิม ตัวอย่างเช่น ทอง-198 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่ใช้รังสีแกมมารักษาโรค มะเร็ง มีครึ่งชีวิต 2.7 วัน หมายความว่า ถ้าท่านซื้อทอง-198 (ทองที่สามารถสลายตัวได้) มา 10 กรัม หลังจากนั้น 2.7 วัน ท่านจะมีทองเหลืออยู่เพียง 5 กรัม แล้วต่อไปอีก 2.7 วัน ก็จะเหลืออยู่เพียง 2.5 กรัม

  ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์ในกิจการต่างๆ

     กิจการอุตสาหกรรม

     ด้านการแพทย์และอนามัย

     ด้านการเกษตร ชีววิทยา และ อาหาร

     ด้านสิ่งแวดล้อม

     ด้านการศึกษาและวิจัย

               

<>