เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

หน้า - มีนาคม 31, 2551
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ของยุคปัจจุบันทั้งหมดมีการออกแบบที่แต่เดิมพัฒนาขึ้นเพื่อผลิตแร่พลูโตเนียมเพื่อการทหาร หรือสำหรับเรือดำน้ำที่ขับเคลื่อนโดยพลังงานนิวเคลียร์ หรือ เรือต่างๆ ของกองทัพเรือ ถึงแม้ว่ามีหลายวิธีในการจัดการกับเชื้อเพลิง วัสดุระบายความร้อน และ ตัวหน่วงความเร็วนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์ แต่วิธีการเหล่านั้นเปรียบเสมือนคำที่แตกต่างกันของความคิดหนึ่ง โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นเครื่องอัดไอน้ำที่ได้รับการยกย่อง ที่เริ่มมีการออกแบบรูปลักษณ์พื้นๆ ในช่วงทศวรรษ 2493

ไม่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่่องใดที่ปลอดภัย

เมื่อสิ้นพ.ศ. 2548 มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 443 เครื่อง ที่ปฏิบัติการใน 31 ประเทศ อายุ ขนาด และ ประเภทของการออกแบบ ของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้แตกต่างกันอย่างมาก แต่กล่าวได้ว่าทุกเครื่องมีข้อบกพร่องด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรงมากที่ติดมาโดยกำเนิด ซึ่งไม่สามารถกำจัดไปได้ด้วยการปรับปรุงความปลอดภัย

มีความเห็นร่วมกันว่าการยืดอายุของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ ใน 2 ทศวรรษที่ผ่านมา มีกระแสต่อต้านการสั่งซื้อเครื่องปฏิกรณ์เครื่องใหม่ๆ อยู่เป็นปกติ ผลลัพธ์ก็คือ อายุเฉลี่ยของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้นทุกๆ ปี และปัจจุบันเท่ากับ 21 ปี

เมื่อเริ่มก่อสร้าง มีการตั้งสมมติฐานว่าเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้จะไม่สามารถปฏิบัติการมากกว่า 30 หรือ 40 ปี อย่างไรก็ตาม เพื่อทำกำไรให้ได้สูงสุด การยืดอายุการใช้งานจึงเป็นข้อเสนอที่น่าดึงดูดใจสำหรับผู้ประกอบการพลังงานนิวเคลียร์แม้จะมีอันตรายก็ตาม ในขณะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในโลกมีอายุมากขึ้น ได้มีความพยายามที่จะละเลยบทบาทของอายุการใช้งาน เช่น การทำให้คำจำกัดความของคำว่าอายุการใช้งานแคบลง


ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

การออกแบบที่มีชัยเหนือแบบอื่นๆ
ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ปฏิบัติการอยู่ก็คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แรงดันน้ำ (Pressurised Water Reactor; PWR) ซึ่ง 214 เครื่องปฏิบัติการอยู่ทั่วโลก แรกเริ่มนั้นเข้าใจกันว่ามันถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ขับเคลื่อนเรือดำน้ำของกองทัพ ดังนั้นจึงมีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่มีพลังงานสูง ดังนั้น น้ำที่ใช้ทำความเย็นให้กับแผงวงจรหลักของเครื่องปฏิกรณ์จึงมีอุณหภูมิและแรงดันสูงกว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่มีรูปแบบที่ใกล้เคียงกัน ปัจจัยเหล่านี้ สามารถเร่งให้เกิดการกัดกร่อนและการกะเทาะของส่วนประกอบต่างๆ โดยเ้ฉพาะเครื่องกำเนิดไอน้ำที่ปัจจุบันต้องเปลี่ยนบ่อยๆ


ซูเปอร์ฟีนิกซ์ ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบเพาะเชื้อเพลิงเร็ว (Fast Breeder)

Superphenix nuclear Fast Breeder reactor.

ตัวอย่างอุบัติเหตุที่ร้ายแรงที่สุดเกิดขึ้นที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เดวิด-เบส ในรัฐโอไฮโอ สหรัฐอเมริกา โดยรอยแยกถูกปล่อยให้ขยายตัวเป็นเวลาประมาณ 1 ทศวรรษ แม้จะมีการตรวจสอบเป็นประจำก็ตาม เมื่อถูกพบ รอยแยกนั้นได้เจาะทะลุถังอัดแรงดันหนา 160 มิลลิเมตรที่มีแผ่นเหล็กหนาเพียง 5 มิลลิเมตรเป็นตัวบุถัง ซึ่งกำลังโป่งนูนเพราะแรงดัน ทำให้ระบบทำความเย็นหลักซึ่งเป็นระบบรักษาความปลอดภัยที่สำคัญที่สุด ไม่ส่งความเย็นเข้าถัง

เครื่องปฏิกรณ์ที่มีการออกแบบและความเป็นมาคล้ายกับเครื่อง PWR คือ VVER ของรัสเซีย ปัจจุบัน VVER 53 เครื่อง ถูกใช้ใน 7 ประเทศในยุโรปตะวันออก VVER 440-230 ซึ่งเก่าแก่ที่สุด มีข้อบกพร่องด้านการออกแบบที่ร้ายแรงมาก ดังนั้นกลุ่มประเทศมั่งคั่ง 8 ประเทศ (G8) และสหภาพยุโรปจึงเชื่อว่าเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถปรับปรุงให้ตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยที่เป็นที่ยอมรับอย่างประหยัดงบประมาณได้ สิ่งที่น่าวิตกเป็นพิเศษ คือ การขาดระบบป้องกันการปล่อยกัมมันตภาพรังสี และระบบทำความเย็นหลักในภาวะฉุกเฉินที่เพียงพอ

เครื่องปฏิกรณ์ที่มีการออกแบบเหนือชั้นเป็นอันดับที่ 2 คือ เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด (
Boiling Water Reactor; BWR) ซึ่งพัฒนามาจาก PWR โดย 90 เครื่องปฏิบัติการอยู่ทั่วโลก BWR ถูกดัดแปลงเพื่อให้มีรูปแบบเรียบง่ายขึ้น และเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อน โดยการใช้แผงวงจรเดี่ยว และไอน้ำกำเนิดไฟฟ้าตรงแกนของเครื่องปฏิกรณ์ อย่างไรก็ตามการดัดแปลงนี้ล้มเหลวในการปรับปรุงความปลอดภัย ดังนั้น BWR จึงมีอันตรายร้ายแรงส่วนมากที่ PWR มี และยังมีปัญหาใหม่จำนวนหนึ่งเพิ่มขึ้นอีกด้วย

เครื่องปฏิกรณ์ที่เหนือชั้นอันดับที่ 3 ที่ถูกใช้อยู่ในปัจจุบัน คือ เครื่องปฏิกรณ์แบบแรงดันน้ำมวลหนัก (
Pressurised Heavy Water Reactor) โดย 39 เครื่องปฏิบัติการอยู่ใน 7 ประเทศในปัจจุบัน การออกแบบหลักของเครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้ คือ เครื่องปฏิกรณ์แคนดู (CANDU) ของแคนาดา ซึ่งได้รับเชื้อเพลิงจากแร่ยูเรเนียมธรรมชาติ และได้รับความเย็นและมีอุณหภูมิพอเหมาะด้วยน้ำมวลหนัก การใช้แร่ยูเรเนียมธรรมชาติได้เพิ่มปริมาตรของยูเรเนียมที่แกน ซึ่งอาจนำไปสู่ความไม่มีเสถียรภาพ โดยท่อแรงดันที่มีท่อยูเรเนียมมีโอกาสถูกถาโถมด้วยนิวตรอน ประสบการณ์การใช้ในแคนาดาแสดงให้เห็นว่าท่อยูเรเนียมเสื่อมสภาพลงหลังจากนั้น และต้องดำเนินการซ่อมแซมซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง โดยบางกรณีต้องซ่อมแซมหลังปฏิบัติการไปได้ 20 ปีเท่านั้น

เครื่องปฏิกรณ์ที่ออกแบบ ติดตั้ง และ ดำเนินการในรัฐเซีย คือ เครื่องปฏิกรณ์
RBMK ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดที่ลดอุณหภูมิด้วยตะกั่วดำ RBMK เคยถูกใช้ที่ โรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลในประเทศยูเครน ซึ่งเคยเกิดอุบัติเหตุพลังงานนิวเคลียร์ฝ่ายพลเรือนครั้งร้ายแรงที่สุดในโลก ในพ.ศ. 2529 ความบกพร่องทางการออกแบบขั้นมูลฐานของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ทำให้ชุมชนนานาชาติจำแนกเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ว่าอยู่ในประเภท "ไม่สามารถปรับปรุงคุณภาพได้" และพยายามหาทางยุติการดำเนินการ โดยมีการหยุดดำเนินการแล้วและจะหยุดการดำเนินการในลิธัวเนียและยูเครน ถึงกระนั้นก็ตาม กำลังมีความพยายามที่จะยืดอายุเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ในรัสเซีย แทนที่จะยุติการใช้งานก่อนหมดอายุ


สหราชอาณาจักรได้พัฒนารูปแบบเครื่องปฏิกรณ์จากเครื่องปฏิกรณ์ผลิตแร่พลูโตเนียมออกมา 2 รูปแบบ ได้แก่ แม็กน็อกซ์ (Magnox) ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียมธรรมชาติ ที่ลดอุณหภูมิด้วยตะกั่วดำ และใช้อากาศทำความเย็น จากนั้นมีการออกแบบ เครื่องปฏิกรณ์ก๊าซขั้นสูง (
Advanced Gas Reactor; AGR) เครื่องปฏิกรณ์แม็กน็อกซ์ซึ่งตัวเครื่องทำด้วยเหล็กทนแรงดันแบบเก่า ได้ประสบกับการกัดกร่อนจนถึงปัจจุบัน ปัญหาเหล่านี้เลวร้ายลงไปอีกด้วยอายุทางความร้อน (เวลาที่ทำให้วัสดุเปราะ ณ อุณหภูมิเฉพาะ) และความเสื่อมสภาพของวัสดุที่เกิดจากนิวตรอนทำให้เปราะ ถังอัดแรงดันที่ล้มเหลวเนื่องจากความเปราะอาจทำให้เครื่องทำความเย็นหลักหยุดทำงาน และอาจปล่อยกัมมันตภาพรังสีปริมาณมากออกมา เหตุผลนี้และเหตุผลอื่นๆ ทำให้โรงไฟฟ้าแม็กน็อกซ์ถูกปิดตัวลง เครื่องปฏิกรณ์ทั้ง 2 ชนิดเป็นไปได้สูงที่จะปล่อยกัมมันตภาพรังสีปริมาณมากออกมา

ข้อมูลเพิ่มเติม

โปรดจำไว้ว่าพลังงานหมุนเวียนคืออนาคต

ดู ปฏิทินนิวเคลียร์ ของกรีนพีซ - อุบัติเหตุนิวเคลียร์ในทุกวันของปี 2549

รายงาน อันตรายร้ายแรงจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ - อันตรายที่กำลังเกิดขึ้นจากการดำเนินการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ดาวน์โหลด อภิธานศัพท์นิวเคลียร์ ของกรีนพีซ