จากพลังงานฟิชชัน 1 ครั้ง สู่การขับเคลื่อนประเทศ: มหัศจรรย์แห่งฟิสิกส์และการกำกับดูแลความปลอดภัยโดยสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.)

                   ในฐานะ สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) ซึ่งเป็นหน่วยงานกำกับดูแลความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และรังสีของประเทศ เราไม่เพียงแต่มีหน้าที่ดูแลความปลอดภัยของประชาชน แต่ยังมีภารกิจในการส่งเสริมความรู้ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับเทคโนโลยีนิวเคลียร์ วันนี้ ปส. จะพาทุกท่านไปเจาะลึกความลับของปฏิกิริยาฟิชชัน ควบคู่ไปกับมุมมองด้านการกำกับดูแลความปลอดภัยครับ

                   1. ฟิชชัน 1 ครั้ง ให้พลังงานเท่าไหร่? ทำไมเราต้องควบคุม? เมื่อนิวเคลียสของยูเรเนียม-235 (U-235) ดูดกลืนนิวตรอนเข้าไป นิวเคลียสจะเกิดการแตกตัว (Fission) กลายเป็นนิวเคลียสที่เล็กลง พร้อมกับปลดปล่อยนิวตรอนและ “พลังงาน” ออกมา

                   • ฟิชชัน 1 ครั้ง ให้พลังงานประมาณ 200 MeV

                   • หรือคิดเป็นเพียง 0.000000000032 จูล (Joule) เท่านั้น

                   ตัวเลขนี้เล็กมากจนแทบจินตนาการไม่ออก แต่ด้วยพลังงานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงภายในระดับนิวเคลียสนี้เอง ปส. จึงต้องมีมาตรการกำกับดูแลที่เข้มงวด เพื่อให้มั่นใจว่าปฏิกิริยาลูกโซ่เหล่านี้จะถูกควบคุมอยู่ภายใต้สภาวะที่ปลอดภัยและมีเสถียรภาพสูงสุดตลอดเวลา

                   2. พลังงาน 1 จูล คืออะไรในชีวิตประจำวัน? จูล (J) คือหน่วยวัดพลังงาน เพื่อให้เห็นภาพง่ายๆ:

                   • หากเรายกแอปเปิลน้ำหนัก 100 กรัม ขึ้นสูง 1 เมตร จะใช้พลังงานประมาณ 1 จูล

                   • หรือการเปิดหลอดไฟ LED ขนาด 10 วัตต์ เป็นเวลา 1 วินาที จะใช้พลังงาน 10 จูล

                   หากเราต้องการพลังงานรวมเพียง 1 จูล จะต้องเกิดปฏิกิริยาฟิชชันถึง 31,250 ล้านครั้ง! นี่แสดงให้เห็นว่า แม้ฟิชชันแต่ละครั้งจะมีพลังงานน้อยนิด แต่เมื่อเกิดขึ้นซ้ำๆ อย่างมหาศาล ก็สามารถรวมเป็นพลังงานระดับโลกได้

                   3. ก้าวสู่ยุค SMR ขนาด 300 MWe กับการเตรียมความพร้อมของ ปส. ปัจจุบัน ทั่วโลกกำลังให้ความสนใจเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (Small Modular Reactor – SMR) หากลองพิจารณา SMR ขนาด 300 MWe (ผลิตไฟฟ้า 300 เมกะวัตต์):

                   • หากประสิทธิภาพการเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าอยู่ที่ 33% เครื่องปฏิกรณ์จะต้องสร้างกำลังความร้อนถึง 909 MWth

                   • นั่นหมายความว่า ภายในแกนปฏิกรณ์ต้องเกิดฟิชชันถึง 28.4 ล้านล้านล้านครั้งต่อวินาที (2.84 × 10^19 ครั้ง/วินาที) เพื่อนำความร้อนไปผลิตไอน้ำขับกังหัน

                   มุมมองการกำกับดูแล: ปฏิกิริยาจำนวนมหาศาลต่อวินาทีนี้ จำเป็นต้องมีระบบความปลอดภัยที่ซับซ้อนและเชื่อถือได้ ปส. ได้เตรียมความพร้อมในการยกระดับโครงสร้างพื้นฐานด้านกฎระเบียบ (Regulatory Framework) เพื่อประเมินความปลอดภัยของเทคโนโลยี SMR ตรวจสอบระบบระบายความร้อน และระบบหยุดเดินเครื่องฉุกเฉิน เพื่อให้มั่นใจว่าความร้อนมหาศาลนี้จะถูกควบคุมอย่างปลอดภัย 100%

                  4. ใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียมมากแค่ไหน? และการพิทักษ์ความปลอดภัยทางนิวเคลียร์ หากโรงไฟฟ้า SMR ขนาด 300 MWe เดินเครื่องเต็มกำลังต่อเนื่อง 365 วัน:

                   • จะผลิตพลังงานความร้อนรวม 2.87 × 10¹⁶ จูลต่อปี

                   • เทียบเท่าการเกิดฟิชชัน 8.95 × 10²⁶ ครั้งต่อปี

                   • คิดเป็นมวล U-235 ที่เกิดฟิชชันจริงเพียงประมาณ 350 กิโลกรัมต่อปี

                   อย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงจริงที่บรรจุในเตาปฏิกรณ์จะมีองค์ประกอบอื่นร่วมด้วย เช่น U-238 และอาจมีพลูโทเนียมเกิดขึ้นระหว่างการเดินเครื่อง (Burnup)

                    มุมมองการกำกับดูแล: แม้จะใช้เชื้อเพลิงเพียงหลักร้อยกิโลกรัม แต่ ปส. มีพันธกิจสำคัญด้าน “การพิทักษ์ความปลอดภัยทางนิวเคลียร์ (Nuclear Safeguards & Security)” เราต้องทำบัญชีและควบคุมวัสดุนิวเคลียร์ทุกกรัมอย่างเข้มงวด ร่วมกับทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) เพื่อป้องกันการนำไปใช้ในทางที่ไม่ถูกต้อง และกำกับดูแลการจัดการเชื้อเพลิงใช้แล้ว (Spent Fuel) ให้มีความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมสูงสุด

                    5. บทสรุป: พลังงานที่ยิ่งใหญ่ ภายใต้การกำกับดูแลที่รัดกุม ความน่าทึ่งของพลังงานนิวเคลียร์ คือการเปลี่ยนพลังงานระดับอะตอมที่เล็กน้อย ให้กลายเป็นปฏิกิริยาหลายล้านล้านล้านครั้งต่อวินาที สร้างพลังงานสะอาดที่สามารถขับเคลื่อนประเทศได้อย่างเสถียรและต่อเนื่อง

                    ในฐานะ สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ เราตระหนักดีว่า เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูง ย่อมต้องมาพร้อมกับมาตรฐานความปลอดภัยระดับสูงสุด ปส. จึงมุ่งมั่นพัฒนาบุคลากร กฎหมาย และเครือข่ายเฝ้าระวังอย่างไม่หยุดยั้ง เพื่อให้คนไทยมั่นใจได้ว่า พลังงานจากปฏิกิริยาฟิชชันเหล่านี้ จะถูกนำมาใช้เพื่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน

บทความนี้เขียนโดย…

นายแพทย์รุ่งเรือง กิจผาติ เลขาธิการสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

ขอบคุณข้อมูลจาก Nuclear Engineering, Chulalongkorn University…

บทความนี้เผยแพร่ เว็บไซต์ และ Facebook สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ https://www.facebook.com/share/p/1M5duXpy1M/?mibextid=wwXIfr