ถอดรหัสฟุกุชิมะ: สรุปแล้ว “นิวเคลียร์ระเบิด” หรือ “แก๊สไฮโดรเจนระเบิด”? ทำความเข้าใจหลักความปลอดภัยที่ทำให้เราเชื่อมั่นในนิวเคลียร์ยุคใหม่ได้มากขึ้น โดย สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) 
ภาพการระเบิดของอาคารโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิ (Fukushima Daiichi) จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวและสึนามิในปี 2011 เป็นภาพจำที่ทำให้หลายคนเข้าใจผิดว่า “เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกิดการระเบิดเหมือนระเบิดปรมาณู”
สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) ในฐานะหน่วยงานกำกับดูแลความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และรังสีของประเทศไทย ขอชี้แจงข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์เพื่อให้ประชาชนเกิดความเข้าใจที่ถูกต้องว่า แกนนิวเคลียร์ไม่ได้เกิดการระเบิดทางนิวเคลียร์ (Nuclear Explosion) แต่อย่างใด สิ่งที่เกิดขึ้นคือ “การระเบิดทางเคมีของแก๊สไฮโดรเจน” (Chemical Hydrogen Explosion) ซึ่งสะสมอยู่บริเวณชั้นบนของอาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์ชั้นนอก [1, 2]
ทำความเข้าใจง่ายๆ: แก๊สไฮโดรเจนเกิดขึ้นได้อย่างไร?
หากเปรียบเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้น้ำความดันสูง (LWR) เหมือน “หม้อต้มน้ำไฟฟ้าขนาดใหญ่” ที่มีแท่งเชื้อเพลิงแช่อยู่เพื่อสร้างความร้อน:
1. ระบบนิวเคลียร์ดับเครื่องทันที (Scram): เมื่อเกิดแผ่นดินไหว แท่งควบคุมถูกส่งเข้าแกนปฏิกรณ์ทันที ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหยุดลงอย่างสมบูรณ์
2. ความร้อนตกค้าง (Decay Heat) ยังทำงาน: แม้ปฏิกิริยาหลักจะหยุดลงแล้ว แต่สารรังสีภายในเชื้อเพลิงยังคงคายความร้อนออกมาอย่างต่อเนื่อง (คิดเป็นประมาณ 6–7% ของกำลังทั้งหมดในช่วงแรก) [1, 3]
3. ไฟฟ้าดับทั้งโรงงานจากสึนามิ (Station Blackout: SBO): คลื่นยักษ์สึนามิสูงกว่า 14 เมตร ซัดเข้าทำลายระบบไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลสำรองทั้งหมด ปั๊มหมุนเวียนน้ำระบายความร้อนจึงหยุดทำงาน [1]
4. โลหะทำปฏิกิริยากับไอน้ำร้อนจัด: น้ำในเตาระเหยแห้งจนแท่งเชื้อเพลิงโผล่พ้นน้ำ อุณหภูมิพุ่งสูงเกิน 1,000 องศาเซลเซียส ทำให้ปลอกหุ้มเชื้อเพลิงซึ่งทำจากโลหะ “เซอร์โคเนียม” (Zirconium) ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับไอน้ำ ดึงออกซิเจนไปแล้วปลดปล่อย แก๊สไฮโดรเจน ออกมามหาศาล [2, 4]:
5. แก๊สแอบรั่วไปสะสมบนหลังคาอาคาร: เพื่อลดแรงดันในหม้อต้ม เจ้าหน้าที่จำเป็นต้องระบายแรงดันออก แก๊สไฮโดรเจนบางส่วนจึงลอยขึ้นไปสะสมอยู่บริเวณชั้นบนของอาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์ (Reactor Building) [2, 3]
6. เกิดการจุดติดระเบิดทางเคมี: เมื่อแก๊สไฮโดรเจนผสมกับออกซิเจนในอากาศจนได้สัดส่วน 59 % ร่วมกับมีประกายไฟ (จากระบบไฟฟ้ากระตุกหรือความร้อนสะสม) จึงเกิดการระเบิดทางเคมี พังพินาศผนังและหลังคาอาคารชั้นบนสุดลงมา [1, 2]ทำไมเราจึงมั่นใจในพลังงานนิวเคลียร์ยุคใหม่ได้มากขึ้น?
1. เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไม่มีทางระเบิดแบบระเบิดปรมาณู: ยูเรเนียมที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีความเข้มข้นเพียง 3-5 % ซึ่งต่ำมากเมื่อเทียบกับเกรดอาวุธนิวเคลียร์ที่ต้องเข้มข้นเกิน 90 % ทางกายภาพและชีวภาพจึง ไม่สามารถเกิดการระเบิดทางนิวเคลียร์ได้เลย
2. บทเรียนที่นำไปสู่เทคโนโลยีที่ปลอดภัยขึ้น (Passive Safety): หลังเหตุการณ์ฟุกุชิมะ วงการนิวเคลียร์ทั่วโลกและ IAEA ได้ยกระดับมาตรฐานความปลอดภัยขึ้นอย่างมาก โดยเครื่องปฏิกรณ์รุ่นใหม่ เช่น SMR (Small Modular Reactor) จะถูกออกแบบให้มีระบบระบายความร้อนและความปลอดภัยแบบ Passive Safety ที่ทำงานตามกฎธรรมชาติ (การพาความร้อน แรงโน้มถ่วง) โดยไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเลยแม้แต่โวลต์เดียว
3. การตัดโอกาสเกิดไฮโดรเจนด้วยเทคโนโลยีใหม่: โรงไฟฟ้าสมัยใหม่จะติดตั้งอุปกรณ์สลายแก๊สไฮโดรเจนทันทีที่เริ่มสะสมโดยไม่ใช้ไฟฟ้า รวมถึงมีการพัฒนาเชื้อเพลิงแบบทนทานต่ออุบัติเหตุสูง (Accident Tolerant Fuel) เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่เกิดเหตุการณ์แบบฟุกุชิมะซ้ำอีก [1, 3, 4]ข้อเสนอเชิงนโยบายสำหรับประเทศไทย (Policy Recommendations)
แม้ปัจจุบันประเทศไทยจะยังไม่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ แต่มี เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์วิจัย และกำลังศึกษาการประยุกต์ใช้ เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็ก (SMR) ในอนาคตสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) ขอเสนอข้อกำหนดเชิงนโยบายเพื่อยกระดับความมั่นคงปลอดภัย 4 ด้าน ดังนี้:
1. กำหนดมาตรการติดตั้งอุปกรณ์ยับยั้งไฮโดรเจนไร้ไฟฟ้า (Passive Autocatalytic Recombiners – PARs): กำหนดให้อุปกรณ์และสถานภาพนิวเคลียร์ทุกแห่งในประเทศ ต้องติดตั้งอุปกรณ์ PARs ซึ่งใช้แผ่นสารเร่งปฏิกิริยาเปลี่ยนแก๊สไฮโดรเจนและออกซิเจนกลับเป็นน้ำ โดย ไม่ต้องพึ่งพากระแสไฟฟ้า แม้เกิดสถานการณ์ไฟดับทั้งโรงงาน [3, 4]
2. ปรับปรุงกรอบกำกับดูแลการจัดการอุบัติเหตุรุนแรง (Severe Accident Management Guidelines – SAMG): ยกระดับกฎหมายอนุญาตและข้อกำหนดทางเทคนิค ให้ครอบคลุมสถานการณ์อุบัติเหตุเกินสภาวะออกแบบ (Beyond Design Basis Accident) และการรับมือเหตุการณ์ Station Blackout (SBO) ระยะยาว [1, 5]
3. ส่งเสริมเทคโนโลยีเชื้อเพลิงทนทานต่ออุบัติเหตุ (Accident Tolerant Fuel – ATF): สนับสนุนการวิจัยและเลือกใช้แท่งเชื้อเพลิงรุ่นใหม่ที่ไม่เกิดปฏิกิริยากับไอน้ำเมื่อเจอความร้อนสูง เช่น การใช้ปลอกหุ้มเคลือบสารโครเมียม หรือวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เพื่อตัดวงจรการเกิดแก๊สไฮโดรเจนตั้งแต่ต้นทาง [4]
4. ยกระดับระบบสื่อสารความเสี่ยงและสร้างความเข้าใจแก่ประชาชน (Risk Communication System): จัดตั้งศูนย์ข้อมูลวิกฤตรังสีและนิวเคลียร์ที่โปร่งใส ชี้แจงข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์อย่างตรงไปตรงมา เพื่อให้ประชาชนมีความรู้ความเข้าใจที่ถูกต้อง แยกแยะระหว่างความเสี่ยงทางเคมีและความเสี่ยงทางรังสีได้ และสร้างความมั่นใจในมาตรฐานการกำกับดูแลของประเทศ [3, 5]
บทความนี้เขียนโดย…
นายแพทย์รุ่งเรือง กิจผาติ เลขาธิการสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม
เอกสารอ้างอิง (References)
1. International Atomic Energy Agency (IAEA), The Fukushima Daiichi Accident, Report by the Director General, Vienna, 2015.
2. U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC), Light Water Reactor Hydrogen Manual, NUREG/CR-2726, Washington D.C.
3. National Research Council, Lessons Learned from the Fukushima Nuclear Accident for Improving Safety of U.S. Nuclear Plants, The National Academies Press, Washington D.C., 2014.
4. OECD Nuclear Energy Agency (NEA), State-of-the-Art Report on Nuclear Fuel Behaviour under Accident Conditions, NEA No. 7311, 2018.
5. สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.), รายงานการวิเคราะห์ความปลอดภัยและการเตรียมความพร้อมรับมือภาวะฉุกเฉินทางรังสีและนิวเคลียร์ของประเทศไทย, กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม.
บทความนี้เผยแพร่บน Facebook สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ
https://www.facebook.com/share/p/1CBkTKDK5w/
สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.)
เผยแพร่โดย : กลุ่มเผยแพร่และประชาสัมพันธ์ สำนักงานเลขานุการกรม เบอร์โทรศัพท์ภายใน 1110 , 1120
