บทความโดย : SuperBlack
จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวและสึนามิถล่มเกาะญี่ปุ่นเมื่อวันที่ 11 มีนาคมที่ผ่านมาจนก่อให้เกิดวิกฤตการณ์ต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุคุชิมะ (Fukushima Nuclear Power Plant) ทำให้ชาวโลกหันมาให้ความสนใจและตั้งคำถามว่าเหตุใดประเทศญี่ปุ่นซึ่งได้ชื่อว่าเป็นประเทศที่มีวิทยาการทันสมัยที่สุดประเทศหนึ่งจึงไม่สามารถรับมือกับอุบัติภัยครั้งนี้ได้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีระบบป้องกันที่ดีเพียงใด เราจะไปหาคำตอบกันครับ
ก่อนอื่น เรามาดูกันว่าบนโลกใบนี้มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ตั้งอยู่ที่ไหนกันบ้าง จากจุดแดงที่เห็นบนแผนที่จะพบว่าบริเวณที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หนาแน่นมากที่สุดคือแถบ ยุโรป อเมริกา และญี่ปุ่น
ข้อมูลจากทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency – IAEA) ระบุว่าเมื่อสิ้นปี 2549 ทั่วโลกมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เดินเครื่องอยู่ 437 หน่วย โดยญี่ปุ่นมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากเป็นอันดับสามของโลก คือ 55 โรง รองจากสหรัฐอเมริกาที่มีอยู่ 104 โรง และฝรั่งเศสที่มีอยู่ 59 โรง
หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จัดเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนชนิดหนึ่ง มีหลักการทำงานคล้ายคลึงกับโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมัน, ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิง โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น สามารถแบ่งส่วนการทำงานได้ 2 ส่วน คือ ส่วนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และส่วนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เป็นส่วนที่ให้กำเนิดความร้อนโดยมีแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ถูกใส่แช่ไว้ในน้ำภายในโครงสร้างปิดสนิท การนำอนุภาคนิวตรอนที่ได้มาจากสารรังสีเข้าไปกระตุ้นธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม จะทำให้เกิดการแตกตัวกลายเป็นธาตุใหม่ ซึ่งจะมีการปลดปล่อยความร้อนออกมา ความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Fission Nuclear Reaction) จะถูกนำไปต้มน้ำจนเดือดกลายเป็นไอน้ำ และแรงดันจากไอน้ำก็จะถูกส่งไปหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป
ปฏิกิริยาฟิชชันในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะให้ความร้อนออกมาอย่างมหาศาล โดยเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเท่าแท่งชอล์กหนักประมาณ 20 กรัม จะให้ความร้อนเทียบเท่ากับน้ำมัน 1 ตัน ทั้งนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาด 1,000 เมกะวัตต์ จะใช้แท่งเชื้อเพลิงปีละประมาณ 27 ตัน สามารถผลิตไฟฟ้าเทียบเท่าการใช้น้ำมันปีละประมาณ 2.6 ล้านตัน
จากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุคุชิมะนั้น ในช่วงแรกเกิดความสับสนในทางข่าวสารว่าสิ่งที่ระเบิดคือเตาปฏิกรณ์ แต่แท้ที่จริงแล้ว สิ่งที่ระเบิดนั้นเป็นเพียงตัวอาคารที่ถูกแรงอัดจากก๊าซไฮโดรเจนภายในเนื่องจากความร้อนที่สูงขึ้นนั่นเอง
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุคุชิมะ ไดอิชิ นั้นมีทั้งหมด 6 โรง ใช้เทคโนโลยีแบบ BWR ซึ่งเครื่องหมายเลข 1 มีอายุมากที่สุดถึง 40 ปี มีอุปกรณ์ตรวจวัดกรณ๊เกิดอุบัติภัย เช่น แผ่นดินไหว สึนามิ หากมีความรุนแรงถึงระดับที่อาจเป็นอันตราย โรงไฟฟ้าก็จะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติ แต่ถึงแม้ว่าโรงไฟฟ้าจะหยุดทำงานแล้วแต่ความร้อนที่เกิดขึ้นในขณะเดินเครื่องยังคงมีสะสมอยู่ จึงจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนออกไปโดยใช้ระบบหล่อเย็น ซึ่งระบบหล่อเย็นนี้ต้องใช้ไฟฟ้าในการเดินระบบ แต่ในเหตุการณ์ครั้งนี้หลังจากเกิดแผ่นดินไหวโรงไฟฟ้าได้รับความเสียหายและถูกตัดขาดจากแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าภายนอก ระบบหล่อเย็นจึงไม่สามารถทำงานได้
จากคลิปวิดีโอ แสดงให้เห็นแกนปฏิกรณ์ที่ถูกแช่อยู่ในน้ำเพื่อระบายความร้อน หากระดับน้ำลดลงความร้อนของแกนปฏิกรณ์จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้นจนถึงจุดๆ หนึ่ง แกนปฏิกรณ์จะเริ่มหลอมละลาย ทำให้สารกัมมันตรังสีเริ่มแพร่กระจายออกมา
ดังนั้น เมื่อเตาปฏิกรณ์ซึ่งเป็นระบบปิดมีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้นเรื่อยๆ จากความร้อนที่สะสมอยู่เดิม ระบบหยุดทำงานอัตโนมัติจะเริ่มทำงานทันที เพื่อยุติปฏิกริยานิวเคลียร์ โดยการใส่ตัวหน่วงปฏิกริยาลงไป จากรูปจะเห็นว่าเมื่อแท่งปฏิกรณ์ร้อนขึ้นจะเปลี่ยนเป็นสีแดง ส่วนสีดำที่แทรกเข้ามาตรงกลางนั้นคือ ตัวหน่วงปฏิกริยา เพื่อทำให้ปฏิกริยาค่อยๆ หยุดลง ทั้งนี้การหยุดของ Reactor จะไม่ได้หยุดในทันทีทันใด แต่จะค่อยหยุดๆ ดังนั้น ภายในจึงจำเป็นต้องมีน้ำหล่อเย็นอยู่ตลอดเวลา เพื่อไม่ให้แกนปฏิกรณ์ร้อนจนหลอมละลายดังกล่าว
เมื่อเริ่มทำการหยุดปฏิกริยา ในระบบของโรงไฟฟ้ามีการติดตั้งระบบระบายความร้อนไว้ถึง 3 ขั้นตอน โดย ระบบระบายความร้อนที่ 1 (Cooling System 1) จะเริ่มทำงานเป็นอันดับแรกเพื่อระบายความร้อนออกจากแกนปฏิกรณ์
แต่เนื่องจากผลของแผ่นดินไหว ทำให้ระบบระบายความร้อนที่ 1 ได้รับความเสียหายอย่างหนักจนหยุดทำงาน ระบบระบายความร้อนที่ 2 ซึ่งเป็นระบบสำรองจึงเริ่มทำงานโดยการใช้เครื่องยนต์ดีเซล (Emergency Diesel Generator – EDG) ปั๊มน้ำฉีดเข้าไประบายความร้อนในเตาปฏิกรณ์ แต่หลังจาก EDG ทำงานได้ไม่นานก็ต้องหยุดทำงานเพราะได้รับความเสียหายจากคลื่นสึนามิและอาฟเตอร์ช็อคที่ตามมาหลังจากแผ่นดินไหว
เมื่อระบบระบายความร้อนที่ 2 ไม่สามารถทำงานได้ ระบบระบายความร้อนที่ 3 หรือระบบฉุกเฉินที่เป็นระบบสุดท้ายจึงถูกนำมาใช้งาน โดยระบบนี้จะใช้ไอน้ำจากความร้อนในเตาปฏิกรณ์มากลั่นตัวเป็นน้ำ แล้วนำกลับไประบายความร้อนในเตาปฏิกรณ์
แต่เมื่อระบบระบายความร้อนที่ 3 เริ่มทำงานกลับพบว่าน้ำในระบบมีไม่เพียงพอ เนื่องจากน้ำได้ระเหยและกลายเป็นก๊าซไฮโดรเจน การเพิ่มขึ้นของก๊าซไฮโดรเจนก็ยิ่งทำให้ความดันภายในอาคารสูงมากขึ้นเรื่อยๆจนจนเกิดการระเบิดขึ้นในที่สุด
ด้วยเหตุนี้ วิศวกรญี่ปุ่นจึงต้องเร่งแก้ไขเหตุการณ์เฉพาะหน้าด้วยการนำน้ำทะเลเข้ามาระบายความร้อนที่เพิ่มสูงขึ้นภายในเตาปฏิกรณ์ ซึ่งแน่นอนว่าการใช้น้ำทะเลไม่ใช่วิธีที่ถูกต้องนัก เพราะในน้ำทะเลมีแร่ธาตุต่างๆเจือปนอยู่มากมาย อาจทำให้เกิดผลกระทบอื่นๆตามมา และระบบภายในเตาปฏิกรณ์ก็ออกแบบมาเพื่อใช้กับน้ำบริสุทธิ์เท่านั้น จึงยังมีความพยายามหาวิธีต่างๆเพื่อแก้ไขปัญหาต่อไป ไม่ว่าจะเป็นการเทคอนกรีตเพื่อกลบปิดเตาปฏิกรณ์ การใช้สารเคมีต่างๆ การพยายามซ่อมแซมระบบหล่อเย็นให้กลับมาใช้การได้ เป้าหมายก็เพื่อมิให้แกนปฏิกรณ์ถูกหลอมละลายและแพร่กระจายสารกัมมันตรังสีออกมานั่นเอง
ขณะที่ผู้เชี่ยวชาญทางด้านนิวเคลียร์ของ Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) ก็ออกมาระบุว่า หากแกนปฏิกรณ์ถูกหลอมละลายไปหมด จะทำให้สารกัมมันตรังสีแพร่กระจายออกมาจำนวนมาก พื้นที่ภายในรัศมี 20 กิโลเมตรของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะเป็นพื้นที่เสี่ยง และไม่สามารถเข้าใกล้ได้ โดยประเทศที่จะได้รับผลกระทบโดยตรง คือ ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และแคนาดา ซึ่งกระแสลมจะพัดไปถึง แต่อย่างไรก็ตามผลกระทบที่เกิดขึ้นจะไม่รุนแรงเท่าเหตุการณ์การระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล สหภาพโซเวียต (ปัจจุบันกลายเป็นเขตปกครองของประเทศยูเครน) อย่างแน่นอน เพราะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของญี่ปุ่นมีระบบป้องกันที่ดีกว่ามาก
อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็ยังถือได้ว่าเป็นระบบโรงไฟฟ้าที่มีข้อดีมากที่สุดเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น คือ มีกำลังผลิตที่มากกว่า ใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าถ่านหินและก๊าซ ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกขณะเดินเครื่อง นอกจากนี้ยังโรงไฟฟ้ายังสามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังงานลม และ พลังงานแสงอาทิตย์ ที่ทำงานได้เป็นบางเวลาและให้กำลังการผลิตน้อยกว่า แต่ด้วยอันตรายที่มากกว่าโรงไฟฟ้าประเภทอื่นๆ ในกรณีที่เกิดความผิดพลาด คือ อันตรายจากสารกัมมันตรังสีทำให้ต้องมีระบบควบคุมและจัดการที่ดีพอ จะเห็นได้ว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีระบบป้องกันเป็นอย่างดีหลายขั้นตอน แต่ความรุนแรงจากภัยธรรมชาติครั้งนี้ถือเป็นสิ่งที่เกินความคาดหมาย และนี่ก็เป็นบทเรียนว่ามนุษย์อาจต้องประเมินพลังของธรรมชาติให้สูงยิ่งกว่าเดิม เพราะเหตุการณ์ที่ไม่คาดคิดอาจเกิดขึ้นได้ทุกเวลา
ขอเอาใจช่วยให้ชาวญี่ปุ่นผ่านพ้นวิกฤติครั้งนี้ไปได้ด้วยดีครับ
เรียบเรียงโดยอาศัยข้อมูลและภาพประกอบจาก :
http://www.world-nuclear.org/
http://www.whatisnuclear.com/
http://hilight.kapook.com
http://www.pantip.com (กระทู้ของคุณ Maki Roll และคุณ Spymatrix)
nhk.or.jp
