Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
การนําพลังงานนิวเคลียร์มาผลิตกระแสไฟฟา - Coggle Diagram
การนําพลังงานนิวเคลียร์มาผลิตกระแสไฟฟา
การปล่อยของเสีย (Emissions)
ตรงข้ามกับโรงไฟฟาทีใช้เชือเพลิงฟอสซิล โรงไฟฟานิวเคลียร์ไม่ทําให้เกิดกาซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือกาซซัลเฟอร์ ซึงเปนสาเหตุของปรากฏการณ์เรือนกระจก และฝนกรด จากข้อมูลของสถาบันพลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear Energy Institute) ประเทศสหรัฐอเมริกา การใช้โรงไฟฟานิวเคลียร์ในสหรัฐ ทําให้ไม่มีการปล่อยกาซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 5.1 ล้านตัน ไนโตรเจนออกไซด์ 2.4 ล้านตัน และคาร์บอนไดออกไซด์ 164 ล้านเมตริกตัน ออกสู่บรรยากาศในแต่ละป
เครืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของโรงไฟฟา ทําให้ระดับรังสีบริเวณรอบโรงไฟฟามีค่าสูงขึน แต่ค่าทีสูงขึนมีปริมาณน้อยมาก เมือเทียบกับระดับรังสีทีมีอยู่ในสิงแวดล้อม เจ้าหน้าทีทีปฏิบัติงานภายในโรงไฟฟาจะได้รับรังสีทุกคน แต่ไม่เคยมีสิงทีแสดงให้เห็นว่า ปริมาณรังสีทีได้รับสูงขึนเล็กน้อยนี จะมีผลในทางลบต่อสุขภาพ
ภาพรวมของโรงไฟฟานิวเคลียร์ (Global Map of Nuclear Power Plants)
การผลิตไฟฟาโดยใช้พลังงานนิวเคลียร์ ไม่ได้มีเพียงในสหรัฐอเมริกา ประเทศทีพัฒนาทัวโลกก็มีการใช้โรงไฟฟาพลังงานนิวเคลียร์ สําหรับผลิตกระแสไฟฟาให้แก่ประชาชน นอกจากนัน การผลิตไฟฟาโดยใช้พลังงานนิวเคลียร์ยังมีการเพิมขึนอย่างต่อเนือ งทุกป ถ้าพูดถึงผลกระทบสิงแวดล้อม จากภาวะโลกร้อน และมลภาวะจากกาซทีปล่อยออกมาจากโรงไฟฟาถ่านหิน ความต้องการพลังงานนิวเคลียร์ จึงยังคงมีสูงอย่างต่อเนือง และจะสูงขึนมากใน 10 ปข้างหน้า
จากสถิติของระบบข้อมูลโรงไฟฟานิวเคลียร์ (Power Reactor Information System) ของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency) ชีให้เห็นว่า ในป 1999 มีการใช้โรงไฟฟานิวเคลียร์ 436 โรง ใน 32 ประเทศทัวโลก ซึงได้รวมถึงจํานวน 104 โรง ทีใช้งานอยู่ใน 32 รัฐของสหรัฐอเมริกา
ขณะทีอเมริกากําลังโอ้อวดว่า มีจํานวนโรงไฟฟานิวเคลียร์มากทีสุด แต่ปรากฏว่า กระแสไฟฟาทีผลิตขึนได้ น้อยกว่า 20% ของไฟฟาทีผลิตได้ทัวสหรัฐอเมริกา และหลายประเทศใช้พลังงานนิวเคลียร์มากกว่าสหรัฐ จากการจัดอันดับประเทศทีมีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ 15 ประเทศ ในป 1999 ประเทศฝรังเศส มีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ผลิตไฟฟา 75% ของการผลิตไฟฟาทังหมด ประเทศเบลเยียม 58% สวีเดน 47% เกาหลีใต้ 43% ฮังการี 38% สวิสเซอร์แลนด์ 36% เยอรมัน 31% ญีปุน 36% ฟนแลนด์ 33% สเปน 30% อังกฤษ 29% สาธารณรัฐเชค 20% สหรัฐอเมริกา 19% แคนาดา 13% เมกซิโก 5% และ เนเธอร์แลนด์ 4%
ความปลอดภัย (Safety)
ความปลอดภัยเปนปจจัยหลักทีผู้รับผิดชอบเครืองปฏิกรณ์ต้องคํานึง ถึง เพือทําให้เกิดความมันใจในความปลอดภัยต่อสาธารณชน ความปลอดภัยต่อผู้ทําหน้าทีควบคุมเครืองปฏิกรณ์ฯ และต่อผู้ลงทุน ดังนันการออกแบบเครืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จึงต้องมีการพัฒนาให้อยู่ในมาตรฐานอุตสาหกรรม
มาตรฐานอุตสาหกรรมพัฒนาขึนโดยคณะกรรมการผู้เชียวชาญ ภายใต้การดูแลขององค์กรวิชาชีพ เช่น สมาคมวิศวกรรมเครืองกล (American Society of Mechanical Engineers) ได้ร่วมกันกําหนดมาตรบานทีดีทีสุด ในการออกแบบ การก่อสร้าง และการปฏิบัติงาน ซึงมีประสบการณ์ในการพัฒนาหลายสิบป
การก่อสร้างเครืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มีหลายขันตอน ต้องคัดเลือกสถานทีทีเหมาะสม ต้องออกแบบเครืองปฏิกรณ์ให้เหมาะสมกับสถานทีก่อสร้าง ต้องมีการประกอบชินส่วนขณะทีทําการก่อสร้างโรงไฟฟา การทดสอบเดินเครืองทีกําลังตา และสุดท้ายเดินเครืองเต็มกําลัง แต่ละขันตอน ผู้ออกแบบต้องมันใจว่ามีการปฏิบัติงานเปนไปด้วยความปลอดภัย
นอกจากนัน หน่วยงานทีออกใบอนุญาต (Nuclear Regulatory Commission, NRC) จะตรวจสอบแต่ละกระบวนการ และประเด็นในการขออนุญาต โดยจะให้การอนุญาตเปนรายประเด็น ตามความก้าวหน้าของงาน เมือไม่นานมานี NRC ได้มีการทบทวนมาตรฐานอุตสาหกรรม และได้ออกข้อกําหนดฉบับใหม่ ซึงมาตรฐานทีออกโดย NRC มีฐานะเทียบเท่ากับกฎหมาย ทังนีเพือให้เชือมันว่าโรงไฟฟานิวเคลียร์ทีก่อสร้างใหม่ทุกโรง จะมีกระบวนการปฏิบัติงานทีดีทีสุด
สิงแวดล้อม (Environment)
ผลกระทบสิงแวดล้อมทีเกิดจากโรงไฟฟา สามารถวัดได้จากปริมาณเชือเพลิงทีถูกเผาไหม้ การเกิดของเสียและกากทีเหลือ รวมทังผลกระทบต่อสิงมีชีวิตทีอยู่บริเวณใกล้เคียง
แหล่งเชือเพลิง (Fuel Delivery)
เช่นเดียวกับเชือเพลิงฟอสซิล วัตถุดิบของเชือเพลิงนิวเคลียร์มาจากใต้พืนโลก มีการทําเหมืองยูเรเนียมซึงเปนวัสดุหลักของเชือเพลิง ผลกระทบสิงแวดล้อมจากการทําเหมืองนัน ส่วนใหญ่เปนทีทราบกันดี พลังงานนิวเคลียร์ได้มาจากยูเรเนียมปริมาณไม่มาก โดยยูเรเนียม 1 กิโลกรัม เทียบเท่ากับพลังงานทีได้จาก นามัน 100,000 กิโลกรัม จึงทําให้มีการนํายูเรเนียมขึนมาจากพืนโลกน้อยมาก เพือนํามาใช้ผลิตพลังงานทีเท่ากัน ดังนัน ผลกระทบสิงแวดล้อมทีเกิดขึนจากการทําเหมืองยูเรเนียม จึงน้อยกว่าการทําเหมืองหรือการขุดเจาะเชือเพลิงฟอสซิลมาก
เชือเพลิงนิวเคลียร์เปนของแข็ง ซึงต่างจากนามันและกาซธรรมชาติ เชือเพลิงนิวเคลียร์จึงไม่สร้างปญหาต่อสิงแวดล้อมทีเกิดจากการรัวไ หลในระหว่างการขนส่งไปยังโรงไฟฟา เชือเพลิงนิวเคลียร์ ทียังไม่ใช้งาน มีรังสีสูงกว่าระดับรังสีธรรมชาติเล็กน้อย ถังบรรจุแท่งเชือเพลิงได้รับการออกแบบให้มีความปลอดภัยสูง สามารถเชือมันได้ว่าจะไม่ทําให้เกิดการเปรอะเปอนต่อสิงแวดล้อม ในกรณีทีเกิดอุบัติเหตุ
ชนิดของโรงไฟฟา (Types of Plants)
รงไฟฟานิวเคลียร์ทีใช้งานอยู่ในสหรัฐอเมริกา มี 2 ชนิด ได้แก่ โรงไฟฟาทีใช้เครืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้นาความดันสูง (pressurized water reactor, PWR) และ โรงไฟฟาทีใช้เครืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบนาเดือด (boiling water reactor, BWR) ทังเครืองปฏิกรณ์ฯ แบบ BWR และ PWR ผลิตความร้อนออกมา ด้วยวิธีการเดียวกัน โดยนาเดือดจากเครืองปฏิกรณ์ฯ จะกลายเปนไอและส่งไปขับกังหัน ของเครืองกําเนิดไฟฟา จากนันจะถูกควบแน่นให้กลับเปนนา และปมกลับเข้าสู่เครืองปฏิกรณ์ฯ เพือรับความร้อนทําให้กลายเปนไอนาอีกครัง สิงทีแตกต่างกันคือ ในเครืองปฏิกรณ์ฯ แบบ BWR นาจะถูกทําให้เดือดและกลายเปนไอขณะทีผ่านแกนเครืองปฏิกรณ์ฯ ส่วนเครืองปฏิกรณ์ฯ แบบ PWR นาทีผ่านแกนเครืองปฏิกรณ์จะไม่เดือด เนืองจากอยู่ในระบบปดทีมีความดันสูง ซึงจะถ่ายเทความร้อนให้ระบบผลิตไอนาในส่วนทีแยกออกจากระบบ ของเครืองปฏิกรณ์ฯ
เครืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบอืน มีใช้อยู่ในต่างประเทศ เช่น (pressurized heavy water reactor, PHWR หรือ CANDU) ซึงเปนโรงไฟฟาทีผลิตโดยแคนาดา ใช้เชือเพลิงเปนยูเรเนียมธรรมชาติ ถ่ายเทความร้อนโดยใช้นามวลหนัก (heavy water)
การทํางานของโรงไฟฟา (Operation)
โรงไฟฟาส่วนใหญ่ ผลิตกระแสไฟฟาโดยการต้มนาเพือผลิตไอนา และใช้แรงดันไอนาในการหมุนกังหัน ซึงใช้แกนเดียวกับเครืองกําเนิดไฟฟา (generator) ทีเปนขดลวดขนาดใหญ่ วางอยู่ระหว่างแท่งแม่เหล็ก การหมุนของขดลวดตัดกับสนามแม่เหล็ก จะทําให้เกิดกระแสไฟฟา ข้อแตกต่างหลักของโรงไฟฟานิวเคลียร์ กับโรงไฟฟาทีใช้เชือเพลิงชนิดอืน คือแหล่งความร้อนทีใช้ผลิตไอนา ในโรงไฟฟานิวเคลียร์ ได้ความร้อนมาจากปฏิกิริยาการแตกตัวของอะตอมของธาตุ ขณะทีโรงไฟฟาทีใช้ นามัน กาซธรรมชาติ หรือถ่านหิน เปนเชือเพลิง ใช้วิธีการเผาไหม้เชือเพลิง ในการผลิตความร้อน
ประโยชน์ทีได้/ผลกระทบ (Benefits / Effects)
ไฟฟามีบทบาทสําคัญกับเรา โดยเปนสิงทีใช้ช่วยเพิมการผลิต ใช้ในสิงอํานวยความสะดวก ทําให้เกิดความปลอดภัย ใช้ด้านสุขภาพ และในทางเศรษฐกิจ เราใช้ประโยชน์จากไฟฟาในชีวิตประจําวันได้ตลอดเวลาทีต้องการ เพียงแต่เสียบปลักของอุปกรณ์ของเราเข้ากับปลักทีผนังก็จะได้ไฟฟา ออกมา คนส่วนใหญ่ไม่ค่อยมีใครนึกถึงว่าไฟฟามาจากไหน ซึงการผลิตไฟฟาสามารถทําได้หลายวิธี ทังการใช้ถ่านหิน นามัน กาซธรรมชาติ พลังนา นิวเคลียร์ และแสงอาทิตย์ แต่ละทางเลือกได้มีความก้าวหน้าทีแตกต่างกัน จึงต้องมีการพิจารณาถึงข้อดีข้อเสีย ก่อนทีจะมีการสร้างโรงไฟฟาโรงใหม่ การใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟา มีจุดเด่นตรงทีสามารถรองรับความต้องการทีกําลังมาถึงในกระบวน การผลิตไฟฟา คือการทีพลังงานนิวเคลียร์ สามารถสนองตอบต่อปญหาทางด้านสิงแวดล้อม ความปลอดภัย เศรษฐศาสตร์ ความเชือมัน ความมันคง รวมทังการจัดการกาก