โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จัดเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนชนิดหนึ่ง มีหลักการทำงาน คล้ายคลึงกับโรงไฟฟ้า ที่ใช้น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิง โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น สามารถแบ่งส่วนการทำงาน ได้ 2 ส่วน คือ ส่วนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จะใส่แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ไว้ในน้ำภายในโครงสร้างที่ปิดสนิท เพื่อให้ความร้อน ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ไปต้มน้ำ ผลิตไอน้ำ แทนการผลิตไอน้ำ จากการสันดาปเชื้อเพลิง ชนิดที่ก่อให้เกิดก๊าซมลพิษ และส่วนผลิตไฟฟ้า เป็นส่วนที่รับไอน้ำ จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แล้วส่งไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า ซึ่งส่วนนี้ เป็นองค์ประกอบ ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกชนิด

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์ก็เป็นพลังงานอีกรูปแบบหนึ่งให้ความร้อนสูง ซึ่งมีข้อแตกต่างกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป คือ ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น จะแช่เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไว้ในน้ำภายในโครงสร้างปิดสนิทเพื่อถ่ายความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ไปต้มน้ำโดยตรง ซึ่งน้ำที่รับความร้อนมาแล้วนั้นอาจเกิดการเดือดเป็นไอน้ำโดยตรง หรือ นำความร้อนนั้นไปถ่ายเทให้กับน้ำอีกระบบหนึ่งให้เดือดแล้วแต่ชนิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ได้รับการออกแบบมา ซึ่งจะได้กล่าวถึงชนิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีใช้เชิงพาณิชย์ในลำดับต่อไป

สำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ก่อให้เกิดความร้อนเพื่อนำไปผลิตไฟฟ้านั้นมีด้วยกัน 2 ชนิด ได้แก่ ปฏิกิริยาฟิวชัน และปฏิกิริยาฟิชชัน

1.ปฏิกิริยาฟิวชัน เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในดวงอาทิตย์ จากการรวมตัวของธาตุที่มีน้ำหนักเบา เช่น ไฮโดรเจน ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม กลายเป็นธาตุใหม่และปลดปล่อยความร้อนออกมา อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันได้แต่เพียงจำลองปฏิกิริยาดังกล่าวให้เกิดขึ้นในเครื่องมือที่ซับซ้อนบนพื้นโลกได้เพียงระยะเวลาสั้นมาก จำเป็นต้องใช้เวลาอีกนานหลายสิบปีเพื่อพัฒนาให้การเกิดปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องจนสามารถนำมาผลิตไฟฟ้าได้อย่างจริงจัง

2.ปฏิกิริยาฟิชชัน เป็นปฏิกิริยาที่ใช้กันอยู่ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วไป ได้แก่ การนำอนุภาคนิวตรอนที่ได้มาจากสารรังสีเข้าไปกระตุ้นธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม ทำให้เกิดการแตกตัวกลายเป็นธาตุใหม่ ซึ่งจะมีการปลดปล่อยความร้อนพร้อมกับอนุภาคนิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่อีกจำนวนหนึ่ง ดังนั้น เมื่อมีปริมาณยูเรเนียมหนาแน่นเพียงพอ และสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม อนุภาคนิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่จะกลับเข้าไปทำปฏิกิริยากับยูเรเนียมอย่างต่อเนื่อง ทำให้ได้ความร้อนออกมาอย่างมหาศาล ทั้งนี้เนื่องจากการแตกตัวของยูเรเนียม 1 อะตอม จะให้พลังงาน ประมาณ 200 MeV ในขณะที่การเผาไหม้ เชื้อเพลิงคาร์บอน 1 อะตอม จะให้พลังงานเพียง 2 - 3 MeV เท่านั้น

ที่มา : http://www.geocities.ws/power_plant_en/i.html