เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกิดขึ้นได้อย่างไร
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกิดขึ้นได้อย่างไร เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ไม่ได้มีแค่มนุษย์ที่สร้างขึ้นหลายคนอาจคิดว่า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นเท่านั้น แต่ความจริงแล้ว ธรรมชาติเคยสร้างสภาวะที่ทำหน้าที่คล้ายเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขึ้นมาเองเมื่อประมาณ 2 พันล้านปีก่อน
เรื่องราวนี้แบ่งออกได้เป็น 2 ส่วน คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธรรมชาติ และ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มนุษย์สร้างขึ้น
1. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธรรมชาติ — Oklo ประเทศกาบอง
เมื่อประมาณ 1.7–2 พันล้านปีก่อน บริเวณเหมืองยูเรเนียมที่โอกโล ประเทศกาบอง เกิดปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เรียกว่า Oklo Natural Nuclear Reactors
ในบริเวณนั้นเกิดปฏิกิริยาฟิชชันแบบลูกโซ่ขึ้นเอง โดยมีเงื่อนไขสำคัญหลายอย่างเกิดขึ้นพร้อมกัน
ทำไมธรรมชาติจึงสร้างเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นมาได้?
1. ยูเรเนียม-235 มีสัดส่วนสูงกว่าในปัจจุบัน
ในอดีต ยูเรเนียมตามธรรมชาติมีสัดส่วนของยูเรเนียม-235 สูงกว่าปัจจุบันมาก ทำให้มีโอกาสเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ง่ายกว่า
2. มีน้ำใต้ดินทำหน้าที่ชะลอนิวตรอน
น้ำที่ไหลผ่านชั้นแร่ยูเรเนียมช่วยชะลอความเร็วของนิวตรอน ทำให้นิวตรอนสามารถกระตุ้นอะตอมยูเรเนียมอื่น ๆ และทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ต่อเนื่อง
3. น้ำทำหน้าที่คล้ายระบบควบคุมตามธรรมชาติ
เมื่อปฏิกิริยาเกิดขึ้น ความร้อนจะทำให้น้ำระเหยออกไป เมื่อไม่มีน้ำ ปฏิกิริยาจะลดลงหรือหยุดลง
เมื่อบริเวณนั้นเย็นลง น้ำใต้ดินก็สามารถไหลกลับเข้ามา ทำให้ปฏิกิริยาเริ่มขึ้นอีกครั้ง
จึงเกิดลักษณะคล้าย ระบบเปิด–ปิดตามธรรมชาติ เป็นระยะ ๆ
2. เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มนุษย์สร้างขึ้น
มนุษย์เริ่มเข้าใจพลังงานจากนิวเคลียร์อย่างจริงจังในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 หลังจากนักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า นิวเคลียสของอะตอมสามารถแตกตัวและปล่อยพลังงานออกมาได้
ค.ศ. 1938–1939 — การค้นพบฟิชชัน
Otto Hahn และ Fritz Strassmann พบหลักฐานว่าการยิงนิวตรอนไปยังยูเรเนียมสามารถทำให้นิวเคลียสแตกตัวออกเป็นส่วนเล็กลง พร้อมปลดปล่อยพลังงานและนิวตรอนเพิ่มเติม
Lise Meitner และ Otto Frisch ช่วยอธิบายปรากฏการณ์นี้ทางฟิสิกส์ และตั้งชื่อกระบวนการว่า Nuclear Fission หรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน
แนวคิดปฏิกิริยาลูกโซ่
นักวิทยาศาสตร์อย่าง Leo Szilard และ Enrico Fermi พัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิกิริยาลูกโซ่ หากนิวตรอนที่เกิดจากฟิชชันสามารถไปกระตุ้นยูเรเนียมอะตอมอื่นต่อได้ ปฏิกิริยาก็สามารถดำเนินต่อเนื่องได้
ค.ศ. 1942 — Chicago Pile-1
วันที่ 2 ธันวาคม ค.ศ. 1942 ทีมของ Enrico Fermi ประสบความสำเร็จในการทำให้ Chicago Pile-1 เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์แบบควบคุมได้เป็นครั้งแรก
เครื่องปฏิกรณ์นี้ใช้ กราไฟต์เป็นตัวชะลอนิวตรอน และใช้ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิง ส่วนแท่งควบคุมที่ดูดซับนิวตรอนใช้สำหรับควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยา
เหตุการณ์นี้ถือเป็นหนึ่งในจุดเปลี่ยนสำคัญของประวัติศาสตร์พลังงานนิวเคลียร์
แล้วเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานอย่างไร?
ไม่ว่าจะเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือเครื่องที่มนุษย์สร้างขึ้น หลักการสำคัญเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหลัก ๆ ได้แก่
1. เชื้อเพลิง
เช่น ยูเรเนียม-235 ซึ่งสามารถเกิดฟิชชันและปล่อยพลังงานออกมา
2. ตัวชะลอนิวตรอน
เช่น น้ำหรือกราไฟต์ ทำหน้าที่ลดความเร็วของนิวตรอน เพื่อเพิ่มโอกาสที่นิวตรอนจะทำให้เกิดฟิชชันต่อ
3. ระบบควบคุมและระบายความร้อน
แท่งควบคุมใช้ดูดซับนิวตรอนเพื่อควบคุมปฏิกิริยา ส่วนระบบหล่อเย็นทำหน้าที่นำความร้อนออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์
ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ความร้อนจากปฏิกิริยาฟิชชันจะถูกนำไปใช้ผลิตไอน้ำ จากนั้นไอน้ำจะหมุนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
สรุปง่าย ๆ
ธรรมชาติเคยสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขึ้นเองที่โอกโลเมื่อเกือบ 2 พันล้านปีก่อน ขณะที่มนุษย์เพิ่งสามารถสร้างและควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ได้สำเร็จในปี ค.ศ. 1942
สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดคือ หลักการพื้นฐานของปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นที่โอกโล มีความคล้ายคลึงกับหลักการที่มนุษย์นำมาศึกษาและพัฒนาเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในเวลาต่อมา
เขียนโดย puypuy
เปิด 5 อบต. รายได้รวมสูงที่สุดในไทย ปี 2569 ตัวเลขทะลุพันล้าน!
เจาะสูตรเลขเด็ด! หวย 16 ตุลาคม 2569 ส่องสถิติการจับคู่ตัวเลขมาแรงงวดนี้
5 จังหวัด ที่ดินราคาประเมินถูกที่สุดในไทย ตารางวาเริ่มต้นหลักสิบมีจริง
4 สำนักเปิดข้อมูล งวด 16 ต.ค. 69 “ราชาตั๋วเด่น-เฮีย เสาชิงช้า” พบ 43-49 ตรงกัน
เปิด 5 จังหวัดที่มีมหาวิทยาลัยและนักศึกษาจำนวนมาก จนกลายเป็น “เมืองมหาวิทยาลัย” ของไทย
5 ประเทศที่เผชิญน้ำท่วมบ่อยและหนักมาก จนน่าตกใจ อันดับ 1 คนตายถึง 5ล้าน!!
โรงแรมขนาดยักษ์ที่ใหญ่ที่สุด มีห้องพักมากสุดอันดับ 1 ในไทย
8 ปรากฏการณ์อพยพของสัตว์โลกสุดอัศจรรย์ ที่เห็นแล้วต้องขนลุก
5 ทางรถไฟที่ยาวที่สุดในโลก ทำไมต้องยาวขนาดนั้น
ถอดรหัสลับหน้าปกสลากฯ งวด 16 ตุลาฯ 69: “บ้านท่าข้ามควาย” พามูฟออนสู่เศรษฐีใหม่
เลข 5 โผล่ 3 สำนัก งวด 16 ต.ค. 69 หลายสำนักสะกิดตรงกัน จุดไหนน่าจับตา?
รู้จัก อำเภอที่เล็กที่สุดในประเทศไทย ดังมาก นักท่องเที่ยวเพียบ
เปิด 5 จังหวัดที่มีมหาวิทยาลัยและนักศึกษาจำนวนมาก จนกลายเป็น “เมืองมหาวิทยาลัย” ของไทย


