วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (Nuclear Fuel Cycle) |
อาภรณ์ บุษมงคล
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
|
กระบวนการต่าง ๆ ที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เพื่อนำไปใช้กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และการจัดการกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วเรียกว่า วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (nuclear fuel cycle) เปรียบเทียบได้กับในสมัยโบราณ ที่คนเราใช้ไม้เป็นเชื้อเพลิง ต้องเริ่มด้วยการเก็บรวบรวมไม้ที่จะใช้ทำเชื้อเพลิง นำมาตัดเป็นท่อน ๆ เคลื่อนย้ายนำไปเก็บ และนำมาเผาเพื่อให้ได้พลังงาน แล้วในที่สุดจะได้ขี้เถ้าซึ่งก็คือ กาก (waste) นั่นเอง
ในวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์นั้น ถ้าเชื้อเพลิงถูกนำไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพียงครั้งเดียว ไม่มีการนำกลับมาผ่านกระบวนการ เพื่อนำกลับมาแปรใช้ใหม่ เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจะถูกรวบรวมไว้แล้วนำไปทิ้งเลยเรียกว่า วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบเปิด (open nuclear fuel cycle) แต่ถ้าเชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว ถูกนำกลับมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงเพื่อนำกลับมาแปรใช้ใหม่ เรียกว่าวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบปิด (closed nuclear fuel cycle) |
| |
|
| |
วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ |
|
| โดยทั่วไป วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วน คือ |
- วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ส่วนหน้า (front end of nuclear fuel cycle) ซึ่งประกอบด้วย การสำรวจและทำเหมืองแร่ยูเรเนียม การบดและการทำให้บริสุทธิ์ การเปลี่ยนรูปยูเรเนียม การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม และการประกอบแท่งเชื้อเพลิง
- วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ส่วนหลัง (back end of nuclear fuel cycle) ซึ่งประกอบด้วย การเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้ว กระบวนการคืนสภาพเชื้อเพลิงใช้แล้ว กระบวนการนำยูเรเนียมและพลูโทเนียมกลับมาแปรใช้ใหม่
|
| เป็นเรื่องแปลกที่ประเทศต่าง ๆ ในโลกต่างก็มิได้มีกระบวนการต่าง ๆ ของวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ครบทุกกระบวนการ ซึ่งขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมทั้งระดับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีด้วย ยกตัวอย่างประเทศออสเตรเลีย มีแร่ยูเรเนียมมาก แต่ก็มีการทำเหมืองและส่งออกยูเรเนียมเท่านั้น เพราะออสเตรเลียมีถ่านหินมากมหาศาลให้ใช้ และกฎหมายยังไม่อนุญาตให้ใช้พลังงานนิวเคลียร์ผลิตกระแสไฟฟ้า หรือประเทศฝรั่งเศส ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ผลิตกระแสไฟฟ้ามากกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ และมีเทคโนโลยีก้าวหน้ามาก แต่ก็ยังขาดกระบวนการทำเหมือง เพราะไม่มีแหล่งแร่ยูเรเนียมในประเทศ อีกประเทศหนึ่ง คือ ประเทศแคนาดา มีการทำเหมืองยูเรเนียม การเปลี่ยนรูปยูเรเนียม การประกอบแท่งเชื้อเพลิง และมีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ผลิตกระแสไฟฟ้าไม่เกิน 15 เปอร์เซ็นต์ แต่กลับไม่มีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม เพราะใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบแคนดู (CANDU) ซึ่งใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียมธรรมชาติ |
| |
|
| |
กระบวนการต่าง ๆ ในวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และเปอร์เซ็นต์การใช้ไฟฟ้า จากพลังงานนิวเคลียร์ของประเทศต่าง ๆ ในโลก |
|
| |
| |
