พลังงานนิวเคลียร์ที่ได้จากยูเรเนียม 235 ขนาดเท่ากับลูกอมหนึ่งเม็ด |
ชนาธิป ทิพยกุล
กลุ่มปฏิบัติการเทคโนโลยีนิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
|
ลองสมมุติดูว่าคุณมียูเรเนียม-235 บริสุทธิก้อนหนึ่งซึ่งมีขนาดเท่ากับลูกอมหนึ่งเม็ด ตามทฤษฎีแล้วพลังงานที่ได้จากก้อนยูเรเนียม-235 นี้จะมากน้อยแค่ไหน และจะเปรียบเทียบกับพลังงานที่ได้จากเชื้อเพลิงชนิดอื่น ๆ เช่น น้ำมันเบนซิน หรือ ถ่านหิน ได้อย่างไร บทความนี้จะลองคำนวณอย่างง่ายเพื่อเปรียบเทียบดู
ยูเรเนียม-235 ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงหลักในโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ปัจจุบัน เป็นวัสดุที่เกิดการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission) ได้ และการแบ่งแยกนิวเคลียสของยูเรเนียม235 จะได้พลังงานออกมาในรูปของความร้อน จากผลการคำนวณที่แสดงไว้ในตอนท้ายของบทความนี้ พลังงานที่ได้จากก้อนยูเรเนียม-235 ขนาดเท่ากับลูกอมหนึ่งเม็ดมีค่าประมาณ 524,210 kWh ซึ่งพลังงานขนาดนี้ มีความสามารถทางทฤษฎี ในการใช้ผลิตไฟฟ้าให้กับหนึ่งครัวเรือน ในกรุงเทพมหานคร ได้ประมาณ 122.8 ปี (มากกว่า 1 ชั่วอายุของคนโดยเฉลี่ย) หรือเปรียบเทียบได้เท่ากับพลังงานที่ได้จากน้ำมันเบนซินถึงประมาณ 58,245 ลิตร ซึ่งน้ำมันเบนซินปริมาณนี้ สามารถเติมรถยนต์โตโยต้าวีออส ที่มีถังน้ำมันที่มีความจุ 42 ลิตร ได้ไม่น้อยกว่า 1,386 คัน หรือหากเปรียบเทียบพลังงานขนาดนี้กับพลังงานที่ได้จากถ่านหิน จะได้เท่ากับถ่านหินหนักกว่า 125 ตันเลยทีเดียว |
|
= |
|
พลังงานที่ได้จากยูเรเนียม-235
ขนาดเท่าลูกอมเม็ดนี้ |
|
พลังงานที่เติมรถขนาดนี้ให้เต็มถัง
ได้ไม่น้อยกว่า 1,386 คัน |
รูปที่ 1. เปรียบเทียบพลังงานที่ได้จากยูเรเนียม-235 กับพลังงานที่ได้จากน้ำมันเบนซิน
|
สรุปว่าพลังงานต่อปริมาตรที่ได้จากการแบ่งแยกนิวเคลียสของยูเรเนียม-235 มีค่ามหาศาลมากซึ่งหากเราใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า ก็จะทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงชนิดอื่น ๆ ได้มากทีเดียว
การคำนวณ |
ข้อมูลในการคำนวณ:
หากจะลองคำนวณเปรียบเทียบพลังงานที่ได้จากยูเรเนียม-235 ก้อนขนาดเท่ากับลูกอมหนึ่งเม็ดจะต้องใช้ข้อมูลในการคำนวณดังต่อไปนี้ |
- ลูกอมหนึ่งเม็ดมีปริมาตรประมาณ 1.2 ลูกบาศก์เซนติเมตร
- ยูเรเนียม-235 มีความหนาแน่น 19.2 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร(2)
- ยูเรเนียม-235 จำนวน 1 โมลหนัก 235.04 กรัม(1)
- ยูเรเนียม-235 จำนวน 1 โมลมี 6.022x1023 อะตอม(2)
- การแบ่งแยก 1 นิวเคลียสของยูเรเนียม-235 จะเกิดพลังงานที่สามารถนำมาใช้ได้ประมาณ 200 MeV หรือเท่ากับ 8.9x10-18 kWh(2)
- ในปี พ.ศ. 2549 หนึ่งครัวเรือนในกรุงเทพฯใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ย 4,268 kWh ต่อปี(3)
- น้ำมันเบนซินให้ความร้อนได้ประมาณ 116,090 Btu/gallon หรือเท่ากับ 9 kWh ต่อลิตร(4)
- ถ่านหินคุณภาพต่ำให้ความร้อนได้ประมาณ 15 MJ/kg หรือเท่ากับ 4,170 kWh ต่อตัน(5)
ขั้นตอนการคำนวณ: |
| |
1) |
ยูเรเนียม-235 หนึ่งก้อนที่มีขนาดเท่ากับลูกอมหนึ่งเม็ด จะหนักเท่ากับ |
| |
|
|
= ปริมาตร x ความหนาแน่น
= 1.2 ลูกบาศก์เซนติเมตร x 19.2กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
= 23.0 กรัม |
| |
2) |
ยูเรเนียม-235 หนัก 23.0 กรัม จะมีจำนวนอะตอมเท่ากับ |
| |
|
|
= 6.022x1023 x (23.0/235.04)
= 5.89x1022 อะตอม |
| |
3) |
ยูเรเนียม-235 จำนวน 5.89x1022 อะตอมมี 5.89x1022 นิวเคลียส (1 อะตอมมี 1 นิวเคลียสนั่นเอง) |
| |
4) |
การแบ่งแยกนิวเคลียสจำนวน 5.89x1022 นิวเคลียสจะให้พลังงาน |
| |
|
|
= 5.89x1022 x 8.9x10-18
= 524,210 kWh |
| |
5) |
เปรียบเทียบพลังงานที่ได้จากยูเรเนียม-235 กับการใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยปี พ.ศ. 2549 ต่อหนึ่งครัวเรือนในกรุงเทพมหานคร |
| |
|
|
= 524,210/4,268
= 122.8 ปี |
| |
6) |
เปรียบเทียบพลังงานที่ได้จากยูเรเนียม-235 กับพลังงานที่ได้จากน้ำมันเบนซิน |
| |
|
|
= 524,210/9
= 58245.6 ลิตร |
| |
7) |
เปรียบเทียบพลังงานที่ได้จากยูเรเนียม-235 กับพลังงานที่ได้จากถ่านหินคุณภาพต่ำ |
| |
|
|
= 524,210/4,170
= 125.7 ตัน |
|
| อ้างอิง |
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Uranium-235
2. http://www.npp.hu/mukodes/lancreakcio-e.htm
3. http://www.mea.or.th/
4. http://www.eere.energy.gov
5. http://www.energyadvocate.com/heatvals.htm |
| |
