พลังงานนิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์ เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่ง ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ นิวเคลียร์ เป็นคำคุณศัพท์ของคำว่า นิวเคลียส ซึ่งเป็นแก่นกลางของอะตอมธาตุ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน และนิวตรอน ซึ่งยึดกันได้ด้วยแรงของอนุภาคไพออน
พลังงานนิวเคลียร์ หมายถึง พลังงานไม่ว่าลักษณะใดๆก็ตาม ซึ่งเกิดจากนิวเคลียสอะตอมโดย
1.พลังงานนิวเคลียร์แบบฟิซชั่น (Fission) ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม พลูโทเนียม เมื่อถูกชนด้วยนิวตรอนหรือโฟตอน
2.พลังงานนิวเคลียร์แบบฟิวชั่น (Fusion) เกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสธาตุเบา เช่น ไฮโดรเจน
3.พลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี (Radioactivity) ซึ่งให้รังสีต่างๆ ออกมา เช่น อัลฟา เบตา แกมมา และนิวตรอน เป็นต้น
4.พลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากการเร่งอนุภาคที่มีประจุ (Particle Accelerator) เช่น อิเล็กตรอน โปรตอน ดิวทีรอน และอัลฟา เป็นต้น
พลังงานนิวเคลียร์ บางครั้งใช้แทนกันกับคำว่า พลังงานปรมาณู นอกจากนี้พลังงานนิวเคลียร์ยังครอบคลุมไปถึงพลังงานรังสีเอกซ์ด้วย (พ.ร.บ. พลังงานเพื่อสันติ ฉบับที่ 2 พ.ศ. 2508) พลังงานนิวเคลียร์ สามารถปลดปล่อยออกมาเป็นพลังงานหลายรูปแบบ เช่น พลังงานความร้อน รังสีแกมมา อนุภาคเบต้า อนุภาคอัลฟา อนุภาคนิวตรอน เป็นต้น

ประวัติศาสตร์

ภายหลัง สงครามโลกครั้งที่สอง ที่อุบัติขึ้นในปีพุทธศักราช 2482 และสิ้นสุดลงในปีพุทธศักราช 2488 นั้น ญี่ปุ่นได้รับความเสียหายอย่างมาก จากการที่สหรัฐอเมริกาได้ใช้อาวุธแบบใหม่โจมตีญี่ปุ่น โดยทิ้งระเบิดปรมาณูลูกแรกลงที่เมืองฮิโรชิมา ซึ่งเป็นฐานบัญชาการกองทัพบกของญี่ปุ่นทางตอนใต้ ประชาชนชาวญี่ปุ่นในเมืองดังกล่าวได้เสียชีวิตไป 80,000 คน และในจำนวนเท่าๆ กันได้รับบาดเจ็บ ตึกรามบ้านช่องกว่า 60% ได้ถูกทำลายลง ซึ่งรวมทั้งตึกที่ทำการของรัฐบาล ย่านธุรกิจ และย่านที่อยู่อาศัย และในอีกสามวันต่อมา ระเบิดปรมาณูลูกที่สองก็ถูกทิ้งลงที่เมืองนางาซากิ ซึ่งเป็นเมืองท่าชายทะเลมีโรงงานอุตสาหกรรมเป็นจำนวนมาก ชาวญี่ปุ่นได้เสียชีวิตระหว่าง 35,000 ถึง 40,000 คน และได้รับบาดเจ็บในจำนวนที่ไล่เลี่ยกัน จากความเสียหายอย่างมหันต์ในคราวนั้น ทำให้ญี่ปุ่นต้องยอมเซ็นสัญญาสันติภาพ ซึ่งระบุให้จักรพรรดิและรัฐบาลญี่ปุ่นอยู่ใต้การปกครองของผู้บัญชาการสูงสุดของทหารสัมพันธมิตร
ในปีพุทธศักราช 2496 ประธานาธิบดีแห่งสหรัฐอเมริกา ได้ประกาศริเริ่มดำเนินโครงการ "ปรมาณูเพื่อสันติ" ขึ้น และในอีกสองปีต่อมา สหประชาชาติได้จัดให้มีการประชุมขึ้นที่กรุงเจนีวา มีนักวิทยาศาสตร์กว่า 4,000 คน จาก 73 ชาติ ได้เข้าร่วมประชุมและพิจารณาถึงการนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ในทางสันติ เพื่อแสดงให้ชาวโลกทราบว่า พลังงานนิวเคลียร์ที่ใครๆ เห็นว่าเป็นมหันตภัยร้ายแรงสำหรับมนุษย์นั้น อยู่ในวิสัยที่อาจจะควบคุม และนำมาใช้เป็นประโยชน์ได้เช่นกัน และโครงการนี้ได้กระตุ้นให้ประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกก่อตั้งสถาบันวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานนิวเคลียร์ขึ้นในประเทศของตน เพื่อนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์ในทางสันติ และช่วยการพัฒนาประเทศในด้านต่าง ๆ

ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์

ด้านเกษตรกรรม งานในด้านนี้ที่ประสบความสำเร็จมากคือ การวิจัยด้านการฉายรังสีอาหารโดยใช้รังสีแกมมาช่วยยืดอายุการเก็บของอาหารทั้งพืชผัก ผลไม้ และเนื้อสัตว์ต่างๆ ได้เป็นอย่างดี โดยจะช่วยยับยั้งการงอกของพืชผัก ชะลอการสุกของผลไม้และช่วยทำลายแมลง พยาธิ หรือจุลินทรีย์ ในอาหารและผลิตผลทางการเกษตร ซึ่งอำนวยประโยชน์ให้ประชาชนได้บริโภคอาหารที่ถูกอนามัยปราศจากเชื้อโรคและพยาธิ ช่วยการถนอมอาหารและเก็บรักษาอาหารและพืชผลไว้บริโภคในช่วงฤดูกาลที่ขาดแคลนลดการนำเข้าจากต่างประเทศและเพิ่มรายได้ของประเทศโดยส่งเสริมการส่งออกของอาหารและผลิตผลการเกษตรจากการฉายรังสี
นอกจากนี้ยังนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ในงานอื่นอีก เช่น ใช้วิเคราะห์ดินเพื่อการจำแนกพื้นที่เพาะปลูกหรือการใช้เทคนิคทางรังสีเพื่อศึกษาการดูดซึมแร่ธาตุและปุ๋ยโดยต้นไม้และพืชเศรษฐกิจต่างๆ ส่งเสริมการใช้ปุ๋ยให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น หรือการนำเทคนิคดังกล่าวมาปรับปรุงพันธ์พืช และสัตว์ เป็นต้น
ด้านการแพทย์ ปัจจุบันมีการนำเทคนิคด้านนิวเคลียร์มาใช้ในทางการแพทย์หลายด้าน เช่น ด้านการตรวจและวินิจฉัย โดยการใช้เทคนิค Radioimmunoassay (RIA) สำหรับตรวจวัดสารที่มีประมาณน้อยในร่างกาย หรือเทคนิคฉีดสารกัมมันตรังสีเข้าร่างกาย เพื่อหาตำแหน่งของอวัยวะที่เสียหน้าที่ และปัจจุบันสามารถตรวจดูรูปร่างและการทำงานของอวัยวะด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ซึ่งทันสมัยที่สุด ในด้านการบำบัดรักษาโดยเฉพาะโรคมะเร็งได้มีการใช้สารกัมมันตรังสีร่วมกับการใช้ยาหรือสารเคมีและการผ่าตัด นอกจากนี้ยังมีการใช้รังสีในการทำให้ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ปลอดเชื้อ หรือใช้รังสีในการเตรียมวัคซีนและแอนติเจนโดยยังคุณสมบัติของวัคซีนเอาไว้ และใช้รังสีหยุดยั้งการเจริญเติบโตของเม็ดเลือดขาวในผลิตภัณฑ์เลือด เพื่อทำให้ผู้ป่วยมีความปลอดภัยในการรับและถ่ายเลือด เป็นต้น
ด้านอุตสาหกรรม ปัจจัยหลักที่จะทำให้อุตสาหกรรมก้าวหน้าไปได้ในสภาวะเศรษฐกิจของโลก ในขณะนี้ คือ การเพิ่มผลผลิต การควบคุมคุณภาพ และการลดต้นทุนการผลิต เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ดังกล่าวในปัจจุบันไทยได้นำเทคโนโลยีนิวเคลียร์มาใช้ในการประกอบอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้น เช่น การผลิตเส้นใยสังเคราะห์สำหรับทอผ้า การผลิตปูนซีเมนต์ ไม้อัดแผ่นเรียบ กระเบื้อง กระดาษ ผลิตภัณฑ์แก้ว เหล็ก หรือโลหะอุตสาหกรรมปิโตรเลียม และปิโตรเคมี การผลิตยางรถยนต์ การผลิตน้ำอัดลม การเปลี่ยนสีอัญมณี การควบคุมคุณภาพในการก่อสร้างถนน เป็นต้น โดยการใช้เทคนิคที่สำคัญคือ การตรวจสอบโดยไม่ทำลาย หรือการใช้รังสีเป็นสารติดตามและใช้เป็นระบบควบคุมในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น
ด้านการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เช่น การวิเคราะห์ธาตุปริมาณน้อยและสารพิษในสิ่งแวดล้อม การศึกษาอายุของวัตถุโบราณ ศึกษาวัฏจักรหรือวงชีวิตของพืชและสัตว์บางชนิด การศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำใต้ดินและน้ำผิวดิน ศึกษาแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ ศึกษาการสะสมการเคลื่อนที่ของตะกอนในเขื่อน แม่น้ำ ลำคลอง และแหล่งน้ำต่างๆ นอกจากนี้ยังมีการใช้รังสีเพื่อการกำจัดน้ำเสีย การผลิตปุ๋ยธรรมชาติ การพัฒนาที่ดินทางการเกษตร กิจกรรมทางป่าไม้และอุทกวิทยา เป็นต้น

อันตรายและความเสี่ยง

การทำงานที่เกี่ยวข้องกับสารกัมมันตภาพรังสีเป็นเวลานานอาจทำให้เนื้อเยื่อบางส่วนของร่างกายเสียหาย หรือก่อให้เกิดมะเร็งในส่วนต่างๆของร่ายกายได้ อาทิเช่น มะเร็งเม็ดเลือดขาว และยังทำให้ผู้ที่ได้รับมีความผิดปกติทางเซลล์พันธุกรรมเช่น สัตว์เกิดไม่มีแขน ไม่มีขา ไม่มีตา ไม่มีสมอง และยังทำลายคนที่ไม่รู้วิธีป้องกันป่วยลง แต่อันตรายจากรังสีในปัจจุบันที่ได้รับมากที่สุดคือ ถ่านไฟฉายแต่จะเป็นรังสีจากโคบอล 60 ซึ่งมีวิธีการคือ อย่าแกะสังกสีออก และใช้แล้วควรทิ้งทันที โดยทั่วไปรังสีที่เจอเป็นอันดับ2คือ รังสีเอกซ์ตามโรงพยาบาลในห้องเอกซ์เรย์ ซึ่งจะมีป้ายเตือนไว้หน้าห้องแล้ว และไม่ควรที่จะเข้าใกล้มากนัก หากพบว่ามีวัตถุที่แผ่รังสี ควรที่จะหลีกไป แล้วแจ้งเจ้าหน้าที่ที่เกียวข้อง หากไม่แน่ใจก็ให้สอบถามผู้รู้เช่น ครูโรงเรียนมัธยม หรือเจ้าหน้าที

การใช้พลังงานนิวเคลียร์ในประเทศไทย

สำหรับประเทศไทย ได้มีการจัดตั้งสำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ ผ่านทาง พระราชบัญญัติพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ พุทธศักราช 2504 โดยสำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติเริ่มเดินเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยเข้าสู่ภาวะวิกฤตได้เมื่อวันที่ 27 ตุลาคม 2505

อ้างอิง

ชาณิกา ไชฮะกิจ จากสำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ

การใช้พลังงานนิวเคลียร์ในประเทศไทย (เพิ่มเติม)

พลังงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของพลังงานแสง เสียง ความร้อน แม่เหล็ก ไฟฟ้า หรือพลังงานชนิดอื่นๆ ตัวอย่างเช่น พลังงานความร้อนจากดวงอาทิตยื มีความจำเป็นต่อขบวนการเมตาบอลิสซึมในร่างกายของมนุษย์และสัตว์ พลังงานแสงมีความจำเป็นต่อขบวนการสังเคราะห์แสงของพืช เป็นต้น บ่อเกิดของพลังงานที่มีอยู่ในธรรมชาติใช้กันมาเป็นเวลายาวนาน ก็คือ ดิน น้ำ ลม และ ไฟ ในดินมีถ่านหิน น้ำมัน ความร้อนใต้พิภพ พลังงานจากน้ำตก การสร้างเขื่อน กระแสน้ำ และจากความต่างระดับของน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานจากลมและก๊าซธรรมชาติ ไฟ คือ พลังงานความร้อนที่ได้จากการลุกไหม้หรือจากดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ ยังมีพลังงานอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งเกิดจากธรรมชาติเช่นกัน แต่เพิ่งมีการค้นพบ จากการทดลองทางวิทยาศาสตร์ คือ พลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งถือได้ว่าเป็นพลังงานที่ยิ่งใหญ่ตามทฤษฎี Big Bang และเป็นบ่อเกิดของพลังงานชนิดอื่นทั้งปวงดังที่ได้กล่าวมาข้างต้นอีกด้วย
พลังงานนิวเคลียร์จะถูกปล่อยออกมาในลักษณะพลังงานจลน์ของอนุภาคต่างๆ เช่น อนุภาค อัลฟา อนุภาคเบตา นิวตรอน รังสีแกมม่า หรือ รังสีเอกซ์ เป็นต้น นอกจากนั้น ยังให้ผลตามมาเป็นพลังงานในรูปอื่นอีกด้วย เช่น พลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานของคลื่นแม่เหล็กและไฟฟ้าเป็นต้น
1. รูปแบบของพลังงานนิวเคลียร์
สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ตามลักษณะวิธีการปลดปล่อยพลังงานออกมา คือ
1.1 พลังงานนิวเคลียร์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะเฉียบพลัน
เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมไม่ได้ (Uncontrolled reactions) พลังงานของปฏิกิริยาจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เป็นเหตุให้เกิดการระเบิด (Nuclear Explosion) สิ่งประดิษฐ์ที่ใช้หลักการเช่นนี้ ได้แก่ ระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) หรือระเบิดไฮโดรเจน และหัวรบนิวเคลียร์ แบบต่างๆ การใช้ระเบิดนิวเคลียร์ในโครงการด้านสันติ เช่นการขุดหลุมลึก (Cratering) ขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น เคยมีโครงการจะนำมาใช้ขุดคลองที่คอคอดกระ จังหวัดระนอง เพื่อทำเป็นคลองน้ำลึก สำหรับให้เรือสินค้า เรือเดินสมุทรแล่นผ่านโดยไม่ต้องอ้อมประเทศมาเลเซีย การขุด อ่างเก็บน้ำ การทำท่าเรือน้ำลึก และการตัดช่องเขา เป็นต้น การขุดทำโพรงใต้ดิน (Contained Explosion) สำหรับกระตุ้นแหล่งน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติในชั้นหินลึก และในการผลิตแหล่งแร่ เป็นต้น
1.2 พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้
ในปัจจุบัน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้ตลอดเวลา (Controlled nuclear reaction) ซึ่งมนุษย์ได้นำเอาหลักการมาพัฒนาขึ้น จนถึงขั้นที่นำมาใช้ประโยชน์ในระดับขั้นการค้า หรือบริการสาธารณูปโภคได้แล้ว มีอยู่แบบเดียวคือ ปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของไอโซโทปยูเรเนียม-235 และของไอโซโทปที่แตกตัวได้ (Fissile isotopes) อื่นๆอีก 2 ชนิด (ยูเรเนียม-238 และพลูโตเนียม 239) ส่วนปฏิกิริยาการรวมตัว (Fusion) ของไอโซโทปต่างๆ ของไฮโดรเจนหรือที่เรียกกันอีกอย่างหนึ่งว่า ปฏิกิริยา เทอร์โมนิวเคลียร์นั้น มนุษย์ยังคงค้นพบวิธีควบคุมได้ เฉพาะในบรรยากาศพิเศษของห้องทดลอง ดังนั้น จึงยังไม่อาจนำมาใช้ประโยชน์ในทางสันติ ในเชิงการค้าได้ สิ่งประดิษฐ์ซึ่งทำงานโดยหลักการของปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู (Nuclear reactors) หรือที่บางท่านอาจนิยมเรียกว่า เตาปฏิกรณ์ฯ หรือเตาปรมาณู การที่มีผู้นิยมเรียกเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ว่า “เตาปรมาณู” นั้น อาจกล่าวได้ว่าเป็นไปตามแนวคิดที่ถูกทาง เพราะเมื่อมองในแง่ของการใช้งานแล้ว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ก็คือ ระบบอุปกรณ์ที่ใช้ปลดปล่อยพลังงานที่ถูกกักไว้ในแกนกลาง (นิวเคลียส) ของปรมาณูของไอโซโทปที่แตกตัว ได้ให้ออกมาเป็นพลังความร้อนซึ่งเราอาจนำไปใช้ประโยชน์ต่อไปได้นั่นเอง
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ประโยชน์ของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันนี้ คือ ใช้ในการผลิตไฟฟ้าปริมาณมากให้เพียงพอกับความต้องการพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามสภาพความเป็นอยู่ของสังคมปัจจุบัน
พลังงานลม น้ำ และแสงแดด สามารถนำมาใช้ในการผลิตไฟฟ้าได้ แต่ศักยภาพในการผลิตไม่สูงนัก แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพเท่าที่สำรวจในประเทศมีไม่มาก และยังมีปัญหาด้านโครงสร้างสำหรับการผลิตไฟฟ้าปริมาณมาก ดังนั้น ความหวังที่จะพึ่งพาพลังงานทั้งสามชนิดสำหรับความต้องการกำลังผลิตไฟฟ้ากำลังสูง เพื่อการพัฒนาประเทศซึ่งกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงค่อนข้าง เลือนลาง และอาจประสบความขาดแคลนได้
พลังงานนิวเคลียร์เพื่อการผลิตไฟฟ้า จำเป็นต้องมีเวลาเตรียมความพร้อมก่อนการดำเนินการผลิตประมาณ 10-15 ปี มิใช่เพียง 5-8 ปี เช่น การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานอื่น เพราะจะต้องมีการเตรียม ความพร้อมทั้งด้านกำลังคน และโครงสร้างเศรษฐกิจพื้นฐาน ตลอดถึงนโยบายการพัฒนาอุตสาหกรรมของประเทศ และการควบคุมความปลอดภัย ความสมบูรณ์ของปัจจัยเหล่านี้ เกื้อกูลให้ การนำเทคโนโลยีพลังงานชนิดใหม่เข้ามาใช้ในประเทศไทย ประสบความสำเร็จ
การเลือกสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ควบคู่ไปกับโรงไฟฟ้าถ่านหิน จะเป็นการกระจายชนิดเชื้อเพลิงที่ได้ ซึ่งช่วยลดแรงกระทบจากความผันผวนของตลาดเชื้อเพลิง เช่น เหตุการณ์น้ำมันที่ผ่านมา การรบกวนสิ่งแวดล้อม และความสกปรก ที่เกิดจากโรงไฟฟ้าถ่านหินที่เต็มไปด้วยสารประกอบอ๊อกไซด์ ของไนโตรเจนและกำมะถันซึ่งจะกลายเป็นฝนกรด (Acid rain) ต่อไปจะไม่เกิดขึ้นเมื่อใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
สิ่งที่เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ คือ ปัญหาเรื่องเงินลงทุนสูง นอกจากราคาตัวโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เองแล้ว รัฐบาลยังจะต้องจัดสรรงบประมาณจำนวนหนึ่ง เพื่อพัฒนากำลังคน อันได้แก่ การขยายการศึกษา และการฝึกอบรมด้านพลังงานนิวเคลียร์ ในระดับต่างๆ และการพัฒนาโครงสร้างเศรษฐกิจพื้นฐาน รวมทั้งยกระดับมาตรฐานอุตสาหกรรมต่างๆ ที่จะเข้ามารองรับงานก่อสร้าง
เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย เมื่อวันที่ 27 ตุลาคม พ.ศ. 2505 เวลา 18:32 น. ปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ ได้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรก ในภูมิภาคเอเชียอาคเนย์ เมื่อเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ของประเทศไทยได้รับการบรรจุเชื้อเพลิงจนสามารถเดินเครื่องได้
เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ได้ปฏิบัติงานเพื่อประโยชน์ของการพัฒนาประเทศ จำแนกเป็นหัวข้อใหญ่ๆได้ ดังนี้
- ใช้เป็นเครื่องมือศึกาเกี่ยวกับนิวเคลียร์ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ของเครื่องปฏิกรณ์ฯ นิวเคลียร์ เคมี และรังสีวิทยา
- ใช้เป็นเครื่องมือผลิตนิวตรอน เพื่อประโยชน์ในด้านประยุกต์ เช่น การผลิตสารไอโซโทปรังสี เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ การเกษตร และอุตสาหกรรม หรือเพื่อการอาบรังสีนิวตรอนในการวิเคราะห์โดยเทคนิคเชิงนิวเคลียร์
- เป็นแหล่งกำเนิดรังสีแกมม่าอย่างแรง ซึ่งสามารถใช้ในการศึกษาผลของรังสีต่อวัตถุและคุณภาพของวัตถุ เช่นการเพิ่มคุณค่าของอัญมณีจำพวกพลอยโทพาส เป็นต้น
- เป็นสถานที่ฝึกอบรมเจ้าหน้าที่ในเทคนิคต่างๆ เกี่ยวกับการปฏิบัติงานกับเครื่องปฏิกรณ์ฯ โดยเฉพาะด้านการจัดการเดินเครื่องปฏิกรณ์ และความปลอดภัย เป็นการเตรียมการเพื่อการดำเนินการใช้ประโยชน์จากพลังงานนิวเคลียร์ให้ได้อย่างจริงจัง และปลอดภัยในอนาคต เช่น การมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เป็นต้น
เครื่องเร่งอนุภาค สิ่งประดิษฐ์อีกแบบหนึ่ง ซึ่งให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ควบคุมได้ คือ เครื่องเร่งอนุภาค (Accelerator) ซึ่งให้อนุภาคหลายชนิด และหลายระดับออกมา อนุภาคที่มีประจุ จะถูกเร่งให้มีพลังงานสูงโดยวิธีทางแม่เหล็กและไฟฟ้า สามารถนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อมวลมนุษย์ ทั้งทางตรงและทางอ้อม เครื่องเร่งอนุภาค เช่น Cyclotron, Electron beam, Van de Graaff เป็นต้น สำหรับผลิตอนุภาคพลังงานสูงหลายระดับ เช่น KeV, MeV, GeV อนุภาคที่ถูกเร่ง เช่นอิเล็คตรอน โปรตรอน โพสิตรอน ไพออน มิวออน และ นิวเคลียสของธาตุต่างๆ นอกจากนั้น ยังให้รังสีพลอยได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์อีก เช่น แกมม่า รังสีเอกซ์ และนิวตรอน เป็นต้น ทั้งนี้ประโยชน์ในการใช้งานจึงกว้างขวาง และแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องอนุภาคที่ผลิตและระดับพลังงาน ซึ่งเครื่องเร่งอนุภาคที่ขอบเขตสามารถทำงานได้
1.3 พลังงานนิวเคลียร์จากสารกัมมันตรังสี
สารกัมมันตรังสี หรือสารรังสี (Radioactive material) คือสารที่องค์ประกอบส่วนหนึ่งมี ลักษณะเป็นไอโซโทปที่มีโครงสร้างปรมาณูไม่คงตัว (Unstable isotope) และจะสลายตัวโดย การปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีอัลฟา รังสีเบตา รังสีแกมมา หรือรังสีเอกซ์ รูปใดรูปหนึ่ง หรือมากกว่าหนึ่งรูปพร้อมๆกัน ไอโซโทปที่มีคุณสมบัติดังกล่าวนี้ เรียกว่า ไอโซโทป กัมมันตรังสี หรือ ไอโซโทปรังสี ( Radioisotope) คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของไอโซโทปรังสี คืออัตราการสลายตัวด้วยค่าคงตัวที่เรียกว่า”ครึ่งชีวิต (Half life) ” ซึ่งหมายถึง ระยะเวลาที่ไอโซโทปจำนวนหนึ่ง จะสลายตัวลดลงเหลือ เพียงครึ่งหนึ่งของจำนวนเดิม ตัวอย่างเช่น ทอง-198 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่ใช้รังสีแกมมารักษาโรค มะเร็ง มีครึ่งชีวิต 2.7 วัน หมายความว่า ถ้าท่านซื้อทอง-198 (ทองที่สามารถสลายตัวได้) มา 10 กรัม หลังจากนั้น 2.7 วัน ท่านจะมีทองเหลืออยู่เพียง 5 กรัม แล้วต่อไปอีก 2.7 วัน ก็จะเหลืออยู่เพียง 2.5 กรัม
2. ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์ในกิจการต่างๆ
2.1 กิจการอุตสาหกรรม
การใช้วัสดุกัมมันตรังสี และเทคนิคทางรังสีในทางอุตสาหกรรม ซึ่งเรียกว่า เทคนิคเชิงนิวเคลียร์ เป็นการนำพลังงานปรมาณูมาใช้
ประโยชน์ในทางสันติ สำหรับประเทศไทย ได้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในกิจการต่างๆ ดังนี้
- ใช้วัดระดับของไหล สารเคมีต่างๆ ในขบวนการผลิตในโรงงานเส้นใยสังเคราะห์ด้วยรังสีแกมมา
- ใช้ตรวจสอบระดับเศษไม้ในหม้อนึ่งภายใต้ความดันสูง ในการผลิตไม้อัดแผ่นเรียบด้วยรังสีแกมมา
- ควบคุมการไหลผ่านของส่วนผสมในการผลิตปูนซีเมนต์
- วัดความหนาแน่นของน้ำปูนกับเส้นใยหิน ในขบวนการผลิตกระเบื้องกระดาษ
- วัดความหนาแน่นในการดูดสินแร่ในทะเล เพื่อคำนวณหาปริมาณแร่ที่ดูดผ่าน
- วัดและควบคุมความหนาแน่นของน้ำโคลนที่จะใช้ในการขุดเจาะอุโมงค์ส่งน้ำใต้ดิน
- ควบคุมขบวนการผลิต ผลิตภัณฑ์เครื่องแก้วให้มีความหนาสม่ำเสมอ
- วัดหาปริมาณสารตะกั่วหรือธาตุกำมะถันในผลิตภัณฑ์น้ำมันปิโตเลียม
- ควบคุมความหนาของเนื้อยางที่เคลือบบนแผ่นผ้าใบในขบวนการผลิตยางรถยนต์
- ควบคุมน้ำหนักของกระดาษต่อหน่วยพื้นที่ในอุตสาหกรรมผลิตกล่องกระดาษ
- ใช้เป็นเครื่องขจัดประจุกระแสไฟฟ้าสถตย์บน แผ่นฟิล์ม ฟิล์มภาพยนตร์ หลอดแก้วที่ใช้ บรรจุผลิตภัณฑ์ เวชภัณฑ์ต่างๆ
- ใช้ตรวจสอบความรั่วซึมในการผนึกแน่นวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ IC, Semiconductor Watch module ต่างๆ ด้วยก๊าซ คริปตอน-85
- ใช้ตรวจสอบและถ่ายรอยเชื่อมโลหะ หาความสึกหรอโดยวิธไม่ทำลายชิ้นงาน มีทั้งการใช้ X-rays, Gamma rays, และ Neutron radiography
- ใช้ในการสำรวจหาแหล่งน้ำมันใต้ดิน ความชื้นใต้ดินฯลฯ ด้วยรังสีนิวตรอน
- ใช้ทำสีเรืองแสง
- ใช้วัดหาปริมาณเถ้าของลิกไนต์
- การวิเคราะห์แร่ธาตุด้วยเทคนิคเชิงนิวเคลียร์ สำหรับการสำรวจทรัพยากรในประเทศ (Neutron activation and X-ray fluorescence analysis)
- การใช้รังสีแกมมาเพื่อห่าเชื้อในเครื่องมือเวชภัณฑ์ เช่น กระบวนการฉีดยาสายน้ำเกลือ ถุงเลือด ถุงมือ
2.2 ด้านการแพทย์และอนามัย
เวชศาสตร์นิวเคลียร์ (Nuclear medicine) คือการนำเอาสารรังสีหรือ รังสีมาใช้ในการตรวจ การรักษา และด้านการค้นคว้าศึกษาการทำงานของระบบอวัยวะในร่างกายเพื่อช่วยในการตรวจวิเคราะห์หรือรักษาโรค บรรเทาความทุกข์ทรมานของผู้ป่วย และย่นระยะเวลาการรักษาในโรงพยาบาล ตัวอย่างบางส่วนของการใช้สารรังสี หรือรังสีด้านการแพทย์ เช่น
- การรักษาโรคมะเร็งด้วย โคบอลต์-60
- เม็ดทองคำ-198 ในการรักษามะเร็งผิวหนัง
- ลวดแทนทาลัม-182 ในการรักษามะเร็งปากมดลูก
- ไอโอดีน-131 ใช้ตรวจวินิจฉัยและรักษาโรคคอพอก และในรูป Labeled compound ใช้ตรวจวิเคราะห์การทำงานของไต ระบบโลหิต
- เทคนิเชียม-99m ตรวจทางเดินน้ำดี ไต ต่อมน้ำเหลือง
- แทลเลียม-201ตรวจสภาพหัวใจเมื่อทำงานเต็มที่ ตรวจสภาพการไหลของโลหิตเลี้ยงหัวใจ และตรวจสภาพกล้ามเนื้อในหัวใจ
- แกลเลียม-67 ตรวจการอักเสบ่างๆ ที่เป็นหนอง เช่น ในช่องท้อง ตรวจมะเร็งในต่อมน้ำเหลือง
- อินเดียม-111 ใช้ติดสลากเม็ดเลือดขาว ตรวจหาแหล่งอักเสบของร่างกาย ตรวจการอุดตันของไขสันหลัง ตรวจมะเร็งเต้านม รังไข่ ลำไส้
- ไอโอดีน-123 ตรวจการทำงานของต่อม ไธรอยด์
- คริปทอน-81m ตรวจการทำงานหัวใจ
- ทอง-195m ตรวจการไหลเวียนโลหิต
- การรักษาโรคมะเร็งในระดับตื้นของร่างกาย เช่น ลูกตา ด้วยรังสีโปรตอน
- การรักษาโรคมะเร็งและเนื้องอกในส่วนลึกของร่างกายด้วยรังสีนิวตรอน
2.3 ด้านการเกษตร ชีววิทยา และ อาหาร
ประเทศไทยมีการเกษตรเป็นอาชีพหลักของประชากร โครงการใช้นิวเคลียร์เทคโนโลยี เพื่อส่งเสริมกิจการเกษตร เป็นต้นว่าการเพิ่มผลผลิตและเพิ่มคุณภาพ ของผลิตผลซึ่งกำลังแพร่ขยายออกไปสู่ชนบทมากขึ้น
- การใช้เทคนิคนิวเคลียร์วิเคราะห์ดิน เพื่อการจำแนกพื้นที่ปลูก ทำให้ทราบว่า พื้นที่ที่ศึกษาเหมาะสมต่อการเพาะปลูกพืชชนิดใด ควรเพิ่มปุ๋ยชนิดใดลงไป
- เทคนิคการสะกดรอยด้วยรังสีใช้ศึกษาเกี่ยวกับการดูดซึมแร่ธาตุ และปุ๋ยดดยต้นไม้และพืชเศรษฐกิจต่างๆ เพื่อการปรับปรุงการใช้ปุ๋ยให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
- การฉายรังสีแกมมาเพื่อฆ่าแมลงและไข่ในเมล็ดพืช ซึ่งเก็บไว้ในยุ้งฉาง และภายหลังจากบรรจุในภาชนะเพื่อการส่งออกจำหน่าย
- การใช้รังสีเพื่อการกำจัดแมลงศัตรูพืชบางชนิดโดยวิธีทำให้ตัวผู้เป็นหมัน
- การถนอมเนื้อสัตว์ พืชผัก และผลไม้ โดยการฉายรังสีเพื่อเก็บไว้ได้นานยิ่งขึ้น เป็นประโยชน์ในการขนส่งทางไกล และการเก็บอาหารไว้บริโภคนอกฤดูกาล
- การใช้เทคนิครังสีเพื่อการขยายพันธุ์สัตว์เลี้ยง และการเพิ่มอาหารนม อาหารเนื้อ ในโค และ กระบือ
- การนำเทคนิคทางรังสีด้านอุทกวิทยา ในการเสาะหาแหล่งน้ำสำหรับการเกษตร
- การใช้เทคนิคการวิเคราะห์ด้วยวิธีอาบรังสี วิเคราะห์สารตกค้างในสิ่งแวดล้อมจากการใช้ยาปราบศัตรูพืช ยาฆ่าแมลง ซึ่งมีความสำคัญต่อผู้บริโภค
- การเอาพลังงานปรมาณูมาใช้ฉายพันธุ์พืช เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม (Induced Mutation) เช่น
ก. ข้าวขาวมะลิ 105 ซึ่งเป็นข้าวเจ้าจากผลการฉายรังสี มีการกลายพันธุ์ มาเป็นข้าวเหนียว มีกลิ่นหอมเหมือนขาวขาวมะลิ
ข. ข้าวพันธุ์ กข15 ซึ่งก็เป็นผลจากการฉายรังสีข้าวขาวมะลิ105 แต่เป็นพันธุ์ที่เก็บเกี่ยวได้ไวกว่า และมีผลผลิตสูงกว่าขาวมะลิ 105
ค. ปอแก้ว เมื่อนำเมล็ดมาฉายรังสีได้พันธุ์ที่มีความทนทานต่อโรคโคนเน่า
ง.ถั่วเหลือง ที่มีพันธุ์ทนทานต่อรา สนิม (Rust)
2.4 ด้านสิ่งแวดล้อม
พลังงานนิวเคลียร์ มีส่วนเกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมใน 2 ด้าน คือในด้านการรักษาและพัฒนาสภาพของสิ่งแวดล้อมให้ดีขึ้น อีกด้านหนึ่ง คือ การตรวจตรา และควบคุมปริมาณรังสีที่มีอยู่ในธรรมชาติ ในสิ่งแวดล้อมให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่อมวลมนุษย์ และสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์ในด้านสิ่งแวดล้อม ได้แก่
- การใช้รังสีแกมมาฆ่าเชื้อโรคต่างๆ ในน้ำทิ้งจากชุมชน และจากโรงพยาบาล เพื่อป้องกันโรคระบาด
- การใช้รังสีแกมมาฆ่าเชื้อโรคในขยะและตะกอน แล้วนำกลับมาทำเป็นปุ๋ยต่อไป
- การใช้รังสีอิเล็กตรอน ในการกำจัดก๊าซอันตราย (SO2, NO2) จากปล่องควันโรงงานอุตสาหกรรม และการเผาถ่านหิน
- การใช้เทคนิคทางนิวเคลียร์วิเคราะห์สารพิษต่างๆ ในดิน พืช อากาศ น้ำ และอาหาร
- การใช้เทคนิคสารติดตามทางรังสีศึกษามลภาวะในสิ่งแวดล้อม
- การวัดปริมาณรังสีในสิ่งแวดล้อม เช่น ที่อยู่อาศัย และสถานที่ทำงาน
2.5 ด้านการศึกษาและวิจัย
พลังงานนิวเคลียร์ เป็นสิ่งที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ โดยการใช้อนุภาคหรือรังสีที่มีพลังงานสูง วิ่งไปชนนิวเคลียสของธาตุต่างๆ การศึกษาวิจัยทั้งขั้นมูลฐานและขั้นประยุกต์เกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์และการให้ประโยชน์ ดังต่อไปนี้
- แหล่งกำเนิดรังสี เช่น เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูหรือต้นกำเนิดรังสีแบบ ไอโซโทป เครื่องเร่งอนุภาค
- วิศวกรรมนิวเคลียร์เกี่ยวกับการสร้างเครื่องฯ การเดินเครื่องฯ และการบำรุงรักษาระบบของเครื่องฯ
- ลักษณะกายภาพของรังสีชนิดต่างๆ อันตรกิริยาของรังสีต่ออะตอมธาตุหรือต่อสสาร
- ผลของรังสีที่มีต่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
- เทคโนโลยีนิวเคลียร์ที่ประยุกต์ทางด้านการแพทย์ การเกษตร อุตสาหกรรม สิ่งแวดล้อมและอื่นๆ
3. สรุป
เพื่อพลิกฟื้นสภาวะทางเศรษฐกิจ อันหมายถึง ความยากไร้ของประชาชนในชาติ ให้มีสถานะทัดเทียมกับมิตรประเทศ และก้าวหน้าไปสู่ความอยู่ดีกินดี อย่างจริงจัง เทคโนโลยีทางพลังงานนิวเคลียร์ จะเป็นกลไกอันหนึ่งที่ช่วยส่งเสริมการพัฒนาประเทศในด้านสำคัญ คือ การอุตสาหกรรม การเกษตร การแพทย์และอนามัย การพลังงาน สิ่งแวดล้อม และการจัดการทรัพยากร ดังที่ได้กล่าวมาทั้งทางตรง และทางอ้อม ปัจจุบัน สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ จตุจักร กรุงเทพมหานคร มีโครงการใหม่ๆ ที่กำลังคิดค้นคว้าวิจัย เพื่อการนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์แก่มวลมนุษยชาติ และการถ่ายทอด เทคโนโลยีทางนิวเคลียร์ ตลอดจนให้การศึกษาเรื่องราวเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์แก่ประชาชนผู้สนใจ แก่นิสิตนักศึกษา และบรรดานักเรียนระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา เพื่อให้คนทั่วไปทุกระดับ เข้าใจถึงพลังงานนิวเคลียร์ และประโยชน์ที่ได้รับทุกรูปแบบอย่างถูกต้องและถ่องแท้ อันเป็นการพัฒนาคนให้มีความรู้พื้นฐาน ซึ่งจะส่งผลไปสู่การพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศไทยต่อไปในอนาคตอันใกล้

อ้างอิง

สมพร จองคำ กองฟิสิกส์ พปส