นิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นส่วนสำคัญในแผนพลังงาน

นิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีหน้าที่เดียว คือแยกอะตอมในปฏิกิริยาที่ควบคุม และใช้พลังงานที่ปล่อยออกมา เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เครื่องปฏิกรณ์ถูกมองว่า เป็นทั้งสิ่งมหัศจรรย์และอันตราย เมื่อเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์เครื่องแรกของสหรัฐฯ การเดินเครื่องในชิปปิ้งพอร์ต รัฐเพนซิลเวเนีย ในปี 2499 เทคโนโลยีดังกล่าวได้รับการยกย่องว่า เป็นแหล่งพลังงานแห่งอนาคต ซึ่งบางคนเชื่อว่าในที่สุด จะทำให้ไฟฟ้ามีราคาถูกเกินกว่าจะวัดได้

ประเทศต่างๆทั่วโลกสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 442 เครื่อง และประมาณ 1 ใน 4 ของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านั้น สร้างในสหรัฐอเมริกา โลกต้องพึ่งพาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ถึงร้อยละ 14 ของการผลิตไฟฟ้าอันที่จริง นักอนาคตนิยมเพ้อฝันเกี่ยวกับการมีรถยนต์ที่ใช้พลังงาน นิวเคลียร์ จากนั้น 23 ปีต่อมา เมื่อหน่วยที่ 2 ที่โรงไฟฟ้าทรีไมล์ไอส์แลนด์ในเพนซิลเวเนีย ประสบปัญหาการทำความเย็นทำงานผิดปกติ และการหลอมละลายของเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสีบางส่วน

ความรู้สึกเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง แม้ว่าการกักกันของเครื่องปฏิกรณ์ จะหยุดทำงานและไม่มีการแผ่รังสี ที่สำคัญหลายคนเริ่มมองว่าเครื่องปฏิกรณ์มีความซับซ้อนมากเกินไป และเสี่ยงต่อความล้มเหลวของมนุษย์และอุปกรณ์ โดยอาจส่งผลร้ายแรงตามมา พวกเขายังกังวลเกี่ยวกับกากกัมมันตภาพรังสี จากเครื่องปฏิกรณ์อีกด้วย ที่แย่กว่านั้น หลายคนสงสัยว่าหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐบาล และอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์มีท่าทีกับสาธารณะหรือไม่

เป็นผลให้การก่อสร้างโรงงานนิวเคลียร์แห่งใหม่ หยุดลงในสหรัฐอเมริกา เมื่อเกิดอุบัติเหตุร้ายแรงขึ้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิล ของสหภาพโซเวียตในปี 2529 พลังงานนิวเคลียร์ดูเหมือนจะล้าสมัย แต่ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเริ่มกลับมา เนื่องจากความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น เชื้อเพลิงฟอสซิลที่ลดลง และความกังวลที่เพิ่มขึ้น เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เนื่องจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในช่วงปลายทศวรรษ

คณะกรรมการกำกับดูแลด้านนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ เริ่มอนุมัติใบอนุญาตสำหรับโรงงานใหม่ และประธานาธิบดีบารัค โอบามา ได้รวมพลังงานนิวเคลียร์ไว้เป็นส่วนสำคัญ ในแผนพลังงานของเขา แต่แล้วในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2554 ก็เกิดวิกฤตขึ้นอีกครั้ง ครั้งนี้ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิในญี่ปุ่น ซึ่งประสบแผ่นดินไหว ซึ่งสร้างความกังวลอีกครั้ง การควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ พูดง่ายๆก็คือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะแยกอะตอม และปลดปล่อยพลังงานที่ยึดส่วนต่างๆ ไว้ด้วยกัน

ถ้าคุณเรียนฟิสิกส์ระดับมัธยมปลายมานานแล้ว เราจะเตือนคุณว่าปฏิกิริยาฟิชชันของนิวเคลีย ร์ทำงานอย่างไร อะตอมก็เหมือนระบบสุริยะเล็กๆ ที่มีนิวเคลียสซึ่งเป็นที่ตั้งของดวงอาทิตย์ และอิเล็กตรอนที่โคจรรอบมัน นิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่าโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งถูกยึดเหนี่ยวกันด้วยสิ่งที่เรียกว่า แรง บางทีมันถูกเรียกว่า พลังที่แข็งแกร่ง เพราะมันเกือบจะมีพลังเกินกว่า ที่เราจะจินตนาการได้ แรงกว่าแรงโน้มถ่วงหลายพันล้านเท่า

ในความเป็นจริง แม้จะมีความแรงของแรง แต่ก็เป็นไปได้ที่จะแยกนิวเคลียส โดยการยิงนิวตรอนไปที่มัน เมื่อเสร็จแล้ว พลังงานจำนวนมากจะถูกปลดปล่อยออกมา เมื่ออะตอมแตกตัว อนุภาคของพวกมันจะชนเข้ากับอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง แตกออกเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ นึกถึงรถหลายคันชนกันบนทางด่วน ยูเรเนียมเป็นธาตุที่มีอะตอมขนาดใหญ่มาก เหมาะสำหรับการแตกตัวของอะตอม เพราะแรงที่แรงแม้ว่าจะทรงพลัง แต่ก็ค่อนข้างอ่อน เมื่อเทียบกับธาตุอื่นๆ

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้ไอโซโทป เฉพาะที่เรียกว่ายูเรเนียม-235 ยูเรเนียม-235 นั้นหายากในธรรมชาติ แร่จากเหมืองยูเรเนียมมียูเรเนียม-235 ประมาณ 0.7 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น นั่นเป็นเหตุผลที่เครื่องปฏิกรณ์ ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ซึ่งสร้างขึ้น โดยการแยกและรวมยูเรเนียม-235 ออก และเข้มข้นผ่านกระบวนการแพร่ก๊าซ กระบวนการนี้เป็นสิ่งที่ ทำให้ระเบิดปรมาณูเช่นเดียวกับที่ถูกทิ้งที่เมืองฮิโรชิมา และนางาซากิ ประเทศญี่ปุ่น

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 มีอานุภาพร้ายแรงเช่นนี้ แต่ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ปฏิกิริยาลูกโซ่ถูกควบคุม โดยการใส่แท่งควบคุมที่ทำจากวัสดุเช่น แคดเมียม ฮาฟเนียม หรือโบรอน ซึ่งดูดซับนิวตรอนบางส่วน ที่ยังคงช่วยให้กระบวนการฟิชชันให้พลังงานเพียงพอ เพื่อให้ความร้อนแก่น้ำที่อุณหภูมิประมาณ 520 องศาฟาเรนไฮต์ และเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ซึ่งใช้ในการหมุนกังหัน และผลิตกระแสไฟฟ้า โดยพื้นฐานแล้ว โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานเหมือน โรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหิน ยกเว้นว่าพลังงานในการต้มน้ำมา จากการแตกตัวของอะตอมแทนที่ จะเป็นการเผาไหม้คาร์บอน

บทความที่น่าสนใจ : รถถัง อธิบายและให้ความรู้เกี่ยวกับรถถังหนักเอ็ม-26 และเอ็ม-41