สารบัญ
4 ความสัมพันธ์: กากกัมมันตรังสีคริสต์สหัสวรรษที่ 3โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่
กากกัมมันตรังสี
กากกัมมันตรังสี (Radioactive waste) เป็นของเสียที่ประกอบด้วยสารกัมมันตรังสี กากกัมมันตรังสีมักจะเป็น'ผลพลอยได้'ของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์และการใช้งานอื่นๆจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหรือเทคโนโลยีนิวเคลียร์ เช่นการวิจัยนิวเคลียร์และการแพทย์นิวเคลียร์ กากกัมมันตรังสีเป็นอันตรายต่อสิ่งที่มีชีวิตและสิ่งแวดล้อม และถูกกำกับดูแลโดยหน่วยงานภาครัฐในการที่จะปกป้องสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคนิวตรอนไปกระทบกับนิวเคลียสของยูเรเนียมในสภาวะที่เหมาะสม ทำให้นิวเคลียสของยูเรเนียมแตกออกเป็นธาตุใหม่สองชนิดที่เป็นธาตุกัมมันตรังสีพร้อมทั้งให้พลังงานและนิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่ด้วย ธาตุใหม่สองชนิดที่เกิดจากการแตกตัวของยูเรเนียมนี้เองเรียกว่า กากกัมมันตรังสี ซึ่งจะติดอยู่ในเม็ดเชื้อเพลิง ยูเรเนียมที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะถูกอัดเป็นเม็ดเซรามิก บรรจุเรียงตัวกันภายในแท่งเชื้อเพลิง จากนั้นจึงนำไปใช้งานในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กากกัมมันตรังสีจากปฏิกิริยาการแตกตัวของยูเรเนียมที่เกิดอย่างต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ภายในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกกักเก็บอย่างมิดชิดภายในเม็ดเชื้อเพลิงที่มีปลอกแท่งเชื้อเพลิงห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่ง ภายหลังการใช้งานแท่งเชื้อเพลิงไประยะหนึ่งจะมีกากกัมมันตรังสีเกิดสะสมขึ้นในเม็ดเชื้อเพลิงเป็นจำนวนมาก ทำให้ประสิทธิภาพของปฏิกิริยาลูกโซ่ลดลงจึงจำเป็นต้องมีการสับเปลี่ยนนำแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้ว (spent nuclear fuel (SNF)) ออกมาและเติมแท่งเชื้อเพลิงใหม่เข้าไปเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้ นอกจากนี้ระหว่างการเดินเครื่องโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยังมีกากกัมมันตรังสีบางประเภทปะปนในน้ำระบายความร้อนและอุปกรณ์ภายในเครื่องปฏิกรณ์ จากการดูดจับอนุภาคนิวตรอน ด้วยเหตุนี้ทำให้ผู้ผลิตไฟฟ้ามีภาระรับผิดชอบในการจัดการกับกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้น เพื่อป้องกันมิให้สารกัมมันตรังสีรั่วไหลออกสู่ภายนอกโรงไฟฟ้า ส่งผลกระทบต่อมนุษย์ และสิ่งแวดล้อม กัมมันตภาพรังสีสามารถสูญสลายตามธรรมชาติไปตามกาลเวลา ดังนั้นกากกัมมันตรังสีจะต้องมีการแยกและถูกคุมขังในสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อการกำจัดที่เหมาะสมเป็นระยะเวลานานเพียงพอจนกว่ามันจะไม่ทำให้เกิดอันตรายร้ายแรงอีกต่อไป ระยะเวลาของการเก็บกากของเสียจะขึ้นอยู่กับประเภทของของเสียและประเภทของไอโซโทปกัมมันตรังสี มันอาจมีระยะเวลาไม่กี่วันสำหรับไอโซโทปที่อายุสั้นมากๆจนถึงหลายล้านปีสำหรับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว วิธีการที่สำคัญในปัจจุบันในการจัดการกับกากกัมมันตรังสีคือการแยกและจัดเก็บสำหรับของเสียอายุสั้น การกำจัดโดยการฝังตื้นใกล้พื้นผิวโลกสำหรับของเสียระดับต่ำและระดับกลางบางส่วน และการฝังศพลึกหรือการแบ่งส่วน/การแปลงสภาพ (transmutation) สำหรับของเสียในระดับสูง บทสรุปของปริมาณกากกัมมันตรังสีและแนวทางการจัดการสำหรับประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่จะมีการนำเสนอและทบทวนเป็นระยะๆซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ 'อนุสัญญาร่วมว่าด้วยความปลอดภัยของระบบการบริหารจัดการเชื้อเพลิงใช้แล้วและความปลอดภัยของการจัดการของเสียกัมมันตรังสี' (Joint Convention on the Safety of Spent Fuel Management and on the Safety of Radioactive Waste Management) ของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency (IAEA)).
ดู การรื้อถอนนิวเคลียร์และกากกัมมันตรังสี
คริสต์สหัสวรรษที่ 3
ในประวัติศาสตร์ร่วมสมัย คริสต์สหัสวรรษที่ 3 เป็นช่วงเวลาที่เริ่มต้นขึ้นในวันที่ 1 มกราคม..
ดู การรื้อถอนนิวเคลียร์และคริสต์สหัสวรรษที่ 3
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
รงผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ Grafenrheinfeld, รัฐบาวาเรีย, ประเทศเยอรมนี เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อยู่ภายในอาคารเก็บกักรูปโดมที่อยู่ตรงกลาง, ด้านซ้ายและขวาเป็นหอหล่อเย็นซึ่งเป็นอุปกรณ์ระบายความร้อนที่ใช้กันทั่วไปในทุกโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน และเช่นกัน มันจะปล่อยไอน้ำจากส่วนของกังหันไอน้ำที่ไม่มีกัมมันตรังสีออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก โรงผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ Jaslovské Bohunice ในประเทศสโลวาเกีย โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบหนึ่งที่ใช้แหล่งพลังงานความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไอน้ำแรงดันสูงจ่ายให้กับกังหันไอน้ำ กังหันไอน้ำจะไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตเป็นกระแสไฟฟ้าออกมา โดยเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ในการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบวิจัย (Research Reactor) ที่ใช้ประโยชน์จากนิวตรอนฟลักซ์ในการวิจัย และระบายความร้อนที่เกิดขึ้นออกสู่ชั้นบรรยากาศ และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลัง (Power Reactor) ที่ใช้พลังความร้อนที่เกิดขึ้นเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลัง มีขนาดใหญ่โตกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์วิจัยเป็นอย่างมาก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นโรงไฟฟ้าชนิด Baseload คือผลิตพลังงานคงที่ โดยไม่ขึ้นกับกำลังงานที่ต้องการใช้จริง เนื่องจากต้นทุนเชื้อเพลิงมีราคาถูกเมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายอื่นๆในการผลิต (ในขณะที่โรงไฟฟ้าที่ใช้การต้มน้ำด้วยแหล่งพลังงานอื่น สามารถลดการจ่ายไฟลงครึ่งหนึ่งได้เวลากลางคืนเพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายเชื้อเพลิง) กำลังไฟที่หน่วยผลิตจ่ายได้นั้นอาจมีตั้งแต่ 40 เมกะวัตต์ จนถึงเกือบ 2000 เมกะวัตต์ ในปัจจุบันหน่วยผลิตที่สร้างกันมีขอบเขตอยู่ที่ 600-1200 เมกะวัตต์ ข้อมูลของ IAEA ณ วันที่ 23 เมษายน ค.ศ.
ดู การรื้อถอนนิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
เศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่
รษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่ (economics of new nuclear power plants) เป็นเรื่องที่ถกเถียงกัน เนื่องจากมีมุมมองที่ขัดแย้งกันในหัวข้อนี้และเกี่ยวข้องกับเงินหลายพันล้านดอลล่าร์ที่จะใช้ในการลงทุนกับทางเลือกของแหล่งพลังงาน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มักจะมีค่าใช้จ่ายด้านต้นทุนที่สูงในการก่อสร้างและการรื้อถอน อีกทั้งค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและค่าใช้จ่ายในอนาคตเพื่อการจัดเก็บกากนิวเคลียร์ ข้อดีในปัจจุบันของพลังงานนิวเคลียร์ก็คือมีค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิงที่ต่ำและมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ต่ำ หลายปีที่ผ่านมา ได้มีการชะลอตัวของการเติบโตของความต้องการใช้ไฟฟ้า และการจัดหาเงินลงทุนได้กลายเป็นเรื่องยากมากขึ้น ซึ่งมีผลกระทบในโครงการขนาดใหญ่ เช่นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีค่าใช้จ่ายเฉพาะหน้าขนาดใหญ่มาก และโครงการมีรอบระยะเวลาดำเนินการที่ยาวมากทำให้ต้องเผชิญกับความเสี่ยงที่หลากหลายอย่างมาก ในยุโรปตะวันออก หลายโครงการที่ดำเนินการมาอย่างยาวนานกำลังดิ้นรนที่จะหาการสนับสนุนด้านการเงิน ที่เห็นได้ชัดคือโครงการ Belene ในประเทศบัลแกเรีย และการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มเติมในโครงการ Cernavodă ในประเทศโรมาเนีย และอีกปัญหาคือผู้อุดหนุนทางการเงินทุนที่มีศักยภาพบางส่วนได้ถอนตัวออกมา ในขณะที่ก๊าซราคาถูกสามารถหามาใช้ได้และการจัดหาในอนาคตก็ค่อนข้างมั่นคง มันยังแสดงให้เห็นภาพของปัญหาขนาดใหญ่สำหรับโครงการนิวเคลียร์ทั้งหลายอีกด้วย การวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ของพลังงานนิวเคลียร์จะต้องคำนึงถึงผู้ที่จะรับความเสี่ยงที่ไม่แน่นอนในอนาคต ณ วันนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีการดำเนินงานทั้งหมดโดยรัฐเป็นเจ้าของหรือผู้ประกอบการสาธารณูปโภคผูกขาด โดยที่หลายของความเสี่ยงจะเกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง, ประสิทธิภาพในการดำเนินงาน, ราคาเชื้อเพลิง, และปัจจัยอื่น ๆ ความเสี่ยงเหล่านี้จะถูกแบกรับโดยผู้บริโภคไม่ใช่ซัพพลายเออร์ ในขณะนี้หลายประเทศได้เปิดเสรีตลาดไฟฟ้าที่ทำให้ความเสี่ยงเหล่านี้และความเสี่ยงของคู่แข่งที่ราคาถูกกว่าที่จะเกิดขึ้นก่อนที่ค่าใช้จ่ายด้านต้นทุนจะถูกใช้คืนจะตกเป็นภาระของผู้ผลิตและผู้ประกอบการโรงไฟฟ้ามากกว่าผู้บริโภคที่จะนำไปสู่การประเมินผลที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญของเศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ใหม่ สองในสี่ของเครื่องปฏิกรณ์ยุโรปแบบแรงดัน (European Pressurized Reactor (EPR)) ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้าง (ได้แก่ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Olkiluoto ในฟินแลนด์และในฝรั่งเศส) อยู่หลังตารางเวลาอย่างมีนัยสำคัญและมีค่าใช้จ่ายเกินงบประมาณอย่างมาก หลังจากภัยพิบัตินิวเคลียร์ที่ฟุกุชิมะไดอิจิ ปี 2011 ค่าใช้จ่ายต่างๆมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้นสำหรับการดำเนินงานโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ในปัจจุบันและโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่สร้างขึ้นใหม่ เนื่องจากกฏระเบียบที่เพิ่มขึ้นสำหรับการจัดการกับเชื้อเพลิงในสถานที่ใช้งาน (on-site spent fuel management) และภัยคุกคามที่มีต่อพื้นฐานการออกแบบที่มีสูงขึ้น.
ดู การรื้อถอนนิวเคลียร์และเศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่