ไขข้อข้องใจ เหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระเบิดที่ญี่ปุ่น ไขข้อข้องใจ เหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระเบิดที่ญี่ปุ่น

 

เรียบเรียงข้อมูลโดยกระปุกดอทคอม
ขอขอบคุณข้อมูลและภาพประกอบจาก คุณ Maki Roll จากเว็บไซต์ Pantip.com , คุณ Spymatrix จากเว็บไซต์ Pantip.com, nhk.or.jp

           สร้าง ความตื่นตระหนกให้กับผู้ที่ได้รับข่าวสารเป็นอย่างมาก หลังจากเกิดเหตุการณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของญี่ปุ่นระเบิด จากเหตุแผ่นดินไหวเมื่อวันศุกร์ที่ 11 มีนาคมที่ผ่านมา โดยในช่วงแรกนั้น เกิดความสับสนในเรื่องของข่าวว่า สิ่งที่ระเบิดคือเตาปฏิกรณ์ แต่แท้ที่จริงแล้ว สิ่งที่ระเบิดนั้นเป็นเพียงตัวอาคารที่ถูกก๊าซไฮโดรเจนปริมาณมากดันออกมา จากความร้อนที่สูงขึ้นนั่นเอง

           ด้วยเหตุนี้ คุณ Spymatrix จากเว็บไซต์ Pantip.com และ คุณ Maki Roll จากเว็บไซต์ Pantip.com จึงได้ตั้งกระทู้อธิบายเหตุการณ์การระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ญี่ปุ่น เพื่อจะได้เกิดความเข้าใจที่ถูกต้องนั่นเอง

          สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิม่า ไดอิจิ นั้น มีทั้งหมด 6 โรง ใช้เทคโนโลยีแบบ BWR ซึ่งเครื่องหมายเลข 1 มีอายุมากที่สุดถึง 40 ปี และ หากจะอธิบายถึงระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น เพื่อให้เห็นภาพชัดเราสามารถเปรียบเทียบกับการต้มน้ำจากกาน้ำ ขณะที่เราเปิดเตาแก๊สต้มน้ำอยู่ เมื่อน้ำเดือดจะมีไอน้ำพวยพุ่งออกมาจากปากกา เทียบได้กับเตาปฏิกรณ์ในโรงไฟฟ้ากำลังทำงาน และผลิตไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อปั่นไฟฟ้าออกมาให้ตามบ้านเรือน

          หากเกิดเหตุการณ์ที่เป็นภัยคุกคามต่อโรงไฟฟ้า เช่น แผ่นดินไหว สึนามิ อุปกรณ์ตรวจวัดในโรงไฟฟ้าจะจับแรงสั่นสะเทือนได้ และเมื่อถึงเกณฑ์ที่กำหนดไว้โรงไฟฟ้าก็จะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติ แต่แม้ว่า โรงไฟฟ้าจะหยุดทำงานแล้ว เปรียบเหมือนช่วงที่เราปิดแก๊ส เราจะพบว่า น้ำในกายังคงเดือดร้อนเพราะได้รับความร้อนที่สะสมไว้ภายในกา เช่นเดียวกับเตาปฏิกรณ์ที่แม้จะหยุดทำงานแล้ว แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นตอนเดินเครื่องยังคงสะสมอยู่ จึงจำเป็นต้องมีระบบเพื่อระบายความร้อนออกไป

          ปกติแล้วเวลาต้มน้ำเสร็จ แล้วอยากให้น้ำในกาเย็นเร็ว ๆ เราสามารถเปิดฝากาต้มน้ำได้ แต่เราไม่สามารถเปิดเตาปฏิกรณ์เพื่อระบายความร้อนเช่นเดียวกับกาต้มน้ำได้ เนื่องจากภายในเตามีสารกัมมันตรังสีอยู่ จึงจำเป็นต้องระบายความร้อนโดยระบบหล่อเย็น ซึ่งระบบหล่อเย็นนี้ต้องการไฟฟ้าเพื่อใช้ในการเดินระบบหล่อเย็น

 

          ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะมีแกนปฏิกรณ์ ที่ถูกแช่อยู่ในน้ำ เพื่อที่จะให้น้ำเป็นตัวพาความร้อนออกไป (ตามรูปคือแท่งสีเหลือง น้ำ คือ ส่วนสีฟ้า)

 

           หากไม่มีน้ำ หรือน้ำลดน้อยลง ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะคายความร้อนออกมา และเมื่อไม่มีน้ำเป็นตัวพาความร้อนจากแกนปฏิกรณ์ออกไป แกนปฏิกรณ์จะร้อนขึ้นเรื่อย ๆ

 

           จากนั้น เมื่อแกนปฏิกรณ์ร้อนจนถึงจุด ๆ หนึ่ง แกนปฏิกรณ์จะเริ่มหลอมละลาย ทำให้สารกัมมันตรังสีเริ่มแพร่กระจายออกมา

 

           เพราะฉะนั้น เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้นในประเทศญี่ปุ่น โรงไฟฟ้าได้รับความเสียหายถูกตัดขาดจากแหล่งไฟฟ้าภายนอก ระบบหล่อเย็นไม่สามารถทำงานได้ ทำให้เตาปฏิกรณ์ซึ่งเป็นระบบปิด มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้นเรื่อย ๆ จากความร้อนที่สะสมอยู่เดิม ระบบหยุดทำงานอัตโนมัติ จะเริ่มทำงานทันที เพื่อยุติปฏิกริยานิวเคลียร์ภายใน Reactor โดยการใส่ตัวหน่วงปฏิกริยาลง ดังรูปจะเห็นได้ว่า แท่งปฏิกรณ์นั้นร้อนแล้ว จึงเปลี่ยนเป็นสีแดง ส่วนสีดำที่เข้ามาขั้นตรงกลางนั้น คือตัวหน่วงปฏิกริยา เพื่อทำให้ปฏิกริยาค่อย ๆ หยุดลง ทั้งนี้ การหยุดของ Reactor  จะไม่ได้หยุดทันทีทันใด แต่จะค่อยหยุด ๆ เพราะฉะนั้นแล้ว ภายในจึงจำเป็นที่จะต้องมีน้ำหล่อเย็นอยู่ตลอดเวลา เพื่อไม่ให้แกนปฏิกรณ์ร้อนจนละลายดังที่กล่าวมาแล้ว


 

           เมื่อเริ่มทำการหยุดปฏิกริยา Cooling System - 1 (ระบบระบายความร้อนที่ 1) ที่ถูกตั้งไว้อัตโนมัติ จะเริ่มทำงานทันที เพื่อระบายความร้อนออกจากแกนปฏิกรณ์

 

           แต่ทว่า หลังจากเกิดแผ่นดินไหว ทำให้ระบบระบายความร้อนที่ 1 ได้รับความเสียหาย ระบบระบายความร้อนที่ 1 จึงหยุดทำงาน

 

           เพราะฉะนั้น ระบบระบายความร้อนที่ 2 (ระบบสำรอง) ซึ่งใช้เครื่องยนต์ดีเซลปั่นน้ำเข้าไประบายความร้อนในเตาปฏิกรณ์ หรือ Emergency Diesel Generator (EDG) จึงเริ่มทำงานทันที

 

           โดยเมื่อเกิดเหตุแผ่นดินไหว โรงไฟฟ้าโรงที่ 1-3 ซึ่งกำลังเดินเครื่องอยู่ ได้หยุดการทำงานอัตโนมัติตามที่ออกแบบไว้ และระบบ EDG ได้เริ่มทำงานทันที แต่ทว่าหลังจากระบบ EDG ทำงานได้เพียง 1 ชั่วโมงก็หยุดทำงาน เพราะได้รับผลกระทบจากคลื่นสึนามิที่ถาโถมเข้าใส่ รวมกับอาฟเตอร์ช็อก ทำให้อุณหภูมิภายในเตาปฏิกรณ์สูงขึ้น วิศวกรจึงใช้แหล่งไฟฟ้าสำรองแบบเคลื่อนที่เข้ามาจ่ายไฟให้ระบบหล่อเย็นของ โรงไฟฟ้าที่ 2 และ 3 แต่ไม่มีเพียงพอสำหรับจ่ายให้โรงไฟฟ้าที่ 1 ด้วยเหตุนี้ ระดับน้ำในเตาปฏิกรณ์โรงแรกจึงลดลงเรื่อย ๆ เนื่องจากอุณหภูมิในเตาที่สูงขึ้นจากการขาดระบบน้ำหล่อเย็น ทำให้ความดันในอาคารปฏิกรณ์สูงขึ้นเรื่อย ๆ และหากปล่อยให้สูงเช่นนี้ อาจทำให้อาคารแตกร้าว ส่งผลให้สารกัมมันตรังสีออกมาเป็นจำนวนมาก

 

           เช่นนั้นแล้ว ระบบระบายความร้อนที่ 3 หรือระบบฉุกเฉินที่เป็นระบบสุดท้าย ก็เริ่มทำงานทันที โดยระบบนี้จะใช้ไอน้ำจากความร้อนในเตาปฏิกรณ์มากลั่นตัวเป็นน้ำ แล้วนำน้ำกลับไประบายความร้อนในเตาปฏิกรณ์อีกที เพื่อระบายความร้อนในแกนปฏิกรณ์ออกมา

 

           แต่แล้ว เมื่อระบบระบายความร้อนที่ 3 เริ่มทำงาน กลับพบว่า ระบบน้ำในระบบระบายความร้อนที่ 3 มีไม่พอ เนื่องจากน้ำซึ่งมีสัญลักษณ์ทางเคมี คือ H2O ได้ระเหยเป็น H2 หรือก๊าซไฮโดรเจน จึงทำให้ความดันภายในอาคารสูงขึ้น