กระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ผลิตพลังงานได้อย่างไร

กระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ผลิตพลังงานโดยการแยกนิวเคลียสของอะตอมเพื่อปล่อยพลังงานความร้อนมหาศาลที่นำมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า

ฟิชชันนิวเคลียร์ (Nuclear Fission) เป็นกระบวนการที่นิวเคลียสของอะตอมหนักแตกตัวออกเป็นนิวเคลียสที่เล็กกว่า ซึ่งสามารถปล่อยพลังงานออกมาในรูปแบบต่าง ๆ โดยเฉพาะความร้อนและรังสีต่าง ๆ กระบวนการนี้มีผลกระทบมากในด้านการผลิตพลังงานทั้งเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์และด้านกองทัพ

กระบวนการฟิชชันเริ่มต้นอย่างไร

การชนกันของนิวตรอน: ฟิชชันนิวเคลียร์เริ่มต้นด้วยการที่นิวตรอนชนกับนิวเคลียสของอะตอมเชื้อเพลิง เช่น ยูเรเนียม-235 (U-235) หรือพลูโทเนียม-239 (Pu-239)
การแตกตัวของนิวเคลียส: เมื่อได้รับนิวตรอนเพิ่มเติม นิวเคลียสจะเข้าสู่สภาวะไม่เสถียรและจะแตกออกไปเป็นสองนิวเคลียสที่เบากว่า และปล่อยนิวตรอนเพิ่มเติมออกมา
พลังงานที่ผลิตได้: ในกระบวนการนี้จะมีพลังงานจำนวนมหาศาลถูกปล่อยออกมาในรูปแบบของความร้อน, รังสีแกมมา (gamma rays) และเศษส่วนของพลังงานเชิงกล

ตัวอย่างสมการฟิชชันนิวเคลียร์ของยูเรเนียม-235:

²³⁵U + ¹n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3¹n + พลังงาน

การใช้ประโยชน์จากพลังงานฟิชชัน

พลังงานที่ได้จากกระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ส่วนใหญ่จะถูกนำไปใช้ในสถานีไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กระบวนการนี้มีขั้นตอนหลัก ๆ ดังนี้:

การเผาผลาญเชื้อเพลิงนิวเคลียร์: ฟิชชันที่จะเกิดขึ้นในแกนกลางของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะผลิตความร้อนจำนวนมาก
การถ่ายเทความร้อน: ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปถ่ายเทไปยังน้ำ ใช้น้ำนี้เพื่อสร้างไอน้ำที่มีแรงดันสูง
การผลิตกระแสไฟฟ้า: ไอน้ำที่มีแรงดันสูงจะถูกนำไปหมุนกังหันไอน้ำซึ่งจะเชื่อมโยงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ผลิตกระแสไฟฟ้าที่จะถูกส่งผ่านระบบกริดไฟฟ้าที่ใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรม

บทสรุป

กระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ถือเป็นกระบวนการที่มีความสำคัญในการผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูง กระนั้น มีความจำเป็นต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากเกร็ดสารกัมมันตภาพรังสีและปัญหาด้านความปลอดภัย