ทำไมต้องใช้ “เซอร์โคเนียมอัลลอย” หุ้มเชื้อเพลิงนิวเคลียร์?

เนื่องจากเตาปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ญี่ปุ่น ที่ประสบภัยธรรมชาติมาได้เกือบเดือนนั้น ไม่รับการแช่น้ำระบายความร้อนในระดับที่ควรจะเป็น "เซอร์โคเนียมอัลลอย" ซึ่งเป็นวัสดุห่อหุ้มแท่งเชื้อเพลิง เป็นต้นเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดออกซิเดชันกับไอน้ำจนเกิด “ไฮโดรเจน” ที่มีโอกาสระเบิดได้

ทั้งนี้ มีคำถามมายังทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ว่า เหตุใดจึงใช้เซอร์โคเนียมอัลลอยเป็นวัสดุหุ้มเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่ง ดร.สมพร จองคำ ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีนิวเคลียร์และอดีตผู้อำนวยการสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (สทน.) ได้ชี้แจงว่า เซอร์โคเนียมอัลลอย เป็นวัสดุที่โรงงานนิวเคลียร์ทั่วโลกใช้ เพื่อห่อหุ้มเชื้อเพลิง เหตุเพราะเซอร์โคเนียมนั้นหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะป้องกันการ “หลอมละลาย” (meltdown) ของเตาปฏิกรณ์ได้

สำหรับเซอร์โคเนียมอัลลอยรุ่นใหม่ๆ ที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 2,700-3,000 องศาเซลเซียส แต่สำหรับเซอร์โคเนียมอัลลอยที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูกูชิมะ ไดอิจิ เป็นวัสดุรุ่นเก่าที่ทนอุณหภูมิได้ต่ำกว่า หากแต่มีการปรับปรุงมาเรื่อยๆ และ ณ ปัจจุบันเซอร์โคเนียมยังเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับห่อหุ้มเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งนอกจากทนอุณหภูมิสูงๆ แล้ว ยังไม่เป็นสนิมแม้จะแช่ในน้ำนานเป็น 100 ปีก็ตาม

ทั้งนี้ แม้จะหยุดปฏิกิริยานิวเคลียร์หลักลงได้แล้ว แต่เตาปฏิกรณ์ยังมี ความร้อนตกค้าง (residual heat) ที่ต้องใช้เวลาในการลดความร้อนลง ดังจะเห็นได้ในกรณีแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วที่ต้องเก็บไว้ในบ่อที่มีน้ำหล่อเลี้ยงเพื่อลดความร้อน ก่อนที่จะนำไปกำจัดตามกระบวนการที่ถูกต้องไป

จะเห็นได้ว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูกูจิมะ ไดอิจิ ที่ดำเนินการมากว่า 40 ปีนี้ ได้วางแผนสำรองในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุจนต้องหยุดการทำงานของเตาปฏิกรณ์กะทันหัน โดยมีทั้งระบบจ่ายไฟสำรองแบบดีเซลเพื่อหมุนเวียนน้ำไปใช้ระบายความร้อนแก่เตาปฏิกรณ์ในกรณีที่ระบบหล่อเย็นหลักไม่ทำงาน แต่สึนามิที่ตามมาหลังจากแผ่นดินไหวครั้งใหญ่เมื่อวันที่ 11 มี.ค.54 ที่ผ่านมา ทำให้ระบบสำรองไม่สามารถทำงานได้

เหตุการณ์ครั้งนี้จะเป็นอีกบทเรียนของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ที่จะนำไปสู่การออกแบบระบบที่มีความปลอดภัยและรัดกุมยิ่งขึ้น เช่นเดียวกับกรณีอุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลที่เป็นบทเรียนให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์รุ่นต่อๆ มาต้องมีอาคารครอบเตาปฏิกรณ์ที่แข็งแรง เพื่อควบคุมการแผ่กระจายของสารรังสีหากเกิดอุบัติเหตุลักษณะเดียวกัน

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

- ญี่ปุ่นหยุดน้ำปนเปื้อนรังสีรั่วไหลลงสู่ทะเลได้แล้ว (6 เม.ย.54)
- พบน้ำเปื้อนรังสีใต้เตานิวเคลียร์ญี่ปุ่นสูง5ล้านเท่า ปลาใกล้โรงไฟฟ้าก็มีรังสี 4000 เท่า (5 เม.ย.54)
- เท็ปโกเริ่มระบายน้ำกัมมันตภาพรังสีกว่า 10,000 ตันลงทะเลหวังเหลือที่กักเก็บเพิ่ม (4 เม.ย.54)
- เท็ปโกพบน้ำปนเปื้อนรังสีจากเตาปฏิกรณ์เบอร์ 2 รั่วไหลลงสู่ทะเล (2 เม.ย.54)