นิวเคลียร์ เนื่องจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่สามารถสร้างการระเบิดนิวเคลียร์แบบฮิโรชิม่าได้ การหลอมละลายจึงเป็นเรื่องที่แย่พอๆกัน การหลอมละลายของนิวเคลียร์หลายครั้งเกิดขึ้นตลอดช่วงอายุปรมาณูของมนุษยชาติ โชคดีที่มีเพียง 4 เหตุการณ์ใหญ่เท่านั้นที่เคยเกิดขึ้นในโรงงานของพลเรือน ครั้งแรกเกิดขึ้นที่เตาปฏิกรณ์สวิส ไชน์นิ่งในปี 1969 อุบัติเหตุที่นิวเคลียร์เกาะทรีไมล์ เกิดขึ้นในทศวรรษต่อมา
ตามมาด้วยภัยพิบัติเชอร์โนปิลของรัสเซียในปี 1986 และความยุ่งเหยิงของฟุกุชิมะไดอิจิในปี 2011 สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ จัดอันดับเหตุการณ์ทาง นิวเคลียร์ ในระดับ 0 ถึง 7 ตั้งแต่การเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยโดยไม่มีนัยสำคัญด้านความปลอดภัย ไปจนถึงอุบัติเหตุร้ายแรง เช่น เชอร์โนปิล ซึ่งสร้างความเสียหายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมเป็นวงกว้างเกิดขึ้น ซึ่งสร้างเมืองร้างและสถานที่สำคัญแห่งความพินาศ
ที่น่าสนใจคือทั้งสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ และคณะกรรมการกำกับกิจการนิวเคลียร์ ไม่ยอมรับคำว่า การล่มสลายของนิวเคลียร์ อย่างเป็นทางการ แต่คำเหล่านั้นยังคงสร้างความกลัวต่อไป ในบทความนี้ เราจะแจกแจงวิธี การทำงาน ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และการหลอมละลายที่เกิดขึ้น อย่ากังวลมากเกินไปกับสมการที่ซับซ้อน เพราะท้ายที่สุดแล้วสถานการณ์ทั้งหมดจะร้อนระอุ ความร้อนที่ควบคุมอย่างเหมาะสมภายในเครื่องปฏิกรณ์ช่วยสร้างพลังงาน
ในทางกลับกัน ความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้ อาจทำให้ตัวเตาปฏิกรณ์เองละลายและทำให้สภาพแวดล้อมโดยรอบปนเปื้อนด้วยรังสีที่เป็นอันตราย ภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้งานได้จริง เราเผาถ่านหินเพื่อสร้างความร้อน ความร้อนนั้นทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำที่มีแรงดันขยายตัว ซึ่งมุ่งหน้าไปยังกังหันซึ่งหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อผลิตประกายไฟอันมีค่านั้น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานคล้ายๆกัน
เพียงแต่ความร้อนมาจากปฏิกิริยาฟิชชันที่เกิดขึ้น ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิชชัน หมายถึงการที่อะตอมของวัสดุแตกออกเป็น สองส่วนอย่างต่อเนื่อง ปล่อยพลังงานจำนวนมากและความร้อนที่เราเรียกว่าความร้อนจากการสลายตัว ดูสิ ยูเรเนียมและธาตุกัมมันตภาพรังสีอื่นๆได้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันขึ้น เอง ในอัตราที่ช้ามากโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากมนุษย์ ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ผู้ปฏิบัติงานกระตุ้นหรือกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชัน
โดยการระดมยิงแท่งเชื้อเพลิง ที่บรรจุยูเรเนียมด้วยนิวตรอนจากปฏิกิริยาฟิชชันก่อนหน้า นี่หมายถึงความร้อนที่มากขึ้นในการต้มน้ำให้เป็นไอน้ำ ก็เหมือนกับการขับรถ คุณคงไม่อยากให้เครื่องยนต์ร้อนเกินไป เพราะอาจทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างคือคุณสามารถดับเครื่องยนต์ และปล่อยให้เครื่องยนต์เย็นลงได้ รถยนต์จะสร้างความร้อนในขณะที่วิ่งเท่านั้น และอาจเกิดขึ้นหลังจากนั้นไม่นาน
อย่างไรก็ตาม วัสดุกัมมันตภาพรังสีภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นั้นเป็นคนละเรื่องกัน เครื่องมือและชิ้นส่วนยูเรเนียมและแม้กระทั่งการแผ่รังสีจะยังคงสร้างความร้อนจากการสลายตัวแม้ว่าผู้ปฏิบัติงานโรงงานจะปิดปฏิกิริยาฟิชชันที่เหนี่ยวนำทั้งหมด ซึ่งพวกเขาสามารถทำได้ในไม่กี่นาที ภายในการล่มสลายของนิวเคลียร์ ขณะที่เราคุยกันว่าการหลอมละลายของนิวเคลียร์คืออะไร สิ่งสำคัญคือต้องพูดถึงสิ่งที่ไม่ใช่การหลอมละลายของนิวเคลียร์ มันไม่ใช่ระเบิดนิวเคลียร์
การล่มสลายจะไม่เผาผลาญเป็นรูผ่านใจกลางโลก ดังที่ได้รับความนิยมในภาพยนตร์ภัยพิบัติปี 1979 เรื่องเดอะไชนาซินโดรม ในการหลอมละลายของนิวเคลียร์ เราเผชิญกับเครื่องปฏิกรณ์ที่เผาไหม้อย่างควบคุมไม่ได้ จนถึงจุดที่มันได้รับความเสียหายจากความร้อนของมันเอง โดยทั่วไป เกิดจากการสูญเสียน้ำหล่อเย็นโดยอุบัติเหตุ หากการไหลเวียนของน้ำหล่อเย็นผ่านแกนเครื่องปฏิกรณ์ช้าลงหรือหยุดพร้อมกัน อุณหภูมิก็จะสูงขึ้น
สิ่งแรกที่จะละลายคือแท่งเชื้อเพลิงเอง หากบุคลากรของโรงงานสามารถฟื้นฟูการไหลเวียนของ น้ำหล่อเย็นได้ อุบัติเหตุดังกล่าวจะเข้าข่ายเป็นการหลอมละลายของนิวเคลียร์บางส่วน เหตุการณ์เกาะทรีไมล์ในปี 1979 อยู่ในหมวดหมู่นี้ แกนของเครื่องปฏิกรณ์หน่วยที่ 1 ละลาย แต่ปลอกป้องกันรอบแกนยังคงไม่บุบสลาย ในความเป็นจริง เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์ หน่วยที่ 2 ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ทรีไมล์ไอส์แลนด์
ยังคงผลิตพลังงานต่อไปภายใต้เงาของเครื่องปฏิกรณ์ที่ปิดการใช้งาน อย่างไรก็ตาม หากปล่อยไว้โดยไม่ตรวจสอบ การหลอมละลายของนิวเคลียร์บางส่วนอาจเลวร้ายลงจนกลายเป็นการหลอมละลายของนิวเคลียร์ทั้งหมด สถานการณ์ดังกล่าวต้องแข่งกับเวลา เนื่องจากทีมฉุกเฉินพยายามทำให้แกนกลางเย็นลงก่อนที่พวกมันจะละลายผ่านชั้นของเคสป้องกันและแม้แต่ตัวอาคารกักกัน
ในปี พ.ศ. 2529 ทีมงานของรัสเซียไล่ตามเศษซาก ที่หลอมละลายของแกนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิล เข้าไปในชั้นใต้ดินของโรงงาน เติมน้ำให้ท่วมเพื่อทำให้วัสดุเย็นลงก่อนที่จะเผาไหม้ผ่านอาคารกักเก็บและทำให้น้ำใต้ดินเป็นมลพิษ ในเดือนมีนาคม 2554 โรงงานนิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิของญี่ปุ่นประสบอุบัติเหตุน้ำหล่อเย็นสูญเสีย เมื่อเกิดแผ่นดินไหวรุนแรง
ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองที่จ่ายพลังงาน ให้กับปั๊มน้ำหล่อเย็นของโรงงานเสียหาย เหตุการณ์ที่ตามมาแสดงให้เห็นถึงภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติมบางอย่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการหลอมละลายของนิวเคลียร์ การแผ่รังสีในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ร้อนเกินไปบางส่วนของฟุกุชิมะไดอิชิ โรงงานมี 6 เครื่อง เริ่มแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน การระเบิดของไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นได้ทำลายโครงสร้างการกักเก็บสำรอง
หรือระดับการป้องกันที่ 2 ของเครื่องปฏิกรณ์อย่างน้อยสามเครื่อง ทำให้รังสีสามารถเล็ดลอดออกไปได้มากขึ้น การระเบิดที่ตามมาเขย่าหน่วยอย่างแรงจนทำให้โครงสร้างการกักกันหลักของเครื่องปฏิกรณ์เสียหาย การหลอมละลายของนิวเคลียร์ลงมาที่ความร้อนและความต้องการที่สำคัญ สำหรับระบบหล่อเย็นในการปฏิบัติงานเพื่อรักษาสภาพให้อยู่ในการตรวจสอบ ภัยพิบัติฟุกุชิมะไดอิจิเตือนเราว่าระบบนี้ มีความสำคัญแม้ว่ากิจกรรมฟิชชันทั้งหมดจะถูกปิดลง
โรงงานในญี่ปุ่นจมอยู่ใต้น้ำโดยอัตโนมัติ เมื่อแท่งเชื้อเพลิงเกิดแผ่นดินไหวเพิ่มขึ้น ซึ่งจะหยุดปฏิกิริยาฟิชชันทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใน 10 นาที แต่แท่งเหล่านั้นยังคงสร้างความร้อนจากการสลายตัว ซึ่งต้องใช้ระบบหล่อเย็นที่ใช้งานได้ นี่คือสาเหตุที่กากกัมมันตรังสีระดับสูง เช่น เชื้อเพลิงปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ผ่านการฉายรังสีหรือใช้แล้ว ก่อให้เกิดความกังวลดังกล่าว วัสดุเหล่านี้ต้องใช้เวลาหลายหมื่นปีในการสลายตัวจนถึงระดับกัมมันตภาพรังสีที่ปลอดภัย
ในช่วงเวลานี้ พวกเขาต้องการระบบหล่อเย็น หรือมาตรการกักกันที่เพียงพอ มิฉะนั้นพวกเขาจะเผาสิ่งที่คุณใส่เข้าไป อย่างไรก็ตาม การออกแบบโรงไฟฟ้า นิวเคลียร์ในอดีตได้พิสูจน์แล้วว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดการหลอมละลายมากขึ้น ในเวลาที่เกิดอุบัติเหตุนั้น โรงไฟฟ้าฟุกุชิมะไดอิชิ และนิวเคลียร์เกาะทรีไมล์ ใช้น้ำไม่เพียงแต่เป็นสารหล่อเย็นเท่านั้น แต่ยังเป็นผู้ดูแล อีกด้วย โมเดอเรเตอร์จะลดความเร็วของนิวตรอนเร็ว
ทำให้มีแนวโน้มที่จะชนกับส่วนประกอบของเชื้อเพลิงที่ฟิชชันได้ และมีโอกาสน้อยลงที่จะชนกับส่วนประกอบของเชื้อเพลิงที่ไม่เกิดฟิชชัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเดอเรเตอร์จะเพิ่มโอกาสที่ปฏิกิริยาฟิชชันจะเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อน้ำไหลออกจากแกนของเครื่องปฏิกรณ์ ดังนั้น ฟิชชันจะหยุดโดยอัตโนมัติ ในทางกลับกัน เชอร์โนบิลใช้โซลิดกราไฟต์เป็นตัวกลั่นกรอง หากสารหล่อเย็นระบายออก โมเดอเรเตอร์ยังคงอยู่ ดังนั้น การสูญเสียน้ำในเครื่องปฏิกรณ์ประเภทเชอร์โนบิล
จึงสามารถเพิ่มอัตราการเกิดฟิชชันได้ เพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำหล่อเย็นจากอุบัติเหตุที่กลายเป็นการหลอมเหลว ผู้ควบคุมโรงงานต้องทำให้แกนเครื่องปฏิกรณ์เย็นลง ซึ่งหมายถึงการล้างสารหล่อเย็นผ่านแท่งเชื้อเพลิงที่ร้อนจัด ยิ่งแท่งเชื้อเพลิงใหม่เท่าไหร่ คูลดาวน์นี้ก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น หากเกิดการหลอมละลายบางส่วน แท่งเหล็กจะตกต่ำลง หากไม่ทำเครื่องหมายไว้ แท่งที่ยุบตัวจะละลายและรวมตัวกันที่ด้านล่างของแกนเครื่องปฏิกรณ์ในกากตะกอนหลอมเหลวขนาดใหญ่
กากตะกอนกัมมันตภาพรังสีนั้น จะก่อให้เกิดความท้าทายในการระบายความร้อนที่ยิ่งใหญ่กว่าเดิม ไม่เพียงแต่จะมีมวลเพียงก้อนเดียว ตรงข้ามกับแท่งที่เป็นอิสระจากกันหลายแท่ง ด้านหนึ่งของมันจะถูกกดลงที่ด้านล่างของแกนเครื่องปฏิกรณ์ เผาไหม้อย่างต่อเนื่องผ่านความร้อนที่ปล่อยออกมา ในกรณีของเชอร์โนบิล ทีมฉุกเฉินได้สูบน้ำหลายร้อยตันเพื่อทำให้แกนเครื่องปฏิกรณ์เย็นลง
จากนั้น พวกเขาทิ้งโบรอน ดินเหนียว โดโลไมต์ ตะกั่ว และทรายบนแกนกลางที่ลุกไหม้ด้วยเฮลิคอปเตอร์เพื่อดับไฟและจำกัดอนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ หลายเดือนต่อมา พวกเขาห่อหุ้มต้นไม้ที่พังทลายด้วยแผ่นคอนกรีตที่มักเรียกกันว่าโลงศพ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในท้ายที่สุดจะเดือดจนสร้างความร้อน และการบำรุงรักษาขึ้นอยู่กับการควบคุมที่เหมาะสมของความร้อนนั้น หากระบบน้ำหล่อเย็นล้มเหลว สภาวะต่างๆอาจเผาไหม้จนเกินการควบคุม
บทความที่น่าสนใจ : อุณหภูมิร่างกายสูง ควรทำอย่างไรหากเด็กมีไข้สูง อธิบายรายละเอียดได้ ดังนี้
