จากข่าวการระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อันเนื่องมาจากการระเบิดของก๊าซไฮโดรเจน (ที่เกิดจากปฏิกิริยาของแท่งเชื้อเพลิงกับน้ำอีกที) ทำให้มีกัมมันตภาพรังสีแพร่กระจายไปในบางส่วนของประเทศญี่ปุ่น
 
บังเอิญไปเจอภาพเกี่ยวกับระดับกัมมันตภาพรังสีที่ร่างกายได้รับ และผลกระทบมาจากเวบหนังสือพิมพ์อาซาฮี ชิมบุน เลยอยากเอามาให้ชมกันครับ
 
จากภาพด้านซ้ายในกรอบดำคือระดับกัมมันตภาพรังสีที่ตรวจพบปริเวณเตาปฏิกรณ์ฟุกุชิมะโรงที่ 1 ที่ระดับ 400 มิลลิซีเวิร์ต (ต่อชั่วโมง ข้อมูลเช้าวันอังคาร) - ก็เลยต้องอพยพคนออกมาไกลๆ ไง
 
โดยที่ 150 มิลลิซีเวิร์ต ก็จะเริ่มทำให้คลื่นไส้
1,000 มิลลิซีเวิร์ต เม็ดเลือดขาวลดลง 
5,000 มิลลิซีเวิร์ต ท้องร่วง มีเลือดออก ผมร่วง
10,000 มิลลิซีเวิร์ต หมดสติ
50,000 มิลลิซีเวิร์ต เกิดความเสียหายทั่วร่างกาย และเสียชีวิตภายใน 48 ชั่วโมง
 
แต่...
 
ในการดำรงชีวิตตามปกติเราก็ได้รับกัมมันตภาพรังสีกันอยู่นะครับ
อย่างเช่น
 
ไปเอกซ์เรย์หน้าอก โดนไป 0.05 มิลลิซีเวิร์ต
ผ่านเครื่องเอกซ์เรย์ตอนเดินทางไปกลับโตเกียว-นิวยอร์ค โดนอีก 0.2 มิลลิซีเวิร์ต
เอกซ์เรย์กระเพาะ ก็ครั้งละ 0.6 มิลลิซีเวิร์ต
ระดับกัมมันตภาพรังสีที่ปลอดภัยของคนทั่วไป (ต่อปี จากแหล่งอื่นที่ไม่รวมที่ได้จากการรักษาพยาบาล และตามธรรมชาติ) อยู่ที่ 1 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี
แต่ปกติเราได้รับกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ (เฉลี่ยทั้งโลกต่อปี) 2.4 มิลลิซีเวิร์ต (ปกติโดน 2.4 อยู่แล้ว โดนเพิ่มอีก 1 ทำเป็นมีปัญหา -_-')
เอกซ์เรย์ CT scan อก ครั้งละ 6.9 มิลลิซีเวิร์ต 
 
จากการระเบิดของเตาปฏิกรณ์ในโรงไฟฟ้า (ข่าวลงช่วงค่ำวันนี้ แต่ข้อมูลน่าจะอ้างอิงเมื่อวาน 15 มีนาคม) พบว่า
 
ระดับกัมมันตภาพรังสีที่วัดได้สูงสุดที่จังหวัดฟุกุชิมะ วัดได้ 23.18 ไมโครซีเวิร์ต
จังหวัดอิบารากิอยู่ที่ 5.575 ไมโครซีเวิร์ต
ที่โตเกียววัดได้ที่ 0.809 ไมโครซีเวิร์ต (ปกติอยู่ที่ 0.035 ไมโครซีเวิร์ต)
 
อ่านแล้วรู้สึกว่าข่าวที่เมืองไทยลงมันดูแย่กว่าความเป็นจริงเยอะไปหน่อยนะครับ -_-'
 
ดูต้นฉบับได้ที่นี่
 entry ก่อนมีคำถามว่าแผ่นดินไหวที่ญี่ปุ่นเกิดจากเพลทอะไรชนกัน
เท่าที่ลองค้นดู ก็มีหลายคำตอบ (ไม่ตรงกัน -_-')
แต่จากรูป (และความน่าเชื่อถือของแหล่งที่มา) ก็น่าจะสรุปได้ว่า
เป็นเพลทแปซิฟิก กับเพลทอเมริกาเหนือทะเลาะกันแบบเปลือกโลกมุดลงใต้อีกแผ่น (subduction) ดู slide 4
(บางแหล่งระบุว่าเป็นเพลทแปซิฟิกกับเพลท Okhotsk ที่เป็นเพลทย่อยของอเมริกาเหนืออีกที)
(รูปจาก wikipedia)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ส่วนศัพท์และรูปที่น่าจะคุ้นเคยกันมากขึ้นคือ the Pacific Ring of Fire (วงแหวนแห่งไฟ) คือบริเวณรอบๆ เพลทแปซิฟิก ที่ได้ชื่อนี้เนื่องจากมีแผ่นดินไหว และภูเขาไฟระเบิดกันเยอะมาก
(รูปจาก www.bbc.co.uk)

 
 
 
 
 
 
 
นอกจากนี้ก็ไปเจอข้อมูลที่น่าสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับแผ่นดินไหวครั้งนี้มาจาก bbc ว่า
- ชายฝั่งด้านตะวันออกของญี่ปุ่นอาจขยับจากเดิมไปทางทิศตะวันออกถึง 4 เมตร
- ทำให้แกนโลกเอียงไป 16.5 ซม.
- ส่งผลให้โลกหมุนเร็วขึ้น
- ทำให้ 1 วัน มีเวลาลดลง ... เอ่อ 1.8 x 10-6 วินาที (เยอะมั้ย 555)
- แล้วก็มีการ update ว่าแผ่นดินไหวครั้งนี้รุนแรง 9.0 ริกเตอร์ (เดิม 8.9)
 
ขอให้คนที่มีชีวิตรอด มีชีวิตอย่างปลอดภัยครับ
บังเอิญไปเจอสรุปของ Wall Street Journal มาน่าสนใจเลยเอามาฝากครับ
 
กดลิงค์จากรูปได้เลยครับ
 
เอาเม้าส์ไปวางตามจุด (จุดสีแดงอธิบายความผิดปกติ จุดสีส้มอธิบายการทำงานปกติ)
 
ซับนรก
"ระบบหล่อเย็นมีปัญหา ระบบไม่ส่งน้ำเข้าไปต้มที่แกนปฏิกรณ์เลยร้อนจัด แท่งเชื้อเพลิงโผล่ออกมา (exposed)
ที่ระเบิดก็เพราะมีก๊าซไฮโดรเจนรั่วออกมาโครงสร้างชั้นนอก แล้วแรงดันสูงมากเลยระเบิด"
 
1. กรณีทำงานปกติ จะมีน้ำบริสุทธิ์ไหลเข้ามาหล่อเย็นแกนปฏิกรณ์ โดยจะกลายเป็นไอน้ำ (ผสมกับน้ำ) ไหลออกไปตามท่อ
2. แยกน้ำออกจากไอน้ำ แล้วส่งไปหมุนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า
3. ไอน้ำที่ผ่านกังหันจะควบแน่น
4. และส่งไปต้มต่อไป
 
ความซวยก็คือดันแท่งเชื้อเพลิง (fuel rod) ดันโผล่ออกมาเนื่องจากระบบหล่อเย็นเจ๊งเพราะทซึนามิ (ที่อ่านจาก bbc เมื่อคืนบอกว่า ระบบผลิตไฟฟ้าจากดีเซลที่สำรองก็เสียอีก เลยปั๊มป์น้ำเข้าระบบไม่ได้)
 
แล้วที่มันระเบิดก็เพราะว่ามีก๊าซไฮโดรเจนรั่วจากเตาปฏิกรณ์ทำให้ภายในตัวอาคารมีแรงดันสูงมาก (และคงเกิดติดไฟ) จนระเบิดผนังเป็นรู (กำลังหาอยู่นะครับว่าก๊าซไฮโดนเจนมาจากไหน มาจากปฏิกิริยาที่เอากรดบอริกไปเทใส่น้ำทะเลหรือเปล่า)
 
แต่ก็ระบุว่าตัวเตาปฏิกรณ์ยังไม่รั่ว ไม่พัง (จะเชื่อดีมั้ยน้า)
 
ข้อมูลทั่วไป
1. โรงไฟฟ้าที่เพิ่งถล่มไปอยู่ห่างจากโตเกียว 150 ไมล์ (ประมาณ 240 กิโลเมตร)
2. ประเทศญี่ปุ่นมีเตาปฏิกรณ์ปรมาณู 56 แห่ง ผลิตกระแสคิดเป็นร้อยละ 20 ของประเทศ
 
clip การระเบิด
http://www.youtube.com/watch?v=hySCqORsEis&feature=related
 
อย่าให้มีระเบิดเพิ่มเลยนะ -_-'

Meltdown กันสั้นๆ

posted on 13 Mar 2011 03:11 by quixscience in Science
สรุปความจาก http://www.bbc.co.uk/news/world-12723092
 
ความเดิม
"ยูเรเนียม 235 โดนนิวตรอนยิงใส่เลยแตกตัวพร้อมกับปล่อยนิวตรอนมาอีก 3 ตัว และความร้อนจำนวนมาก"
 

จากรูปน้ำจะถูกปั๊มป์จาก 10 เข้ามาทำให้กลายเป็นไอในเตาปฏิกรณ์ เพื่อนำไปปั่นกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

ดังนั้นที่เตาปฏิกรณ์จะทำตัวเหมือนกาต้มน้ำไฟฟ้าขนาดยักษ์
 
แกนทำตัวเหมือนขดลวดไฟฟ้าทำหน้าตัวให้ร้อน แล้วน้ำจะดูดความร้อนไปเอง
 
ถ้าทำงานกันปกติ น้ำไหลปกติ ก็มีไอน้ำไปปั่นไฟในปริมาณที่เหมาะสม
 
ความดัน และอุณหภูมิก็เป็นไปตามที่ออกแบบ
 
... แต่
 
ถ้าไม่มีน้ำเติมเข้ามา น้ำที่เหลือก็กลายเป็นไอ ความดันในเตาปฏิกรณ์ก็เพิ่มขึ้น
 
แล้วถ้าเกิดแกนที่เป็นโลหะเกิดร้อนจัดก็อาจจะละลายได้ แถมบางส่วนยังร้อนจนไหม้อีกด้วย
 
กรณีเลวร้ายสุดๆ แกนจะร้อนจนหลอมทะลุเตาปฏิกรณ์ออกมา (อันนี้ล่ะครับ ที่จะทำให้มีเฮ -_-')
 
โดยปกติโรงไฟฟ้าจะมีระบบป้องกันซ้ำซ้อนกันหลายระบบ (multiply redundant)
 
แต่แผ่นดินไหวทำให้ระบบที่เตรียมไว้เจ๊งเรียบ
 
ส่วนรายละเอียดว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง รอให้ฝุ่นหายคลุ้งค่อยว่ากันอีกทีแล้วกัน ไปนอนก่อนนะครับ ^_^
 

edit @ 13 Mar 2011 03:22:25 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 18:51:31 by QuiX

อย่างที่เคยทราบกันมาว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่มนุษย์สามารถควบคุมและนำมาใช้ประโยชน์กันได้คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เรียกว่าฟิชชั่น (fission)

ซึ่งปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่นคือการแตกตัวของธาตุใหญ่เป็นธาตุเล็กแล้วปล่อยพลังงานออกมา 
 
 
(embed แล้วไม่ขึ้น ทำอย่างไรช่วยแนะนำด้วยครับ)
 
เชื้อเพลิงที่ใช้ และการเตรียมเชื้อเพลิงยูเรเนียม
 
ตามธรรมชาติร้อยละ 99.28 เป็นยูเรเนียม 238 และร้อยละ 0.71 เป็นยูเรเนียม 235

โดยทั้ง 2 ไอโซโทปเป็นธาตุกัมมันตรังสีทั้งคู่ โดยเมื่อยิงนิวตรอนใส่ U-235 จะแตกตัวและปล่อยนิวตรอนออกมา 3 ตัวต่อปฏิกิริยา ในขณะที่ U-238 รับนิวตรอนแต่ไม่ปล่อยนิวตรอนออกมา ทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้

U-235 จึงเป็นไอโซโทปที่เราต้องการเพื่อนำมาใช้ในโรงไฟฟ้า (รวมทั้งทำระเบิดด้วย -_-')
 
เพิ่มเติม
หลักการของระเบิดคือให้ปล่อยความร้อนออกมาให้หมดภายในเวลาน้อยที่สุด -> เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบบไม่อั้น
 
หลักการนำมาผลิตพลังงานคือให้ปฏิกิริยาปล่อยความร้อนอย่างต่อเนื่อง และสามารถควบคุมได้ -> ให้มีนิวตรอนมาทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ แต่ก็มีสิ่งที่ดูดกลืนนิวตรอนไว้บางส่วน เพื่อให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาคงที่

ในการใช้งานจริงจึงต้องทำการเสริมสมรรถนะของ U-235 (Uranium enrichment) โดยระดับความเข้มข้นของ U-235 ที่ใช้ในโรงไฟฟ้า (reactor-grade) อยู่ที่ร้อยละ 3 (แค่พอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ต่อเนื่อง)

กรณีของระเบิดนิวเคลียร์ (bomb-grade) จะเกือบร้อยละ 100 (ต้องการให้ปล่อยพลังงานออกมาให้เร็วที่สุด)

โดยการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมที่ใช้กันโดยทั่วไปนิยมใช้การหมุนเหวี่ยงก๊าซ (gas centrifuges)
 
"หลักการก็เหมือนปั่นผ้าในเครื่องซักผ้าฝาบน ผ้าหนักก็ถูกเหวี่ยงติดข้างฝา ผ้าเบาก็อยู่ตรงกลางๆ" 

ในการแยกจะปล่อยก๊าซยูเรเนียม เฮกซาฟลูออไรด์ (UF6) เข้าไปในเครื่องหมุนความเร็วสูง U-238 ที่หนักกว่าเล็กน้อยจะถูกเหวี่ยงไปขอบๆ เราก็จะดูดก๊าซช่วงกลางๆ มาปั่นซ้ำในถังถัดไป ต่อเนื่องไปเรื่อยๆ จนได้ความเข้มข้นที่ต้องการ
 
 
หลักการทำงานของเตาปฏิกรณ์ปรมาณู

หัวใจของเตาปฏิกรณ์ปรมาณูคือการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิชชั่นให้ได้ตามต้องการ
 
เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาจำเป็นต้องใช้นิวตรอนในการพุ่งชนอะตอมยูเรเนียม
 
การลดการเกิดปฏิกิริยาสามารถทำได้โดยการหาอะไรมาดูดกลืนนิวตรอนออกไป ไม่ให้ไปวิ่งชนยูเรเนียม สิ่งนั้นเรียกว่าแท่งควบคุม (control rod)

เมื่อเกิดปฏิกิริยา ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปต้มน้ำ และนำไอน้ำไปปั่นใบพัด เพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อไป

ซับนรก
"(1) หย่อนเม็ดเชื้อเพลิง (fuel pellet) เข้าไปในแท่งเชื้อเพลิง (fuel rod) แล้วนำไปติดตั้งในแกนเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู (nuclear reactor core)
(2) นิวตรอนพุ่งชนอะตอมยูเรเนียม
(3) อะตอมยูเรเนียมแตกตัวพร้อมกับให้พลังงานความร้อนออกมา (พร้อมนิวตรอนอีก 3 ตัว)
(4) ความร้อนที่ได้ก็นำไปต้มน้ำ
(5) ไอน้ำก็วิ่งไปตามท่อ
(6) แล้วก็ไปปั่นกังหันเพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
(7) ไอน้ำกลั่นตัวเป็นหยดน้ำเพื่อนำไปผ่านกระบวนการอีกครั้ง"
 
ดูเล่นๆ เครื่องปฏิกรณ์ทดลองที่ฮังการี แกนคือส่วนที่เป็นแสงสีฟ้าๆ

 
สรุปประเด็นที่อยากให้ทราบเกี่ยวกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นะครับ
1) ยูเรเนียมในโรงไฟฟ้า มีความเข้มข้นของยูเรเนียมที่จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แค่ร้อยละ 3 คนละเรื่องกับที่นำไปใช้ทำระเบิด
2) โรงไฟฟ้าทำงานด้วยการนำไอน้ำมาปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (generator) พลังงานนิวเคลียร์ถูกนำมาต้มน้ำเท่านั้น (เหมือนโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ)
 
ไว้จะรีบสรุปเรื่อง meltdown มาให้อ่านกันนะครับ ^_^
 
ข้อมูลเพิ่มเติมภาษาไทย
 

edit @ 13 Mar 2011 02:29:54 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 02:30:55 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 02:31:03 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 02:31:34 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 02:32:06 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 02:33:48 by QuiX

edit @ 13 Mar 2011 18:49:43 by QuiX