Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
4. พลงงานนวเคลยร
ประยร สงสรฤทธกล ฤ
สาขาวชาฟสกส
โ โ มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร
เนอหา
• มวล-พลงงาน
• ปฏกรยานวเคลยรฏ
• การประยกตใชปฏกรยานวเคลยร ฏ
–ระเบดนวเคลยร
–โรงไฟฟานวเคลยร
Mass – Energy Equivalence
Mass – Energy Equivalence“เมอไรกตามทมการเอาพลงงานออกจากระบบ มวลทสงสรรค
กบพลงงานดงกลาวจะถกนาออกจากระบบดวย ดงนนระบบ
จะมมวลลดลง”จะมมวลลดลง”
ปฏกรยานวเคลยรฏ
(Nuclear Reaction)(Nuclear Reaction)นวเคลยรฟวชน (Nuclear Fusion)- นวเคลยรฟวชน (Nuclear Fusion)
นวเคลยรฟชชน (Nuclear Fission)- นวเคลยรฟชชน (Nuclear Fission)
ปฏกรยานวเคลยร – นวเคลยรฟวชน
“เปนปฏกรยาทนวเคลยสของธาตทเบาสองนวเคลยสมารวมกน แลวกลายเปน
นวเคลยสทหนกกวาพรอมกบมพลงมหาศาลออกมาดวย การเกดปฏกรยาน นวเคลยสทหนกกวาพรอมกบมพลงมหาศาลออกมาดวย การเกดปฏกรยาน
นวเคลยสเบานนจะมความเรวสงมากหรออยในสภาพทมความรอนสงมากหลาย
รอยลานองศาจงจะรวมกนได ปจจบนธาตทเบาทเกดปฏกรยาฟวชนคอไฮโดรเจน”รอยลานองศาจงจะรวมกนได ปจจบนธาตทเบาทเกดปฏกรยาฟวชนคอไฮโดรเจน
ปฏกรยานวเคลยร – นวเคลยรฟวชนบนพระอาทตย
หรอ photon
ปฏกรยานวเคลยร - นวเคลยรฟชชน
“เปนกระบวนการเกดขนทนวเคลยสของอะตอม ฟชชนเกดขนเมอนวเคลยส
ป โ ใ ไ แบงออกเปนนวเคลยสทเลกลง 2 หรอ 3 นวเคลยส โดยทาใหเกดผลพลอยได
(by-product ) ในรปอนภาคหรอรงสออกมาดวย ฟชชนจะมการปลดปลอย
พลงงานปรมาณมากออกมา”
ปฏกรยานวเคลยร - นวเคลยรฟชชน
อะตอมอะตอม อะตอมอะตอม อะตอมอะตอม นวตรอนนวตรอนนวตรอนนวตรอน
ธาต ธาต A A ธาต ธาต B B ธาต ธาต C C 3 3 ตวตว1 1 ตวตว
ไปมวลทสญหายไป
ปฏกรยาลกโซของฟชชนฏ
Fission Chain ReactionFission Chain Reaction
ปฏกรยาลกโซของฟชชนธาตทมกจะใชในการทาใหเกดปฏกรยานวเคลยรฟชชน คอ
• ยเรเนยม (uranium) เปนธาตทหนกทสดทเกดขนตามธรรมชาต
• พลโตเนยม (plutonium) เปนธาตทเกดปฏกรยาฟชชนเองได (spontaneous fission)
และมครงชวตสน
แมวาจะมธาตทสามารถทาใหเกดฟชชนไดอก แตสองธาตนใชไดดทสด เนองจากมปรมาณ
มากพอและเกดฟชชนไดงาย
http://www.nst.or.th/article/article493/article49302.html
ปฏกรยาลกโซของฟชชน - มวลวกฤตเมอเกดปฏกรยาในกอนมวลของยเรเนยมหรอวสดฟสไซลอนกตาม จะมนวตรอนเกดขนมา
นวตรอนบางสวนจะจบกบนวเคลยสอนของยเรเนยมทาใหเกดฟชชนขนอก ขณะทนวตรอน
อกบางสวนจะหลดออกไปจากกอนมวล หรอถกดดกลนโดยนวเคลยสของธาตอนทไมทาให
เกดฟชชน
• ถาจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดใหมตอจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดเดม
มคานอยกวา 1ปฏกรยาลกโซของฟชชนจะเกดลดลงแบบเอกซโปเนนเชยล
• ถาจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดใหมตอจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดเดม
มคามากกวา 1 ปฏกรยาลกโซของฟชชนจะเกดเพมขนแบบเอกซโปเนนเชยล สภาวะท
สดสวนจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชน เทากบ 1 เรยกวา สภาวะวกฤต (criticality) มวลททาใหเกดสภาวะนได เรยกวา มวลวกฤต (critical mass) ซงในความเปนจรง ทง
มวลและรปรางของวสดฟสไซล ตางกมผลตอการเกดภาวะวกฤตได
มวลวกฤตทนอยทสดของ U-235 และของ Pu-239 มคา 52 kg และ 10 kg ตามลาดบ
http://www.nst.or.th/article/article493/article49302.html
ฤ g g
ปฏกรยาลกโซของฟชชน - การใชประโยชน• โรงไฟฟานวเคลยร
– มการควบคมการเกดปฏกรยาลกโซของฟชชนในอตราท
เหมา สมเหมาะสม
• ระเบดนวเคลยรระเบดนวเคลยร
– วสดเชอเพลงมมวลมากกวามวลวกฤต ทาใหปฏกรยา
ลกโซของฟชชนเพอมขนอยางรวดเรว
ระเบดนวเคลยร (Nuclear Bomb):( )Manhattan ProjectManhattan Project
Little BoyLittle Boy
Fat ManFat Man
(wikipedia)
ทอกลวงประดวยวงแหวนททาจาก U 235 9 วง มมวลรวม 38 5 kgทอกลวงประดวยวงแหวนททาจาก U-235 9 วง มมวลรวม 38.5 kg
แผนวงแหวนททาจาก U-235 6 ชน มมวลรวม 25.6 kg
(wikipedia)
(wikipedia)
มวลของ Pu-239 ทใชทงหมด 6.2 kg
ประมาณ 17% หรอ 1 kg ทเกดการฟชชน
1g ของ Pu-239 ทเกดฟชชนทาใหเกดพลงเทยบเทากบระเบด TNT ทมมวล 21kg
โรงไฟฟานวเคลยร โรงไฟฟานวเคลยร
(Nuclear Power Plant)
“โรงผลตกระแสไฟฟาทใชความรอนจากเตาโรงผลตกระแสไฟฟาทใชความรอนจากเตา
ปฏกรณปรมณเปน แหลงพลงงานทสรางไอนา
ใ ป ไฟความดนสงในการขบเคลอนเครองปนไฟ”
โรงไฟฟานวเคลยร - แผนภาพU-235 เปนเชอเพลงของปฏกรยาลกโซของฟชชน
โรงไฟฟานวเคลยร - แผนภาพแสดงการทางาน
โรงไฟฟานวเคลยร - รนตางๆ
โรงไฟฟานวเคลยรแบงได 4 รน
• รนท 1 เปนชวงเรมตน ซงเปนเครองตนแบบ
• รนท 2 เปนรนทใชกนอยในปจจบน เรมสรางตอนชวงปลาย• รนท 2 เปนรนทใชกนอยในปจจบน เรมสรางตอนชวงปลายของทศวรรต 90 อายการใชงานแรกเรมอยท 30-40 ป ไ ป ป ตอมาไดขยายเปน 50-60 ป ดวยเหตผลทางเศรษฐกจ
• รนท 3 เปนรนทพฒนาขนจากรนท 2 โดยปรบปรงเชอเพลง รนท 3 เปนรนทพฒนาขนจากรนท 2 โดยปรบปรงเชอเพลง ประสทธภาพการใชความรอน ความปลอดภย และลดตนทน
• รนท 4 ยงอยในชวงการพฒนา
โรงไฟฟานวเคลยร – รนท 3
• ระบบความปลอดภยของโรงไฟฟานวเคลยรรนท 3
เปนแบบ passive safety system ซงเปนระบบทหากม
ความผดพลาดใดๆ จะทาใหมการปดการเดนเครอง ความผดพลาดใดๆ จะทาใหมการปดการเดนเครอง
โดยอาศยกฎทางฟสกสคอการทาใหปฏกรยาลกโซของฎ ฏ
ฟชชนหยดลง
โรงไฟฟานเคลยร
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหต
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทเชอรโนเบล
• เกดเมอ 26 เม.ย. 2529 ทางตะวนออกของสหภาพโซ ป ใ ป เวยต (ประเทศยเครนในปจจบน)
• ความรนแรงระดบท 7 • ความรนแรงระดบท 7
• สาเหตเกดจากการจงใจปลดระบบควบคมอตโนมต บางสวนออก เปนเหตใหแกนปฏกรณนวเคลยรขาดนาหลอเยน จงเกดการระเบดเนองจากแรงดนไอนาหลอเยน จงเกดการระเบดเนองจากแรงดนไอนา
• ผลทาใหสารกมมนตภาพรงสแพรกระจายในวงกวาง มผเสยชวต 31 คน และบาดเจบ 203 คนทนท
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทฟกชมา
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทฟกชมา
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทฟกชมา