เนื้อหา

     เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูหรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือเรียกว่า เตาปรมาณู (Atomic furnace) เป็นเครื่องสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ ที่มีการแบ่งแยกนิวเคลียสอย่างต่อเนื่องและสามารถควบคุมได้ แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลัง (Power reactor) และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์วิจัย (Power reactor) 

    การใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของไทยจะใช้เพื่อการวิจัยและเป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอนขนาดใหญ่ที่สุดของประเทศ รวมถึงการสนับสนุนงานบริการ งานวิจัยและพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนิวเคลียร์ให้กับหน่วยงานต่างๆ เรียกชื่อว่า เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย-1 (ปปว.-1) ต่อมามีการเปลี่ยนแปลงแกนเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ จึงเปลี่ยนชื่อเป็น เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย-1 ปรับปรุงครั้งที่ 1 (ปปว.-1/1) มีกำลังขนาด 2 MW (ความร้อน) โดยสามารถทำงานแบบทวีกำลังได้ประมาณ 2,000 MW ในระยะสั้นเพียง 10.5 มิลลิวินาที 

     ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเรียกว่า ฟิชชัน (Fission) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ โดยเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย มีส่วนสำคัญประกอบด้วย

     แกนปฏิกรณ์ (Reactor core) ภายในบรรจุแท่งเชื้อเพลิงโดยจัดเรียงแนวตั้งเป็นรูปหกเหลี่ยมอยู่ภายในถังอะลูมิเนียม

   

     แท่งเชื้อเพลิง (Fuel element) มีลักษณะเป็นแผ่นแบนโค้งทรงกระบอก ด้านบนและด้านล่างบรรจุแกรไฟต์ ส่วนตรงกลางเป็นเนื้อเชื้อเพลิง U-ZrH ซึ่งมียูเรเนียม- 235 ผสมอยู่ร้อยละ 90   

     ต้นกำเนิดนิวตรอน (Neutron source) ใช้จุดชนวนปฏิกิริยาฟิชชัน สำหรับเครื่อง ปปว.-1/1 ใช้ Am-Be มีความแรงรังสี 3 Ci มีครึ่งชีวิต 458 ปี  

     ตัวหน่วงความเร็วนิวตรอน (Moderator) ใช้หน่วงนิวตรอนความเร็วสูงให้มีความเร็วลดลง สำหรับเครื่อง ปปว.-1/1 ใช้ตัวหน่วงความเร็วนิวตรอน 2 แบบ คือ น้ำบริสุทธิ์ และ U-ZrH นอกจากใช้เป็นเชื้อเพลิงแล้วยังสามารถใช้เป็นตัวหน่วงนิวตรอนได้ จึงเรียกเชื้อเพลิงชนิดนี้ว่า Fuel-Moderator Element

    
     แท่งควบคุม (Control rods) เป็นอุปกรณ์กล ควบคุมปฏิกิริยาฟิชชัน ทำจากเหล็กกล้ากันสนิม สำหรับเครื่อง ปปว.-1/1 ใช้งาน 2 ชนิด คือ ชนิด B4C (Boron Carbide) จะมีเนื้อเชื้อเพลิงอยู่ส่วนล่าง จำนวน 4 แท่ง และชนิด Transient ไม่มีเนื้อเชื้อเพลิง จำนวน 1 แท่ง แท่งควบคุมมีไว้เพื่อปรับระดับจำนวนนิวตรอนให้ได้ตามต้องการด้วยการดูดนิวตรอนจากเครื่องปฏิกรณ์ หากจำนวนนิวตรอนเพิ่มมากเกินความต้องการ สามารถลดระดับได้โดยการหย่อนแท่งควบคุมลงไปในแกนปฏิกรณ์ทันที และหากต้องการเพิ่มจำนวนนิวตรอนให้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สามารถทำได้โดยการยกแท่งควบคุมขึ้นจากแกนปฏิกรณ์   

     ระบบระบายความร้อน พลังงานความร้อนจากแกนปฏิกรณ์จะถูกระบายออกมาด้วยการพาความร้อนแบบธรรมชาติ โดยน้ำที่ร้อนจะลอยตัวสูงขึ้นสู่ผิวน้ำและถูกดูดออกด้วยเครื่องสูบน้ำผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน เพื่อทำหน้าที่ถ่ายเทความร้อนแล้วระบายสู่บรรยากาศผ่านหอระบายความร้อน 


     ทั้งนี้เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูได้รับการออกแบบให้แกนของเครื่องแช่อยู่ในน้ำบริสุทธิ์  ซึ่งบ่อน้ำ สร้างด้วยคอนกรีตชนิดความหนาแน่นสูงเพื่อกั้นรังสีแกมมาและรังสีนิวตรอนพลังงานสูงที่แผ่รังสีออกมาจากแกนปฏิกรณ์ นอกจากนี้น้ำบริสุทธิ์ยังช่วยควบคุมอุณหภูมิไม่ให้สูงเกินไป ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่อย่างเหมาะสม อีกทั้งยังช่วยหน่วงนิวตรอนได้ด้วย 

 


วีดิทัศน์ เรื่องเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู