การประยุกต์ใช้พลังงานนิวเคลียร์

จากพลังงานนิวเคลียร์สู่พลังงานไฟฟ้า

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ คือสถานที่ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ ในแต่ละองค์ประกอบของระบบนี้ กระบวนการฟิชชันของนิวเคลียสของอะตอมจะดำเนินการ เชื้อเพลิงที่ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้มักจะเป็นไอโซโทปของยูเรเนียมกัมมันตภาพรังสี ²³⁵ U ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นิวเคลียสของยูเรเนียมถูกบังคับให้สลายตัว ปล่อยอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์ฟิชชัน ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ พวกมันชนกับไอโซโทปยูเรเนียมอื่นๆ จึงเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่ ในระหว่างกระบวนการ จะเกิดความร้อนจำนวนมากในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มันถูกถ่ายโอนไปยังสารหล่อเย็น โดยปกติจะเป็นน้ำซึ่งได้รับความร้อนจากความร้อนที่ได้รับ ผลที่ได้คือไอน้ำที่ขับเคลื่อนกังหันของเครื่องกำเนิดเทอร์โบ ด้วยวิธีนี้ พลังงานนิวเคลียร์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเป็นการใช้พลังงานนิวเคลียร์ที่สำคัญที่สุดในปัจจุบัน

ใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อผลิตไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนถือเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต ปรากฎว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตภาพรังสีสามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้โมเลกุลที่มีค่านี้ได้สำเร็จ ส่วนใหญ่ผลิตจากก๊าซธรรมชาติในกระบวนการ ปฏิรูป ไอน้ำ แนวคิดของการใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อผลิตไฮโดรเจนนั้นสันนิษฐานว่าความร้อนที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกถ่ายโอนไปยังกระบวนการของก๊าซธรรมชาติผ่านการปฏิรูปด้วยไอน้ำ อย่างไรก็ตามวิธีนี้สามารถสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากซึ่งถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงมีการปรับปรุงวิธีอื่นๆ เช่น อิเล็กโทรลิซิส ไฮโดรเจนได้มาจากกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสของน้ำ วิธีนี้ผลิต H ₂ ในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อเซลล์อิเล็กโทรไลต์กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพื่อรับไฮโดรเจนโดยใช้วิธีปล่อยก๊าซต่ำ โซลูชันดังกล่าวยังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบ ความร้อนและไฟฟ้าที่ต้องการสามารถหาได้จากพลังงานนิวเคลียร์ งานวิจัยบางชิ้นมุ่งเน้นไปที่การผลิตไฮโดรเจนจากน้ำ โดยใช้วิธีเทอร์โมเคมี

พลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งขับเคลื่อน

การใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ช่วยให้ได้รับพลังงานมากขึ้นเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานทั่วไป พลังงานนิวเคลียร์ถูกใช้เป็นแหล่งขับเคลื่อนเรือและยานอวกาศมานานหลายทศวรรษ ในเครื่องบิน แนวคิดเรื่องการขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์ยังไม่ถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่ ความเสี่ยงสูงที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในเครื่องบินขัดขวางการดำเนินการขับเคลื่อนนิวเคลียร์ สถานการณ์จะคล้ายกันในกรณีของรถยนต์ แนวคิดเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์ในรถยนต์นั่งได้รับการพิจารณามาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม การวางเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งจะเป็นแหล่งกำเนิดของแรงขับในยานพาหนะ มีความเสี่ยงสูง เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจะเป็นเครื่องกำเนิดนิวตรอน พวกมันเป็นอนุภาคของรังสีไอออไนซ์ที่ทะลุทะลวงได้สูง นิวตรอนไม่เพียงแต่เป็นภัยคุกคามต่อผู้คนภายในยานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงด้วย ปัญหาด้านความปลอดภัยและการออกแบบอื่น ๆ ทำให้การขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์เป็นเรื่องยากมากที่จะนำไปใช้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ในปี 1946 การก่อสร้างเรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์ลำแรกของอเมริกาได้เริ่มขึ้น ความคิดนี้ประสบความสำเร็จอย่างมาก โซลูชันที่คล้ายกันนี้ถูกนำมาใช้ในเรือตัดน้ำแข็ง "อาร์คติกา" ของโซเวียต ปัจจุบัน เรือพลเรือนและทหารส่วนใหญ่ใช้พลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งขับเคลื่อน

พลังงานนิวเคลียร์ในทางการแพทย์

การวินิจฉัยและการรักษาโรคต่าง ๆ ที่ดำเนินการอยู่ในปัจจุบันด้วยการใช้พลังงานนิวเคลียร์ทำให้มีความหวังสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต กำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการใช้เพื่อกำจัดผลกระทบของโรคต่างๆ ตัวอย่างของการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการแพทย์อาจเป็นการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ซึ่งประกอบด้วยการบันทึกรังสีที่ผลิตโดยหลอดรังสีเอกซ์ซึ่งอ่อนลงเนื่องจากร่างกายของผู้ป่วยดูดซึมบางส่วน เครื่องเอ็กซ์เรย์ที่ใช้ทำให้สามารถถ่ายภาพ เช่น หน้าอกหรือกะโหลกได้ พลังงานนิวเคลียร์ยังใช้ในการผลิตยาหลายชนิด ในบัลนีโอโลยี (เช่น อ่างบำบัด) เช่นเดียวกับในการฆ่าเชื้ออุปกรณ์ทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการ

การใช้พลังงานนิวเคลียร์ในรูปแบบอื่นๆ

• ปรากฏการณ์การสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีพบว่ามีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการผลิตแบตเตอรี่พลังงานที่มีประสิทธิภาพ
• ในวิทยาศาสตร์อวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนยานสำรวจอวกาศที่ออกแบบมาเพื่อสำรวจระบบสุริยะ
• ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ช่วยให้สามารถสืบอายุการขุดค้นทางโบราณคดีและบรรพชีวินวิทยาได้
• พลังงานนิวเคลียร์ถูกนำมาใช้ในกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ วิธีนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษในประเทศที่ขาดแคลนน้ำดื่ม
• นอกจากนี้ยังใช้ในการตรวจจับมลพิษในแม่น้ำหรือทะเลสาบ