โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนประกอบ

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (บางครั้งเรียกโดยย่อว่าNPP ) [1]เป็นสถานีพลังงานความร้อนในซึ่งแหล่งความร้อนเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในฐานะที่เป็นปกติของสถานีไฟฟ้าพลังความร้อนความร้อนที่ใช้ในการผลิตไอน้ำที่ไดรฟ์กังหันไอน้ำที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้าในฐานะของ 2018 ที่สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศรายงานมี 450 เครื่องปฏิกรณ์พลังงานนิวเคลียร์ในการดำเนินงานใน 30 ประเทศทั่วโลก [2] [3]

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มักจะถือว่าเป็นภาระฐานสถานีตั้งแต่น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นส่วนหนึ่งเล็ก ๆ ของต้นทุนการผลิต[4]และเนื่องจากพวกเขาไม่สามารถได้อย่างง่ายดายหรืออย่างรวดเร็วส่งการดำเนินงาน การบำรุงรักษา และต้นทุนเชื้อเพลิงอยู่ในระดับต่ำสุดของสเปกตรัม ทำให้เหมาะที่จะเป็นผู้จัดหาพลังงานที่ใช้โหลดพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายในการเก็บขยะกัมมันตภาพรังสีในระยะยาวนั้นไม่แน่นอน

ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 3 กันยายน พ.ศ. 2491 ที่เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์ X-10ในเมืองโอ๊คริดจ์ รัฐเทนเนสซีสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกที่ใช้หลอดไฟ [5] [6] [7]ที่สองการทดลองค่อนข้างขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นในวันที่ 20 ธันวาคม 1951 ที่EBR-Iสถานีทดลองใกล้Arco ไอดาโฮ

เมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 1954 เป็นครั้งแรกที่สถานีพลังงานนิวเคลียร์ของโลกในการผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับตารางอำนาจที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Obninskการดำเนินงานเริ่มต้นในObninskของสหภาพโซเวียต [8]โรงไฟฟ้าเต็มรูปแบบแห่งแรกของโลกที่Calder Hallในสหราชอาณาจักร เปิดเมื่อวันที่ 17 ตุลาคม พ.ศ. 2499 [9]โรงไฟฟ้าเต็มรูปแบบแห่งแรกของโลกที่อุทิศให้กับการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น - Calder Hall ยังหมายถึงการผลิตพลูโทเนียมด้วย— Shippingport สถานีพลังงานปรมาณูในรัฐเพนซิลวาเนียสหรัฐอเมริกามีการเชื่อมต่อไปยังตารางใน 18 ธันวาคม 1957

ระบบ

การแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเกิดขึ้นทางอ้อม เช่นเดียวกับในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป ฟิชชันในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้สารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์ร้อนขึ้น สารหล่อเย็นอาจเป็นน้ำหรือแก๊ส หรือแม้แต่โลหะเหลว ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ สารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์จะไปที่เครื่องกำเนิดไอน้ำและให้ความร้อนกับน้ำเพื่อผลิตไอน้ำ ไอน้ำแรงดันสูงแล้วมักจะเลี้ยงหลายเวทีกังหันไอน้ำ หลังจากที่กังหันไอน้ำขยายและทำให้ไอน้ำควบแน่นบางส่วนแล้ว ไอที่เหลือจะถูกควบแน่นในคอนเดนเซอร์ คอนเดนเซอร์เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีการเชื่อมต่อไปยังด้านทุติยภูมิเช่นแม่น้ำหรือหอระบายความร้อน จากนั้นน้ำจะถูกสูบกลับเข้าไปในเครื่องกำเนิดไอน้ำและวงจรจะเริ่มต้นอีกครั้ง วงจรน้ำอบไอน้ำสอดคล้องกับวงจร Rankine

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นหัวใจของสถานี ในส่วนกลาง แกนของเครื่องปฏิกรณ์สร้างความร้อนเนื่องจากการแตกตัวของนิวเคลียร์ ด้วยความร้อนนี้ สารหล่อเย็นจะถูกให้ความร้อนในขณะที่สูบผ่านเครื่องปฏิกรณ์และด้วยเหตุนี้จึงเอาพลังงานออกจากเครื่องปฏิกรณ์ ความร้อนจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันถูกใช้เพื่อเพิ่มไอน้ำซึ่งไหลผ่านกังหันซึ่งจะให้พลังงานแก่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มักใช้ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงในปฏิกิริยาลูกโซ่ ยูเรเนียมเป็นโลหะหนักที่มีอยู่มากมายบนโลกและพบได้ในน้ำทะเลเช่นเดียวกับหินส่วนใหญ่ ยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติพบได้ในไอโซโทปที่แตกต่างกันสองชนิด: ยูเรเนียม-238 (U-238) คิดเป็น 99.3% และยูเรเนียม-235 (U-235) คิดเป็นประมาณ 0.7% ไอโซโทปเป็นอะตอมของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ดังนั้น U-238 มี 146 นิวตรอนและ U-235 มี 143 นิวตรอน

ไอโซโทปที่แตกต่างกันมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น U-235 เป็นแบบฟิชไซล์ ซึ่งหมายความว่าสามารถแยกออกได้ง่ายและให้พลังงานจำนวนมาก ทำให้เหมาะสำหรับพลังงานนิวเคลียร์ ในทางกลับกัน U-238 ไม่มีคุณสมบัตินั้นแม้ว่าจะเป็นองค์ประกอบเดียวกันก็ตาม ไอโซโทปที่ต่างกันก็มีครึ่งชีวิตต่างกัน ครึ่งชีวิตคือระยะเวลาที่ครึ่งหนึ่งของตัวอย่างของธาตุกัมมันตภาพรังสีสลายตัว U-238 มีครึ่งชีวิตนานกว่า U-235 ดังนั้นจึงใช้เวลาในการสลายนานกว่า นอกจากนี้ยังหมายความว่า U-238 มีกัมมันตภาพรังสีน้อยกว่า U-235

เนื่องจากนิวเคลียร์ฟิชชันทำให้เกิดกัมมันตภาพรังสี แกนเครื่องปฏิกรณ์จึงถูกล้อมรอบด้วยเกราะป้องกัน การกักเก็บนี้จะดูดซับรังสีและป้องกันไม่ให้สารกัมมันตภาพรังสีถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ เครื่องปฏิกรณ์หลายเครื่องยังติดตั้งโดมคอนกรีตเพื่อป้องกันเครื่องปฏิกรณ์จากการบาดเจ็บล้มตายภายในและผลกระทบภายนอก [10]

วัตถุประสงค์ของกังหันไอน้ำคือการแปลงความร้อนในไอน้ำให้เป็นพลังงานกล โรงเรือนเครื่องยนต์ที่มีกังหันไอน้ำมักจะแยกโครงสร้างออกจากอาคารเครื่องปฏิกรณ์หลัก มีการจัดแนวเพื่อป้องกันเศษซากจากการทำลายกังหันในการทำงานไม่ให้บินเข้าหาเครื่องปฏิกรณ์ [ ต้องการการอ้างอิง ]

ในกรณีของเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน กังหันไอน้ำจะถูกแยกออกจากระบบนิวเคลียร์ ในการตรวจจับรอยรั่วในเครื่องกำเนิดไอน้ำและการไหลของน้ำกัมมันตภาพรังสีในระยะแรก มีการติดตั้งเครื่องวัดกิจกรรมเพื่อติดตามไอน้ำที่ทางออกของเครื่องกำเนิดไอน้ำ ในทางตรงกันข้าม เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดจะส่งน้ำกัมมันตภาพรังสีผ่านกังหันไอน้ำ ดังนั้นกังหันจึงถูกเก็บไว้เป็นส่วนหนึ่งของพื้นที่ควบคุมด้วยรังสีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

กำเนิดไฟฟ้าแปลงพลังงานกลที่จัดทำโดยกังหันเป็นพลังงานไฟฟ้า ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส AC ขั้วต่ำที่มีกำลังไฟสูง ระบบระบายความร้อนจะขจัดความร้อนออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์และส่งผ่านไปยังพื้นที่อื่นของสถานี ซึ่งพลังงานความร้อนสามารถควบคุมเพื่อผลิตไฟฟ้าหรือเพื่อทำงานที่เป็นประโยชน์อื่นๆ โดยปกติน้ำหล่อเย็นร้อนจะใช้เป็นแหล่งความร้อนสำหรับหม้อไอน้ำ และไอน้ำแรงดันจากที่ขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันไอน้ำหนึ่งเครื่องขึ้นไป (11)

ในกรณีฉุกเฉิน สามารถใช้วาล์วนิรภัยเพื่อป้องกันไม่ให้ท่อระเบิดหรือเครื่องปฏิกรณ์ระเบิดได้ วาล์วได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถหาอัตราการไหลที่ให้มาทั้งหมดโดยมีแรงดันเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย ในกรณีของ BWR ไอน้ำจะถูกส่งไปยังห้องปราบปรามและควบแน่นที่นั่น ห้องบนตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเชื่อมต่อกับวงจรทำความเย็นระดับกลาง

คอนเดนเซอร์หลักคือเปลือกข้ามขนาดใหญ่และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อที่นำไอเปียก ส่วนผสมของน้ำของเหลวและไอน้ำในสภาวะอิ่มตัว จากไอเสียของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันและควบแน่นกลับเป็นน้ำของเหลวที่ระบายความร้อนต่ำ จึงสามารถ สูบกลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์โดยปั๊มคอนเดนเสทและน้ำป้อน [12] [ ต้องการการอ้างอิงแบบเต็ม ]

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบปฏิบัติการบางเครื่องปล่อยไอน้ำที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี

ในคอนเดนเซอร์หลัก ไอเสียของกังหันไอน้ำเปียกจะสัมผัสกับท่อหลายพันท่อที่มีน้ำที่เย็นกว่ามากไหลผ่านอีกด้านหนึ่ง น้ำหล่อเย็นมักจะมาจากแหล่งน้ำตามธรรมชาติ เช่น แม่น้ำหรือทะเลสาบ สถานีผลิตพลังงานนิวเคลียร์ Palo Verdeซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายประมาณ 60 ไมล์ทางตะวันตกของเมืองฟีนิกซ์ รัฐแอริโซนา เป็นโรงงานนิวเคลียร์แห่งเดียวที่ไม่ใช้แหล่งน้ำตามธรรมชาติในการทำความเย็น แต่ใช้น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วจากเขตมหานครฟีนิกซ์ น้ำที่มาจากแหล่งหล่อเย็นของน้ำจะถูกสูบกลับไปยังแหล่งน้ำที่อุณหภูมิที่อุ่นขึ้น หรือจะกลับไปที่หอทำความเย็นซึ่งมันจะเย็นลงเพื่อการใช้งานที่มากขึ้น หรือระเหยเป็นไอน้ำที่ลอยขึ้นมาจากยอดหอคอย [13]

ระดับน้ำในเครื่องกำเนิดไอน้ำและเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกควบคุมโดยใช้ระบบน้ำป้อน ปั๊มน้ำป้อนมีหน้าที่นำน้ำออกจากระบบคอนเดนเสท เพิ่มแรงดันและดันเข้าไปในเครื่องกำเนิดไอน้ำ—ในกรณีของเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน—หรือเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์โดยตรงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด

การจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องให้กับเครื่องปฏิกรณ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานอย่างปลอดภัย สถานีนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ต้องการแหล่งพลังงานนอกสถานที่อย่างน้อยสองแหล่งเพื่อความซ้ำซ้อน โดยปกติแล้วจะมีให้โดยหม้อแปลงหลายตัวที่แยกจากกันอย่างเพียงพอและสามารถรับพลังงานจากสายส่งหลายสาย

นอกจากนี้ ในสถานีนิวเคลียร์บางแห่ง เครื่องกำเนิดกังหันสามารถจ่ายไฟให้กับโหลดของสถานีในขณะที่สถานีออนไลน์อยู่ โดยไม่ต้องใช้พลังงานจากภายนอก ซึ่งทำได้โดยอาศัยหม้อแปลงบริการสถานีที่จ่ายไฟจากเอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก่อนจะไปถึงหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ

Bruce Nuclear Generating Stationโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุด [14]

เศรษฐกิจของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นเรื่องความขัดแย้งและการลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์นั่งบนทางเลือกของแหล่งพลังงาน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มักมีต้นทุนเงินทุนสูง แต่ต้นทุนเชื้อเพลิงโดยตรงต่ำ ด้วยต้นทุนการสกัดเชื้อเพลิง การแปรรูป การใช้ และต้นทุนภายในการจัดเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้ว ดังนั้นการเปรียบเทียบกับวิธีการผลิตไฟฟ้าแบบอื่นจึงขึ้นอยู่กับสมมติฐานอย่างมากเกี่ยวกับระยะเวลาในการก่อสร้างและการจัดหาเงินทุนสำหรับสถานีนิวเคลียร์ ประมาณการค่าใช้จ่ายจะนำเข้าบัญชีรื้อถอนสถานีและกากนิวเคลียร์เก็บรักษาหรือค่าใช้จ่ายการรีไซเคิลในสหรัฐอเมริกาเนื่องจากการที่ราคา Anderson พระราชบัญญัติ

ด้วยความหวังที่ว่าทุกเชื้อเพลิงนิวเคลียร์อาจนำมารีไซเคิลโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในอนาคตเครื่องปฏิกรณ์รุ่น IVที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้สมบูรณ์ปิดวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แต่ถึงตอนนี้มีไม่ได้เป็นกลุ่มที่เกิดขึ้นจริง ๆ การรีไซเคิลของเสียจาก NPP และในสถานที่เก็บชั่วคราวยังคงถูกนำมาใช้ในเกือบทุกเว็บไซต์โรงงานเนื่องจากปัญหาการก่อสร้างสำหรับเก็บธรณีวิทยาลึก มีเพียงฟินแลนด์เท่านั้นที่มีแผนพื้นที่เก็บข้อมูลที่มั่นคง ดังนั้นจากมุมมองทั่วโลก ต้นทุนการจัดเก็บของเสียในระยะยาวจึงไม่แน่นอน

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Olkiluotoในเมือง Eurajokiประเทศฟินแลนด์

การก่อสร้างหรือยกเว้นต้นทุนด้านทุน มาตรการเพื่อบรรเทาภาวะโลกร้อนเช่นภาษีคาร์บอนหรือการซื้อขายการปล่อยก๊าซคาร์บอนซึ่งสนับสนุนเศรษฐกิจของพลังงานนิวเคลียร์มากขึ้น หวังว่าจะบรรลุประสิทธิภาพเพิ่มเติมจากการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ขั้นสูง เครื่องปฏิกรณ์รุ่น IIIสัญญาว่าจะประหยัดเชื้อเพลิงอย่างน้อย 17% และมีต้นทุนเงินทุนที่ต่ำกว่า ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์ Generation IVสัญญาว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและลดขยะนิวเคลียร์ลงอย่างมีนัยสำคัญ

หน่วยที่ 1 ของ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Cernavodăในโรมาเนีย

ในยุโรปตะวันออก โครงการที่ก่อตั้งมายาวนานจำนวนหนึ่งกำลังดิ้นรนเพื่อหาแหล่งเงินทุน โดยเฉพาะอย่างยิ่งBeleneในบัลแกเรียและเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มเติมที่Cernavodăในโรมาเนียและผู้สนับสนุนที่มีศักยภาพบางรายได้ถอนตัวออกไปแล้ว [15] ในที่ที่มีก๊าซราคาถูกและอุปทานในอนาคตค่อนข้างปลอดภัย สิ่งนี้ยังเป็นปัญหาสำคัญสำหรับโครงการนิวเคลียร์อีกด้วย [15]

การวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ของพลังงานนิวเคลียร์ต้องคำนึงถึงผู้ที่รับความเสี่ยงจากความไม่แน่นอนในอนาคต จนถึงปัจจุบันโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ดำเนินการอยู่ทั้งหมดได้รับการพัฒนาโดยสาธารณูปโภคของรัฐหรือที่ได้รับการควบคุมซึ่งความเสี่ยงหลายประการที่เกี่ยวข้องกับต้นทุนการก่อสร้าง ประสิทธิภาพการดำเนินงาน ราคาเชื้อเพลิง และปัจจัยอื่นๆ เกิดจากผู้บริโภคมากกว่าซัพพลายเออร์ [16]ขณะนี้ หลายประเทศได้เปิดเสรีตลาดไฟฟ้าซึ่งความเสี่ยงเหล่านี้และความเสี่ยงของคู่แข่งที่ถูกกว่าซึ่งเกิดขึ้นก่อนที่จะกู้คืนต้นทุนทุน ตกเป็นภาระของซัพพลายเออร์สถานีและผู้ประกอบการมากกว่าผู้บริโภค ซึ่งนำไปสู่การประเมินเศรษฐกิจใหม่ที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ [17]

หลังอุบัติเหตุนิวเคลียร์ฟุกุชิมะในปี 2554 ในญี่ปุ่นค่าใช้จ่ายมีแนวโน้มสูงขึ้นสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่เปิดดำเนินการในปัจจุบันและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งใหม่ เนื่องจากข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับการจัดการเชื้อเพลิงใช้แล้วในสถานที่ทำงานและภัยคุกคามจากการออกแบบที่ยกระดับขึ้น [18]อย่างไรก็ตาม การออกแบบจำนวนมาก เช่น AP1000 ที่กำลังก่อสร้างอยู่ในขณะนี้ ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยความปลอดภัยนิวเคลียร์แบบพาสซีฟซึ่งแตกต่างจากFukushima Iซึ่งต้องใช้ระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟ ซึ่งส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องใช้จ่ายมากขึ้นในการสำรองข้อมูลอุปกรณ์ความปลอดภัยสำรอง

จำนวนผู้เสียชีวิตทั่วโลกตามสมมุติฐานซึ่งจะเป็นผลมาจากการผลิตพลังงานหากการผลิตพลังงานของโลกเกิดขึ้นจากแหล่งเดียวในปี 2014

ศาสตราจารย์ด้านสังคมวิทยาCharles Perrowกล่าวว่าความล้มเหลวหลายครั้งและไม่คาดคิดนั้นถูกสร้างขึ้นในระบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ซับซ้อนและเชื่อมโยงกันอย่างแน่นหนาของสังคม อุบัติเหตุดังกล่าวเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และไม่สามารถออกแบบได้ [19]ทีมสหวิทยาการจาก MIT ได้ประมาณการว่าเมื่อพิจารณาถึงการเติบโตของพลังงานนิวเคลียร์ตั้งแต่ปี 2548 ถึง พ.ศ. 2598 คาดว่าจะเกิดอุบัติเหตุนิวเคลียร์ร้ายแรงอย่างน้อยสี่ครั้งในช่วงเวลานั้น [20]การศึกษาของ MIT ไม่ได้คำนึงถึงการปรับปรุงด้านความปลอดภัยตั้งแต่ปี 2513 [21] [22]

อุบัติเหตุที่ร้ายแรงที่สุดในปัจจุบัน ได้แก่อุบัติเหตุบนเกาะทรีไมล์ในปี 2522 ภัยพิบัติเชอร์โนบิลปี 2529 และภัยพิบัตินิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิในปี 2554 ซึ่งสอดคล้องกับการเริ่มต้นการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์เจเนอเรชันที่ 2

การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สมัยใหม่มีการปรับปรุงด้านความปลอดภัยมากมายตั้งแต่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นแรก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่สามารถระเบิดได้เหมือนอาวุธนิวเคลียร์เนื่องจากเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียมไม่ได้เสริมสมรรถนะเพียงพอ และอาวุธนิวเคลียร์ต้องการวัตถุระเบิดที่มีความแม่นยำเพื่อบังคับให้เชื้อเพลิงมีปริมาตรน้อยพอที่จะทำให้เกิดวิกฤตยิ่งยวด เครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่ต้องการการควบคุมอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันไม่ให้แกนหลอมละลายซึ่งเกิดขึ้นไม่กี่ครั้งจากอุบัติเหตุหรือภัยธรรมชาติ การปล่อยรังสีและทำให้บริเวณโดยรอบไม่เอื้ออำนวย พืชจะต้องได้รับการปกป้องจากการขโมยวัสดุนิวเคลียร์และการโจมตีโดยเครื่องบินทหารหรือขีปนาวุธของศัตรู [23]

เมืองPripyatของยูเครน ถูกทิ้งร้างเนื่องจากอุบัติเหตุนิวเคลียร์

การอภิปรายด้านพลังงานนิวเคลียร์เกี่ยวกับการใช้งานและการใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบฟิชชันเพื่อผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เพื่อวัตถุประสงค์ของพลเรือนได้มาถึงจุดสูงสุดในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 เมื่อ "มีความรุนแรงอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในประวัติศาสตร์ของการโต้เถียงด้านเทคโนโลยี" ในบางประเทศ [24]

ผู้เสนอให้โต้แย้งว่าพลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานที่ยั่งยืนซึ่งช่วยลดการปล่อยคาร์บอนและสามารถเพิ่มความมั่นคงด้านพลังงานได้หากการใช้พลังงานทดแทนการพึ่งพาเชื้อเพลิงนำเข้า [25] [ ต้องการการอ้างอิงทั้งหมด ]ผู้เสนอความคิดที่ว่าพลังงานนิวเคลียร์แทบไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ ตรงกันข้ามกับทางเลือกที่สำคัญของเชื้อเพลิงฟอสซิล ผู้เสนอยังเชื่อว่าพลังงานนิวเคลียร์เป็นเพียงแนวทางเดียวที่จะบรรลุความเป็นอิสระด้านพลังงานสำหรับประเทศตะวันตกส่วนใหญ่ พวกเขาเน้นย้ำว่าความเสี่ยงในการจัดเก็บของเสียมีน้อยและสามารถลดลงได้อีกโดยการใช้เทคโนโลยีล่าสุดในเครื่องปฏิกรณ์รุ่นใหม่ และบันทึกความปลอดภัยในการปฏิบัติงานในโลกตะวันตกนั้นยอดเยี่ยมเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทหลักอื่นๆ [26] [ ต้องการการอ้างอิงแบบเต็ม ]

ฝ่ายตรงข้ามกล่าวว่าพลังงานนิวเคลียร์ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อผู้คนและสิ่งแวดล้อมมากมาย[ ใคร? ] [ คำพังพอน ]และค่าใช้จ่ายนั้นไม่สมเหตุสมผลกับผลประโยชน์ ภัยคุกคามรวมถึงความเสี่ยงต่อสุขภาพและความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมืองแร่ยูเรเนียมในการประมวลผลและการขนส่งมีความเสี่ยงของการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์หรือการก่อวินาศกรรมและปัญหายังไม่แก้ของสารกัมมันตรังสีกากนิวเคลียร์ [27] [28] [29]ปัญหาสิ่งแวดล้อมอีกประการหนึ่งคือการปล่อยน้ำร้อนลงทะเล น้ำร้อนจะปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมสำหรับพืชและสัตว์ทะเล พวกเขายังยืนยันว่าเครื่องปฏิกรณ์ตัวเองเป็นเครื่องที่ซับซ้อนอย่างมากที่หลายสิ่งและสามารถทำผิดไปและมีหลายอย่างรุนแรงอุบัติเหตุนิวเคลียร์ [30] [31]นักวิจารณ์ไม่เชื่อว่าความเสี่ยงเหล่านี้สามารถลดลงได้ผ่านใหม่เทคโนโลยี , [32]แม้จะมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในขั้นตอนการบรรจุและวิธีการเก็บรักษา

ฝ่ายตรงข้ามโต้แย้งว่าเมื่อพิจารณาทุกขั้นตอนที่ใช้พลังงานอย่างเข้มข้นของห่วงโซ่เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ตั้งแต่การขุดยูเรเนียมไปจนถึงการรื้อถอนนิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์ไม่ใช่แหล่งไฟฟ้าคาร์บอนต่ำแม้จะมีความเป็นไปได้ของการปรับแต่งและการจัดเก็บระยะยาวที่ขับเคลื่อนโดยโรงงานนิวเคลียร์ . [33] [34] [35]ประเทศเหล่านั้นที่ไม่มีเหมืองยูเรเนียมไม่สามารถบรรลุความเป็นอิสระด้านพลังงานผ่านเทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์ที่มีอยู่ ต้นทุนการก่อสร้างจริงมักจะเกินประมาณการ และต้นทุนการจัดการเชื้อเพลิงใช้แล้วนั้นยากต่อการกำหนด [ ต้องการการอ้างอิง ]

เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม 2020 สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ได้เปิดตัวโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกในภูมิภาคอาหรับ หน่วยที่ 1 ของโรงงาน Barakahในเขต Al Dhafrah ของAbu Dhabiเริ่มสร้างความร้อนในวันแรกของการเปิดตัว ในขณะที่อีก 3 ยูนิตที่เหลือกำลังถูกสร้างขึ้น อย่างไรก็ตาม พอล ดอร์ฟแมน หัวหน้ากลุ่มที่ปรึกษาด้านนิวเคลียร์ เตือนว่าการลงทุนของประเทศในกัลฟ์ในโรงงานนี้ ถือเป็นความเสี่ยง "ทำให้ภูมิภาคอ่าวไทยมีเสถียรภาพมากขึ้น สร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม และเพิ่มความเป็นไปได้ในการแพร่กระจายของนิวเคลียร์" (36)

เทคโนโลยีการประมวลผลซ้ำด้วยนิวเคลียร์ได้รับการพัฒนาเพื่อแยกสารเคมีและนำพลูโทเนียมที่ฟิชชันได้กลับมาใช้ใหม่จากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ฉายรังสี [37] การประมวลผลซ้ำมีจุดประสงค์หลายประการ ซึ่งความสำคัญสัมพัทธ์ได้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา เดิมทีการแปรรูปซ้ำถูกใช้เพื่อสกัดพลูโทเนียมเพื่อผลิตอาวุธนิวเคลียร์เท่านั้น ด้วยการค้าของพลังงานนิวเคลียร์ , พลูโตเนียม reprocessed ถูกรีไซเคิลกลับเข้าไปในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ MOXสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ความร้อน [38]ยูเรเนียม reprocessedซึ่งถือเป็นกลุ่มของวัสดุเชื้อเพลิงที่ใช้สามารถในหลักการยังนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง แต่ที่เป็นเศรษฐกิจเฉพาะเมื่อราคายูเรเนียมสูงหรือจำหน่ายมีราคาแพง สุดท้ายเครื่องปฏิกรณ์แบบผสมพันธุ์สามารถใช้ไม่เพียงแต่พลูโทเนียมและยูเรเนียมรีไซเคิลในเชื้อเพลิงใช้แล้วเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแอคติไนด์ทั้งหมดซึ่งปิดวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และอาจเพิ่มพลังงานที่สกัดจากยูเรเนียมธรรมชาติได้มากกว่า 60 เท่า [39]

การประมวลผลซ้ำด้วยนิวเคลียร์ช่วยลดปริมาณของเสียในระดับสูง แต่โดยตัวมันเองไม่ได้ลดกัมมันตภาพรังสีหรือการสร้างความร้อน ดังนั้นจึงไม่ขจัดความจำเป็นในการจัดเก็บของเสียทางธรณีวิทยา การแปรรูปซ้ำได้รับการโต้เถียงทางการเมืองเนื่องจากมีศักยภาพที่จะมีส่วนทำให้เกิดการแพร่กระจายของนิวเคลียร์ความเปราะบางที่อาจเกิดขึ้นต่อการก่อการร้ายด้วยอาวุธนิวเคลียร์ความท้าทายทางการเมืองของการกำหนดพื้นที่เก็บข้อมูล (ปัญหาที่ใช้อย่างเท่าเทียมกันกับการกำจัดเชื้อเพลิงใช้แล้วโดยตรง) และเนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงเมื่อเทียบกับ วัฏจักรเชื้อเพลิงครั้งเดียวผ่าน [40]ในสหรัฐอเมริกา ฝ่ายบริหารของโอบามาก้าวถอยหลังจากแผนของประธานาธิบดีบุชสำหรับการประมวลผลซ้ำในเชิงพาณิชย์และเปลี่ยนกลับเป็นโครงการที่เน้นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลซ้ำ [41]

พลังงานนิวเคลียร์ทำงานภายใต้การประกันกรอบที่ขีด จำกัด หรือโครงสร้างหนี้สินอุบัติเหตุให้สอดคล้องกับอนุสัญญากรุงปารีสในวันที่ความรับผิดต่อบุคคลที่สามในสาขาพลังงานนิวเคลียร์ , การประชุมเสริมบรัสเซลส์และอนุสัญญากรุงเวียนนาว่าด้วยสิทธิพลเมืองความรับผิดต่อความเสียหายนิวเคลียร์ [42]อย่างไรก็ตาม รัฐที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่ของโลก รวมทั้งสหรัฐอเมริกา รัสเซีย จีน และญี่ปุ่น ไม่ได้เป็นภาคีของอนุสัญญาความรับผิดทางนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ ในประเทศสหรัฐอเมริกา, การประกันสำหรับนิวเคลียร์เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นหรือรังสีถูกปกคลุม (สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกได้รับอนุญาตผ่าน 2025) โดยราคาแอนเดอนิวเคลียร์อุตสาหกรรมประกันพระราชบัญญัติ

ภายใต้นโยบายด้านพลังงานของสหราชอาณาจักรผ่านพระราชบัญญัติการติดตั้งนิวเคลียร์ พ.ศ. 2508 ความรับผิดจะควบคุมความเสียหายจากนิวเคลียร์ซึ่งผู้รับใบอนุญาตนิวเคลียร์ของสหราชอาณาจักรมีหน้าที่รับผิดชอบ พระราชบัญญัติกำหนดให้ต้องชดใช้ค่าเสียหายสำหรับความเสียหายสูงสุด 150 ล้านปอนด์โดยผู้ดำเนินการรับผิดชอบเป็นเวลาสิบปีหลังจากเหตุการณ์ดังกล่าว ระหว่างสิบถึงสามสิบปีหลังจากนั้น รัฐบาลได้ปฏิบัติตามพันธกรณีนี้ รัฐบาลยังต้องรับผิดในความรับผิดข้ามพรมแดนที่จำกัดเพิ่มเติม (ประมาณ 300 ล้านปอนด์) ภายใต้อนุสัญญาระหว่างประเทศ ( อนุสัญญาปารีสว่าด้วยความรับผิดชอบต่อบุคคลที่สามในด้านพลังงานนิวเคลียร์และอนุสัญญาบรัสเซลส์เพิ่มเติมจากอนุสัญญาปารีส) [43]

การรื้อถอนนิวเคลียร์คือการรื้อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และการกำจัดการปนเปื้อนของไซต์ให้อยู่ในสถานะที่ไม่ต้องการการปกป้องจากรังสีสำหรับประชาชนทั่วไปอีกต่อไป ความแตกต่างหลักจากการรื้อโรงไฟฟ้าอื่นคือการมีอยู่ของวัสดุกัมมันตภาพรังสีที่ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการกำจัดและย้ายไปยังที่เก็บของเสียอย่างปลอดภัย

โดยทั่วไปแล้ว สถานีนิวเคลียร์ได้รับการออกแบบมาเป็นเวลาประมาณ 30 ปี [44] [45]สถานีที่ใหม่กว่าได้รับการออกแบบสำหรับอายุการใช้งาน 40 ถึง 60 ปี [46] Centurion ปฏิกรณ์เป็นชั้นอนาคตของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วง 100 ปีที่ผ่านมา [47]หนึ่งในปัจจัยการสึกหรอที่สำคัญคือการเสื่อมสภาพของถังความดันของเครื่องปฏิกรณ์ภายใต้การกระทำของการทิ้งระเบิดนิวตรอน[45]อย่างไรก็ตามในปี 2018 Rosatomประกาศว่าได้พัฒนาเทคนิคการหลอมด้วยความร้อนสำหรับถังความดันของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งช่วยปรับปรุงความเสียหายจากรังสีและขยายออกไป อายุการใช้งานระหว่าง 15 ถึง 30 ปี [48]

การรื้อถอนเกี่ยวข้องกับการดำเนินการด้านการบริหารและด้านเทคนิคมากมาย รวมถึงการทำความสะอาดกัมมันตภาพรังสีและการรื้อถอนแบบก้าวหน้าของสถานี เมื่อโรงงานถูกรื้อถอนแล้ว ไม่ควรมีอันตรายจากอุบัติเหตุกัมมันตภาพรังสีหรือต่อบุคคลใดๆ ที่มาเยือนอีกต่อไป หลังจากที่โรงงานถูกรื้อถอนโดยสมบูรณ์แล้ว สิ่งอำนวยความสะดวกจะถูกปล่อยออกจากการควบคุมกฎระเบียบ และผู้รับอนุญาตของสถานีจะไม่รับผิดชอบต่อความปลอดภัยของนิวเคลียร์อีกต่อไป

สถานีนิวเคลียร์ใช้เป็นหลักสำหรับภาระฐานเนื่องจากการพิจารณาทางเศรษฐกิจ ต้นทุนเชื้อเพลิงในการดำเนินงานของสถานีนิวเคลียร์มีค่าน้อยกว่าต้นทุนเชื้อเพลิงสำหรับการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ เนื่องจากต้นทุนส่วนใหญ่ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นต้นทุนทุน แทบไม่มีการประหยัดต้นทุนด้วยการใช้พลังงานที่น้อยกว่าเต็มกำลังการผลิต [49]

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มักใช้ในโหมดโหลดตามขนาดใหญ่ในฝรั่งเศส แม้ว่า "เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่านี่ไม่ใช่สถานการณ์ทางเศรษฐกิจในอุดมคติสำหรับสถานีนิวเคลียร์" [50]หน่วย A ที่โรงไฟฟ้​​านิวเคลียร์ Biblis ของเยอรมันที่เลิกใช้แล้วได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับกำลังผลิต 15% ต่อนาทีระหว่าง 40% ถึง 100% ของพลังงานปกติ [51]

• รายชื่อเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
• รายชื่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

• การทดสอบแบบไม่ทำลายสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
• อภิธานศัพท์ของข้อตกลงนิวเคลียร์