ต้นกำเนิด
ประวัตินิวเคลียร์ฟิชชันและยุคปรมาณูการแสวงหาพลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้าได้เริ่มทันทีหลังจากการค้นพบในต้นศตวรรษที่ 20 ที่ธาตุกัมมันตรังสี, เช่นเรเดียม, ปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมหาศาลตามหลักการของความเท่าเทียมกันของมวลกับพลังงาน (mass–energy equivalence). อย่างไรก็ตาม วิธีการใช้ประโยชน์จากพลังงานดังกล่าวก็ยังทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ, เพราะธาตุที่มีกัมมันตรังสีอย่างเข้มข้น, โดยธรรมชาติของพวกมัน, มีอายุสั้น (การปลดปล่อยพลังงานสูงมีความสัมพันธ์กับครึ่งชีวิตสั้น). อย่างไรก็ตาม ความฝันของการใช้ประโยชน์ “พลังงานปรมาณู” ค่อนข้างเข้มแข็ง, แม้ว่าจะถูกเมินเฉยจากบิดาของฟิสิกส์นิวเคลียร์เช่น Ernest Rutherford ว่าเป็นแค่ “แสงจันทร์. อย่างไรก็ตาม สถานการณ์นี้เปลี่ยนแปลงไปในปลายปี 1930s เมื่อมีการค้นพบนิวเคลียร์ฟิชชัน.
ในปี 1932 เจมส์ แชดวิก ค้นพบนิวตรอนซึ่งได้รับการยอมรับในทันทีว่าเป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพสำหรับการทดลองนิวเคลียร์เพราะมันไม่มีประจุไฟฟ้า. การทดลองด้วยการระดมยิงวัสดุด้วยนิวตรอนทำให้ Frederic และ Irene Joliot-Curie ได้ค้นพบกัมมันตภาพรังสีที่ถูกสร้างขึ้นในปี 1934, ซึ่งยอมให้ทำการสร้างองค์ประกอบที่เหมือนเรเดียมด้วยราคาน้อยกว่าเรเดียมธรรมชาติ งานต่อไปโดย Enrico Fermi ในปี 1930s เน้นการใช้นิวตรอนช้าในการเพิ่มประสิทธิภาพของกัมมันตภาพรังสีที่เกิด. การทดลองที่ระดมยิงยูเรเนียมด้วยนิวตรอนทำให้ Fermi เชื่อว่าเขาได้สร้างองค์ประกอบ transuranic ขึ้นใหม่ซึ่งได้รับการขนานนามว่า hesperium.
2 ธันวาคม 1942. ภาพของฉากเมื่อนักวิทยาศาสตร์เฝ้าสังเกตครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่สร้างด้วยมือมนุษย์เคริ่องแรกของโลก, Chicago Pile-1, เมื่อมันก็กลายเป็นยั่งยืน/วิกฤตด้วยตัวเองที่มหาวิทยาลัยชิคาโก
แต่ในปี 1938 นักเคมีเยอรมันอ็อตโต ฮาห์นและฟริตซ์ Strassmann พร้อมกับนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย ลีซ ไมต์เนอ และหลานชายของไมต์เนอร์, อ็อตโต โรเบิร์ต Frisch ดำเนินการทดลองกับผลิตภัณฑ์ของยูเรเนียมที่ถูกรุมยิงด้วยนิวตรอน, เพื่อเป็นวิธีการตรวจสอบไกลออกไปของสิ่งที่ Fermi อ้างถึง. พวกเขาเชื่อว่านิวตรอนค่อนข้างเล็กได้แยกนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมขนาดใหญ่ออกเป็นสองชิ้นที่เท่ากันอย่างหยาบๆ, ที่ขัดแย้งกับ Fermi.สิ่งนี่เป็นผลที่น่าแปลกใจอย่างยิ่ง: รูปแบบอื่นๆทั้งหมดของการสลายตัวของนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆเท่านั้นกับมวลของนิวเคลียส, ในขณะที่กระบวนนี้ – ถูกขนานนามว่า “ฟิชชัน” เมื่ออ้างอิงถึงทางชีววิทยา – เกี่ยวข้องกับการแตกออกที่สมบูรณ์ของนิวเคลียส. นักวิทยาศาสตร์จำนวนมาก, รวมถึง Leo Szilárd, ที่เป็นหนึ่งในคนแรก, ที่ยอมรับว่าถ้าปฏิกิริยาฟิชชันปล่อยนิวตรอนเพิ่มเติม, ปฏิกิริยานิวเคลียร์ลูกโซ่อย่างยั่งยืนด้วยตนเองได้เกิดขึ้น. ทันทีที่การทดลองได้รับการยืนยันและประกาศออกไปโดย Frederic Joliot-Curie ในปี 1939, นักวิทยาศาสตร์ในหลายประเทศ (รวมทั้งสหรัฐอเมริกา, สหราชอาณาจักร, ฝรั่งเศส, เยอรมนี, และสหภาพโซเวียต) เรียกร้องรัฐบาลของพวกเขาเพื่อให้การสนับสนุนการวิจัยนิวเคลียร์ฟิชชัน, แค่บนยอดของสงครามโลกครั้งที่สอง, เพื่อการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์
ในประเทศสหรัฐอเมริกา, ที่ทั้ง Fermi และ Szilárd ได้อพยพเข้าไป, นี้นำไปสู่การสร้างเครื่องปฏิกรณ์ด่วยมือมนุษย์เป็นครั้งแรก, ที่รู้จักกันในชื่อ Chicago Pile-1, ซึ่งประสบความสำเร็จเกี่ยวกับสารวิกฤตในเดือน 2 ธันวาคม 1942. งานชิ้นนี้กลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตัน, ซึ่งทำให้ได้ยูเรเนียมสมรรถนะสูงและได้สร้างเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่จะก่อให้เกิดพลูโตเนียมสำหรับใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรก, ซึ่งต่อมาถูกนำมาใช้ในการทำลายเมืองฮิโรชิมาและนางาซากิ.
นิวเคลียร์ลำแรกที่จะเปิดตัวในปี 1955). ในปี 1953 ประธานาธิบดีสหรัฐอเมริกา, ไอเซนฮาว, กล่าวในสุนทรพจน์เรื่อง “ปรมาณูเพื่อสันติ” ของเขาที่องค์การสหประชาชาติ, ได้เน้นความจำเป็นในการพัฒนาการใช้ประโยชน์ “เพื่อสันติ” จากพลังงานนิวเคลียร์อย่างรวดเร็ว. ตามด้วยการแก้ไขพระราชบัญญัติพลังงานปรมาณูปี 1954 ซึ่งอนุญาตให้เปิดเผยอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ของสหรัฐและการสนับสนุนการพัฒนาโดยภาคเอกชน. เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการเรียนรู้อย่างมีนัยสำคัญ, ที่มีหลายๆการหลอมละลายของแกนกลางขั้นต้นบางส่วนและอุบัติเหตุที่เครื่องปฏิกรณ์ตัวทดลองและสิ่งอำนวยความสะดวกการวิจัย
1.2 ในช่วงปีแรกๆ
เมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 1954 โรงไฟฟ้นิวเคลียร์ Obninsk ของสหภาพโซเวียตเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าแห่งแรกของโลกสำหรับกริด (ไฟฟ้า), และผลิตพลังงานไฟฟ้าประมาณ 5 เมกะวัตต์
ต่อมาในปี 1954 ลูอิส สเตราส์ ประธานของคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูสหรัฐอเมริกาในขณะนั้น (AEC สหรัฐอเมริกา, บรรพบุรุษของคณะกรรมการกำกับกิจการพลังงานสหรัฐอเมริกาและกรมพลังงานสหรัฐ), พูดถึงไฟฟ้าในอนาคตว่าเป็นของ “ราคาถูกเกินกว่าที่จะคิดมิเตอร์”สเตราส์อาจจะหมายถึงไฮโดรเจนฟิวชั่นซึ่งในเวลานั้นกำลังได้รับการพัฒนาอย่างลับๆโดยเป็นส่วนหนึ่งของ‘โครงการเชอร์วู้ด‘, แต่คำพูดของสเตราส์ได้รับการตีความว่าเป็นสัญญาอันหนึ่งของพลังงานราคาถูกมากจากนิวเคลียร์ฟิชชัน. ตัว AEC ของสหรัฐเองได้ออกคำเบิกความที่ไกลความจริงมากขึ้นเกี่ยวกับนิวเคลียร์ฟิชชันต่อสภาคองเกรสสหรัฐเพียงไม่กี่เดือนก่อนหน้านั้น, ที่คาดว่า “ค่าใช้จ่ายสามารถทำให้ลดลงไป ประมาณว่าเท่ากับค่าใช้จ่ายของการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งเดิม … ความผิดหวังที่สำคัญจะพัฒนาต่อไปในภายหลังเมื่อโรงไฟฟ้าานิวเคลียร์ใหม่ไม่ได้ให้พลังงานที่ “ถูกเกินกว่าที่จะคิดมิเตอร์”.
ในปี 1955 “การประชุมที่เจนีวาครั้งแรก”ขององค์การสหประชาชาติ, ในเวลานั้นเป็นที่รวมของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่ใหญ่ที่สุดในโลก, ประชุมกันเพื่อสำรวจเทคโนโลยี. ในปี 1957 EURATOM ได้รับการเปิดตัวเคียงข้างประชาคมเศรษฐกิจยุโรป (ตัวหลังขณะนี้เป็นสหภาพยุโรป). ในปีเดียวกันยังเห็นการเปิดตัวขององค์การพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ
สถานีพลังงานปรมาณู Shippingport ใน Pennsylvania เป็นเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์แห่งแรกในประเทศสหรัฐอเมริกาและเปิดใช้งานในปี 1957
สถานีพลังงานนิวเคลียร์เพื่อการพานิชย์แห่งแรกของโลก, คาลเดอฮอลล์ที่ Windscale ประเทศอังกฤษถูกเปิดในปี 1956 มีกำลังการผลิตเริ่มต้นที่ 50 เมกะวัตต์ (หลังจากนั้นเป็น 200 MW). เครื่องกำเนิดไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์เครื่องแรกที่เปิดดำเนินงานในประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นเครื่องปฏิกรณ์ Shippingport (Pennsylvania, ธันวาคม 1957)
หนึ่งในองค์กรแรกที่พัฒนาพลังงานนิวเคลียร์คือกองทัพเรือสหรัฐ, เพื่อวัตถุประสงค์ในการขับเคลื่อนเรือดำน้ำและเรือบรรทุกเครื่องบิน. เรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์ลำแรก, USS Nautilus (SSN-571), ได้ออกสู่ทะเลในเดือนธันวาคม 1954 เรือดำน้ำนิวเคลียร์ของสหรัฐสองลำ, USS แมงป่องและ USS Thresher ได้หายไปในทะเล. เรือดำน้ำนิวเคลียร์โซเวียตและรัสเซียแปดลำได้หายไปในทะเลเช่นกัน. นี่รวมทั้งอุบัติเหตุของเครื่องปฏิกรณ์ในเรือดำน้ำโซเวียต K-19 ในปี 1961 ซึ่งส่งผลให้มีการเสียชีวิต 8 รายและมากกว่า 30 รายสัมผัสกับรังสีเกินขนาด. อุบัติเหตุเครื่องปฏิกรณ์เรือดำน้ำโซเวียต K-27 ในปี 1968 ส่งผลให้บาดเจ็บสาหัส 9 รายและ 83 รายได้รับบาดเจ็บอื่นๆ. นอกจากนี้เรือดำน้ำโซเวียต K-429 จมสองครั้ง แต่ถูกกู้ขึ้นมาได้ทั้งสองครั้ง. อุบัติเหตุนิวเคลียร์และรังสีหลายครั้งมีความเกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุเรือดำน้ำนิวเคลียร์.
พัฒนาการ
พัฒนาการ
โรงงานพลังงานนิวเคลียร์หมายเลข 3 และ 5 สำหรับระบบจ่ายไฟฟ้าไฟฟ้าสาธารณะวอชิงตันที่ไม่เคยเสร็จโครงการถูกยกเลิกไปในปี 1975 และการประสบความสำเร็จในการต่อต้านนิวเคลียร์ที่ Wyhl เป็นแรงบันดาลใจให้มีการคัดค้านพลังงานนิวเคลียร์ในส่วนอื่นๆของยุโรปและอเมริกาเหนือ เมื่อกลางปี 1970s การเคลื่อนไหวต่อต้านนิวเคลียร์ได้ทำเกินกว่าการประท้วงและการเมืองในประเทศเพื่อให้ได้รับความสนใจและมีอิทธิพลมากขึ้น, และพลังงานนิวเคลียร์กลายเป็นประเด็นของการประท้วงของประชาชนที่สำคัญ แม้ว่าจะไม่มีองค์กรประสานงานเป็นหนึ่งเดียว,
ประชาชน 120,000 คนเข้าร่วมการประท้วงต่อต้านนิวเคลียร์ในกรุงบอนน์, เยอรมนี, เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 1979 หลังจากการเกิดอุบัติเหตุที่เกาะทรีไมล์
ในฝรั่งเศส, ระหว่างปี 1975 ถึง 1977, ประชาชนราว 175,000 คนออกมาประท้วงต่อต้านพลังงานนิวเคลียร์ในการเดินขบวนสิบครั้ง ในเยอรมนีตะวันตก, ระหว่างเดือนกุมภาพันธ์ปี 1975 ถึงเดือนเมษายน 1979, ประชาชนราว 280,000 คนเข้าร่วมในการเดินขบวนเจ็ดครั้งที่สถานที่ติดตั้งนิวเคลียร์. ยังมีความพยายามที่จะเข้ายึดในสถานีหลายครั้งอีกด้วย. ในผลพวงของอุบัติเหตุที่เกาะทรีไมล์ในปี 1979, ประชาชนราว 120,000 คนเข้าร่วมการเดินขบวนต่อต้านพลังงานนิวเคลียร์ในกรุงบอนน์. ในเดือนพฤษภาคมปี 1979 ประชาชนราว 70,000 คนรวมทั้งผู้ว่าราชการจังหวัดแคลิฟอร์เนียในขณะนั้น, เจอร์รี่ บราวน์, เข้าร่วมการเดินขบวนและการชุมนุมต่อต้านพลังงานนิวเคลียร์ในกรุงวอชิงตันดีซีกลุ่มพลังต่อต้านนิวเคลียร์เกิดขึ้นในทุกประเทศที่ได้มีโครงการไฟฟ้านิวเคลียร์. บางส่วนขององค์กรต่อต้านพลังงานนิวเคลียร์เหล่านี้จะถูกรายงานว่ามีการพัฒนาความเชี่ยวชาญอย่างมากในประเด็นการใช้พลังงานและการใช้พลังงานนิวเคลียร์
เมือง Pripyat ที่ถูกทิ้งร้างจะเห็นโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลอยู่ห่างออกไป
ความกังวลเกี่ยวกับสุขภาพและความปลอดภัย, อุบัติเหตุที่เกาะทรีไมล์ในปี 1979 และ ภัยพิบัติเชอร์โนบิลในปี 1986 เป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุในการหยุดการก่อสร้างโรงงานใหม่ในหลายประเทศ, แม้ว่าองค์กรนโยบายสาธารณะ, สถาบัน Brookings, จะระบุว่าหน่วยนิวเคลียร์แห่งใหม่, ในเวลาที่ทำการพิมพ์ในปี 2006, ยังไม่ได้มีการสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกาเนื่องจากความต้องการไฟฟ้าที่อ่อนแอและค่าใช้จ่ายเกินงบที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เนื่องจากปัญหาด้านกฎระเบียบและการก่อสร้างล่าช้าในตอนท้ายของปี 1970s มันก็เป็นที่ชัดเจนว่าพลังงานนิวเคลียร์เกือบจะไม่เติบโตอย่างมากเหมือนกับที่ครั้งหนึ่งเคยเชื่อว่าเป็นอย่างนั้น. ในที่สุด คำสั่งซื้อกว่า 120 เครื่องปฏิกรณ์ในสหรัฐอเมริกาถูกยกเลิกอย่างสิ้นเชิง และการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ๆต้องหยุดชะงัก. เรื่องในหน้าปกหนังสือ”Forbes magazine”ออกเมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 1985 แสดงความคิดเห็นในความล้มเหลวโดยรวมของโครงการพลังงานนิวเคลียร์ของสหรัฐ, กล่าวว่ามัน “อยู่ในอันดับภัยพิบัติที่บริหารได้ที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ธุรกิจ”
ไม่เหมือนกับอุบัติเหตุที่เกาะรีไมล์, อุบัติเหตุที่ร้ายแรงมากที่เชอร์โนบิลไม่ได้เพิ่มกฎระเบียบที่มีผลกระทบต่อเครื่องปฏิกรณ์ของประเทศตะวันตกเนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์เชอร์โนบิลมีการออกแบบแบบ RBMK ที่มีปัญหาในการใช้เฉพาะในสหภาพโซเวียตเท่านั้น, ตัวอย่างเช่นการขาดอาคารเก็บกัก “ที่แข็งแกร่ง”เครื่องปฏิกรณ์ RBMK เหล่านี้หลายเครื่องยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน. อย่างไรก็ตาม ได้มีการเปลี่ยนแปลงในเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสองอย่าง (ใช้ยูเรเนียมสมรรถนะสูงที่ปลอดภัยกว่า) และในระบบควบคุม (ป้องกันการปิดระบบความปลอดภัย), ท่ามกลางสิ่งอื่นๆ, เพื่อลดความเป็นไปได้ของการเกิดอุบัติเหตุที่ซ้ำกัน
องค์การระหว่างประเทศ, เพื่อส่งเสริมความตระหนักด้านความปลอดภัยและการพัฒนาอาชีพที่ผู้ประกอบการในโรงงานนิวเคลียร์, ถูกจัดตั้งขึ้น: สมาคมผู้ประกอบการนิวเคลียร์โลก (อังกฤษ: World Association of Nuclear Operators (WANO)).
พลังงานนิวเคลียร์แบบใหม่ (New-wave nuclear power)
ตอนนี้พลังงานนิวเคลียร์ได้พัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ แบบฟิซชั่น (Fission) มาถึงรุ่นที่ 4 แล้ว ซึ่งน่าจะได้ใช้กันในปี 2020 ซึ่งจะเป็นแหล่งพลังงานที่ถูก และปลอดภัยกว่าเดิม
แต่ที่มนุษยชาติรอคอยคือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แบบฟิวชั่น (fusion – ปลอดภัยกว่า ของเสียน้อยกว่า) ซึ่งน่าจะได้ใช้ในปี 2030 ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฟิวชั่น คงเป็นคำตอบเรื่องพลังงานสำหรับมนุษยชาติในอนาคต
