สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๒๘ / เรื่องที่ ๗ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ / กากกัมมันตรังสีหรือกากนิวเคลียร์

กากกัมมันตรังสีหรือกากนิวเคลียร์  หมายถึง เครื่องมือ และวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้งานแล้ว จากเครื่องปฏิกรณ์ หรือระบบอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง จนทำให้วัสดุอุปกรณ์ดังกล่าว กลายสภาพเป็นสารกัมมันตรังสี หรือมีการปนเปื้อนรังสี เมื่อเครื่องมือวัสดุอุปกรณ์เหล่านั้นเลิกใช้งานแล้ว ก็จะเป็นกากกัมมันตรังสี ที่ต้องดำเนินการอย่างถูกต้องเหมาะสม เพื่อให้ปลอดภัยต่อผู้ปฏิบัติงาน ประชาชน และสิ่งแวดล้อม ๑. ประเภทของกากกัมมันตรังสี กากกัมมันตรังสีแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ โดยมีวิธีการแบ่งเป็น ๒ ลักษณะ คือ แบ่งตามลักษณะทางกายภาพ และแบ่งตามระดับความแรงรังสี ก. แบ่งตามลักษณะทางกายภาพ ได้แก่ กากกัมมันตรังสีชนิดของแข็ง เช่น เชื้อเพลิงใช้แล้ว แท่งควบคุมใช้แล้ว วัสดุโครงสร้างของเครื่องปฏิกรณ์ และชุดปฏิบัติงานของพนักงานที่เกี่ยวข้องกับรังสี กากกัมมันตรังสีชนิดของเหลว เช่น น้ำระบายความร้อน น้ำที่ใช้ชำระล้างสิ่งเปรอะเปื้อนรังสี น้ำยาเคมี และน้ำจากบ่อเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้ว กากกัมมันตรังสีชนิดก๊าซ เช่น ก๊าซจากปฏิกิริยาแตกตัว และก๊าซไฮโดรเจน ข. แบ่งตามระดับความแรงรังสี ได้แก่ กากกัมมันตรังสีระดับต่ำ กากกัมมันตรังสีระดับปานกลาง และกากกัมมันตรังสีระดับสูง (บางประเทศแบ่งกากกัมมันตรังสีเป็น ๒ ระดับ คือ กากกัมมันตรังสีระดับ ต่ำ และกากกัมมันตรังสีระดับสูง) ๒. แหล่งกำเนิดกากกัมมันตรังสี กากกัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มีแหล่งกำเนิดจาก ๒ แหล่งใหญ่ๆ ได้แก่ จากปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์ ที่เกิดกับเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และจากการดูดจับอนุภาคนิวตรอนของวัสดุโครงสร้าง และอุปกรณ์ในเครื่องปฏิกรณ์ ก. กากกัมมันตรังสีจากปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์ ปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์ เป็นรูปแบบหนึ่งของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่เกิดขึ้นกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ในถังปฏิกรณ์อย่างสม่ำเสมอและต่อเนื่องขณะเดินเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อเกิดปฏิกิริยาแตกตัว นิวเคลียสของเชื้อเพลิง (เช่น ยูเรเนียม-๒๓๕) จะแตกออกเป็น ๒ ส่วน ที่เรียกว่า ผลิตผลจากการแตกตัว (fission product) กลายเป็นกากเชื้อเพลิง เกิดกัมมันตรังสี และพลังงานความร้อน ที่จะนำไปสู่กระบวนการผลิตไฟฟ้าต่อไป ข. กากกัมมันตรังสีจากการดูดจับอนุภาคนิวตรอน กากนี้เกิดจากสารที่อยู่ภายในเครื่องปฏิกรณ์ดูดจับนิวตรอน แล้วทำให้สารนั้น กลายเป็นสารกัมมันตรังสี แบ่งได้เป็น ๑) สารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการสึกกร่อน เช่น โคบอลต์-๖๐ และเหล็ก-๕๙ แมงกานีส-๕๔ ๒) สารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการดูดจับนิวตรอนของเชื้อเพลิงยูเรเนียมเรียกว่า ทรานส์ยูเรเนียม (transuranium) ๓. ปริมาณกากกัมมันตรังสี ก. ปริมาณกากกัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้า ตลอดอายุการใช้งาน (ประมาณ ๓๐ -๔๐ ปี) จะมีกากชนิดรังสีระดับต่ำ และปานกลางประมาณ ๙,๐๐๐ - ๓๐,๐๐๐ ถัง (ขนาดถังน้ำมัน ๒๐๐ ลิตร) ส่วนกากรังสีระดับสูงจะมีปริมาณเทียบเท่าขนาดถังน้ำมัน ๒๐๐ ลิตร จำนวน ๓๐๐ ถัง ข. ปริมาณเชื้อเพลิงใช้แล้ว โรงไฟฟ้า นิวเคลียร์แบบความดันสูงขนาด ๑,๐๐๐ เมกะวัตต์ จะใช้มัดเชื้อเพลิงประมาณ ๑๕๐ - ๒๐๐ มัด สามารถเดินเครื่องปฏิกรณ์ผลิตไฟฟ้าได้นานประมาณ ๑๘ เดือน (รุ่นใหม่จะเป็น ๒๔ เดือน) จากนั้นจะเปลี่ยนมัดเชื้อเพลิงใช้แล้วออกไป ประมาณ ๑ ใน ๓ หรือเท่ากับ ๕๐ - ๗๐ มัด ถ้าอายุของโรงไฟฟ้าเท่ากับ ๓๐ - ๔๐ ปี (รุ่นใหม่จะเป็น ๖๐ ปี) จะมีเชื้อเพลิงใช้แล้วรวมทั้งสิ้นไม่เกิน ๒,๘๐๐ มัด (เปลี่ยนเชื้อเพลิงปีละ ๗๐ มัด x อายุโรงไฟฟ้า ๔๐ ปี) เชื้อเพลิง ๑ มัด จะมีขนาดความกว้าง x ความยาว x ความสูง ประมาณ ๐.๒๒ x ๐.๒๒ x ๔.๐๐ เมตร น้ำหนักประมาณ ๘๐๐ กิโลกรัม ๔. วิธีจัดการกากกัมมันตรังสี ก. การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับต่ำ กากรังสีระดับต่ำ ได้แก่ วัสดุที่ปนเปื้อนรังสี เช่น ชุดปฏิบัติงาน อุปกรณ์ เครื่องมือ และน้ำที่ใช้ชำระล้างวัสดุอุปกรณ์ ที่เปรอะเปื้อนรังสี ในกรณีของกากรังสีระดับต่ำที่เป็นของแข็ง มีวิธีการจัดการ โดยการปล่อยให้กัมมันตรังสีสลายตัวหมดไป การนำกากไปเผา บดอัด และหุ้มด้วยซีเมนต์ หรือผสมเป็นเนื้อเดียวกับซีเมนต์ บรรจุถังเหล็กขนาด ๒๐๐ ลิตร แล้วนำไปตั้งไว้บนพื้นดิน ในสถานที่ที่จัดเตรียมไว้ ส่วนกากที่เป็นของเหลวจะใช้วิธีการระเหยน้ำ การทำให้ตกตะกอน ทำให้เจือจางด้วยสารละลายหรือสารเคมี และกากที่เป็นก๊าซจะใช้วิธีการทำให้เจือจางด้วยอากาศ หรือก๊าซเฉื่อย และ/หรือนำก๊าซไปผ่านชุดกรองอากาศประสิทธิภาพสูงหลายขั้นตอน แล้วนำชุดกรองอากาศดังกล่าวไปจัดการเช่นเดียวกับกากรังสีต่ำชนิดของแข็งทั่วไป ข. การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับปานกลาง กากรังสีระดับปานกลาง ได้แก่ วัสดุอุปกรณ์ที่ใช้งานเกี่ยวข้องกับรังสีโดยตรง เช่น ไส้กรองระบบบำบัดน้ำให้บริสุทธิ์ การจัดการกากรังสีระดับปานกลาง มีวิธีคล้ายกับการจัดการกากรังสีระดับต่ำ แต่จะแตกต่างกันที่ภาชนะบรรจุ ซึ่งมีความหนาและแข็งแรงมากกว่า และนำภาชนะดังกล่าวไปฝังไว้ใต้พื้นดินที่ความลึกประมาณ ๕ - ๑๐ เมตร ค. การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับสูง กากรังสีระดับสูงจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนมาก ได้แก่ เครื่องมือ และวัสดุอุปกรณ์ ที่บรรจุอยู่ในถังปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เพราะเมื่อเดินเครื่องปฏิกรณ์แล้ว จะเกิดความร้อน และกัมมันตรังสีเป็นจำนวนมาก โดยเฉพาะเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว ซึ่งกักเก็บผลิตผลจากการแตกตัวไว้ภายใน และถ้านำเชื้อเพลิง ใช้แล้วไปสกัดธาตุที่เป็นประโยชน์ไว้ใช้งาน อีก เช่น ยูเรเนียม และพลูโตเนียม กากที่เกิดจากกระบวนการดังกล่าว จึงถือว่า เป็นกากกัมมันตรังสีระดับสูง ที่ต้องจัดการอย่างระมัดระวังที่สุด