สถานีไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์ฟุคุชิมา ไดอิจิ มีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์อยู่ 6 เตา ตั้งอยู่ใกล้เมือง โอกามาในจังหวัดฟุคุชิมา ยังมีสถานีไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์ในจังหวัดนี้อีกแห่งชื่อฟุคุชิมา ไดนิ มีเตา ปฏิกรณ์นิวเคลียร์อยู่ 4 เตา ตั้งห่างออกไป 6 ไมล์ สถานีทั้งสองอยู่ชายฝั่งตะวันออกของญี่ปุ่น เหนือ กรุงโตเกียวราว 200 ไมล์ บริษัท Tokyo Electric Power Co. (Tepco) เป็นเจ้าของและผู้ดำเนินการ เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เหล่านี้ทั้งหมด
เหตุแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ขนาด 9 ริคเตอร์ และคลื่นยักษ์สึนามิสูง 10 เมตร ที่ซัดขึ้นฝั่งตะวันออกของเกาะฮอนชูของญี่ปุ่นเมื่อวันศุกร์ที่ 11 มีนาคมที่ผ่านมา ได้ก่อปัญหาและความเสียหายร้ายแรงแก่บรรดาเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ณ สถานีฟุคุชิมา ไดอิจิ กล่าวโดยสรุปคือ (ดูรูปประกอบ) : -
-ถึงแม้เตาปฏิกรณ์หมายเลข 1, 2, 3 ที่กำลังเปิดทำงานอยู่ขณะเกิดแผ่นดินไหวจะปิดตัวเอง ฉุกเฉินได้โดยอัตโนมัติ (แท่งควบคุมแทรกเข้าไประหว่างแท่งเชื้อเพลิงและดูดซับนิวตรอนไว้ ยุติการแบ่งตัวทางนิวเคลียร์ลง) แต่แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ยังคงพลังความร้อนมหาศาล
-แผ่นดินไหวและน้ำท่วมจากคลื่นยักษ์สึนามิทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักของสถานี, ระบบไฟฟ้าสำรองนอกสถานี และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลฉุกเฉิน ด้านล่างสถานีล้วนขัดข้อง ปั๊มน้ำเย็นจึงหยุดทำงาน ส่งผลให้ระบบหล่อเย็นในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ล้มเหลว น้ำหล่อเย็นที่เหลือจึงค่อยร้อน ขึ้นจนเดือดระเหยกลายเป็นไอและงวดตัวเหือดแห้งลง ปล่อยให้แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เปิดโล่งไร้น้ำหล่อเลี้ยงนานหลายชั่วโมง หากทิ้งไว้เช่นนี้ แท่งเชื้อเพลิงในแกนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์อาจร้อนจัดจน หลอมละลายบางส่วนหรือทั้งหมดได้
-ไอน้ำที่เพิ่มพูนทำให้ต้องเปิดช่องระบายอากาศจากโครงสร้างห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์สู่ภายนอก เพื่อลดแรงดันในเตาปฏิกรณ์ลง กัมมันตภาพรังสีจึงพลอยรั่วไหลออกมาด้วย (เตาปฏิกรณ์หมายเลข 2, 1)
-เปลือกโลหะผสมเซอร์คาลอยหุ้มแท่งเชื้อเพลิง (zircaloy ทำจากสาร zirconium มันจะปล่อยไฮโดรเจนออกมาเมื่อได้รับความร้อนและปะทุระเบิดเมื่ออุณหภูมิสูง 2,000 องศาฟาเรนไฮต์ ปกติสารเซอร์โคเนียมใช้ทำจุดในหลอดแสงแฟลชกล้องถ่ายรูป) ที่ร้อนโชนขึ้นเรื่อยๆ ถึงจุดหนึ่งก็ทำปฏิกิริยากับน้ำ โดยดูดซับอะตอมออกซิเจนไว้และปล่อยอะตอมไฮโดรเจนออกมา ไฮโดรเจนที่เพิ่มเกิดสันดาปกันขึ้นและระเบิดในที่สุด (เตาปฏิกรณ์หมายเลข 1, 3, 2, 4 ตามลำดับ)
![]() ระบบทำงานของเตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดรุ่น GE Mark I : 1) ท่อส่งไอน้ำเดือดหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 2) ปั๊มน้ำเย็นคอยหล่อเย็นเตาปฏิกรณ์ 3) แท่งควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ (www.spiegel.de/international/world/bild-751489-191928.html) |
ปกติสถานีกำเนิดไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์แห่งหนึ่งจะมีสารเซอร์โคเนียมจากแท่งเชื้อเพลิงอยู่ ราว 20 ตัน, หากรวมกับแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วในบ่อเก็บ ก็จะมี สารเซอร์โคเนียมอยู่ในสถานีนับร้อยๆ ตันทีเดียว อันตรายร้ายแรงของสารนี้อยู่ตรงเมื่อมันร้อนและระเบิดขึ้นแล้วก็จะขับดันสารพิษกัมมันตภาพรังสีให้แพร่ฟุ้งกระจายออกไปในอากาศกว้างไกลข้ามประเทศ
กล่าวเฉพาะที่สถานีไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์ฟุคุชิมา ไดอิจิ Tepco ระบุว่ามีสารเซอร์โคเนียมจากแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์รวมกันทุกเตาทุกบ่อ 1,814 ตัน (บ่อเก็บแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วในเตาปฏิกรณ์ หมายเลข 1 = 50 ตัน, บ่อเตา 2 = 81 ตัน, บ่อเตา 3 = 88 ตัน, บ่อเตา 4 = 135 ตัน, บ่อเตา 5 = 142 ตัน, บ่อเตา 6 = 151 ตัน, บ่อเก็บแยกต่างหากที่ชั้นล่างของสถานีอีก = 1,097 ตัน, และเก็บไว้ในที่แห้งอีก = 70 ตัน)
-แรงระเบิดดังกล่าวทำให้โครงสร้างห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์ชั้นในและชั้นนอกแตกเสียหาย กัมมันตภาพ รังสีรั่วไหลออกสู่ภายนอก (โดยเฉพาะเตาปฏิกรณ์หมายเลข 2)
นอกจากนี้ แรงระเบิดยังทำให้ตัวอาคารผนังเพดานหลังคาพังทลายเปิดเปิง บ่อน้ำหล่อเย็นเก็บแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว (ก็คือขยะเซอร์โคเนียมเป็นตันๆ) ซึ่งตั้งอยู่ด้านข้างเหนือเตาปฏิ กรณ์นิวเคลียร์นั้นเอง จึงเปิดโล่งต่ออากาศและพลอยกระทบกระเทือนเสียหายไปด้วย เมื่อน้ำหล่อเย็นในบ่อดังกล่าวร้อนขึ้นจนเดือดแห้งลงเช่นกัน แท่งเชื้อ เพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วในบ่อก็จะร้อน โชนขึ้นเรื่อยๆ เปิดต่ออากาศโดยตรงและปล่อยกัมมันตภาพรังสีออกมาเต็มที่ จนตัวมันติดไฟลุกไหม้ขึ้นเอง (เตาปฏิกรณ์หมายเลข 4, 5, 6)
-เชื่อว่าแกนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายเตากำลังหลอมละลายพร้อมกัน
-เหล่านี้ทำให้ทางการญี่ปุ่นต้องดิ้นรนอย่างจนตรอก ดำเนินมาตรการเลือดเข้าตาบ้าระห่ำ อาทิ สั่งปรับเพิ่มเกณฑ์รับกัมมันตภาพรังสีเป็นกรณีพิเศษเพื่อให้คนงานราว 50 คน ที่เสี่ยงชีวิตผลัดเปลี่ยนหมุนเวียนเข้าไปแก้ไขปัญหาเตาปฏิกรณ์ในสถานี ฟุคุชิมา ไดอิจิอยู่ทำงานแต่ละกะได้ต่อเนื่องนานขึ้น, เทน้ำทะเลเข้าไปหล่อเย็น และกรดบอริกจากเกาหลีใต้เข้าไปชะลอการแบ่งตัวทางนิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์
ใช้เฮลิคอปเตอร์ทหารขนน้ำทะเลไปราดและรถบรรทุกปืนฉีดน้ำแรงดันสูงพ่นน้ำ เติมใส่บ่อน้ำเก็บแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้วที่แห้งขอด ฯลฯ
![]() |
ข้อน่าสังเกตคือเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 5 ใน 6 เตาของสถานีไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์ฟุคุชิมา ไดอิจิ เป็นเตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด (Boiling-Water Reactor-BWR) เก่าแก่รุ่นแรกเริ่มที่ผลิตโดย บริษัท General Electric ของอเมริกาตั้งแต่ 30-40 ปีก่อน ซึ่งมีชื่อย่อว่า GE Mark I BWR ดังรายละเอียดสังเขป (ดูตารางประกอบ)
ทว่าปัญหาคือเตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดรุ่น GE Mark I นี้มีข้อบกพร่องร้ายแรงและเคยถูกวิพากษ์วิจารณ์รวมทั้งประท้วงปฏิเสธโดยผู้เชี่ยวชาญนิวเคลียร์และกระทั่งคณะกรรมาธิการกำกับ ควบคุมนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา (Nuclear Regulatory Commission-NRC) มานานแล้วหลายครั้งหลายครา
ลักษณะเฉพาะของเตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด (Boiling-Water Reactor- BWR) อยู่ตรงการออกแบบให้ reactor vessel หรือยานบรรจุเตาปฏิกรณ์ ทำหน้าที่เป็นหม้อต้มน้ำพลังนิวเคลียร์เพื่อ ป้อนไอน้ำเข้าสู่ระบบไปพร้อมกัน ไอน้ำถูกสร้างขึ้นในตัวยานบรรจุเตาปฏิกรณ์โดยพลังงานความร้อนที่ได้จากการแบ่งตัวทางนิวเคลียร์ของเชื้อเพลิงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะภายใต้การควบคุม แล้วส่งต่อโดยตรงไปหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
สำหรับเตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดรุ่น GE Mark I ของบริษัท General Electric นี้มีจุดเด่นที่ เสริมระบบเก็บกดแรงดันไอน้ำ (pressure suppression system) เข้ามาเพื่อจะได้ออกแบบโครงสร้างห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์ให้เล็กลง อันจะช่วยตัดลดค่าใช้จ่ายแข่งกับโครงสร้างห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์คอนกรีต เสริมเหล็กที่ใหญ่โตสิ้นเปลืองกว่าของบริษัทคู่แข่งอื่นๆ
ทว่าผลของการออกแบบพิเศษดังกล่าวกลับทำให้เตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดรุ่น GE Mark I นี้ ล่อแหลมต่อการระเบิดและโครงสร้างห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์ล้มเหลวได้ ดังปรากฏว่า: -
20 ก.ย.1971 ดร.สตีเฟ่น ฮานัวเออร์ เจ้าหน้าที่ ด้านความปลอดภัยของคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูสหรัฐ (Atomic Energy Commission) เขียนบันทึกแนะนำให้เลิกใช้ระบบเก็บกด แรงดันไอน้ำ และอย่ายอมออกใบอนุญาตก่อสร้างเตาปฏิกรณ์ที่ออกแบบในลักษณะนี้อีก (ดูเอกสารที่ www. nirs.org/reactorwatch/accidents/19720920-hanauer-memo-pressure-suppression-containments.pdf)
9 พ.ย.1971 บันทึกของชุดทำงานแห่งคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูสหรัฐ ชี้ปัญหาในการออกแบบและโครงสร้างห่อหุ้มด้วยระบบเก็บกดแรงดันไอน้ำของเตาปฏิกรณ์แบบ GE Mark I BWR (ดูเอกสารที่ www.nirs.org/reactorwatch/accidents/19711117-hanauer-memo-bwr-pressure -suppression-containment.pdf)
25 ก.ย.1972 นายโจเซฟ เฮนดรี เจ้าหน้าที่สูงสุดด้านความปลอดภัยแห่งคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูสหรัฐ เขียนบันทึกแสดงความเห็นด้วยกับคำแนะนำข้างต้นของ ดร.สตีเฟ่น ฮานัวเออร์ แต่กลับปฏิเสธคำแนะนำดังกล่าวโดยให้เหตุผลว่ามัน “อาจหมายถึงอวสานของพลังงาน นิวเคลียร์…” (ดูเอกสารที่ www.nirs.org/reactorwatch/accidents/ 19720925-hendrie-pressure-suppression-concerns-end-of-nucl~1.pdf)
ปี 1972 วิศวกรนิวเคลียร์ 3 คนของบริษัท General Electric ประกาศลาออกจากตำแหน่ง อันทรงเกียรติของตนโดยให้เหตุผลว่ามีข้อบกพร่องอันตรายในการออกแบบเตาปฏิกรณ์ GE
ปี 1985 คณะกรรมาธิการกำกับควบคุมนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา (Nuclear Regulatory Commission) ได้วิเคราะห์ความล้มเหลวที่อาจ เกิดขึ้นได้กับเตาปฏิกรณ์ GE Mark I ภายใต้ภาวะอุบัติเหตุและสรุปว่ามีโอกาสค่อนข้างน่าจะเป็นว่าเตาปฏิกรณ์ GE Mark I จะล้มเหลวภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงแรกหลังแท่งเชื้อเพลิงในแกนเตาหลอมละลาย
ปี 1986 นายแฮโรลด์ เดนตัน เจ้าหน้าที่สูงสุดด้านความปลอดภัยแห่งคณะกรรมาธิการกำกับควบคุมนิวเคลียร์สหรัฐตอนนั้นกล่าวกับกลุ่มอุตสาหกรรมการค้าพลังงานนิวเคลียร์ว่า “โครงสร้างห่อหุ้มของเตาปฏิกรณ์ Mark I โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพที่มันเล็กกว่าและออกแบบมาให้ทนรับแรงดันได้ต่ำกว่า ต่อให้มีบ่อเก็บกดแรงดันไอน้ำในเตาปฏิกรณ์คอยเสริมอยู่ก็ตามนั้น ถ้าพวกคุณดูรายงานศึกษาความปลอดภัย WASH 1400 แล้ว พวกคุณ จะพบว่ามันมีโอกาสความน่าจะเป็นที่โครง สร้าง ห่อหุ้มจะล้มเหลวประมาณ 90%” (อ้างจาก www. nirs.org/reactorwatch/accidents/ gemk1reactorsinus.pdf)
ปี 1993 รายงานของคณะกรรมาธิการกำกับควบคุมนิวเคลียร์สหรัฐระบุว่าอายุใช้งานที่มากขึ้นจะทำให้ชิ้นส่วนนิรภัยสำคัญต่างๆ ภายในยานบรรจุเตาปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดเสียหายหรือถูกทำลายลง ได้ก่อนใบอนุญาตเตาปฏิกรณ์หมดอายุใช้งานครบ 40 ปี (ดูรายละเอียดทางเทคนิคที่ www.nirs.org/ factsheets/bwrfact.htm)







