4. พลังงานน...
TRANSCRIPT
![Page 1: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/1.jpg)
4. พลงงานนวเคลยร
ประยร สงสรฤทธกล ฤ
สาขาวชาฟสกส
โ โ มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร
![Page 2: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/2.jpg)
เนอหา
• มวล-พลงงาน
• ปฏกรยานวเคลยรฏ
• การประยกตใชปฏกรยานวเคลยร ฏ
–ระเบดนวเคลยร
–โรงไฟฟานวเคลยร
![Page 3: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/3.jpg)
Mass – Energy Equivalence
![Page 4: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/4.jpg)
Mass – Energy Equivalence“เมอไรกตามทมการเอาพลงงานออกจากระบบ มวลทสงสรรค
กบพลงงานดงกลาวจะถกนาออกจากระบบดวย ดงนนระบบ
จะมมวลลดลง”จะมมวลลดลง”
![Page 5: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/5.jpg)
ปฏกรยานวเคลยรฏ
(Nuclear Reaction)(Nuclear Reaction)นวเคลยรฟวชน (Nuclear Fusion)- นวเคลยรฟวชน (Nuclear Fusion)
นวเคลยรฟชชน (Nuclear Fission)- นวเคลยรฟชชน (Nuclear Fission)
![Page 6: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/6.jpg)
ปฏกรยานวเคลยร – นวเคลยรฟวชน
“เปนปฏกรยาทนวเคลยสของธาตทเบาสองนวเคลยสมารวมกน แลวกลายเปน
นวเคลยสทหนกกวาพรอมกบมพลงมหาศาลออกมาดวย การเกดปฏกรยาน นวเคลยสทหนกกวาพรอมกบมพลงมหาศาลออกมาดวย การเกดปฏกรยาน
นวเคลยสเบานนจะมความเรวสงมากหรออยในสภาพทมความรอนสงมากหลาย
รอยลานองศาจงจะรวมกนได ปจจบนธาตทเบาทเกดปฏกรยาฟวชนคอไฮโดรเจน”รอยลานองศาจงจะรวมกนได ปจจบนธาตทเบาทเกดปฏกรยาฟวชนคอไฮโดรเจน
![Page 7: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/7.jpg)
ปฏกรยานวเคลยร – นวเคลยรฟวชนบนพระอาทตย
หรอ photon
![Page 8: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/8.jpg)
ปฏกรยานวเคลยร - นวเคลยรฟชชน
“เปนกระบวนการเกดขนทนวเคลยสของอะตอม ฟชชนเกดขนเมอนวเคลยส
ป โ ใ ไ แบงออกเปนนวเคลยสทเลกลง 2 หรอ 3 นวเคลยส โดยทาใหเกดผลพลอยได
(by-product ) ในรปอนภาคหรอรงสออกมาดวย ฟชชนจะมการปลดปลอย
พลงงานปรมาณมากออกมา”
![Page 9: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/9.jpg)
ปฏกรยานวเคลยร - นวเคลยรฟชชน
อะตอมอะตอม อะตอมอะตอม อะตอมอะตอม นวตรอนนวตรอนนวตรอนนวตรอน
ธาต ธาต A A ธาต ธาต B B ธาต ธาต C C 3 3 ตวตว1 1 ตวตว
ไปมวลทสญหายไป
![Page 10: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/10.jpg)
ปฏกรยาลกโซของฟชชนฏ
Fission Chain ReactionFission Chain Reaction
![Page 11: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/12.jpg)
ปฏกรยาลกโซของฟชชนธาตทมกจะใชในการทาใหเกดปฏกรยานวเคลยรฟชชน คอ
• ยเรเนยม (uranium) เปนธาตทหนกทสดทเกดขนตามธรรมชาต
• พลโตเนยม (plutonium) เปนธาตทเกดปฏกรยาฟชชนเองได (spontaneous fission)
และมครงชวตสน
แมวาจะมธาตทสามารถทาใหเกดฟชชนไดอก แตสองธาตนใชไดดทสด เนองจากมปรมาณ
มากพอและเกดฟชชนไดงาย
http://www.nst.or.th/article/article493/article49302.html
![Page 13: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/13.jpg)
ปฏกรยาลกโซของฟชชน - มวลวกฤตเมอเกดปฏกรยาในกอนมวลของยเรเนยมหรอวสดฟสไซลอนกตาม จะมนวตรอนเกดขนมา
นวตรอนบางสวนจะจบกบนวเคลยสอนของยเรเนยมทาใหเกดฟชชนขนอก ขณะทนวตรอน
อกบางสวนจะหลดออกไปจากกอนมวล หรอถกดดกลนโดยนวเคลยสของธาตอนทไมทาให
เกดฟชชน
• ถาจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดใหมตอจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดเดม
มคานอยกวา 1ปฏกรยาลกโซของฟชชนจะเกดลดลงแบบเอกซโปเนนเชยล
• ถาจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดใหมตอจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชนชดเดม
มคามากกวา 1 ปฏกรยาลกโซของฟชชนจะเกดเพมขนแบบเอกซโปเนนเชยล สภาวะท
สดสวนจานวนนวตรอนททาใหเกดฟชชน เทากบ 1 เรยกวา สภาวะวกฤต (criticality) มวลททาใหเกดสภาวะนได เรยกวา มวลวกฤต (critical mass) ซงในความเปนจรง ทง
มวลและรปรางของวสดฟสไซล ตางกมผลตอการเกดภาวะวกฤตได
มวลวกฤตทนอยทสดของ U-235 และของ Pu-239 มคา 52 kg และ 10 kg ตามลาดบ
http://www.nst.or.th/article/article493/article49302.html
ฤ g g
![Page 14: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/14.jpg)
ปฏกรยาลกโซของฟชชน - การใชประโยชน• โรงไฟฟานวเคลยร
– มการควบคมการเกดปฏกรยาลกโซของฟชชนในอตราท
เหมา สมเหมาะสม
• ระเบดนวเคลยรระเบดนวเคลยร
– วสดเชอเพลงมมวลมากกวามวลวกฤต ทาใหปฏกรยา
ลกโซของฟชชนเพอมขนอยางรวดเรว
![Page 15: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/15.jpg)
ระเบดนวเคลยร (Nuclear Bomb):( )Manhattan ProjectManhattan Project
Little BoyLittle Boy
Fat ManFat Man
![Page 16: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/16.jpg)
(wikipedia)
![Page 17: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/17.jpg)
ทอกลวงประดวยวงแหวนททาจาก U 235 9 วง มมวลรวม 38 5 kgทอกลวงประดวยวงแหวนททาจาก U-235 9 วง มมวลรวม 38.5 kg
แผนวงแหวนททาจาก U-235 6 ชน มมวลรวม 25.6 kg
(wikipedia)
![Page 18: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/18.jpg)
(wikipedia)
![Page 19: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/19.jpg)
มวลของ Pu-239 ทใชทงหมด 6.2 kg
ประมาณ 17% หรอ 1 kg ทเกดการฟชชน
1g ของ Pu-239 ทเกดฟชชนทาใหเกดพลงเทยบเทากบระเบด TNT ทมมวล 21kg
![Page 20: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/20.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร โรงไฟฟานวเคลยร
(Nuclear Power Plant)
“โรงผลตกระแสไฟฟาทใชความรอนจากเตาโรงผลตกระแสไฟฟาทใชความรอนจากเตา
ปฏกรณปรมณเปน แหลงพลงงานทสรางไอนา
ใ ป ไฟความดนสงในการขบเคลอนเครองปนไฟ”
![Page 21: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/21.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร - แผนภาพU-235 เปนเชอเพลงของปฏกรยาลกโซของฟชชน
![Page 22: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/22.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร - แผนภาพแสดงการทางาน
![Page 23: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/23.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร - รนตางๆ
โรงไฟฟานวเคลยรแบงได 4 รน
• รนท 1 เปนชวงเรมตน ซงเปนเครองตนแบบ
• รนท 2 เปนรนทใชกนอยในปจจบน เรมสรางตอนชวงปลาย• รนท 2 เปนรนทใชกนอยในปจจบน เรมสรางตอนชวงปลายของทศวรรต 90 อายการใชงานแรกเรมอยท 30-40 ป ไ ป ป ตอมาไดขยายเปน 50-60 ป ดวยเหตผลทางเศรษฐกจ
• รนท 3 เปนรนทพฒนาขนจากรนท 2 โดยปรบปรงเชอเพลง รนท 3 เปนรนทพฒนาขนจากรนท 2 โดยปรบปรงเชอเพลง ประสทธภาพการใชความรอน ความปลอดภย และลดตนทน
• รนท 4 ยงอยในชวงการพฒนา
![Page 24: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/24.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร – รนท 3
• ระบบความปลอดภยของโรงไฟฟานวเคลยรรนท 3
เปนแบบ passive safety system ซงเปนระบบทหากม
ความผดพลาดใดๆ จะทาใหมการปดการเดนเครอง ความผดพลาดใดๆ จะทาใหมการปดการเดนเครอง
โดยอาศยกฎทางฟสกสคอการทาใหปฏกรยาลกโซของฎ ฏ
ฟชชนหยดลง
![Page 25: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/25.jpg)
โรงไฟฟานเคลยร
![Page 26: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/26.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหต
![Page 27: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/27.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทเชอรโนเบล
• เกดเมอ 26 เม.ย. 2529 ทางตะวนออกของสหภาพโซ ป ใ ป เวยต (ประเทศยเครนในปจจบน)
• ความรนแรงระดบท 7 • ความรนแรงระดบท 7
• สาเหตเกดจากการจงใจปลดระบบควบคมอตโนมต บางสวนออก เปนเหตใหแกนปฏกรณนวเคลยรขาดนาหลอเยน จงเกดการระเบดเนองจากแรงดนไอนาหลอเยน จงเกดการระเบดเนองจากแรงดนไอนา
• ผลทาใหสารกมมนตภาพรงสแพรกระจายในวงกวาง มผเสยชวต 31 คน และบาดเจบ 203 คนทนท
![Page 28: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/28.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทฟกชมา
![Page 29: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/29.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทฟกชมา
![Page 30: 4. พลังงานน ิวเคลียร์science.sut.ac.th/physics/Doc/1-58/w5_s.pdf · เนือหา้ • มวล-พลังงาน • ปฏกิิริยานิวเคลียร์](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070910/5f9e643243ddc42807112d63/html5/thumbnails/30.jpg)
โรงไฟฟานวเคลยร – อบตเหตทฟกชมา