เห็นว่าเป็นหัวข้อที่น่าสนใจมาก จึงแปลมาให้อ่านกันครับ
ยูเรเนียมเป็นธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนเปลืองโลกและหาได้เกือบทุกทีแต่การทำเหมืองแร่ยูเรเนียมจะทำแค่ในพื้นที่ๆ มีเป็นจำนวนมาก การเปลี่ยนแร่ยูเรเนียมมาเป็นเชื้อเพลิงเริ่มต้นจากการสกัดแร่ออกจากหิน, เพิ่มสัดส่วนของไอโซโทปยูเรเนียม235 จากนั้นทำเป็นเม็ดกลมๆ และใส่เข้าไปในแท่งเชื้อเพลิง รายละเอียดแต่ละขั้นตอนคร่าวๆ มีดังนี้
การทำเหมือง
ประเทศที่ทำเหมืองแร่ยูเรเนียมมี 20 ประเทศ แต่ 50% ของกำลังผลิตของโลกมาจาก 10 เหมืองใน 6 ประเทศ
แร่ยูเรเนียมจะถูกนำไปแยกเอาแร่ไม่ต้องการและหินออกเพื่อให้ได้ยูเรเนียมอ็อกไซด์ออกมา กระบวนการแยกมี 2 วิธี วิธีแรกจะนำแร่ไปบด, ใส่น้ำลงไปให้ได้สารละลาย(slurry), ล้างด้วยกรดกกำมะถันเพื่อละลายยูเรเนียมอ็อกไซด์ออกมา
วิธีที่สอง เรียกว่า situ leaching จะใช้น้ำบาดาลที่ใส่อ๊อกซิเจนจำนวนมากลงไปหมุนเวียนผ่านแร่ เพื่อละลายยูเรเนียมอ็อกไซด์ออกมาจากนั้นสูบสารละลาย(solution) ยูเรเนียมอ็อกไซด์ขึ้นมาอีกที
ไม่ว่าจะใช้ขั้นตอนใด หลังจากนี้เหมือนกันคือจะนำสารละลายไปแยกยูเรเนียมอ็อกไซด์ออกจากสารละลายด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อให้ตกตะกอนและนำไปทำให้แห้งและบรรจุใส่ถังเพื่อขนย้ายได้ง่าย เรียกว่า yellowcake
ปริมาณรังสีจาก yellowcake มีอยู่เล็กน้อย คือจากแผ่ออกห่างจากถึงประมาณ 1 เมตรและมีปริมาณเพียงแค่ครึ่งหนึ่งของรังสีคอสมิกที่เจอบนเครื่องบินพาณิชเท่านั้น
การเพิ่มประสิทธิภาพ(Enrichment)
เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้ในเตาปฏิกรจำเป็นต้องผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อเพิ่มปริมาณไอโซโทปยูเรเนียม 235 จากธรรมชาติซึ่งมีประมาณ 0.7% เป็นประมาณ 3.5% ถึง 5% กระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพเริ่มต้นจากเปลี่ยนยูเรเนียมอ็อกไซด์เป็นแก๊สนั่นคือยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์(uranium hexafluoride) จากนั้นแยกแก๊สส่วนที่เป็นยูเรเนียม 235 ออกมาเพิ่มประสิทธิภาพไปให้ถึงระดับที่ต้องการและนำส่วนที่เหลือซึ่งมีประมาณ 85% ซึ่งส่วนใหญ่เป็นยูเรเนียม 238 ออก ซึ่งนำไปใช้ทันทีได้น้อย
ปัจจุบันการเพิ่มประสิทธิภาพใช้วิธี centrifuge (centrifuge process) ด้วยการใช้ท่อจำนวนมากมาหมุนด้วยความเร็วสูง
การสร้างเชื้อเพลิง
ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์จะถูกเปลี่ยนเป็นผงยูเรเนียมอ็อกไซด์จากนั้นจะถูกบีบอัดเป็นเม็ดและให้ความร้อนเพื่อให้เป็นเซรามิกที่แข็งก่อนนำไปบรรจุใส่ท่อเพื่อเป็นแท่งเชื้อเพลิง แท่งเชื้อเพลิงจะถูกรวมกันอีก เรียกว่า fuel assembly ซึ่งมีขนาดยาวหลายเมตร
ปริมาณของเชื้อเพลิงที่ใช้กับเตาปฏิกรขนาด 1000 MWe คือประมาณปีละ 27 ตัน ส่วนปริมาณ fuel assembly ที่ใช้จะขึ้นอยู่กับประเภทเตาปฏิกร pressurized water reactor จะใช้ประมาณ 121-193 fuel assemblies แต่ละ fuel assembly มีแท่งเชื้อเพลิงประมาณ 179-264 แท่ง ส่วน boiling water reactor ใช้ประมาณ 121-193 fuel assemblies แต่ละ fuel assembly มีแท่งเชื้อเพลิงประมาณ 350-800 fuel แท่ง