เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ที่ใช้สำหรับการศึกษา การฝึกอบรม การวิจัยและพัฒนาเป็นหลัก เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยเป็นแหล่งผลิตนิวตรอนขนาดใหญ่ ซึ่งนำนิวตรอนที่ผลิตได้ไปใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆไม่ว่จะเป็นทางด้านการแพทย์ อุตสาหกรรม การเกษตร นิติวิทยาศาสตร์ หรือการวิจัยต่างๆ เป็นต้น 

นับตั้งแต่กำเนิดเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเครื่องแรกขึ้นในปี พ.ศ. 2485 ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก ประเทศสหรัฐอเมริกา เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูก็ได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆตามมา เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูส่วนหนึ่งได้รับการพัฒนาไปเพื่อใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ไปผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งกลายมาเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ในปัจจุบัน ในขณะที่งานวิจัยอีกส่วนหนึ่งทำการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเพื่อนำเอานิวตรอนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์ ซึ่งกลายมาเป็นเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย

เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยเป็นเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูที่มีการออกแบบเฉพาะตามความต้องการของผู้ใช้ ซึ่งผู้ผลิตสามารถทำการออกแบบให้เหมาะสมกับความต้องการของผู้ใช้ได้ โดยยังคงต้องมีอุปกรณ์ความปลอดภัยที่เป็นไปตามกฏหมายของประเทศที่จะทำการสร้างและตามมาตรฐานสากล ในปัจจุบันยังคงมีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยเครื่องใหม่ขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อตอบสนองการใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ดังที่กล่าวข้างต้น 

ภายหลังจากที่การสร้างเครื่องปฏิกรณ์ฯแล้วเสร็จ กระบวนการเดินเครื่องปฏิกรณ์ฯ (operation) จะเริ่มต้น ทั้งนี้อายุของเครื่องปฏิกรณ์ฯจะแตกต่างกันไปขึ้นกับการใช้งาน การออกแบบและการบำรุงรักษา อย่างไรก็ตามภายหลังจากการเดินเครื่องเป็นระยะเวลาหนึ่ง เครื่องปฏิกรณ์ฯอาจมีการผ่านเข้าสู่กระบวนการหยุดใช้งานชั่วคราวเพื่อทำการปรับปรุงระบบก่อนที่จะเริ่มกลับมาทำงานได้อีกครั้ง (Temporary shutdown) จากนั้นอาจมีการหยุดการทำงานระยะยาวเพื่อรอการกำหนดทิศทางดำเนินการ (Extended shutdown) หรือเข้าสู่กระบวนการหยุดทำงานถาวรเพื่อรอการปลดระวาง (Permanent shutdown) เมื่อหน่วยงานที่ดูแลเครื่องปฏิกรณ์ฯมีความพร้อมที่จะทำการปลดระวางแล้ว เครื่องปฏิกรณ์ฯจะเข้าสู่ช่วงระยะเวลาของการปลดระวาง (Under decommissioning) และสุดท้ายเป็นช่วงของการปลดระวางเครื่องปฏิกรณ์ฯสำเร็จ (Decommissioned) ตารางด้านล่างแสดงจำนวนของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยในปัจจุบัน จำแนกตามช่วงชีวิตของเครื่องปฏิกรณ์ฯ ทั้งในประเทศที่พัฒนาแล้ว และในประเทศกำลังพัฒนา

จากจำนวนเครื่องปฏิกรณ์ฯที่ยังคงดำเนินการอยู่ในปัจจุบันจำนวน 223 เครื่องนั้น หากนำมาจำแนกออกตามอายุของตัวเครื่องแล้ว จะพบว่ามากกว่าครึ่งของเครื่องปฏิกรณฯที่ยังคงทำงานอยู่มีอายุเกินกว่า 40 ปีแล้ว ดังแสดงในรูป

ซึ่งเป็นการแสดงให้เห็นว่าอีกไม่นาน เครื่องปฏิกรณ์ฯจำนวนมากเหล่านี้อาจถึงเวลาที่ต้องทำการปลดระวางลงด้วยเหตุผลต่างๆกัน ดังนั้นการวางแผนเพื่อจัดหา จัดสร้างเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยใหม่ขึ้นมาทดแทนของเดิม จึงเป็นสิ่งที่ควรเริ่มพิจารณาอย่างจริงจัง

เอกสารอ้างอิง

1. IAEA Research Reactor Database (RRDB), https://nucleus.iaea.org/RRDB/RR/ReactorSearch.aspx, accessed April, 2021

ยุคแรกเกี่ยวกับปรมาณูได้เริ่มเกิดขึ้น เมื่อเวลา 15:25 น. วันที่ 2 ธันวาคม พ.ศ. 2485  เหตุการณ์นี้ได้เกิดแบบเงียบๆ เป็นความลับในบนสนามสควอชที่อยู่ทางทิศตะวันตกของสนาม Stagg Field เก่าในมหาวิทยาลัยชิคาโก  ปัจจุบันประติมากรรม“ พลังงานนิวเคลียร์” ของ Henry Moore และห้องสมุด Mansueto ได้มีการจัดแสดงที่พื้นที่ซึ่งอยู่ตรงหัวมุมถนนที่ตัดกันระหว่างถนน Ellis Avenue และถนน 57th Street บริเวณนี้เป็นบริเวณซึ่ง Enrico Fermi และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ออกแบบ และ แสดงการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ที่สามารถควบคุมได้เป็นครั้งแรกเมื่อ 70 ปีก่อน การทดลองของพวกเขาเป็นก้าวแรกที่สำคัญในโครงการแมนฮัตตันเพื่อใช้ในการพัฒนาระเบิดปรมาณูในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง

ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นครั้งแรกนั้น เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดพลังงานน้อยมากซึ่งพลังงานที่เกิดขึ้นไม่มากพอที่จะทำให้แม้กระทั่งหลอดไฟดวงเดียวสว่างได้ อย่างไรก็ตามมันได้เปลี่ยนแปลงโลก และ เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในมหาวิทยาลัยชิคาโกในด้านที่หลากหลาย เช่น ฟิสิกส์ เคมี การวิจัยแบบสหวิทยาการ การวิเคราะห์นโยบาย และเวชศาสตร์นิวเคลียร์ แม้กระทั่งในปี พ.ศ. 2485 ผู้ที่อยู่ในเหตุการณ์ประวัติศาสตร์ครั้งนั้นก็รู้สึกได้ว่าผลงานของพวกเขาจะมีอิทธิพลต่ออนาคตเพียงใด  “เราทั้งหมด . . . รู้ว่าเมื่อเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ในครั้งแรกแล้ว โลกจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป” อดีตนักฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยชิคาโก Samuel K. Allison เขียนไว้ในบันทึกของเขาในเวลานั้น การเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ครั้งแรกนั้นได้ก่อให้เกิด การใช้พลังงานนิวเคลียร์อย่างสันติ การใช้พลังงานนิวเคลียร์ในด้านอาวุธนิวเคลียร์และการเปลี่ยนแปลงของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอื่นๆ ในด้านต่างๆ

หลังสงครามมหาวิทยาลัยชิคาโก ได้ก่อตั้งสถาบันเพื่อการศึกษาด้านนิวเคลียร์ และ สถาบันเการศึกษาด้านโลหะวิทยา ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น Enrico Fermi และสถาบัน James Franck ทำให้มหาวิทยาลัยสามารถนำบุคลากรจำนวนมากมารวมตัวกันในมหาวิทยาลัย เพื่อทำงานในโครงการแมนฮัตตัน ผลพลอยได้อีกอย่างของโครงการนี้คือการก่อตั้ง
Argonne National Laboratory ซึ่งดำเนินการวิจัยพื้นฐาน และ การวิจัยประยุกต์ต่างๆ ในสาขาวิทยาศาสตร์ที่สำคัญหลายด้าน ในปัจจุบัน Argonne
เป็นหุ้นส่วนในสถาบันวิศวชีวโมเลกุล ซึ่งได้รวบรวมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรชั้นนำในด้านต่างๆ เพื่อนำมาสู่การริเริ่มทำการวิจัยที่แปลกใหม่ในระดับโมเลกุล

แม้ว่าทีมของ Fermi จะมีส่วนร่วมในโครงการลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่จะใช้สำหรับสงครามโลกครั้งที่สอง แต่พวกเขาได้พูดคุยถึงปัญหาทางเทคนิคใต้ต้นไม้บนถนน Main Quad ซึ่งพวกเขาคิดว่าปลอดภัยจากผู้แอบฟังได้ โดยพวกเขาจะพูดคุยกันในช่วงเวลากลางวัน และการทดลองการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ครั้งแรกของพวกเขา เกิดขึ้นในช่วงพักรับประทานอาหารกลางวัน  “อย่าคิดว่าพวกเขาจะสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ในการทดลองครั้งแรก” Roger Hildebrand และ Samuel K. Allison ได้บันทึกไว้ และ พวกเขากล่าวว่า “เราสร้าง และ สร้างกองยูเรเนียมยูเรเนียมออกไซด์ และ กราไฟท์ขึ้นใหม่ 30 ครั้งก่อนที่จะมีการทดสอบ และ พร้อมสำหรับการทดลองการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ครั้งแรก”

Chicago Pile Number One หรือ CP-1 ประกอบด้วยบล็อกกราไฟต์ 40,000 บล็อกที่ล้อมรอบแท่งเชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยโลหะยูเรเนียม และ เชื้อเพลิงยูเรเนียมออกไซด์ 19,000 ชิ้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ในเวลานั้น เรียกสิ่งประดิษฐ์นี้ว่าการทดลองทางโลหะวิทยา หรือ “Met Lab” และได้ทำการจัดเรียงบล็อกกราไฟต์เป็นชั้น ๆ ภายในกรอบไม้ขนาด 24 ฟุต 

Hildebrand ได้เริ่มทำงานในโครงการ Manhattan ในฐานะนักศึกษาวิชาเอกเคมีระดับปริญญาตรีที่มหาวิทยาลัยเบิรก์เลย์ เขาทำงานให้กับ Ernest Lawrence ผู้ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลจากงานวิจัยโดยใช้เครื่องเร่งไซโคลตรอนของมหาวิทยาลัยเบิรก์เลย์ เพื่อเปลี่ยนยูเรเนียมให้เป็นพลูโตเนียม ซึ่งเป็นธาตุที่เชื่อว่ามีศักยภาพในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาลูกโซ่ ตัวอย่างที่ได้รับการอาบรังสีในมหาวิทยาลัยเบิร์กลีย์ และ ห้องทดลองอีกแห่งในมลรัฐเซนต์หลุยส์ ได้ถูกนำมาที่ห้องปฏิบัติการเจมส์เฮอร์เบิร์ตโจนส์ซึ่งอยู่ทางทิศใต้ของ Stagg Field ห่างกันเพียงหนึ่งช่วงตึก ภายในห้อง 405 ห้องปฏิบัติการเจมส์เฮอร์เบิร์ตโจนส์ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลอีกหนึ่งคนชื่อ Glenn Seaborg ได้ทำการทดลองในขั้นตอนสำคัญซึ่งทำให้ก้าวไปสู่ยุคปรมาณู โดยเขาได้ชั่งน้ำหนักตัวอย่างพลูโตเนียมขนาดเท่าหัวเข็มครั้งแรก แม้ว่ามันจะมีปริมาณไม่มากนัก แต่ก็เพียงพอที่จะวัดคุณสมบัติทางเคมีและโลหะวิทยาของมันได้

นักวิจัยได้ค้นพบถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้จากพลังงานนิวเคลียร์ปรากฏชัดเจนแม้กระทั่งในการวิจัย และ การทดลองในช่วงแรก ๆ ในขณะที่ได้เกิดเหตุการณ์จากการทำสงครามโดยญี่ปุ่นทิ้งระเบิดเพิร์ลฮาร์เบอร์เมื่อวันที่ 7 ธันวาคม พ.ศ. 2484 จากนั้นประเทศเยอรมนีและประเทศอิตาลีประกาศสงครามกับสหรัฐอเมริกาในอีกสี่วันต่อมา “พวกเขามีการวิจัย และ การทดลองที่ก้าวหน้า พวกเขากำลังจะพิชิตทุกอย่างได้ และ พวกเขากำลังทำงานกับระเบิดปรมาณู” Hildebrand กล่าวไว้ในบันทึกของเขา “ ผลที่ตามมาคือทุกคนรู้ว่าการทำระเบิดนิวเคลียร์อาจจะเป็นไปได้”

เจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ของห้องปฏิบัติการโลหะวิทยาได้ก่อตั้ง Atomic Scientists of Chicago เมื่อวันที่ 26 กันยายน พ.ศ. 2488 เพียงไม่กี่สัปดาห์หลังจากที่สหรัฐอเมริกาทิ้งระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิ และได้ตีพิมพ์ Bulletin of the Atomic Scientists of Chicago ฉบับแรกเมื่อวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2488 ซึ่ง Bulletin’s Doomsday Clock ยังคงเป็นสัญลักษณ์ของความเปราะบางของมนุษยชาติ ที่เกิดจากภัยพิบัติที่มนุษย์สร้างขึ้น โดยมีขอบเขตขยายจากอาวุธนิวเคลียร์ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และ อาวุธชีวภาพ
จากเหตุการณ์ทั้งหมดสรุปได้ว่า สิ่งใดก็ตามที่มีอานุภาพสูง มันย่อมมีพลังทั้งความดีและความชั่วอยู่ในตัวเอง ขึ้นอยู่กับว่ามนุษย์จะใช้งานมันในด้านใด

เอกสารอ้างอิง
Steve Koppes, https://www.uchicago.edu/

เครื่องปฏิกรณ์วิจัยเป็นทรัพยากรที่สำคัญสำหรับการฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านนิวเคลียร์ทั่วโลก จากการศึกษาข้อมูลทั่วโลก พบว่าประเทศต่างๆ ในโลก มีประมาณหนึ่งในสี่ประเทศเท่านั้นจากทั่วโลก ที่มีเครื่องปฏิกรณ์วิจัยของตนเอง ซึ่งประเทศไทยรวมอยู่ในจำนวนหนึ่งในสี่นั้นด้วย  การที่ไม่มีเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยไม่ได้หมายความว่าประเทศเหล่านั้นจะจำกัดการเรียนรู้ในด้านนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์ รวมทั้งการจำกัดการให้ความรู้และฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านนิวเคลียร์ ในปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีทางด้านการสื่อสาร จึงทำให้การเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยสามารถทำได้ โดยประเทศเหล่านั้นไม่จำเป็นต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ปราณูวิจัยเป็นของตัวเอง

ศูนย์เครื่องปฏิกรณ์ สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติได้เริ่มทำการทดลองเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ และพัฒนาหลักสูตรเกี่ยวกับเครืองปฏิกรณ์ร่วมกับ Japan Atomic Energy Agency (JAEA) และ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดยใช้ระบบการถ่ายทอดโดยการควบคุมระยะไกล และ การใช้เทคโนโลยีเสมือนจริง ในการถ่ายทอดความรู้ และ การทดลองเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย เพื่อช่วยให้มั่นใจว่า นิสิตจากมหาวิทยาลัยจะได้รับการศึกษา และ การฝึกอบรมเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย โดยไม่ต้องเข้ามารับการฝึกอบรมที่สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ และ ทางมหาวิทยาลัยไม่จำเป็นต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยเป็นของตัวเอง  ในการนี้ศูนย์เครื่องปฏิกรณ์ ได้ร่วมมือกับทางมหาวิทยาลัย ในการสนับสนุนหลักสูตรการฝึกอบรมเกี่ยวกับการทดลองเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยจากระยะไกล รวมทั้งมีการอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันระหว่าง JAEA และ มหาวิทยาลัย เพื่อเพิ่มการเข้าถึงเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยในการศึกษา และ เป็นแหล่งเรียนรู้

 เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย คือ เครื่องกำเนิดนิวตรอนเพื่อใช้นิวตรอนในการศึกษา และ การวิจัยส่วนใหญ่ซึ่งมีส่วนสำคัญในการศึกษา และ ฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญทางด้านนิวเคลียร์  เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย สามารถนำมาใช้ในการศึกษา และ การทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับ หลักการพื้นฐานของนิวเคลียร์ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ของเครื่องปฏิกรณ์ ฟิสิกส์รังสี หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ และ สามารถใช้เพื่อทำการทดลอง หรือ การสร้างแบบจำลองสถานการณ์ต่างต่าง ที่เกิดขึ้นกับเครื่องปฏิกรณ์ประเภทต่างๆ ได้อย่างปลอดภัย ซึ่งไม่สามารถทำการจำลอง หรือ การทดลองเหล่านี้ได้โดยเครื่องปฏิกรณ์กำลัง 

หลักสูตรการเรียนโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ที่พัฒนาโดยความร่วมมือระหว่าง JAEA  มหาวิทยาลัย และ ศูนย์เครื่องปฏิกรณ์ เป็นแหล่งข้อมูลที่มีประโยชน์ที่จะช่วยเสริมสร้างการศึกษาและการฝึกอบรมที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย โดยหลักสูตรเหล่านี้มีหัวข้อต่างๆ เช่น: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย การวิเคราะห์โดยการกระตุ้นด้วยนิวตรอน  เทคนิคการวิเคราะห์ทางนิวเคลียร์ การป้องกันอันตรายจากรังสี  ความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย และการทดลองที่เกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย 

การรั่วไหลของผลผลิตฟิชชั่น หรือ สารกัมมันตรังสีจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือ เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย เป็นอุบัติการณ์ที่ทุกคนไม่พึงปรารถนา และ ไม่สามารถคาดเดาได้ รวมทั้งเป็นเหตุการณ์ที่ทุกคนไม่อยากให้เกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่แม่นยำในการตรวจสอบ และ ช่วยในการดูแลด้านความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือ เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย โดยการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอมีความจำเป็นอย่างมากสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ เพื่อให้แน่ใจว่าสภาพของเครื่องปฏิกรณ์มีความปลอดภัยต่อ ประชาชน
และ สิ่งแวดล้อม ในระหว่างการเดินเครื่องปฏิกรณ์  ด้วยเหตุนี้การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เช่น โดรน หรือ หุ่นยนต์ใต้น้ำ ในการตรวจสอบการรั่วไหลของผลผลิตฟิชชั่น หรือ สารกัมมันตรังสี จึงมีความสำคัญมากสำหรับความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และรังสีของเครื่องปฏิกรณ์   ในปัจจุบันมีงานวิจัยที่ใช้โดรนในการเก็บตัวอย่างสิ่งแวดล้อมในอากาศ และ มีการใช้หุ่นยนต์ใต้น้ำในการดำเนินการตรวจวัดการรั่วไหลของผลผลิตฟิชชั่นจากแท่งเชื้อเพลิง การประยุกต์ใช้โดรน และ หุ่นยนต์ใต้น้ำ สามารถสำรวจหาผลผลิตฟิชชั่น และ สารกัมมันตรังสีที่รั่วไหลออกสู่บ่อปฏิกรณ์ หรือ สิ่งแวดล้อมได้อย่างแม่นยำ และ ถูกต้อง การตรวจสอบด้วยโดรนหรือหุ่นยนต์ใต้น้ำนี้สามารถทำได้อย่างสม่ำเสมอ และ ใช้การควบคุมระยะไกลได้ นอกจากนั้นยังสามารถรายงานผลการวัดได้แบบต่อเนื่อง โดยสามารถรายงานผลไปยังผู้ปฏิบัติงาน หรือ เจ้าหน้าที่ควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปแล้วโดรน และ หุ่นยนต์ใต้น้ำที่ใช้ในการตรวจสอบด้านความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างคล่องตัวโดยสามารถเคลื่อนที่ในแนวแกน x, y และ z และหมุนได้ 360 องศา หลักการทำงานของโดรน และ หุ่นยนต์ใต้น้ำ จะใช้กล้องและมีเซนเซอร์และหัววัดรังสีสำหรับตรวจจับการรั่วไหลของผลผลิตฟิชชั่น และ สารกัมมันตรังสี โดยหุ่นยนต์อยู่ในระยะที่กำหนด และจะทำการเชื่อมต่อกับการควบคุมระยะไกล รวมทั้งกำหนดเส้นทางในการตรวจสอบไว้ล่วงหน้าโดยมีระดับความแม่นยำในการระบุตำแหน่งสูง หลังจากที่ได้ข้อมูลจากการตรวจสอบจะส่งข้อมูลไปยังผู้ควบคุมโดรน หรือ หุ่นยนต์น้ำ ซึ่งการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงนี้สามารถลดการได้รับรังสีของผู้ปฏิบัติงาน และ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจวัดการรั่วไหลของผลผลิตฟิชชั้น และ สารกัมมันตรังสีได้อย่างถูกต้องแม่นยำ  

เอกสารอ้างอิง 

1. Rafiuddin S.; Syaiful B., Azwar H.; Faizal A S.; and Hamdani H., Robaru, Mini Underwater Robot for Survey of Reactor, Preprints 2020, 2020100130 (doi: 10.20944/preprints202010.0130.v1).
2. Zhao, Y.; Fukuhara, M.; Usami, T.; Takada, Y., 2015, Performance of Very Small Robotic Fish Equipped with CMOS Camera. Robotics (ISSN 2218-6581), 4, 421-434. 
3. Piesing M., How do you make repairs inside a nuclear reactor?, https://www.bbc.com/future/aticle. 

ห้องแสดงภาพถ่ายจากรังสีนิวตรอนหรือห้องปฏิบัติการถ่ายภาพรังสีนิวตรอน ตั้งอยู่ ณ เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ปปว.-1/1 สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. ที่ตั้งอยู่ในพื้นที่เขตจตุจักร โดยใช้รังสีนิวตรอนที่ผลิตจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยเครื่องเดียวในประเทศไทยและเป็นต้นกำเนิดรังสีนิวตรอนที่มีความเข้มสูง รังสีนิวตรอนสามารถใช้ประโยชน์ในการถ่ายภาพชิ้นงาน เพื่อการตรวจสอบโครงสร้าง รอยบกพร่อง หรือวัตถุที่ซ่อนอยู่ภายในที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า เปิดดู หรืออาจเสียหายเมื่อแยกชิ้นส่วนเพื่อนำมาตรวจสอบ การถ่ายภาพทำได้โดยการบันทึกความเข้มของรังสีนิวตรอนที่ทะลุผ่านตัวอย่างซึ่งขึ้นกับชนิดและความหนาของวัตถุที่แต่ละตำแหน่ง และบันทึกด้วยอุปกรณ์บันทึกภาพที่เหมาะสม ซึ่งภาพที่ได้นี้ เรียกว่า “ภาพถ่ายรังสีนิวตรอน”

ภาพถ่ายจากรังสีนิวตรอนสามารถแสดงให้เห็นลักษณะโครงสร้างภายในของชิ้นงานทดสอบ โดยเฉพาะในส่วนของวัสดุที่เป็นธาตุเบาหรือสารอินทรีย์บางชนิดได้ดี ดังแสดงให้เห็นในกราฟความสามารถในการลดทอนรังสีนิวตรอนของแต่ละธาตุ ซึ่งเป็นจุดเด่นของเทคนิคการถ่ายภาพด้วยรังสีนิวตรอนที่แตกต่างจากการถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์/แกมมาที่จะแสดงรายละเอียดในส่วนที่เป็นธาตุหนักหรือโลหะได้ดีกว่า ดังตัวอย่างภาพถ่ายที่แสดงนี้

นอกจากนี้ หากเก็บข้อมูลภาพถ่ายรังสีนิวตรอนรอบชิ้นงาน แล้วนำภาพถ่าย 2 มิติที่ถ่ายวัตถุจากตำแหน่งมุมต่อเนื่องกันมาประมวลผลสร้างเป็นชุดข้อมูลภาพถ่ายรังสีนิวตรอนแบบตัดขวาง (Neutron tomography) จะสามารถแสดงภาพจำลองของชิ้นงานในลักษณะ 3 มิติได้ ซึ่งข้อมูลดังกล่าวนี้สามารถให้รายละเอียดตำแหน่งวัตถุ รอยบกพร่องที่ส่วนอยู่ภายใน ได้ทุกมุมมอง ทั้งมิติกว้าง ยาว ลึก และสามารถตัดภาพเพื่อเลือกแสดงข้อมูลในส่วนที่ต้องการได้

• หัวเทียนที่ปรับภาพให้แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างด้านในซึ่งมีส่วนประกอบหลักเป็นโลหะ
• ลักษณะพื้นผิวของดอกกุหลาบและตุ๊กตาดินเผา
• เหรียญ คลิปหนีบกระดาษ แผ่นโลหะ พระเครื่อง ที่บรรจุอยู่ในกล่องไม้ สามารถตัดให้แสดงเฉพาะส่วนที่กำหนดซึ่งตอนถ่ายนั้นฝากล่องได้ถูกปิดไว้
• พระพุทธรูปโลหะ ที่เรา Mock up ด้วยดินสอไม้ โครงโลหะ และคลิปหนีบกระดาษ แสดงทั้งลักษณะพื้นผิวและโครงสร้างภายใน ซึ่งสามารถเห็นดินสอไม้ได้ชัดเจนเนื่องจากมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก

นอกจากนี้ยังสามารถรับชมตัวอย่างที่น่าสนใจอื่น ๆ ได้เพียงสแกน QR CODE ตามรูป ที่จะนำท่านไปยัง Gallery ขนาดใหญ่ที่ทางเราได้อัปโหลดไปบน YouTube ไว้เพื่อเผยแพร่ผลงาน รูปภาพต่าง ๆ สำหรับการศึกษาและประชาสัมพันธ์

สุดท้ายนี้หวังว่าทุกท่านจะได้รับความรู้และชื่นชอบผลงานที่ได้จัดทำขึ้น ใครจะไปรู้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ฯที่แค่เอ่ยชื่อใคร ๆ ก็นึกถึงความอันตรายและน่ากลัวนั้น ที่จริงแล้วเราสามารถนำรังสีที่เกิดขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้ หนึ่งในนั้นก็คือการถ่ายภาพด้วยรังสีนิวตรอนนั้นเอง

อ้างอิง

1.https://www.researchgate.net/publication/228663007_The_Use_of_Robotics_and_Automation_in_Nuclear_De
commissioning
2.State of the Art Technology for Decontamination and Dismantling of Nuclear facilities, IAEA Tech. rep. 395,
1999

ในช่วงแรกของการระบาดของโรค COVID-19 ในเมืองอู่ฮั่นเมื่อปลายปี 2019 หลายประเทศมีความต้องการอุปกรณ์ป้องกันทางการแพทย์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดปัญหามากมาย เช่นหน้ากากป้องกันที่คุณภาพไม่ดี และ การขาดแคลนอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่เกิดขึ้นเป็นเวลานาน การฆ่าเชื้ออุปกรณ์ทางการแพทย์  การบำบัดของเสียทางการแพทย์ และ การบำบัดน้ำเสียทที่เกิดขึ้นทางการแพทย์ ประสบปัญหา และ มีความยากลำบาก เพราะอาจทำให้เกิดการติดเชื้อทุติยภูมิจากการบำบัด จากปัญหาดังกล่าว สามารถทำการแก้ไขได้โดยการประยุกต์ใช้นิวเคลียร์เทคโนโลยี สามแบบ เพื่อจัดการปัญหาที่เกิดขึ้นจากการระบาดของโรค COVID-19 คือ (1) การใช้ nuclear pore membrane (NPM) ที่ผลิตโดยเทคโนโลยีนิวเคลียร์ สามารถใช้ในการประดิษฐ์หน้ากาก ที่มีประสิทธิภาพในการกรองสูง และ สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากหน้ากากผ้าปกติ เมื่อใช้เป็นเวลานาน หลังจากการซักหลายครั้งเพื่อกลับมาใช้ใหม่ จะทำให้ประสิทธิภาพการกรองลดลง แต่หน้ากากที่ใช้ NPM สามารถแก้ไขปัญหาประสิทธิภาพการกรองได้ และ สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำโดยที่ประสิทธิภาพการกรองไม่ลดลง (2) การใช้นิวเคลียร์เทคโนโลยีในการฆ่าเชื้อด้วยรังสี ในกระบวนการผลิตเวชภัณฑ์ต่างๆ เช่น หน้ากาก และ ชุดป้องกัน COVID การใช้เทคโนโลยีอื่นในการฆ่าเชื้อ โดยทั่วไปบางเทคโนโลยีต้องใช้เวลาที่ยาวนาน แต่การใช้นิวเคลียร์เทคโนโลยีสามารถลดเวลาในการฆ่าเชื้อได้ ถ้าเปรียบเทียบกับบางเทคโนโลยี จึงสามารถลดวงจรการผลิตเวชภัณฑ์ให้สั้นลง และ เพิ่มผลผลิตให้มากขึ้น ซึ่งสามารถบรรเทาปัญหาการขาดแคลนเวชภัณฑ์ที่จะใช้ในการป้องกันการแพร่ระบาดของ COVID 19 (3) การประยุกต์ใช้รังสีแกมมา หรือ รังสีเอกซเรย์พลังงานสูง  หรือ อิเล็กตรอนพลังงานสูง เพื่อบำบัด และ ฆ่าเชื้อในขยะทางการแพทย์ และ น้ำเสียทางการแพทย์ ซึ่งในขณะที่มีการระบาดของ coronavirus ทำให้ขยะติดเชื้อ และ น้ำเสียทีเกิดขึ้นมีปริมาณมาก การใช้นิวเคลียร์เทคโนโลยีช่วยบำบัดขยะ และ น้ำเสียเหล่านี้ได้ ด้วยวิสัยทัศน์ที่กว้างไกลในอนาคต การใช้นิวเคลียร์เทคโนโลยีที่มีความเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว จึงมีบทบาทสำคัญในการป้องกัน และ ควบคุมการแพร่ระบาดของ COVID ซึ่งมีโอกาสในการพัฒนานิวเคลียร์เทคโนโลยีให้ก้าวไกลต่อไปในอนาคต

เอกสารอ้างอิง:

Wang, Z.; Lin, F.; Sun, X.; Ye, G.; Lu, Y., He Jishu, “Review of nuclear technology in the application of COVID-19 epidemic prevention and control”, Nuclear Techniques; 43(12), 2020.

สายวิวัฒนาการของกัญชา
ในปัจจุบันเราอาจจะเคยได้ยินมาว่ากัญชามีเป็นร้อยๆ สายพันธุ์ (strain) ที่เกิดขึ้นจากการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติและอีกนับไม่ถ้วนที่เกิดจากการผสมพันธุ์ของมนุษย์เพื่อพัฒนาและแสวงหาคุณสมบัติที่เหมาะสมในการนำไปใช้งานในด้านต่างๆ แต่เพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจ จึงได้มีการแบ่งสายพันธุ์ของกัญชาในโลกนี้ออกเป็น 3 สายพันธุ์หลัก (species) โดยอาศัยลักษณะทางกายภาพและคุณสมบัติในทางวิชาการ แบ่งได้ดังนี้ คือ กัญชง (Hemp, Cannabis sativa), กัญชา (Marijuana, Cannabis indica) และ รูเดอลาริส (Cannabis ruderalis) (รูปที่ 1 )

รูปที่ 1 ลักษณะของกัญชาสายพันธุ์หลัก 

กัญชง (Hemp, Cannabis sativa) เป็นพันธุ์เก่าแก่สุดที่มนุษย์นำมาใช้ในหลายจุดประสงค์ตั้งแต่สมัยโบราณ ทั้งใช้ในการบริโภค สิ่งทอ และยารักษาโรค สายพันธุ์นี้เจริญเติบโตได้ดีในเขตร้อน ชอบกลางวันที่ยาวนานและแดดแรง เช่น ประเทศไทย โคลัมเบียและเม็กซิโก สายพันธุ์นี้ลำต้นสูง อาจสูงได้ถึง 4-5 เมตร ใบรูปหยัก ใบแหลม มีแฉก ๆ สีใบออกเขียว (รูปที่ 2) จัดเป็นสายพันธุ์ที่ปลูกยากสุดและใช้เวลาออกดอกนานสุด สายพันธุ์นี้จัดเป็นสายพันธุ์ที่ให้เส้นใยเป็นหลัก

รูปที่ 2 ลักษณะทั่วไปของกัญชง (Hemp, Cannabis sativa)  

กัญชา (Marijuana, Cannabis indica) เป็นกัญชาสายพันธุ์ที่เจริญเติบโตได้ดีทั้งในและบริเวณโดยรอบของประเทศอินเดีย รวมถึงพื้นที่กว้างใหญ่ของแถบเอเชียกลาง  สายพันธุ์นี้จะเป็นไม้พุ่มที่มีลำต้นหนาและมีความแน่นของใบ ความสูงของต้นน้อยกว่า 2 เมตร  สีใบออกเขียวเข้ม ดอกจะก่อตัวเป็นกระจุกหนา ๆ รอบ ๆ โหนดของเพศเมีย (รูปที่ 3)  สายพันธุ์นี้อุดมไปด้วยสารสำคัญ จึงเป็นสายพันธุ์ที่นิยมนำมาใช้ทำสมุนไพรมากที่สุด

รูปที่ 3 ลักษณะทั่วไปของกัญชา (Marijuana, Cannabis indica)

รูเดอลาริส (Cannabis ruderalis) เป็นสายพันธุ์น้องใหม่ล่าสุดที่ถูกค้นพบเมื่อปี 1924 ในป่าภาคกลางที่รัสเซีย เป็นพืชในเขตหนาว ทนทานต่อความแห้งแล้ง ลำต้นเล็ก เตี้ย สูงประมาณ 30-50 เซนติเมตร ใบแคบ (รูปที่ 4) ออกดอกเร็วภายใน 1-2 เดือน สายพันธุ์นี้ถูกกล่าวถึงน้อยมาก เนื่องจากมีสารสำคัญน้อย ไม่มีประโยชน์ทางการแพทย์ แต่อย่างไรก็ตามด้วยความที่ทนหนาวได้ดี นักปรับปรุงพันธุ์จึงได้นำสายพันธุ์ไปผสมกับพันธุ์อื่น ทำให้ลูกผสมรูเดอลาริสถูกนำไปใช้ประโยชน์มากขึ้น

รูปที่ 4 ลักษณะทั่วไปของรูเดอลาริส (Cannabis ruderalis)

การปรับปรุงพันธุ์กัญชงและกัญชา
เนื่องจากพืชกลุ่มนี้จะผลิตสารสำคัญที่มีประโยชน์อย่างมาก คือ สาร “แคนนาบินอยด์” (cannabinoid)  ที่ประกอบด้วยสารสำคัญ 2 ชนิด ได้แก่ Tetrahydrocannabinol (THC) และ Cannabidiol (CBD) ตามลำดับ ซึ่งจัดเป็นสาร Endocannabinoid ที่มีโครงสร้างเหมือนกับสารที่พบในร่างกายมนุษย์  โดยทั้ง THC และ CBD ได้ถูกนำมาใช้ทางการแพทย์อย่างแพร่หลาย โดยสามารถลดอาการปวดจากอาการเจ็บป่วย ลดอาการคลื่นไส้ (nausea) ความวิตกกังวล (anxiety) เพิ่มความอยากอาหาร (appetite) และช่วยในการนอนหลับ เป็นต้น 

สาร THC จะมีผลต่อระบบประสาทของมนุษย์ (psychoactive) ในขณะที่สาร CBD ไม่มีผลต่อระบบประสาทและยังช่วยลดผลกระทบที่เกิดจากสาร THC  นอกจากการนำกัญชามาใช้ทางการแพทย์แล้ว กัญชงกัญชายังสามารถถูกใช้ประโยชน์ในรูปแบบผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น  อาหาร  เครื่องดื่ม และเครื่องสำอาง  ส่งผลให้เป็นพืชชนิดนี้กำลังเป็นพืชทางเศรษฐกิจตัวใหม่ที่มาแรงของประเทศไทย  

 นักปรับปรุงพันธุ์ได้พยายามผสมพันธุ์พืชกลุ่มนี้เพื่อให้ได้สารสำคัญตามต้องการและเข้าได้กับสภาพแวดล้อมในพื้นที่เพาะปลูกแต่ละที่ วิธีการแบบดังเดิมที่นิยมใช้กัน คือ วิธีผสมเกสร ซึ่งต้องใช้ระยะเวลานาน ในปัจจุบันได้มีวิธีการที่สามารถปรับปรุงพันธุ์พืชได้อย่างรวดเร็ว และระยะเวลาอันสั้น นั้นคือ การใช้รังสีในการปรับปรุงพันธุ์ (รูปที่ 5) ซึ่ง สทน. เป็นหน่วยงานที่ได้ดำเนินการศึกษาวิจัยในเรื่องนี้อยู่

รูปที่ 5 การชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ของพืชด้วยรังสี

 กัญชงกัญชากับกฎหมายไทย
 ตาม พ.ร.บ. ยาเสพติดให้โทษ พ.ศ 2522 ได้ระบุชัดเจนว่า กัญชา จัดเป็นยาเสพติดให้โทษประเภท 5 ซึ่งในนิยามของกัญชานั้น จะรวมกัญชงเข้าไปด้วย ต่อมาได้ออกกฏกระทรวงใหม่ ลงวันที่ 1 มกราคม 2561 ได้แยกกัญชงหรือที่ มีชื่อว่า เฮมพ์ ออกจากกัญชา จะไม่ใช้คำว่า กัญชง ในทางกฏหมาย ระบุว่า เฮมพ์ จะต้องมีสาร THC ไม่เกินร้อยละ 1 ต่อน้ำหนักแห้ง  

ดังนั้นกฎหมายไทยจึงไม่ได้นิยามกัญชงและกัญชาโดยอ้างอิงพื้นฐานอนุกรมวิธานทางพฤกษศาสตร์ แต่นิยามโดยถือเอาปริมาณสารสำคัญ THC ที่มีอยู่ในสายพันธุ์นั้น ๆ คือ Cannabis สายพันธุ์ใดที่มีสาร THC มากกว่า 1% ต่อน้ำหนักแห้ง ถือว่าเป็นกัญชาทั้งหมด ไม่ว่าผู้ประกอบการนำเข้าในชื่อพันธุ์ของกัญชงหรือไม่ก็ตาม และ Cannabis สายพันธุ์ใดที่มีสาร THC ต่ำกว่า 1% ต่อน้ำหนัดแห้ง จัดว่าเป็น เฮมพ์

 จากประโยชน์ของกัญชาทางการแพทย์ และกัญชงพืชเศรษฐกิจ ในปัจจุบันได้มีประกาศกระทรวงสาธารณสุข เรื่อง ระบุชื่อยาเสพติดให้โทษในประเภท 5 พ.ศ 2563 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งใน พรบ. ยาเสพติดให้โทษ มีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 15 ธันวาคม 2563 เป็นต้นไป ได้ปลดล๊อคกัญชงและกัญชาในระดับหนึ่งแล้ว คือ ส่วนที่ยังจัดว่าเป็นยาเสพติดของกัญชา มี 2 ส่วน  คือ ดอกตัวเมีย และเมล็ด  สำหรับกัญชงเหลือเพียงดอกตัวเมียเท่านั้น  ส่วนอื่น ๆ ไม่จัดว่าเป็นยาเสพติด ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ได้ โดยไม่ผิดกฏหมาย (รูปที่ 6) อีกทั้งกฏกระทรวงกัญชงฉบับใหม่ เริ่มบังคับใช้วันที่ 29 มกราคม 2564 เปิดกว้างให้ทุกส่วนทั้งเกษตรกร ภาครัฐ และเอกชนทั่วไป สามารถขออนุญาตและนำกัญชงไปใช้ประโยชน์ได้ทุกวัตถุประสงค์ ถึงตอนนี้กัญชงและกัญชากำลังจะกลายมาเป็นพืชเศรษฐกิจตัวใหม่ของประเทศไทย ที่จะสร้างรายได้และเกิดประโยชน์กับผู้ประกอบการได้หลาย ๆ  ส่วนต่อไป 

รูปที่ 6 ส่วนใดเป็นหรือไม่เป็นยาเสพติดในกัญชงและกัญชา

เอกสารอ้างอิง

1. กองควบคุมวัตถุเสพติด. 2564. เรื่องน่ารู้…กัญชาทางการแพทย์ กัญชงพืชเศรษฐกิจ. สืบค้นได้ที่ https://mnfda.fda.moph.go.th/narcotic/?p=10195   
2. นัทธวงศ์ อนิวรรตน์. 2562. วงจรชีวิตของต้นกัญชาและการดูแลเพื่อนำไปสกัดเป็นยา. สำนักพิมพ์ พราวเพรส (2002) จำกัด. 318 หน้า
3. Micheal Backes เขียน. จารวี นิพนธ์กิจ แปล. 2563. กัญชาทางการแพทย์ Cannabis pharmacy. สำนักพิมพ์แอร์ไรว์. 480 หน้า 

คณะผู้จัดทำ

1. นายวิชัย ภูริปัญญวานิช (ศน.)
2. ดร. ละมัย ใหม่แก้ว (ศน.)
3. นางสาวมยุรี ลิมติยะโยธิน (ศน.)
4. นางสาวปิยนุช อ้อพงษ์ (ศน.)

มิ.ย. 2564

อภิธานศัพท์ NRC ให้คำจำกัดความของ “scram” ว่า “การดับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อย่างกะทันหันโดยปกติโดยการทำให้แท่งควบคุมตกลงมาอย่างรวดเร็ว” แต่คำนี้มาจากไหน?

ตำนานเรื่องเล่าของคำว่า Scram และที่มาของคำนี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม พ.ศ. 2485 ที่ Chicago Pile (CP-1) ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเครื่องแรกที่พัฒนาขึ้นสำหรับโครงการแมนฮัตตัน โดยนักฟิสิกส์ชื่อ Enrico Fermi โดยเขาได้สร้างตัวย่อ Safety Control Rod Axe Man (SCRAM) สำหรับหยุดปฏิกิริยาฟิชชั่น โดยหน้าที่นี่ได้รับมอบหมายให้นักฟิสิกส์ซึ่งผู้ร่วมงานของ Enrico Fermi ที่ชื่อ Norman Hilberry เป็นผู้ทำการควบคุม (รูปที่ 1) ในวันนั้น Hilberry ได้รับมอบหมายให้หยุดปฏิกิริยาฟิชชั่นที่เกิดขึ้นจากเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก (CP-1) โดยการใช้ขวานตัดเชือกที่ผูกไว้กับแท่งควบคุม ซึ่งจะทำให้ให้แท่งควบคุมความปลอดภัย (Safety Control Rod) ตกลงไปในกองยูเรเนียมและ
กราไฟต์ที่สร้างขึ้นเป็นเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก CP1 ‘Fermi Pile’ (หรือ Chicago Pile 1 สร้างขึ้นในปี 2485) มีระบบความปลอดภัยขั้นพื้นฐานที่สอดคล้องกับเครื่องปฏิกรณ์ในปัจจุบัน โดยใช้การควบคุมปฏิกิริยาจากแท่งควบคุม และมีการออกแบบผู้ควบคุมตามตำแหน่งต่างๆตามรูปที่ 2 โดยมีการร่างภาพตามแนวความคิดของ Enrico Fermi และจากการระดมความคิดเห็นของ Fermi และ เพื่อนร่วมงาน คิดว่าการทดลองนี้จะมีความปลอดภัย และ สามารถหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้อย่างทันท่วงที จากการออกแบบของ Fermi แสดงให้เห็นว่า ระบบความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกประกอบด้วย (1) ระบบดับเครื่องปฐมภูมิใช้แท่งควบคุมความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยการตกลงมาโดยแรงโน้มถ่วงอย่างรวดเร็ว (ถูกออกแบบการใช้งานโดยการตัดเชือกที่ยึดแท่งควบคุมด้วยขวาน) และ (2) ระบบดับเครื่องทุติยภูมิใช้ถังที่มีสารละลายแคดเมียมซัลเฟตซึ่งเป็นตัวดูดกลืนนิวตรอนที่ดี โดยถังนี้จะตั้งอยู่ที่ด้านบนสุดของกองยูเรเนียมและกราไฟต์ และ สามารถเทลงไปได้ทันทีถ้ามีความจำเป็น

เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกนี้ (CP-1) มีระบบความปลอดภัยที่จำเป็นเท่านั้น แต่เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องปฏิกรณ์ในปัจจุบันพบว่าระบบระบายความร้อนฉุกเฉินขาดหายไป เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวของเครื่องปฏิกรณ์ CP-1 น้อยมาก และ แทบจะไม่มีความร้อนเกิดขึ้นหลังจากการดับเครื่องปฎิกรณ์ นอกจากนั้น CP-1 ยังไม่มีระบบกักกัน (อาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์) ยกเว้นผ้าม่านกั้นเท่านั้น! เนื่องจาก Fermi ได้ทำการคำนวณและพบว่าปริมาณของผลผลิตฟิชชันเกิดขึ้นน้อยมาก แทบจะไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีอาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์ CP-1 

ในช่วงทศวรรษที่ 1980 และ 1990 ได้มีการปรับปรุง แก้ไข ระบบความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกที่ใช้ในการผลิตพลูโตเนียม ซึ่งเป็นผลให้สามารถแก้ไขปัญหาเรื่อง การดับเครื่องปฏิกรณ์ และ ปัญหาเกี่ยวกับระบบความปลอดภัย โดยมีการสร้างระบบระบายความร้อนแบบเปิด และ สร้างอาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์แต่ยังไม่สามารถทนต่อแรงดันสูงได้  มีการจัดการกากกัมมันตรังสีโดยใช้วิธีการบรรจุลงในถังโลหะใต้ดิน แต่พบว่ามีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน และ การรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีออกมาได้ และ จัดเก็บแท่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วในบ่อที่มีน้ำบรรจุอยู่ 

คณะกรรมการพลังงานปรมาณูของสหรัฐอเมริกา ได้จัดตั้งสถานีทดสอบเครื่องปฏิกรณ์แห่งชาติ อยู่ทางตอนใต้ของรัฐไอดาโฮห่างไกลจากพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น และ ได้พัฒนาห้องปฏิบัติการ Argonne National Laboratory-West (ปัจจุบันคือ Materials & Fuels Complex ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการแห่งชาติที่รัฐไอดาโฮ) ที่นี่ได้มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบเพื่อทดสอบแนวคิดที่เกิดขึ้นใหม่ว่า เครื่องปฏิกรณ์สามารถนำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้ เมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2494 เพียงเก้าปีหลังจากการทดลองทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมจำนวนมากมายมหาศาล และมีการพัฒนาการคำนวณทางฟิสิกส์เชิงทฤษฎีพื้นฐาน จนถึงการใช้ฟิสิกส์ขั้นสูง พวกเขาพบว่า เขาสามารถสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นต้นแบบ เรียกว่า Argonne’s Experimental Breeder Reactor-I  เครื่องปฏิกรณ์นี้สามารถทำให้หลอดไฟสี่หลอดสว่างได้ (รูปที่ 3) และสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจำนวนมากครั้งแรกของโลก โดยใช้พลังงานนิวเคลียร์จากเครื่องปฏิกรณ์  ยุคริเริ่มการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตกระแสไฟฟ้ากำลังจะเริ่มขึ้น

หลังจากการวิจัยการศึกษาเกี่ยวกับเรื่องเครื่องปฏิกรณ์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ได้มีการออกแบบเบื้องต้นโดยวิศวกรของ Oak Ridge และ วิศวกรของ Argonne โดยได้มีการออกแบบและสร้างเครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบเพื่อใช้ในการทดสอบที่ Westinghouse และ กองทัพเรือสหรัฐอเมริกา โดยเครื่องปฏิกรณ์นี้ใช้ในเรือดำน้ำ โดยเรือดำน้ำนี้เป็นเรือดำน้ำลำแรกที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์ชื่อว่า USS Nautilus ซึ่งมีการเปิดตัวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2497  Nautilus สามารถขับเคลื่อนได้โดยพลังงานนิวเคลียร์เป็นระยะทาง 50,000 ไมล์โดยไม่ต้องเติมน้ำมันเชื้อเพลิง และ กลายเป็นเรือดำน้ำลำแรกที่สามารถเดินทางใต้น้ำแข็งขั้วโลกได้ความสำเร็จ ซึ่งสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นว่าพลังงานนิวเคลียร์มีทั้งประโยชน์ มีปลอดภัยและเชื่อถือได้ 

ต่อมาในปี พ.ศ. 2498 เครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบอีกเครื่องหนึ่งในรัฐไอดาโฮ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้พลังงานนิวเคลียร์ให้กับเมือง Arco ได้สำเร็จ ขั้นตอนต่อไปสำหรับสหรัฐอเมริกาคือการพิสูจน์ว่า พลังงานนิวเคลียร์มีคุณค่า และ มีประโยชน์ในด้านสาธารณูปโภค โดยจะใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้าในระดับที่ใหญ่ขึ้น การเริ่มต้นวางแผนสำหรับสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบ แบบน้ำเดือดได้เริ่มขึ้นที่ห้องปฏิบัติการที่ Argonne บริษัท Commonwealth Edison สนใจเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดนี้ และได้เฝ้าติดตามอย่างใกล้ชิด รวมทั้งได้มีการรวบรวมข้อมูลจากการทดสอบ เนื่องจากบริษัทนี้พร้อมที่จะใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือดในทางธุรกิจหากว่าการทดสอบที่ห้องปฏิบัติการที่ Argonne นี้ประสบความสำเร็จ การผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กำลังจะเริ่มขึ้น 

เอกสารอ้างอิง

1. https://public-blog.nrc-gateway.gov/
2. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/cadmium-sulfate
3. https://www.osti.gov/servlets/purl/4414200