เหตุใดยูเรเนียมจึงถือเป็น “คอขวด” ของความขัดแย้ง?

(แดน ตรี) – การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเป็นหนึ่งในเทคนิคที่สำคัญในห่วงโซ่การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ แต่ขั้นตอนนี้ยังสามารถเป็นประตูสู่เทคโนโลยีอาวุธนิวเคลียร์ได้อีกด้วย

ความตึงเครียดระหว่างอิสราเอลและอิหร่านทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว เมื่ออิสราเอลโจมตีโรงงานนิวเคลียร์ที่สำคัญ 3 แห่งของอิหร่าน ส่งผลให้ นักวิทยาศาสตร์ เสียชีวิตหลายคน โรงงานทั้ง 3 แห่ง ได้แก่ นาตันซ์ อิสฟาฮาน และฟอร์โดว์ มีประวัติศาสตร์ยาวนานและเป็นกุญแจสำคัญในโครงการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมของอิหร่าน

โรงงาน Natanz และ Fordow เป็นโรงงานหลักที่ให้บริการกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมโดยใช้เทคโนโลยีเครื่องเหวี่ยงแก๊สสมัยใหม่ อิสฟาฮานรับผิดชอบในการเตรียมวัตถุดิบ (ยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ – UF₆)

ภายในโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมในเมืองอิสฟาฮาน ห่างจากกรุงเตหะรานไปทางใต้ 450 กม. (ภาพ: รอยเตอร์)

การโจมตีโรงงานเหล่านี้มีเป้าหมายเพื่อชะลอหรือหยุดยั้งการผลิตยูเรเนียมที่มีการเสริมสมรรถนะสูง ซึ่งอาจทำให้อิหร่านกลายเป็นรัฐที่มีความสามารถในการผลิตยูเรเนียมได้ในระยะสั้น

คุณสมบัติของยูเรเนียมคืออะไร และทำไมจึงจำเป็นต้องเสริมสมรรถนะยูเรเนียม?

ยูเรเนียมเป็นธาตุเคมีที่มีสัญลักษณ์ U และเลขอะตอม 92 อยู่ในกลุ่มแอกทิไนด์ในตารางธาตุ ยูเรเนียมเป็นโลหะหนักกัมมันตภาพรังสีเล็กน้อยที่พบตามธรรมชาติในแร่ในเปลือกโลก โดยเฉพาะในพลาเซอร์ หินแกรนิต และหินตะกอน

ในธรรมชาติ ยูเรเนียมมีอยู่ในรูปของยูเรเนียม-238 (U-238) เป็นหลัก คิดเป็น 99.27% ​​ในขณะที่ยูเรเนียม-235 คิดเป็นเพียงประมาณ 0.72% อย่างไรก็ตาม มีเพียงยูเรเนียม-235 เท่านั้นที่มีความสามารถในการสร้างพลังงานเพื่อใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รวมถึงสร้างระเบิดปรมาณู

ยูเรเนียมในรูปแบบธรรมชาติ (ภาพ: Wikipedia)

เราจึงมาถึงแนวคิดเรื่องการเพิ่มสมรรถนะยูเรเนียม กระบวนการนี้โดยพื้นฐานแล้วคือการกำจัดไอโซโทปยูเรเนียม-238 ออกไปอย่างค่อยเป็นค่อยไปเพื่อเพิ่มอัตราส่วนยูเรเนียม-235 ให้ถึงระดับที่ต้องการ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน

เพื่อดำเนินการดังกล่าว พวกเขาใช้เครื่องเหวี่ยง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่หมุนด้วยความเร็วสูงมากถึง 70,000 รอบต่อนาที เพื่อใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของน้ำหนักเพียงเล็กน้อยระหว่าง U-238 และ U-235

เมื่อป้อนยูเรเนียมในรูปของก๊าซเข้าไปในเครื่องเหวี่ยง อะตอมที่หนักกว่า (U-238) จะถูกผลักออกไปด้านนอก ในขณะที่อะตอมที่เบากว่า (U-235) จะอยู่ใกล้ศูนย์กลางมากขึ้น ทำให้ U-235 แยกตัวออกจากกันโดยค่อยเป็นค่อยไป

ความหนาแน่นของไอโซโทป U-235 (สีฟ้าอ่อน) ก่อนและหลังการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมโดยใช้เครื่องเหวี่ยง (ภาพ: Science)

กระบวนการนี้ทำซ้ำหลายพันครั้งเพื่อให้ได้ระดับการเพิ่มความเข้มข้นที่ต้องการ โดยเฉพาะประมาณ 3–5% สำหรับใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และประมาณ 90% สำหรับการผลิตอาวุธนิวเคลียร์

เนื่องจากมีศักยภาพดังกล่าว ยูเรเนียมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจึงได้รับการติดตามอย่างใกล้ชิดในระดับนานาชาติ เนื่องจากเทคโนโลยีเดียวกันนี้สามารถใช้ได้ทั้งในทางสันติและ ทางทหาร

การครอบครองเทคโนโลยีเสริมสมรรถนะยูเรเนียมของประเทศต่างๆ เช่น อิหร่าน ถือเป็นข้อกังวลระดับโลกมาโดยตลอด เนื่องจากหากสามารถเพิ่มอัตราส่วน U-235 ให้สูงเพียงพอได้ พวกเขาก็สามารถสร้างอาวุธทำลายล้างสูงได้ในเวลาอันสั้น

จากมุมมองทางเทคนิค การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากซึ่งต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อน การควบคุมที่แม่นยำ และต้นทุนสูง นี่คือสิ่งที่ทำให้กระบวนการนี้กลายเป็นเส้นแบ่งสำคัญระหว่างพลังงาน (การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์) และความทะเยอทะยานทางการทหาร (ระเบิดนิวเคลียร์)

ระดับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม

ระดับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม 4 ระดับ (ภาพ: centrusenergy)

ขึ้นอยู่กับปริมาณยูเรเนียม-235 ยูเรเนียมสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยูเรเนียมที่มีปริมาณยูเรเนียม 3–5% ถือเป็นยูเรเนียมที่มี "ความเข้มข้นต่ำ" (LEU) ซึ่งเพียงพอสำหรับใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์พลเรือนเพื่อผลิตพลังงานโดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการแพร่กระจาย

หากมียูเรเนียมเกิน 20% จะถูกจัดอยู่ในประเภท "เสริมสมรรถนะสูง" (HEU) ซึ่งเป็นระดับอาวุธ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาวุธนิวเคลียร์ จะต้องมียูเรเนียมเสริมสมรรถนะถึง 90% ซึ่งเป็นระดับที่เรียกว่า "ระดับอาวุธทั่วโลก"

สิ่งที่น่ากังวลอย่างหนึ่งก็คือ การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจาก 60% เป็น 90% นั้นง่ายกว่าการเสริมสมรรถนะจาก 0.7% เป็น 60% มาก เนื่องจากปริมาณของยูเรเนียม-238 ที่ต้องกำจัดออกไปนั้นน้อยลงเรื่อยๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมให้เป็นเกรดอาวุธนั้นง่ายกว่าการเสริมสมรรถนะให้ถึงขั้นแรกเพื่อใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

กระบวนการ SILEX เกี่ยวข้องกับการแยกไอโซโทป U-235 โดยใช้เลเซอร์ เทคโนโลยีนี้อาจเปลี่ยนอนาคตของการเสริมสมรรถนะโดยใช้พื้นที่และพลังงานน้อยลง (ภาพ: Science)

นอกเหนือจากพลังงานและอาวุธแล้ว ยูเรเนียมยังมีการใช้งานทางการแพทย์ที่สำคัญอีกด้วย

ไอโซโทป U-235 หรือยูเรเนียมที่ถูกเสริมสมรรถนะสูงสามารถนำไปใช้ผลิตโมลิบดีนัม-99 ซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสีที่จำเป็นต่อการวินิจฉัยภาพและการรักษาโรคมะเร็งได้

ดังนั้น ยูเรเนียมจึงถือเป็นวัสดุที่ใช้ประโยชน์ได้สองประการ คือ ใช้ได้ทั้งเพื่อจุดประสงค์ด้านมนุษยธรรมและมีศักยภาพทางการทหาร ขึ้นอยู่กับว่าแต่ละประเทศจะเข้าถึงเทคโนโลยีนี้อย่างไร

ภายใต้การดูแลอย่างใกล้ชิดจากองค์กรระหว่างประเทศ

เนื่องจากลักษณะการใช้งานสองประการนี้ เทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจึงกลายเป็นข้อกังวลหลักในสนธิสัญญาไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์

สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) มีบทบาทในการตรวจสอบและกำกับดูแลกิจกรรมการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมในประเทศสมาชิก โดยให้แน่ใจว่าการใช้ตามจุดประสงค์นั้นเป็นการใช้ในทางพลเรือน ไม่ใช่เพื่อการทหาร

พันธกรณีเหล่านี้ได้รับการกำหนดไว้อย่างชัดเจนในสนธิสัญญาไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์ปี 1968 (NPT) อย่างไรก็ตาม การติดตามผลในทางปฏิบัติมีความซับซ้อนมากกว่ามาก เนื่องจากประเทศต่างๆ เช่น อิหร่านยังคงให้ความร่วมมือบางส่วนกับ IAEA ในขณะที่ยังคงขยายขีดความสามารถในการเสริมสมรรถนะของตนให้เกินขีดจำกัดปกติ

สถานที่ตั้งนิวเคลียร์สำคัญของอิหร่านกำลังตกเป็นเป้าหมายของอิสราเอล (ภาพ: AP)

เมื่ออิหร่านบรรลุอัตราเสริมสมรรถนะถึง 60% ซึ่งสูงกว่าการใช้เพื่อพลเรือน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนประเมินว่าประเทศนี้อาจกลายเป็น "มหาอำนาจเหนือระเบิด" ในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ หากมีการตัดสินใจ ทางการเมือง

นั่นเป็นเหตุผลเช่นเดียวกันที่โรงงานเสริมสมรรถนะอย่างนาตันซ์ ฟอร์โดว์ อิสฟาฮาน มักตกเป็นเป้าไม่เพียงแค่ในด้านการทูตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลยุทธ์ทางทหารด้วย เช่นที่เกิดขึ้นในการโจมตีทางอากาศเมื่อเร็วๆ นี้

ศักยภาพ มูลค่าเชิงยุทธศาสตร์ของยูเรเนียม

ด้วยการพัฒนาในปัจจุบัน เทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมกำลังก้าวไปสู่ความก้าวหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การวิจัยโดยใช้เลเซอร์ (เทคโนโลยี SILEX) สามารถเปิดโอกาสให้มีการเสริมสมรรถนะที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องเหวี่ยงมาก

อย่างไรก็ตาม นี่ยังทำให้เกิดความท้าทายใหม่ๆ มากมายในการควบคุมและการเผยแพร่เทคโนโลยี เนื่องจากระบบเลเซอร์ขนาดกะทัดรัดซ่อนได้ง่ายกว่าระบบเหวี่ยงขนาดใหญ่มาก

ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ SCK CEN ในเมืองมอล จังหวัดแอนต์เวิร์ป ประเทศเบลเยียม (ภาพถ่าย: Belganewsagency)

จากมุมมองทางเศรษฐกิจ การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมยังสามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์มากขึ้นเรื่อยๆ ประเทศที่ไม่มีเทคโนโลยีเสริมสมรรถนะมักต้องนำเข้า LEU จากประเทศอื่นหรือจากศูนย์เสริมสมรรถนะระหว่างประเทศ ซึ่งโดยทั่วไปจะตั้งอยู่ในรัสเซีย ฝรั่งเศส หรือคาซัคสถาน

ภาพรวมทั่วโลกแสดงให้เห็นว่า ในช่วงเวลาที่ผ่านมา การควบคุมยูเรเนียมไม่ได้เป็นเพียงปัญหาความปลอดภัยอีกต่อไป แต่ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ด้านพลังงานระยะยาวของหลายประเทศ

ขณะที่โลกกำลังพยายามเปลี่ยนผ่านไปสู่แหล่งพลังงานคาร์บอนต่ำ ยูเรเนียม ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักสำหรับพลังงานนิวเคลียร์ อาจกลายมาเป็นสิ่งสำคัญพอๆ กับน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติในศตวรรษที่ 21

ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-uranium-la-nut-that-trong-cac-cuoc-xung-dot-20250621175146509.htm