เหตุใดยูเรเนียมจึงเป็น “คอขวด” ของความขัดแย้ง?

(แดน ทรี) - การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเป็นหนึ่งในเทคนิคสำคัญในห่วงโซ่การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ แต่ขั้นตอนนี้อาจเป็นประตูสู่เทคโนโลยีอาวุธนิวเคลียร์ได้เช่นกัน

ความตึงเครียดระหว่างอิสราเอลและอิหร่านทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว เมื่ออิสราเอลโจมตีโรงงานนิวเคลียร์สำคัญสามแห่งของอิหร่าน ส่งผลให้ นักวิทยาศาสตร์ เสียชีวิตหลายราย โรงงานทั้งสามแห่ง ได้แก่ นาตันซ์ อิสฟาฮาน และฟอร์โดว์ มีประวัติศาสตร์อันยาวนานและเป็นกุญแจสำคัญในโครงการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมของอิหร่าน

นาตันซ์และฟอร์โดว์เป็นโรงงานหลักที่ให้บริการกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมโดยใช้เทคโนโลยีเครื่องหมุนเหวี่ยงก๊าซที่ทันสมัย อิสฟาฮานรับผิดชอบในการเตรียมวัตถุดิบ (ยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ – UF₆)

ภายในโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมในเมืองอิสฟาฮาน ห่างจากกรุงเตหะรานไปทางใต้ 450 กม. (ภาพ: รอยเตอร์)

การโจมตีโรงงานเหล่านี้มีเป้าหมายเพื่อชะลอหรือหยุดยั้งการผลิตยูเรเนียมที่เสริมสมรรถนะสูง ซึ่งอาจทำให้อิหร่านกลายเป็นรัฐที่มีความสามารถในการใช้อาวุธนิวเคลียร์ได้ในระยะสั้น

คุณสมบัติของยูเรเนียมคืออะไร และทำไมจึงจำเป็นต้องเสริมสมรรถนะยูเรเนียม?

ยูเรเนียมเป็นธาตุเคมีที่มีสัญลักษณ์ U และเลขอะตอม 92 อยู่ในกลุ่มแอกทิไนด์ในตารางธาตุ ยูเรเนียมเป็นโลหะหนักกัมมันตภาพรังสีเล็กน้อย พบตามธรรมชาติในแร่ในเปลือกโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเพลเซอร์ หินแกรนิต และหินตะกอน

ในธรรมชาติ ยูเรเนียมส่วนใหญ่อยู่ในรูปของยูเรเนียม-238 (U-238) คิดเป็น 99.27% ขณะที่ยูเรเนียม-235 คิดเป็นเพียงประมาณ 0.72% อย่างไรก็ตาม มีเพียงยูเรเนียม-235 เท่านั้นที่มีความสามารถในการผลิตพลังงานสำหรับใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รวมถึงการสร้างระเบิดปรมาณู

ยูเรเนียมในรูปแบบธรรมชาติ (ภาพ: Wikipedia)

เราจึงมาถึงแนวคิดเรื่องการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม กระบวนการนี้โดยพื้นฐานแล้วคือการค่อยๆ กำจัดไอโซโทปยูเรเนียม-238 ออกไป เพื่อเพิ่มอัตราส่วนยูเรเนียม-235 ให้ได้ระดับที่ต้องการ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน

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

เมื่อยูเรเนียมถูกป้อนเข้าไปในเครื่องเหวี่ยงที่อยู่ในรูปก๊าซ อะตอมที่หนักกว่า (U-238) จะถูกผลักออกไปด้านนอก ในขณะที่อะตอมที่เบากว่า (U-235) จะอยู่ใกล้กับศูนย์กลางมากขึ้น จึงทำให้ U-235 แยกออกจากกันทีละน้อย

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

กระบวนการนี้ทำซ้ำหลายพันครั้งเพื่อให้ได้ระดับการเสริมสมรรถนะที่ต้องการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประมาณ 3-5% สำหรับใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และประมาณ 90% สำหรับการผลิตอาวุธนิวเคลียร์

เนื่องจากความสามารถนี้ ยูเรเนียมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจึงได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดในระดับนานาชาติ เนื่องจากเทคโนโลยีเดียวกันนี้สามารถใช้ได้ทั้งใน ทางสันติ และทางทหาร

การครอบครองเทคโนโลยีเสริมสมรรถนะยูเรเนียมโดยประเทศต่างๆ เช่น อิหร่าน ถือเป็นข้อกังวลระดับโลกมาโดยตลอด เนื่องจากหากพวกเขาสามารถเพิ่มอัตราส่วน U-235 ให้สูงเพียงพอ พวกเขาก็สามารถสร้างอาวุธทำลายล้างสูงได้ภายในเวลาอันสั้น

จากมุมมองทางเทคนิค การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนอย่างยิ่งยวด จำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อน การควบคุมที่แม่นยำ และต้นทุนที่สูง นี่คือสิ่งที่ทำให้กระบวนการนี้กลายเป็นเส้นแบ่งสำคัญระหว่างพลังงาน (การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์) และความทะเยอทะยาน ทางทหาร (ระเบิดนิวเคลียร์)

ระดับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม

ระดับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม 4 ระดับ (ภาพ: centrusenergy)

ยูเรเนียมสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย ขึ้นอยู่กับปริมาณยูเรเนียม-235 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยูเรเนียมที่มีปริมาณยูเรเนียม 3-5% จะถูกจัดอยู่ในกลุ่ม “เสริมสมรรถนะต่ำ” (LEU) ซึ่งเพียงพอสำหรับใช้ในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์พลเรือนเพื่อผลิตพลังงานโดยไม่เสี่ยงต่อการแพร่ขยาย

หากมีปริมาณยูเรเนียมเกิน 20% จะถูกจัดประเภทเป็น “ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง” (HEU) ซึ่งเป็นระดับที่ใช้เป็นอาวุธ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาวุธนิวเคลียร์ จำเป็นต้องมียูเรเนียมเสริมสมรรถนะถึง 90% ซึ่งเป็นระดับที่เรียกว่า “ระดับอาวุธสากล”

ประเด็นที่น่ากังวลประการหนึ่งคือการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจาก 60% เป็น 90% นั้นง่ายกว่าการเสริมสมรรถนะจาก 0.7% เป็น 60% มาก เนื่องจากปริมาณยูเรเนียม-238 ที่ต้องกำจัดออกไปนั้นน้อยลงเรื่อยๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมให้เป็นเกรดอาวุธนั้นง่ายกว่าการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจนถึงขั้นแรกเพื่อนำไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

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

นอกเหนือจากพลังงานและอาวุธแล้ว ยูเรเนียมยังมีการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ที่สำคัญอีกด้วย

ไอโซโทป U-235 หรือยูเรเนียมที่เสริมสมรรถนะสูงสามารถนำไปใช้ผลิตโมลิบดีนัม-99 ซึ่งเป็นสารกัมมันตรังสีที่จำเป็นต่อการวินิจฉัยภาพและการรักษามะเร็งได้

ดังนั้น ยูเรเนียมจึงถือเป็นวัสดุที่ใช้ประโยชน์ได้สองทาง คือใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านมนุษยธรรมและมีศักยภาพทางการทหาร ขึ้นอยู่กับว่าแต่ละประเทศจะใช้เทคโนโลยีนี้อย่างไร

ภายใต้การกำกับดูแลอย่างใกล้ชิดจากองค์กรระหว่างประเทศ

เนื่องจากลักษณะการใช้งานสองลักษณะนี้ เทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมจึงกลายเป็นข้อกังวลหลักในสนธิสัญญาไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์

สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) มีบทบาทในการตรวจสอบและกำกับดูแลกิจกรรมการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมในประเทศสมาชิก เพื่อให้แน่ใจว่าการใช้งานตามวัตถุประสงค์นั้นเป็นการใช้งานทางพลเรือน ไม่ใช่การแปลงเป็นการใช้งานทางทหาร

พันธกรณีเหล่านี้มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจนในสนธิสัญญาไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์ (NPT) ปี 1968 อย่างไรก็ตาม การติดตามตรวจสอบในทางปฏิบัติมีความซับซ้อนมากกว่ามาก เนื่องจากประเทศต่างๆ เช่น อิหร่าน ยังคงให้ความร่วมมือบางส่วนกับ IAEA ขณะเดียวกันก็ยังคงขยายขีดความสามารถในการเสริมสมรรถนะให้สูงกว่าเกณฑ์ปกติต่อไป

สถานที่นิวเคลียร์สำคัญของอิหร่านกำลังตกเป็นเป้าหมายของอิสราเอล (ภาพ: AP)

เมื่ออิหร่านบรรลุระดับการเสริมสมรรถนะถึง 60 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสูงกว่าการใช้งานของพลเรือน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนประเมินว่าประเทศนี้อาจ "ใกล้จะระเบิด" ในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ หากมีการตัดสินใจทางการเมือง

นั่นเป็นเหตุผลเดียวกันว่าทำไมสถานที่เสริมสมรรถนะ เช่น นาตันซ์ ฟอร์โดว์ อิสฟาฮาน มักตกเป็นเป้าหมายไม่เพียงแต่ในด้านการทูตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลยุทธ์ทางทหารด้วย ดังที่เกิดขึ้นในการโจมตีทางอากาศเมื่อเร็วๆ นี้

ศักยภาพ มูลค่าเชิงยุทธศาสตร์ของยูเรเนียม

ด้วยการพัฒนาในปัจจุบัน เทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมกำลังก้าวไปสู่ความก้าวหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การวิจัยโดยใช้เลเซอร์ (เทคโนโลยี SILEX) สามารถเปิดโอกาสในการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมที่มีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องเหวี่ยง

อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังนำมาซึ่งความท้าทายใหม่ๆ มากมายในการควบคุมและเผยแพร่เทคโนโลยี เนื่องจากระบบเลเซอร์ขนาดกะทัดรัดซ่อนได้ง่ายกว่าระบบเครื่องเหวี่ยงขนาดใหญ่มาก

ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ SCK CEN ในเมืองมอล จังหวัดแอนต์เวิร์ป ประเทศเบลเยียม (ภาพ: Belganewsagency)

จากมุมมองทางเศรษฐกิจ การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมก็มีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์เพิ่มมากขึ้นเช่นกัน ประเทศที่ไม่มีเทคโนโลยีเสริมสมรรถนะยูเรเนียมมักต้องนำเข้า LEU จากประเทศอื่นหรือจากศูนย์เสริมสมรรถนะนานาชาติ ซึ่งโดยทั่วไปจะตั้งอยู่ในรัสเซีย ฝรั่งเศส หรือคาซัคสถาน

ภาพรวมทั่วโลกแสดงให้เห็นว่า ในช่วงเวลาที่ผ่านมา การควบคุมยูเรเนียมไม่ได้เป็นเพียงปัญหาความปลอดภัยอีกต่อไป แต่ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ด้านพลังงานระยะยาวของหลายประเทศ

ในขณะที่โลกกำลังพยายามที่จะเปลี่ยนผ่านไปสู่แหล่งพลังงานคาร์บอนต่ำ 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