ไขคำตอบ "ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ" คืออะไร ทำไมโลกต้องกังวล ?

ลองนึกถึงโลหะสีเงินที่ซ่อนอยู่ในหินและดินมีชื่อว่า "ยูเรเนียม" มันมีพลังงานมหาศาลและมีอันตรายเต็มเปี่ยม เพราะมี กัมมันตภาพรังสี ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ในตารางธาตุ ยูเรเนียมมี เลขอะตอม 92 นับตามจำนวนอนุภาคที่เรียกว่าโปรตอนในใจกลางของอะตอม ซึ่งทำให้มันเป็น "ธาตุหนัก"

สิ่งที่น่าสนใจคือยูเรเนียมในธรรมชาติ มี 2 ไอโซโทป คือ

• ยูเรเนียม-238 (U-238) มีโปรตอน 92 ตัวและนิวตรอน 146 ตัว คิดเป็นประมาณร้อยละ 99.27 ของยูเรเนียมทั้งหมด
• ยูเรเนียม-235 (U-235) มีโปรตอน 92 ตัวและนิวตรอน 143 ตัว มีสัดส่วนเพียงร้อยละ 0.72 เท่านั้น

แต่ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยของจำนวนนิวตรอนที่ห่างกันเพียง 3 ตัวนี้ กลับมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ "ปฏิกิริยานิวเคลียร์"

เฉพาะยูเรเนียม-235 เท่านั้นที่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction) ได้ในปฏิกิริยานี้ นิวตรอนจะเข้าชนและแยกนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียม-235 ปลดปล่อยพลังงานมหาศาลพร้อมกับนิวตรอนตัวใหม่ ซึ่งจะไปชนอะตอมอื่น ๆ ต่อไปเรื่อย ๆ นี่คือหลักการพื้นฐานที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อผลิตไฟฟ้า และในทางกลับกันก็คือหลักการทำงานของระเบิดปรมาณูที่สร้างพลังทำลายล้างมหาศาลจากการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่รวดเร็วและควบคุมไม่ได้

ดังนั้น เพื่อให้ยูเรเนียมสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ไม่ว่าจะเป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้าหรือเป็นวัสดุสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ จำเป็นต้องเพิ่มสัดส่วนของยูเรเนียม-235 ให้สูงขึ้นจากระดับธรรมชาติ กระบวนการนี้เรียกว่า การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม (Uranium Enrichment)

การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม (Uranium Enrichment)

วิธีการที่นิยมใช้ในปัจจุบัน คือ การใช้เครื่องเหวี่ยงแก๊ส (Gas Centrifuge) อาศัยหลักการของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ก๊าซยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ (UF6) ซึ่งเป็นสารประกอบของยูเรเนียม จะถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบที่เรียกว่าโรเตอร์ ซึ่งจะหมุนด้วยความเร็วสูงมาก 70,000 รอบ/นาที

ด้วยแรงเหวี่ยงนี้ จะทำให้โมเลกุลของยูเรเนียม-238 ที่หนักกว่าจะถูกผลักออกไปด้านนอกของโรเตอร์ ในขณะที่โมเลกุลของยูเรเนียม-235 ที่เบากว่าจะยังคงรวมตัวอยู่ใกล้ศูนย์กลาง การสกัดก๊าซจากส่วนต่าง ๆ ของเครื่องเหวี่ยงจะช่วยให้ได้ยูเรเนียม-235 ที่มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

เนื่องจากการแยกในแต่ละครั้งมีประสิทธิภาพจำกัด จึงจำเป็นต้องเชื่อมต่อเครื่องเหวี่ยงหลายเครื่องเข้าด้วยกันเป็นชุดที่เรียกว่า "ชุดเครื่องเหวี่ยง" (Cascades) เพื่อดำเนินการแยกซ้ำแล้วซ้ำเล่า จนกว่าจะถึงระดับความเข้มข้นที่ต้องการ

ทำไมการเสริมสมรรถนะจึงเป็นเรื่องน่ากังวล

สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ทั่ว ๆ ไป ยูเรเนียมโดยทั่วไปจะถูกเสริมสมรรถนะให้มีความเข้มข้นของยูเรเนียม-235 อยู่ที่ประมาณร้อยละ 3-5 ซึ่งเพียงพอสำหรับการรักษาระดับปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ควบคุมได้ และไม่เพียงพอที่จะนำไปสร้างอาวุธนิวเคลียร์ได้

อย่างไรก็ตาม สำหรับการผลิต "อาวุธนิวเคลียร์" ยูเรเนียมที่ใช้มักจะต้องมีความเข้มข้นของยูเรเนียม-235 สูงกว่าร้อยละ 90 ซึ่งจะเรียกว่า "ยูเรเนียมเกรดอาวุธ" (Weapon-Grade Uranium - WGU) การสร้างระเบิดเริ่มต้นด้วยยูเรเนียม-235 ที่ความเข้มข้นร้อยละ 20 แต่เพื่อให้ระเบิดมีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพสูงสุด ความเข้มข้นร้อยละ 90 จึงเป็นสิ่งที่ต้องการ

ประเด็นสำคัญที่น่ากังวลคือ การเพิ่มความเข้มข้นของยูเรเนียมจากร้อยละ 60 ไปยังร้อยละ 90 นั้นง่ายกว่ามาก เมื่อเทียบกับการเพิ่มความเข้มข้นจากระดับธรรมชาติที่ร้อยละ 0.72 ไปยังร้อยละ 60 เนื่องจากต้องกำจัดยูเรเนียม-238 ออกไปน้อยลง นี่จึงเป็นสาเหตุที่เทคโนโลยีเครื่องเหวี่ยงแก๊ส ถือเป็นเรื่องละเอียดอ่อนและอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวด

เส้นทางนิวเคลียร์ของ "อิหร่าน"

โครงการนิวเคลียร์ของอิหร่านเป็นหนึ่งในประเด็นที่ถูกจับตามองอย่างใกล้ชิดที่สุดในโลก แม้อิหร่านจะยืนยันมาโดยตลอดว่าโครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสันติ เช่น การผลิตพลังงาน แต่จากข้อมูลข่าวกรองของสหรัฐฯ ชี้ว่า อิหร่านเคยดำเนินโครงการอาวุธนิวเคลียร์ลับที่ชื่อว่า "AMAD" มาแล้วและถูกระงับไปในปี 2003

จุดเริ่มต้นของโครงการนิวเคลียร์อิหร่านย้อนไปถึงทศวรรษที่ 1950 ภายใต้การสนับสนุนของสหรัฐฯ และยุโรปตะวันตก แต่หลังจากปฏิวัติอิสลามในปี 1979 โครงการชะลอตัวลงและกลับมาเร่งความเร็วอีกครั้งอย่างลับ ๆ ในช่วงทศวรรษ 1990

ในปี 2002 มีการเปิดเผยโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมที่ไม่เคยประกาศไว้ที่ นาทานซ์ และโรงงานน้ำหนักเบาที่อารัก ต่อมาในปี 2009 ก็มีการเปิดเผยโรงงานใต้ดินที่ฟอร์โดว์ การปิดบังและแอบสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้โดยไม่แจ้งต่อทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) ได้จุดชนวนวิกฤตการณ์ระหว่างประเทศและตั้งคำถามถึงเจตนาที่แท้จริงของโครงการ

เพื่อตอบสนองต่อความกังวลของนานาชาติ ได้มีการเจรจาจนนำไปสู่การลงนามใน "แผนปฏิบัติการร่วมฉบับสมบูรณ์" (Joint Comprehensive Plan of Action - JCPOA) หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ข้อตกลงนิวเคลียร์อิหร่าน" ในปี 2015 ข้อตกลงนี้ทำขึ้นระหว่างอิหร่าน สหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส เยอรมนี จีน และรัสเซีย โดยมีเป้าหมายจำกัดโครงการนิวเคลียร์ของอิหร่านแลกกับการผ่อนคลายมาตรการคว่ำบาตรทางเศรษฐกิจ

ภายใต้ JCPOA อิหร่านตกลงจำกัดการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมที่ร้อยละ 3.67 เป็นเวลา 15 ปี และจำกัดปริมาณยูเรเนียมเสริมสมรรถนะไว้ที่ 300 กก. รวมถึงการอนุญาตให้ IAEA ตรวจสอบอย่างเข้มงวดขึ้น

แต่ในปี 2018 สหรัฐฯ ภายใต้การนำของ ปธน.โดนัลด์ ทรัมป์ สมัยแรก ได้ประกาศถอนตัวออกจากข้อตกลง ซึ่งนำไปสู่การกลับมาบังคับใช้มาตรการคว่ำบาตรอีกครั้ง นับตั้งแต่นั้นมา อิหร่านก็เริ่มละเมิดข้อจำกัดของ JCPOA อย่างต่อเนื่อง โดยเพิ่มขีดความสามารถในการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมขึ้นอย่างมาก ทั้งในด้านปริมาณและระดับความบริสุทธิ์

อิหร่านตอนนี้ใกล้ระเบิดแค่ไหน ?

จากรายงานของ IAEA เมื่อเดือน พ.ค.ปีนี้ อิหร่านมียูเรเนียมเข้มข้นร้อยละ 60 ถึง 408.6 กิโลกรัม ซึ่งเพิ่มจากครั้งก่อนเกือบร้อยละ 50 ระดับร้อยละ 60 นี้ใกล้เคียงยูเรเนียมเกรดอาวุธ (ร้อยละ 90) และไม่มีเหตุผลสำหรับใช้ในโรงไฟฟ้าในอิหร่านเลย IAEA ตั้งข้อสังเกต อิหร่านเป็นชาติเดียวที่ไม่มีระเบิดนิวเคลียร์แต่ทำไมมียูเรเนียมเข้มขนาดนี้

ถ้าอิหร่านเอายูเรเนียมร้อยละ 60 ไปทำให้เข้มถึงร้อยละ 90 ที่โรงงานฟอร์โดว์ อาจใช้เวลาแค่ 3 สัปดาห์ ก็จะได้ยูเรเนียมเกรดอาวุธ 233 กิโลกรัม ซึ่งทำระเบิดได้ 9 ลูก (แต่ละลูกใช้ 25 กิโลกรัม) ถ้าใช้ทั้งฟอร์โดว์และนาทานซ์พร้อมกัน อาจทำได้ถึง 22 ลูก ใน 5 เดือน

อิหร่านมีเครื่องหมุนเหวี่ยงล้ำสมัยมากถึง 14,689 เครื่อง และรวมรุ่นเก่าด้วยอีก 21,900 เครื่อง โดยใช้งานจริงราว 18,000 เครื่อง ถ้าอิหร่านยังใช้ยูเรเนียมเข้มข้นร้อยละ 20 เป็นวัตถุดิบ เพื่อทำให้เป็นร้อยละ 60 จะใช้เวลาเพียงแค่ 3 เดือนก็ไม่มียูเรเนียมร้อยละ 20 เหลือแล้ว

ยูเรเนียมทั้งหมดของอิหร่านตอนนี้มีถึง 9,247.60 กิโลกรัม รวมทุกความเข้มข้น และความสามารถในการทำยูเรเนียมเข้มข้นอยู่ที่ 64,000 หน่วยแยกต่อปี (หน่วยวัดความสามารถของเครื่องหมุนเหวี่ยง) นี่ยิ่งทำให้โลกกังวลว่า อิหร่านอาจแอบเตรียมการใหญ่อะไรหรือไม่ ?

มากไปกว่านั้น อิหร่านหยุดให้ IAEA ตรวจสอบแบบเต็มที่ตั้งแต่ปี 2564 โดยถอนพิธีสารเพิ่มเติม และถอดเครื่องตรวจสอบออก ทำให้ IAEA ไม่รู้ว่ายูเรเนียมหรือเครื่องมืออยู่ที่ไหน เรียกว่า สูญเสียข้อมูลต่อเนื่อง และอิหร่านยังไล่ผู้ตรวจสอบที่มีประสบการณ์ออก ไม่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่ลับ เช่น Turquzabad หรือ Marivan ซึ่งเคยพบร่องรอยยูเรเนียม ทำให้โลกยิ่งกังวลว่าอิหร่านกำลังซ่อนอะไรกันแน่

ฐานผลิตนิวเคลียร์สำคัญของอิหร่าน

• นาทานซ์ โรงงานหลักที่ทำยูเรเนียมเข้มข้น มีทั้งส่วนบนดินและใต้ดิน ใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงรุ่นเก่าและรุ่นใหม่
  
• ฟอร์โดว์ โรงงานใต้ภูเขาที่แข็งแกร่งมาก ใช้ทำยูเรเนียมร้อยละ 60 และถูกออกแบบให้ทนการโจมตี
• อิสฟาฮาน ศูนย์ที่เปลี่ยนยูเรเนียมจากหินเป็นก๊าซ สำหรับเครื่องหมุนเหวี่ยง และเก็บยูเรเนียมเข้มข้นไว้จำนวนมาก
• อารัก โรงงานที่ทำเครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักเบา ซึ่งอาจผลิต พลูโตเนียม (วัตถุดิบอีกแบบสำหรับระเบิด) แต่ถูกปรับตาม JCPOA ให้ไม่ผลิตมาก
  
• เครื่องปฏิกรณ์วิจัยเตหะราน ใช้ทำไอโซโทปทางการแพทย์ เดิมใช้ยูเรเนียมเข้มข้นสูง แต่เปลี่ยนเป็นร้อยละ 20
• สถานที่ที่ไม่เคยประกาศ (Undeclared Sites) IAEA ยังคงสอบสวนสถานที่ที่ไม่เคยประกาศหลายแห่ง เช่น Turquzabad, Varamin, Marivan และ Lavisan-Shian ที่พบร่องรอยของวัสดุนิวเคลียร์ที่ไม่เปิดเผย การมีอยู่ของสถานที่เหล่านี้ยิ่งเพิ่มความกังวลเกี่ยวกับเจตนาของอิหร่าน

• เมื่อโลกต้องลงมือ

12 มิ.ย. IAEA บอกว่าอิหร่านไม่ทำตามข้อตกลงนิวเคลียร์ครั้งแรกในรอบ 20 ปี อิหร่านตอบโต้ด้วยการบอกว่าจะสร้างโรงงานใหม่และเพิ่มเครื่องหมุนเหวี่ยง คืนวันที่ 13 มิ.ย. อิสราเอลส่งเครื่องบินถล่มฐานนิวเคลียร์ นาทานซ์ ฟอร์โดว์ อิสฟาฮาน และ โรงงานขีปนาวุธ ต่อมา 21 มิ.ย. สหรัฐฯ ถล่มที่เดียวกัน หวังทำลายความสามารถของอิหร่าน

แต่ภาพจากดาวเทียมก่อนโจมตีเห็นรถบรรทุกวิ่งออกจากโรงงาน ทำให้นักวิเคราะห์สงสัยว่า อิหร่านอาจย้ายยูเรเนียมไปซ่อนที่อื่นแล้ว บางคนบอกว่าอิสราเอลอาจรู้ข้อมูลล่วงหน้า แต่จนถึงตอนนี้ ยังไม่มีข้อมูลยืนยันว่ายูเรเนียมทั้งหมดถูกทำลายหรือไม่

ถ้าอิหร่านทำระเบิดนิวเคลียร์ได้จริง "ตะวันออกกลาง" จะวุ่นวายหนักเพราะชาติอื่น ๆ อย่าง ซาอุดีอาระเบีย หรือ ตุรกี อาจอยากมีระเบิดบ้าง เหจุการณ์จะพัฒนากลายเป็น การแข่งขันกันสร้างอาวุธนิวเคลียร์ ซึ่งเปิดทางนำไปสู่สงครามใหญ่ และถ้าอิหร่านให้ยูเรเนียมหรือเทคโนโลยีกับกลุ่มก่อความวุ่นวาย อาจเกิด การก่อการร้ายด้วยนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นภัยร้ายแรงต่อมนุษยชาติได้

หากตะวันออกกลางเกิดความวุ่นวาย ย่อมสั่งผลกระทบทั้งโลก เช่น ราคาน้ำมันพุ่ง เพราะภูมิภาคนี้เป็นแหล่งน้ำมันใหญ่ การมีระเบิดของอิหร่าน ยังอาจทำให้กล้าสนับสนุนกลุ่มที่สร้างปัญหามากขึ้น โดยไม่กลัวการตอบโต้

การทำความเข้าใจ "ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ" จึงไม่ใช่แค่เรื่องของวิทยาศาสตร์ เคมี และ ฟิสิกส์ เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับประวัติศาสตร์ การเมืองระหว่างประเทศ และความมั่นคงของโลกอย่างแยกไม่ออก ในขณะที่อิหร่านยังคงเดินหน้าในเส้นทางนิวเคลียร์ของตน โลกก็ยังคงจับตามองด้วยความกังวลอย่างยิ่งยวด

แหล่งข้อมูล : Gas Centrifuge: An Important Technology for Uranium Enrichment, The Iran Nuclear Deal: Geopolitical Ramifications, What is uranium enrichment that makes Israel and the US worried?

อ่านข่าวอื่น :

ตร.ไซเบอร์เรียก "มินนี่" สอบเพิ่ม 27 มิ.ย. ส่งสำนวนคดีอัยการ ก.ค.นี้

ใคร ๆ ก็รุมรัก “แม่ทัพกุ้ง” ทหารไทยทันคูเหลี่ยมกัมพูชา