ทำความรู้จัก “โรงไฟฟ้านิวเคลียร์” 4 รุ่น-ที่ไหนในเอเชียมีนิวเคลียร์บ้าง
ปัจจุบัน เทรนด์การเปลี่ยนผ่านจากพลังงานฟอสซิสไปสู่พลังงานสะอาดเป็นที่พูดถึงกันในทุกเวทีทั่วโลก ไม่ว่าจะเป็นพลังงานโซลาร์ พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานชีวมวล และอีกแหล่งพลังงานใหม่ที่กำลังเป็นที่จับตามองมากที่สุดคือ “นิวเคลียร์“ ที่เป็นพลังงานสะอาดที่มีประสิทธิภาพสูง
“ประชาชาติธุรกิจ” จะพามาทำความรู้จักโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั้ง 4 รุ่นและอัพเดตข้อมูลนิวเคลียร์ในเอเชียว่ามีที่ไหนบ้างที่เริ่มไปแล้ว
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์รุ่นที่ 4 อนาคตใหม่เกิดขึ้นแล้ว
จากการรายงานข่าวจากสำนักข่าวซินหัวสำนักข่าวซินหัวเมื่อวันที่ 6 ธันวาคม 2566 ระบุว่า สำนักบริหารพลังงานแห่งชาติจีน และบริษัท ไชน่า หัวเหนิง กรุ๊ป จำกัด เปิดเผยว่า ประเทศจีนได้เดินเครื่องโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สือเต่าวาน ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เจน 4 แบบเตาปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยก๊าซอุณหภูมิสูง (HTGR) แห่งแรกของโลกอย่างเป็นทางการ โดยโครงการนี้ตั้งอยู่ที่มณฑลซานตงทางตะวันออกของจีน ซึ่งร่วมพัฒนาโดยบริษัท ไชน่า หัวเหนิง กรุ๊ป จำกัด มหาวิทยาลัยชิงหัว และบริษัทนิวเคลียร์แห่งชาติจีน (CNNC)
โรงไฟฟ้าแห่งนี้จะใช้ระบบระบายความร้อนด้วยก๊าซอุณหภูมิสูงเป็นประเภทเตาปฏิกรณ์ขั้นสูงที่ใช้เทคโนโลยีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์รุ่น 4 ทำให้มีจุดเด่นด้านความปลอดภัย เนื่องจากเตาปฏิกรณ์รุ่นนี้มีสามารถลดความเสี่ยงที่จะเกิดจากการหลอมละลายหรือการรั่วไหลของวัตถุกัมมันตรังสีลงได้ แม้แต่ในสถานการณ์ที่โรงไฟฟ้าสูญเสียระบบรักษาความเย็นไป ก็ยังสามารถรักษาระดับความปลอดภัยและป้องกันการรั่วไหลได้
การเดินเครื่องเชิงพาณิชย์ของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แห่งนี้ ถือว่าเป็นก้าวสำคัญสำหรับการสนับสนุนความปลอดภัย พร้อมส่งเสริมศักยภายการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ทั้งด้านนวัตกรรมเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ในประเทศจีน ภายหลังเริ่มก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สือเต่าวานในเดือนธันวาคม ปี 2555 และทดลองผลิตไฟฟ้าครั้งแรกเมื่อเดือนธันวาคม 2564
โดยจีนมีเป้าหมายเพิ่มสัดส่วนการผลิตไฟฟ้าพลังนิวเคบลียร์ให้เป็น 10% ในปี 2578 และ 18% ในปี 2603 โดยปัจจุบันมีกำลังผลิตรวม 53.3 จิกะวัตต์ ซึ่งน้อยกว่าเป้าหมายที่ตั้งไว้เดิมว่าจะต้องมีปริมาณไฟฟ้าจากนิวเคลียร์ที่ 58 จิกะวัตต์ในปี 2565
ไทม์ไลน์นิวเคลียร์มีมาแล้วกี่รุ่น
ข้อมูลจากสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. ระบุว่า ปัจจุบัน อุตสาหกรรมด้านพลังงานนิวเคลียร์มีการพัฒนาและปรับปรุงด้านเทคโนโลยีของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มาเป็นระยะเวลากว่า 5 ทศวรรษ กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (U.S. Department of Energy) และอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ของสหรัฐ ได้จำแนกประเภทการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ออกเป็น 4 ชั่วรุ่น หรือ ยุค (generations) ดังนี้
รุ่นที่ 1 (Generation I) เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ต้นแบบที่ใช้ในยุค 1950 และ 1960 ที่ใช้เทคโนโลยีหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วยน้ำ เรียกว่า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำมวลเบา (light-water reactor หรือ LWR) โดยจะหล่อความเย็นด้วยน้ำและจำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียมที่มีความเข้มข้นเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งมี 2 แบบ ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำอัดความดัน (pressurized water reactor หรือ PWR) และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำเดือด (boiling water reactor หรือ BWR) นอกจากนี้ยังมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำมวลหนัก (heavy-water reactor หรือ HWR หรือ CANDU) ซึ่งกลุ่มประเทศแรกที่เริ่มใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์รุ่นที่ 1 ได้แก่ สหรัฐอเมริกา อังกฤษ ฝรั่งเศส รัสเซียและแคนนาดา
รุ่นที่ 2 (Generation II) เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ที่ใช้เทคโนโลยีใกล้เคียงกับรุ่นที่ 1 และทยอยออกมาใช้ในยุค 1970 และ 1980 เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบแชนแนลแกรไฟต์ (graphite channel reactor หรือ RBMK) ที่ใช้น้ำทำความเย็นและหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วยแกรไฟต์ ซึ่งแพร่หลายในยุโรปตะวันออก รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำมวลเบาทั้ง 2 แบบ และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำมวลหนัก ที่เป็นต้นแบบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์รุ่นที่ 3
รุ่นที่ 3 (Generation III) เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ปรับปรุงจากรุ่นที่ 2 ซึ่งมีการออกแบบทั้งหมด 2 แบบด้วยกัน โดยแบบที่ 1 คือการออกแบบความปลอดภัยเชิงถูกกระทำ (passive-design) ซึ่งหากเกิดความผิดปกติระหว่างเดินเครื่องแล้ว ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์หรือเครื่องมือ แต่จะใช้หลักธรรมชาติ เช่น แรงโน้มถ่วง (gravity) การพาแบบธรรมชาติ (natural convection) หรือความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง (resistance to high temperature) มาทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หยุดการทำงานได้เอง
อีกรูปแบบหนึ่งคือการออกแบบเชิงก้าวหน้าหรือขั้นสูง (advanced design) เน้นการพัฒนาศักยภาพ ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีใช้อยู่ให้สูงขึ้นมากที่สุด ซึ่งบางทีก็ผนวกเอาการออกแบบเชิงถูกกระทำเข้าไว้ด้วย การออกแบบเชิงก้าวหน้าหรือขั้นสูงนั้นก็เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขั้นสูงแบบน้ำเดือด (advanced boiling water reactor หรือ ABWR) และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขั้นสูงแบบน้ำอัดความดัน (advanced pressurized water reactor หรือ APWR)
รุ่นที่ 4 (Generation IV) เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขั้นสูงที่ออกแบบให้มีความปลอดภัยมากกว่าด้วยระบบความปลอดภัยถาวรที่จะช่วยป้องกันการรั่วไหลของวัตถุกัมมัรตรังสี อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพมากกว่าเพราะมีอัตราการทำปฏิกิริยาฟิชชั่นสำหรับการผลิตไฟฟ้าที่สูงกว่า ตลอดจนเรื่องความยั่งยืนเพราะลดการผลิตกากกัมมันตรังสีและสามารถนำกากนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วมาผลิตซ้ำได้ สุดท้ายคือความยืนหยุ่นและประหยัดเพราะสามารถกำหนดรูปแบบและขนาดได้ รวมถึงสามารถตั้งในพื้นที่ห่างไกลและติดตั้งในรูปแบบโครงข่ายไฟฟ้าขนาดเล็กได้ (Microgrid) เช่น รูปแบบ Small Modular Reactor (SMR) ที่ประเทศไทยก็เตรียมเสนอในแผนพลังงานชาติ (National Energy Plan) ฉบับล่าสุด
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มีกี่ที่ในเอเชีย
บังคลาเทศเริ่มก่อสร้างโรงฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก เตาปฏิกรณ์รุน VVER-1200 ที่มีแผนจะก่อสร้าง 2 โครงการ โดยการก่อสร้างโครการที่ 2 เริ่มในปี 2018 และตั้งเป้าหมายว่าจะดำเนินการหน่วยแรกในปี 2023 ปัจจุบันบังคลาเทศยังใช้พลังงานฟอสซิสในการผลิตกระแสไฟฟ้า
จีนมีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ดำเนินการอยู่ 55 เครื่อง กำลังผลิตรวมทั้งหมด 53.3 จิกะวัตต์ ในปี 2565 พลังงานนิวเคลียร์คิดเป็นสัดส่วน 5% ของกำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศ และพยายามสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แห่งใหม่อีก 25 โครงการที่จะสร้างแล้วเสร็จในเดือนตุลาคม 2566 และในปี 2561 จีนป็นประเทศแรกทที่ดำเนินการออกแบบใหม่ ได้แก่ โรงไฟฟ้า AP100 และ EPR โดยแรงผลักดันที่สำคัญที่ทำให้จีนต้องเร่งพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ คือ เรื่องคุณภาพอากาศที่ได้รับผลกระทบจากฝุ่นควัน รวมถึงลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก
อินเดียมีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เปิดใช้งานทั้งหมด 22 เครื่อง โดยในปี 2565 มีกำลังผลิตรวมกันที่ 6.8 จิกะวัตต์ ซึ่งไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์คิดเป็น 2.8% ของประเทศ เมื่อกรกฎาคม 2566 รัฐบาลอินเดียได้ตั้งเป้าเพิ่มสัดส่วนผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์จาก 7.4 กิกะวัตต์ (7,480 เมกะวัตต์)ให้มาอยู่ที่ 22.4 กิกะวัตต์ (22,480 เมกะวัตต์) ภายในปี 2574 ปัจจุบัน อินเดียมีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างจำนวน 8 เครื่อง หรือคิดเป็นกำลังผลิตไฟฟ้าที่ 6.7 จิกะวัตต์
ญี่ปุ่นมีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้งานได้ 33 เครื่อง โดยมีกำลังการผลิตสุทธิรวม 31.7 จิกะวัตต์ แต่ข้อมูลล่าสุดเมื่อเดือนตุลาคม 2566 ที่ผ่านมา พบว่า มีเครื่องปฏิกรณ์ 11 เครื่องถูกนำกลับมาใช้อีกครั้ง โดยอีก 16 เครื่องที่เหลือกำลังอยู่ระหว่างหารอนุมัติขอเดินเครื่องใหม่ หลังจากอุบัติเหตุที่ จ.ฟูกูชิมะเมื่อปี 2554 ทำให้ปัจจุบันญี่ปุ่นมีกำลังการผลิตไฟฟ้าจากนิวเคลียร์เพียง 6.1% เมื่อปี 2565 จากเดิมที่ในอดีตมีกำลังผลิตมากถึง 30%
เกาหลีใต้มีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์จำนวน 25 เครื่อง กำลังผลิตรวม 24.4 กิกะวัตต์ เมื่อปี 2565 ไฟฟ้าจากนิวเคลียร์คิดเป็น 6.1% ของกำลังผลิตไฟรวมในประเทศ รวมถึงยังมีเตาปฏิกรณ์เพิ่มอีก 3 เครื่องที่กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างภายในประเทศและก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 4 หน่วยที่สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์
ปากีสถานมีจำนวนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์รวม 6 เครื่อง ที่กำลังผลิต 3.3 จิกะวัตต์ เมื่อปี 2565 พลังงานนิวเคลียร์คิดเป็น 16.2% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าในประเทศ
สำหรับของไทยก็ต้องติดตามกันต่อในอนาคตว่า จะสามารถเริ่มโครงการโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์นี้ได้หรือไม่