ดร.ภิญโญ มีชำนะ
ตอนที่แล้วได้กล่าวเอาไว้ว่า โลกจะต้องกลับมาใช้พลังงานนิวเคลียร์อีกครั้งหนึ่ง เพราะ
-
1 สงครามรัสเซีย-ยูเครนทำให้ราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลพุ่งสูงขึ้น ประเทศการพึ่งพาการนำเข้าพลังงานในสัดส่วนที่มาก จะมีความเสี่ยงด้านเสถียรภาพพลังงานของประเทศลดต่ำลง
2 โลกกำลังเข้าสู่ยุค Digital Transformation ที่จะมีการเพิ่มการใช้ไฟฟ้าอย่างมากมายมหาศาล การพึ่งพาพลังงานหมุนเวียนผลิตไฟฟ้าแต่เพียงอย่างเดียวไม่สามารถแก้ปัญหาเสถียรภาพไฟฟ้าได้อย่างยั่งยืน และ
3 พลังงานนิวเคลียร์เป็น Carbon-free ที่มีราคาถูก
ส่วนประเทศที่รุดหน้าในการสร้าง SMR มี 2 ประเทศ คือ รัสเซีย และ จีน
ทำไมหรือ?
หลังจากเกิดอุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 ครั้งใหญ่ โดยเฉพาะครั้งล่าสุดที่ฟูคูชิม่า ซึ่งสื่อทั่วโลกประโคมข่าวให้เห็นถึงความน่ากลัวของอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ทำให้ประเทศในซีกโลกตะวันตกเกิดความประหวั่นพรั่นพรึงจนทำให้การพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์เพื่อผลิตไฟฟ้าและพลังงานความร้อนแทบจะหยุดชะงักกันไปเลยในหลายๆประเทศ
แต่สำหรับรัสเซียและจีนแล้ว กลับนำเอาบทเรียนอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นมาพัฒนาเทคโนโลยีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของตนเองต่อ และสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มมากขึ้น โดยการออกแบบให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีความปลอดภัยมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะที่จีนที่ได้สร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั้งขนาดใหญ่ พร้อมๆกันนั้นก็ได้พัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็ก หรือ SMR ไปด้วย จนทั้งจีนและรัสเซียสามารถสร้างโรงไฟฟ้า SMR ที่สามารถใช้ในงานเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จในขณะนี้ประเทศละ 1 เทคโนโลยี
ส่วนประเทศซีกโลกตะวันตกนั้น เนื่องจากความหวาดกลัวของผู้คน การพัฒนาเทคโนโลยี ด้านนี้จึงเป็นไปอย่างเชื่องช้า จึงทำให้ปัจจุบัน ยังไม่มีโรงไฟฟ้า SMR ของค่ายตะวันตกรายใดที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานความร้อนออกมาในเชิงพาณิชย์เลย มีแต่ที่อยู่ในระหว่างการก่อสร้าง หรือยังคงเป็นแค่แบบในกระดาษที่ยังไม่ได้เริ่มก่อสร้างเสียด้วยซ้ำ
หากผู้ใดสนใจที่อยากจะทราบว่า SMR มันมีการพัฒนาในประเทศใดบ้างก็อาจอ่านได้จากเอกสารของ IAEA ที่เผยแพร่ออกมาในปี 2020 ชื่อ Advances in Small Modular Reactor Technology Developments 2020 Edition(อ้างอิง)
จากเอกสารจะเห็นว่าเทคโนโลยี SMR มีจำนวนมาก สำหรับผู้ที่อ่านอาจไม่สามารถจะตัดสินใจได้ว่าเทคโนโลยีแบบไหน ขนาดกำลังการผลิตเท่าใด และจากประเทศใด จะเหมาะสมกับงานประเภทใด เพราะอาจจะมีความรู้ไม่มากพอ ผู้เขียนเองก็ไม่ได้เป็นผู้เชี่ยวชาญในเรื่องนี้ แต่ได้ติดตามความก้าวหน้าเทคโนโลยี SMR ตลอดระยะเวลา 3-4 ปีที่ผ่านมา สามารถสรุป SMR ออกมาตามขนาด ดังนี้
คำว่า Small Modular Reactors (SMRs), Mini Modular Reactors (MMRs) และ Micro Modular Reactors (µMRs) ทั้งหมดหมายถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็ก แต่มีความแตกต่างหลักในด้านการผลิตพลังงาน ขนาด และการจุดประสงค์ของการใช้งาน
1. Small Modular Reactors (SMRs)
– มีกำลังการผลิตไฟฟ้าโดยทั่วไประหว่าง 50 MWe ถึง 300 MWe ต่อหน่วยผลิต
– ซึ่งมีลักษณะสำคัญ คือ
-
1)ออกแบบมาเพื่อการตอบสนองความต้องการพลังงานในขนาดใหญ่ มักใช้แทนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่แบบดั้งเดิม
2)การก่อสร้างแบบแยกส่วนช่วยให้สามารถติดตั้งหลายหน่วยในพื้นที่เดียวกันได้ ทำให้สามารถขยายขนาดได้ตามต้องการ
3)ใช้สำหรับการผลิตไฟฟ้าสำหรับระบบโครงข่าย การใช้งานในอุตสาหกรรม และการกลั่นน้ำทะเล
-ตัวอย่าง ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์ของ NuScale (60 MWe ต่อหน่วย) และ SMR ของ Rolls-Royce (470 MWe รวมหลายหน่วย)
-การใช้งาน ได้แก่สนับสนุนโครงข่ายพลังงานของประเทศ การดำเนินการในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ หรือการแทนที่โรงไฟฟ้าถ่านหินหรือโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติเก่า
2. Mini Modular Reactors (MMRs)
– กำลังการผลิตไฟฟ้าโดยทั่วไป ระหว่าง 10 MWe ถึง 50 MWe
– ซึ่งมีลักษณะสำคัญ คือ
-
1)มีขนาดเล็กกว่า SMRs และมุ่งเน้นการผลิตพลังงานในพื้นที่ขนาดเล็ก
2)มักใช้งานในชุมชนห่างไกล อุตสาหกรรมขนาดเล็ก หรือพื้นที่ที่ต้องการพลังงานน้อย
3)สามารถใช้ในพื้นที่ที่ไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า เช่น เหมืองแร่ที่อยู่ห่างไกล หรือเกาะที่ไม่มีโครงข่ายไฟฟ้า หรือสายส่งไปถึง
– ตัวอย่าง ได้แก่ MMR ของ Canadian Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) (5 MWe) สำหรับพื้นที่ห่างไกล เช่น ชุมชนทางเหนือของ Canada
– การใช้งาน ได้แก่ พื้นที่ห่างไกล อุตสาหกรรมขนาดเล็ก หรือพื้นที่ที่ไม่มีโครงข่ายไฟฟ้า หรือไม่มีสายส่งไปถึง
3. Micro Modular Reactors (µMRs)
– กำลังการผลิตไฟฟ้าโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 10 MWe
– ซึ่งมีลักษณะสำคัญ คือออกแบบมาเพื่อการใช้งานในขนาดเล็กมาก
-
1)เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ได้ง่าย ติดตั้งในพื้นที่ห่างไกลหรือพื้นที่ที่ไม่เชื่อมต่อกับโครงข่าย และต้องการเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการน้อย
2)สามารถใช้สำหรับความต้องการพลังงานเฉพาะที่ หรือเป็นแหล่งพลังงานสำรอง
3)ตัวอย่าง ได้แก่ Micro Modular Reactor ของ USNC (ประมาณ 5 MWe) ออกแบบมาเพื่อพื้นที่ห่างไกล
-การใช้งาน ได้แก่ การใช้ในอุตสาหกรรมขนาดเล็ก หรือใช้ในฐานทัพทางทหาร หรือในพื้นที่ห่างไกล หรือเป็นเครื่องผลิตไฟฟ้าสำรอง
อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง SMRs, MMRs และ µMRs ก็คือ SMRs มีความสามารถในการผลิตพลังงานมากกว่า สามารถแทนที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิมได้ ในขณะที่ MMRs และ µMRs ถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานเฉพาะที่ที่มีขนาดเล็กกว่า SMR สามารถเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและรองรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ในขณะที่ MMRs และ µMRs มักใช้งานในพื้นที่ห่างไกล หรือมีความต้องการพลังงานเฉพาะเจาะจง แต่ทั้ง 3 ประเภทต่างก็มีการออกแบบแบบแยกส่วน ทำให้สามารถผลิตในโรงงานและขนส่งไปยังสถานที่ติดตั้งได้ แต่มีข้อสังเกตสำคัญคือ ยิ่งเครื่องปฏิกรณ์มีขนาดเล็กเท่าใด การใช้งานก็จะยิ่งมีลักษณะเฉพาะที่มากขึ้น
จากเอกสารเผยแพร่ของ IAEA (อ้างอิง) ได้แสดงเทคโนโลยีของ SMR ออกเป็น 6 แบบด้วยกัน คือ
1. Land-Based Water-Cooled Reactors
2. Marine-Based Water-Cooled Reactors
3. High Temperature Gas-Cooled Reactors
4. Fast Neutron Spectrum Reactors
5. Molten Salt Reactors
6. Microreactors
จะเห็นว่าการแบ่ง SMR สามารถแบ่งออกได้ตามขนาดกำลังการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อน แล้วยังแบ่งออกตามประเภทของเทคโนโลยี
จากเอกสารเผยแพร่ดังกล่าวข้างต้นสามารถบอกว่ารัฐบาลหรือบริษัทไหนบ้างกำลังพัฒนาเทคโนโลยี SMR อยู่ ใช้เทคโนโลยีประภทใดบ้าง สถานะของการพัฒนาเป็นเช่นใด เช่น บางแบบอาจอยู่ในกระดาษ หรืออยู่ในขั้นตอนการระดมทุนของ Startup บางแบบกำลังขอนุญาต บางแบบกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างและอีกหลายปีกว่าจะเสร็จ บางแบบกำลังก่อสร้างที่มีความก้าวหน้าจะเสร็จพร้อมเดินเครื่องได้ในเร็วๆนี้ เป็นต้น จะเห็นว่าการแข่งขันการพัฒนา SMR เป็นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากแรงส่งที่เกิดจากผลของส่งครามรัสเซีย-ยูเครนนั้นสร้างแรงกระทบต่อนโยบายพลังงานของประเทศต่างๆทั่วโลก
ตอนหน้าผู้เขียนจะพาไปเยี่ยมชมโครงการ SMR ที่อยู่ใกล้ๆบ้านเราที่ดูเหมือนว่าจะสร้างได้รวดเร็ว และกำลังจะเดินเครื่องได้ในเร็วๆนี้[ตอนที่ 3: ไปดูเทคโนโลยี SMR ของจีน]
อ้างอิง:
https://aris.iaea.org/publications/smr_book_2020.pdf#page317
ข่าวหรือบทความที่เกี่ยวข้อง
