14-12-2565

รอบรู้ Energy กับ กฝผ ตอนที่ 80 SMRs นวัตกรรมใหม่เพื่อการผลิตไฟฟ้าในอนาคต

   ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี มีการพัฒนาและเติบโตอย่างรวดเร็ว ทำให้วงการอุตสาหกรรมต่าง ๆ ต้องมีการปรับตัวและเปลี่ยนแปลงเพื่อความอยู่รอด ในส่วนของอุตสาหกรรมโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ก็เช่นเดียวกัน
แต่เดิมการสร้างโรงไฟฟ้านิยมสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ ๆ กำลังการผลิตมากกว่า 1,000 เมกกะวัตต์ไฟฟ้า (MWe) เพื่อตอบสนองความต้องการไฟฟ้าในระบบ แต่ปัจจุบันทิศทางของการผลิตไฟฟ้ามีการใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เพิ่มมากขึ้น ซึ่งมีความไม่แน่นอนและไม่ต่อเนื่องในการผลิตไฟฟ้า เราจึงต้องการระบบไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น อีกทั้งในอนาคตระบบไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงจากแบบรวมศูนย์สู่การกระจายศูนย์มากขึ้น ดังนั้นการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ให้มีขนาดเล็กลง จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าขนาดเล็ก และยังสามารถผลิตไฟฟ้าโดยการเพิ่มจำนวนได้ตามความต้องการ

   คำว่า SMR นั้น ย่อมาจาก Small Modular Reactors เป็นโรงไฟฟ้าซึ่งใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็กที่สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ในระดับที่ต่ำกว่า 300 เมกกะวัตต์ไฟฟ้า (MWe) มีลักษณะเป็นโมดูลที่ผลิตและประกอบเบ็ดเสร็จจากโรงงานผู้ผลิต ทำให้มีระยะเวลาการก่อสร้างน้อยกว่าโรงไฟฟ้าแบบเดิม และสะดวกต่อการขนย้ายโดยรถบรรทุกหรือรถไฟ เพื่อนำไปติดตั้งในพื้นที่ห่างไกลหรือเข้าถึงยาก

   ปัจจุบันในหลาย ๆ ประเทศ เช่น จีน รัสเซีย อเมริกา เกาหลี มีการพัฒนาเทคโนโลยี SMRs มากกว่า 50 แบบ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่อย่างแพร่หลาย ที่ใช้น้ำเป็นสารระบายความร้อน ออกแบบให้มีกำลังการผลิตขนาด 10 – 300 เมกกะวัตต์ไฟฟ้า (MWe) โดยนำเอาอุปกรณ์หลักต่าง ๆ เช่น เครื่องผลิตไอน้ำ (Steam Generator), เครื่องควบคุมความดัน (Pressurizer), แท่งควบคุมปฏิกิริยา (Control Rod) รวมเข้าติดตั้งในเตาปฏิกรณ์ทั้งหมด โดยไม่จำเป็นต้องมีปั๊มน้ำและท่อระบายความร้อนต่างๆ ทำให้มีลักษณะความเป็นโมดูล 

   และยังมีเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เช่น เครื่องปฏิกรณ์ที่ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง (High Temperature Gas-Cooled Reactor) เครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมละลาย (Molten Salt Reactor) และเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนพลังงานสูงซึ่งหล่อเย็นด้วยตะกั่ว (Lead-Cooled Fast Neutron Reactor) เป็นต้น

   ทั้งนี้ สำหรับความกังวลในด้านความปลอดภัยนั้น SMRs ถูกออกแบบให้มีความปลอดภัยมากยิ่งขึ้น โดยนำบทเรียนจากอุบัติเหตุฟูกุชิมะมาใช้ ซึ่งถูกออกแบบให้มีการตอบสนองต่อเหตุการณ์ที่ไม่ปกติต่าง ๆ เช่น แผ่นดินไหว การสูญเสียน้ำระบายความร้อน โดยระบบจะหยุดปฏิกิริยานิวเคลียร์อัตโนมัติในทันทีมีการป้องกันการหลอมละลายของเชื้อเพลิงโดยไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าเพื่อการระบายความร้อน มีมาตรการในการป้องกันการระเบิดจากก๊าซไฮโดรเจน และส่วนใหญ่ออกแบบให้วางเครื่องปฏิกรณ์ไว้ใต้ดิน ทำให้ลดการเกิดอุบัติเหตุของภัยจากภายนอกและลดการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีได้อีกด้วย นอกจากนี้ ยังสามารถลดขนาดของพื้นที่เพื่อรองรับเหตุฉุกเฉินลงให้อยู่ในบริเวณของโรงไฟฟ้าได้ จึงทำให้ลดข้อจำกัดในการเลือกพื้นที่ตั้งโรงไฟฟ้าลงได้

   SMRs ได้ถูกพัฒนาทั้งในรูปแบบที่เป็นแบบเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวและหลายเครื่องปฏิกรณ์ (โมดูล) เพื่อใช้ในโรงไฟฟ้า โดยรูปแบบของโรงไฟฟ้าแบบหลายโมดูลนั้นจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามความต้องการจากการเพิ่มโมดูล ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยี NuScale ที่ออกแบบโรงไฟฟ้าให้รองรับได้ถึง 12 โมดูล มีกำลังการผลิตโมดูลละ 60 เมกกะวัตต์ไฟฟ้า (MWe) ดังนั้นจึงสามารถปรับกำลังการผลิตได้ตั้งแต่ 60-720 เมกกะวัตต์ไฟฟ้า (MWe) ทำให้ระบบมีความยืดหยุ่นเหมาะกับการใช้ในรูปแบบผสมร่วมกับพลังงานหมุนเวียนในช่วงเวลาที่ผลิตไฟฟ้าไม่ได้ ทั้งนี้ คาดการณ์ว่า NuScale จะเริ่มเดินเครื่องใน 6-7 ปีข้างหน้า โดยขณะนี้ได้รับใบอนุญาตการออกแบบ (Design Certification) จาก US-NRC ซึ่งเป็นหน่วยงานกำกับดูแลทางด้านนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกาแล้ว

   สำหรับการใช้งานของ SMRs ได้เริ่มมีการใช้งานแล้วในประเทศรัสเซียและจีน และมีอีกหลายประเทศที่มีแผนและอยู่ระหว่างการพิจารณานำ SMRs มาใช้ เพื่อสร้างทดแทนโรงไฟฟ้าถ่านหินที่จะหมดอายุการใช้งาน ซึ่งเป็นการสนับสนุนนโยบายความเป็นกลางทางคาร์บอน ในการช่วยแก้ปัญหาภาวะโลกร้อนที่รุนแรงมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากการเดินเครื่องของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์นั้นจะไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไม่ทำให้เกิดมลภาวะแต่อย่างใด โดยในอนาคตประเทศไทยเราก็อาจจะมีการพิจารณานำนวัตกรรมนี้มาใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้าให้กับคนไทย ค่ะ

   แล้วกลับมาพบกับเรื่องราวสาระดี ๆ ทางด้านพลังงานกันได้ใหม่ในตอนหน้านะคะ สำหรับวันนี้ สวัสดีค่ะ