โรงงานไฟฟ้า

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ทุกวันนี้เรื่องราคาน้ำมันทำให้คนไทยตื่นตัวเรื่องพลังงานกันอย่างมาก โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็เป็นอีก 1 ทางเลือกที่ถูกยกขึ้นมาพูดถึงอีกครั้ง เรามาดูข้อมูลรอบด้านของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กัน
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จัดเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนชนิดหนึ่ง มีหลักการทำงาน คล้ายคลึงกับโรงไฟฟ้า ที่ใช้น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิง โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น สามารถแบ่งส่วนการทำงาน ได้ 2 ส่วน คือ

1. ส่วนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จะใส่แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ไว้ในน้ำภายในโครงสร้างที่ปิดสนิท เพื่อให้ความร้อน ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ไปต้มน้ำ ผลิตไอน้ำ แทนการผลิตไอน้ำ จากการสันดาปเชื้อเพลิง ชนิดที่ก่อให้เกิดก๊าซมลพิษ

2. ส่วนผลิตไฟฟ้า เป็นส่วนที่รับไอน้ำ จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แล้วส่งไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า ซึ่งส่วนนี้ เป็นองค์ประกอบ ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกชนิด

ส่วนประกอบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนกำเนิดพลังงาน ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กล่าวโดยกว้างๆ จะประกอบด้วย เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ น้ำที่ใช้ระบายความร้อน และเป็นสารหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วย ถังปฏิกรณ์ความดันสูง ระบบควบคุมปฏิกิริยา ระบบควบคุมความปลอดภัย ซึ่งช่วยป้องกันและแก้ไข กรณีเกิดเหตุฉุกเฉิน และระบบผลิตไอน้ำ เป็นต้นเชื้อเพลิงยูเรเนียม ที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยปกติจะมีความเข้มข้นของไอโซโทปยูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 2 (ที่เหลือเป็นยูเรเนียม-238 ซึ่งไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาฟิชชันได้ ในสภาวะของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วไป) ในรูปออกไซด์ ของยูเรเนียม โดยได้มาจากการ ถลุงแร่ยูเรเนียม ที่มีอยู่ในธรรมชาติ (ไอโซโทปยูเรเนียม ที่มีอยู่ในธรรมชาติ ประกอบด้วยยูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 0.7 และเป็นยูเรเนียม-238 ประมาณร้อยละ 99.27 ที่เหลือเป็นยูเรเนียม-234 ปริมาณน้อยมาก) แล้วนำไปผ่าน กระบวนการเสริมสมรรถนะ ให้มีปริมาณยูเรเนียม-235 มากขึ้น และหลังจากที่ ทำให้อยู่ในรูปของออกไซด์ แล้วถูกอัดทำให้เป็นเม็ดเล็กๆ บรรจุภายในแท่งโลหะผสม ของเซอร์โคเนียม ซึ่งจะถูกนำมารวมกลุ่มกัน เป็นมัดเชื้อเพลิง ประกอบกันเป็นแกนปฏิกรณ์ บรรจุอยู่ภายในถังปฏิกรณ์ ที่ทนความดันสูง ภายในถังปฏิกรณ์ มีน้ำ ที่อยู่ภายใต้การควบคุมความกดดันบรรจุอยู่ เพื่อใช้เป็นตัวระบายความร้อน ออกจากแท่งเชื้อเพลิงโดยตรง และยังใช้ประโยชน์ เป็นตัวหน่วงความเร็วของนิวตรอนด้วย เพื่อให้นิวตรอนที่เกิดขึ้น มีความเร็วพอเหมาะ ที่จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันต่อไปได้

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ในเชื้อเพลิงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้น ควบคุมได้โดยใช้แท่งควบคุม ซึ่งเป็นสารที่มีคุณสมบัติพิเศษ ในการดูดจับอนุภาคนิวตรอน เช่น โบรอนคาร์ไบด์ ทำหน้าที่ควบคุม ให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์เพิ่มขึ้น หรือลดลง ตามที่ต้องการ โดยการเลื่อนแท่งควบคุมเข้าออก ภายในแกนปฏิกรณ์ตามแนวขึ้นลง เพื่อดูดจับอนุภาคนิวตรอนส่วนเกิน
แบบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ปัจจุบันทั่วโลก ได้นิยมใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 แบบ ได้แก่

1.โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบใช้น้ำความดันสูง (Pressurized Water Reactor : PWR)

โรงไฟฟ้าชนิดนี้ จะถ่ายเทความร้อน จากแท่งเชื้อเพลิงให้น้ำ จนมีอุณหภูมิสูงประมาณ 320 องศาเซลเซียส ภายในถังขนาดใหญ่ จะอัดความดันสูงประมาณ 15 เมกะปาสคาล (Mpa) หรือประมาณ 150 เท่าของความดันบรรยากาศไว้ เพื่อไม่ให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ และนำน้ำส่วนนี้ ไปถ่ายเทความร้อน ให้แก่น้ำหล่อเย็นอีกระบบหนึ่ง เพื่อให้เกิดการเดือด และกลายเป็นไอน้ำออกมา เป็นการป้องกัน ไม่ให้น้ำในถังปฏิกรณ์ ซึ่งมีสารรังสีเจือปนอยู่ แพร่กระจายไปยังอุปกรณ์ส่วนอื่นๆ ตลอดจนป้องกัน การรั่ว ของสารกัมมันตรังสี สู่สิ่งแวดล้อม

2.โรงไฟฟ้าแบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor : BWR)

สามารถผลิตไอน้ำได้โดยตรง จากการต้มน้ำภายในถัง ซึ่งควบคุมความดันภายใน (ประมาณ 7 Mpa) ต่ำกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบแรก (PWR) ดังนั้น ความจำเป็น ในการใช้เครื่องผลิตไอน้ำ และแลกเปลี่ยนความร้อน ปั๊ม และอุปกรณ์ช่วยอื่นๆ ก็ลดลง แต่จำเป็นต้อง มีการก่อสร้างอาคารป้องกันรังสีไว้ ในระบบอุปกรณ์ส่วนต่างๆ ของโรงไฟฟ้า เนื่องจากไอน้ำจากถังปฏิกรณ์ จะถูกส่งผ่านไปยังอุปกรณ์เหล่านั้นโดยตรง3.โรงไฟฟ้าแบบใช้น้ำมวลหนักความดันสูง (Pressurized Heavy Water Reactor : PHWR)

ซึ่งประเทศแคนาดา เป็นผู้พัฒนาขึ้นมา จึงมักเรียกชื่อย่อว่า “CANDU” ซึ่งย่อมาจากคำว่า Canadian Deuterium Uranium มีการทำงานคล้ายคลึงกับ แบบ PWR แต่แตกต่างกันที่ มีการจัดแกนปฏิกรณ์ในแนวระนาบ และเป็นการต้มน้ำ ภายในท่อขนาดเล็ก จำนวนมาก ที่มีเชื้อเพลิงบรรจุอยู่ แทนการต้มน้ำ ภายในถังปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ เนื่องจากสามารถผลิตได้ง่ายกว่า การผลิตถังขนาดใหญ่ โดยใช้ “น้ำมวลหนัก” (Heavy Water, D2O) มาเป็นตัวระบายความร้อน จากแกนปฏิกรณ์ นอกจากนี้ ยังมีการแยกระบบใช้น้ำมวลหนัก เป็นตัวหน่วงความเร็ว ของนิวตรอนด้วย เนื่องจากน้ำมวลหนัก มีการดูดกลืนนิวตรอน น้อยกว่าน้ำธรรมดา ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ เกิดขึ้นได้ง่าย จึงสามารถใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียม ที่สกัดมาจากธรรมชาติ ซึ่งมียูเรเนียม-235 ประมาณร้อยละ 0.7 ได้ โดยไม่จำเป็น ต้องผ่านกระบวนการปรังปรุง ให้มีความเข้มข้นสูงขึ้น ทำให้ปริมาณผลิตผล จากการแตกตัว (fission product) ที่เกิดในแท่งเชื้อเพลิงใช้แล้ว มีน้อยกว่าเครื่องปฏิกรณ์ แบบใช้น้ำธรรมดา

ข้อดีและข้อเสียของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ข้อดี
1. เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถให้กำลังผลิตสูงกว่า 1,200 เมกะวัตต์
2. มีต้นทุนการผลิตไฟฟ้าแข่งขันได้กับโรงไฟฟ้าชนิดอื่น
3. เป็นโรงไฟฟ้าที่สะอาด ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ
4. สริมสร้างความมั่นคงของระบบผลิตไฟฟ้า เนื่องจากใช้เชื้อเพลิงน้อย ทำให้เสถียรภาพใน การจัดหาเชื้อเพลิง และราคาเชื้อเพลิง มีผลกระทบ ต่อต้นทุนการผลิตเล็กน้อย

ข้อเสีย
1. ใช้เงินลงทุนเริ่มต้นสูง
2. จำเป็นต้องเตรียมโครงสร้างพื้นฐาน และการพัฒนาบุคลากร เพื่อให้การดำเนินงาน เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ
3. จำเป็นต้องพัฒนา และเตรียมการ เกี่ยวกับการจัดกากกัมมันตรังสี การดำเนินงาน ด้านแผนฉุกเฉินทางรังสี และมาตรการควบคุม ความปลอดภัย เพื่อป้องกันอุบัติเหตุ
4. การยอมรับของประชาชน

โครงการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศไทย

ในปี พ.ศ. 2519 รัฐบาลได้อนุมัติ ให้การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ขนาด 600 เมกะวัตต์ ที่อ่าวไผ่ อำเภอศรีราชา จังหวัดชลบุรี แต่ได้มีการคัดค้าน จากประชาชน ทำให้รัฐบาลจัดสินใจ ล้มเลิกโครงการไปในที่สุด
คณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ ได้บรรจุในแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้า โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กำหนดให้มีโรงไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2563-2564 รวมกำลังผลิต 4,000 เมกะวัตต์ หรือจะเท่ากับปริมาณโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 4 โรงนั้น ระยะเวลาการก่อสร้างต่อโรงอยู่ที่ประมาณ 6-7 ปี
ด้านแหล่งข่าวจากสมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทยกล่าวว่า การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศไทย หากเริ่มวันนี้ยังถือว่า "ทันเวลา" เมื่อพิจารณาจากแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าฉบับล่าสุดที่กำหนดให้มีโรงไฟฟ้าในปี 2563-2564 รวมกำลังผลิต 4,000 เมกะวัตต์ หรือจะเท่ากับปริมาณโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 4 โรงนั้น ระยะเวลาการก่อสร้างต่อโรงอยู่ที่ประมาณ 6-7 ปี
ฉะนั้นกระบวนการทั้งหมดจะเหลือเพียงประมาณ 5 ปีเท่านั้น ก่อนที่จะมีการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โรงแรกในปี 2556 นี้

ดังนั้นหากประเทศไทยอยากให้มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทันตามระยะเวลาที่กำหนดไว้ในแผน PDP 2007 แล้ว หน่วยงานที่เกี่ยวข้องไม่ว่าจะเป็นภาครัฐ หรือ กฟผ.จะต้องเร่งดำเนินการใน 4 เรื่องคือ

1. กฎหมายว่าด้วยความรับผิดด้านนิวเคลียร์ (Nuclear liability Law) ซึ่งไม่แน่ใจว่าวันนี้ประเทศไทยมีกฎหมายนี้ไว้คุ้มครองผลกระทบที่จะเกิดขึ้นในอนาคตหรือไม่ เพราะไม่ว่าการก่อสร้างจะใช้บริษัทใดก็ตามที่ระบุว่าดีที่สุดในโลก แต่เมื่อ มีปัญหาเกิดขึ้นจะไม่มีการรับผิดชอบใดๆ ทั้งสิ้น

2. ความพร้อมด้านบุคลากร เช่น นักนิวเคลียร์เทคโนโลยี หรือ นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ ซึ่งในวันนี้เท่าที่ทราบประเทศไทยมีเพียง 2 คนเท่านั้น ที่จบในระดับปริญญาเอกด้านนี้ ยังไม่นับรวมกับบุคลากรของสำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติที่มีอยู่ หากเร่งเพิ่มบุคลากรตั้งแต่ระดับปริญญาตรีคือรับนักศึกษาเฉพาะด้านในช่วงปี 2551 และให้ศึกษาต่อเนื่องจนถึงระดับปริญญาโทและเอก จะสอดรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โรงแรกพอดีในปี 2563

3. การบริหารจัดการทางการเงินที่ดี เนื่องจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีต้นทุนสูงมาก ฉะนั้นไม่ว่าใครจะเข้ามาดำเนินการต้องคำนึงในเรื่องนี้ด้วย

4. การทำความเข้าใจกับประชาชนให้รับรู้ว่าวันนี้เทคโนโลยีก้าวหน้าไปมาก โดยเฉพาะในเรื่องของความปลอดภัย ที่สำคัญก็คือวันนี้ต้องเริ่มทำความเข้าใจกับประชาชนแล้วว่า มีความจำเป็นอย่างไรที่ประเทศไทย

จะต้องมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

แหล่งอ้างอิง

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์.(ออนไลน์).เข้าถึงได้จาก:

http://www.tlcthai.com/webboard/view_topic.php?table_id=1&cate_id=121&post_id=28385