นักวิเคราะห์จาก บมจ.ธนาคารกรุงไทย แนะเทรนด์พลังงานแห่งอนาคต สู้การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ คือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็ก หรือ SMR ที่ปัจจุบันขนาดเล็กลงมาก ลดข้อจำกัดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยุคเก่า แต่ผลิตไฟฟ้าได้ตลอดเวลา ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก

บทวิเคราะห์โดยนายสุปรีย์ ศรีสำราญ และ นายพงษ์ประภา นภาพฤกษ์ชาติ นักวิเคราะห์จาก บมจ.ธนาคารกรุงไทย

กระแสการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ทวีความเข้มข้นขึ้นเรื่อยๆ ภาคพลังงานโดยเฉพาะการผลิตไฟฟ้า ซึ่งมีการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก (Green house gas) ที่เป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อนถึงราว 30% ของปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปลดปล่อยทั้งหมดทั่วโลก1 ถือเป็นอีกหนึ่งเป้าหมายสำคัญที่ภาครัฐและเอกชนทั่วโลกตั้งเป้า ที่จะลดก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และหันมาใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ ลม และน้ำมากขึ้น

อย่างไรก็ดี พลังงานหมุนเวียนเหล่านี้ยังมีข้อจำกัดด้านเสถียรภาพของพลังงานที่ไม่สามารถทำการผลิตกระแสไฟฟ้าได้ตลอดเวลา หนึ่งทางเลือกที่ถูกหยิบยกขึ้นมาพูดถึงมากขึ้นคือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งสามารถสร้างไฟฟ้าได้ตลอดเวลา อีกทั้งยังมีการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตไฟฟ้าที่น้อย

แต่เนื่องจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิม มีขนาดที่ค่อนข้างใหญ่และใช้เงินลงทุนสูง ในช่วงที่ผ่านมาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กแบบโมดูล (Small Modular Reactor: SMR) ซึ่งสามารถลดข้อจำกัดเหล่านี้ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิมได้ จึงถูกพัฒนามากขึ้น 

รู้จักกับโรงไฟฟ้า SMR

เจ้า SMR หรือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กแบบโมดูล (Small Modular Reactor) เป็นโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ขนาดเล็ก แยกเป็นหน่วยย่อยที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างอิสระภายในหน่วยย่อยเดียว SMR มีขนาดกำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดถึง 300 MW ต่อหน่วย หรือประมาณ 1 ใน 3 ของขนาดกำลังการผลิตไฟฟ้าของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบดั้งเดิม

หลักการทำงานของ SMR เป็นแบบพลังงานนิวเคลียร์ประเภทฟิชชั่น (Nuclear Fission) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีแตกตัวเป็นนิวเคลียสที่เล็กลง ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานในรูปพลังงานความร้อนปริมาณมากออกมา ซึ่งความร้อนนี้สามารถนำไปใช้ทำให้สารหล่อเย็น เช่น น้ำกลายเป็นไอน้ำ เพื่อใช้ขับเคลื่อนกังหันใบพัด หรือ เทอร์ไบน์ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อไป โดย SMR จะถูกผลิตจากโรงงานในรูปแบบโมดูลและขนส่งไปติดตั้งยังสถานที่ปลายทางที่ต้องการ

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ SMR กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิม แตกต่างอย่างไร

ถึงแม้ว่า SMR มีกำลังการผลิตน้อยกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิม แต่การพัฒนา SMR มีความสะดวกกว่ามากทั้งในแง่พื้นที่โรงไฟฟ้า การก่อสร้างและติดตั้งอุปกรณ์ รวมถึงปริมาณกากกัมตรังสีที่น้อยกว่าอีกด้วย ซึ่งส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายในการพัฒนาSMR น้อยกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิม SMR ถูกออกแบบให้เป็นหน่วยย่อย (โมดูล) จึงสามารถแยกผลิตเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จากสถานที่อื่นแล้วนำมาติดตั้งที่โรงงานไฟฟ้าภายหลังได้ ซึ่งช่วยลดระยะเวลาและค่าใช้จ่ายในการพัฒนาโครงการ อีกทั้งยังสามารถขยายกำลังการผลิตได้ในอนาคตจากการเพิ่มหน่วยย่อย นอกจากนี้ ด้วยขนาดที่เล็กกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิม ทำให้โรงไฟฟ้า SMR มีความร้อนในระบบและกากกัมตรังสีที่น้อยกว่า ทำให้ควบคุมการทำงานได้สะดวกกว่าด้วย

ประเภทของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ SMR

สำหรับโรงไฟฟ้า SMR โดยทั่วไปสามารถแบ่งได้เป็น 6 ประเภท ได้แก่
1.Land-Based Water-Cooled SMRs
2.Marine-Based SMRs
3.Gas-Cooled SMRs
4.Liquid Metal-Cooled SMRs
5.Molten Salt SMRs
6.Microreactor SMRs

แต่ละประเภทเป็นการแยกประเภทตามคุณสมบัติหลักและเทคโนโลยี เช่น การใช้สารหล่อเย็น ที่มีความแตกต่างกัน เช่น น้ำ ฮีเลียม โลหะเหลว ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่แตกต่างกัน

นอกจากนี้ ยังรวมถึงลักษณะการติดตั้ง เช่น บนบก บนแพลอยน้ำ หรือ SMR บางประเภทที่มีขนาดเล็กจึงสามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ส่งผลถึงการลงทุน SMR ในแต่ละประเภท เช่น การลงทุนใน Land-Based Water-Cooled SMRs ซึ่งใช้น้ำระบายความร้อนและไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ มีค่าใช้จ่ายในการพัฒนาเพียง 4-6 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อเมกะวัตต์ ซึ่งต่ำกว่าการลงทุนใน Microreactor SMRs ที่ใช้ฮีเลียม เกลือหลอมเหลว และสามารถย้ายที่ตั้งได้ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายในการพัฒนาสูงถึง 10-15 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อเมกะวัตต์

ความพร้อมด้านเทคโนโลยีของ SMR แต่ละประเภท

นักวิอเคราะห์ของธนาคารกรุงไทยมองว่า หากพิจารณาระดับความพร้อมของเทคโนโลยี (Technology Readiness Level: TRL) ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็ก (SMR) แต่ละประเภท จะพบว่า Marine Based Water-Cooled SMRs กับ Land-Based Water-Cooled SMRs และ Gas-Cooled SMRs ถูกพัฒนาในระดับที่สามารถนำไปใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้จริง (TRL: 8-9)  ขณะที่ Liquid Metal-Cooled Fast Neutron SMRs และ Microreactor SMRs ถูกพัฒนาในระดับที่ทดสอบต้นแบบ (Prototype) ในห้องปฏิบัติการที่มีความละเอียดสูง (TRL: 6) นอกจากนั้น Liquid Metal-Cooled Fast Neutron SMRs และ Microreactor SMRs คาดว่าจะถูกพัฒนาให้สามารถใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้จริง (TRL: 8-9) ในปี 2569 และ 2572 ตามลำดับ

สำหรับ Molten Salt SMRs ถูกพัฒนาในระดับที่แนวความคิดของเทคโนโลยีได้ผ่านการพิสูจน์และผลมีจากการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการ (TRL: 4-5) และคาดว่าสามารถถูกนำไปใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้จริง (TRL: 8-9) ในช่วงปี 2573-78 ตามลำดับ

สถานการณ์ปัจจุบัน ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กทั่วโลก
ปัจจุบัน มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็ก (SMR) 2 แห่ง ที่จ่ายไฟฟ้าเข้าระบบเชิงพาณิชย์ไปแล้ว ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้ารวม 270 เมกะวัตต์ แบ่งเป็น Marine-Based Water-Cooled SMRs ในรัสเซีย ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้า 70 เมกะวัตต์ และ Gas-Cooled SMRs ในจีน ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้า 200 เมกะวัตต์

นอกจากนั้น ยังมีโรงไฟฟ้า SMR ที่กำลัง ถูกก่อสร้างอีก 4 แห่ง ทั้งในรูปแบบ Pilot Demonstration (TRL:7) และรูปแบบที่สามารถใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้จริง (TRL:8-9) ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด 485 เมกะวัตต์ 5 โดยคาดว่า Land-Based Water-Cooled SMRs ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้าราว 125 เมกะวัตต์ ในจีน และ Liquid Metal-Cooled Fast Neutron SMRs ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้าราว 300 เมกะวัตต์ ในรัสเซีย จะจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบเชิงพาณิชย์ในปี 25695

ขณะที่ Molten Salt SMRs ในรูปแบบ Pilot Demonstration ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้าราว 35 เมกะวัตต์ ในสหรัฐฯ มีแผนที่จะเปิดให้บริการในปี 2570 นอกจากนั้น Land-Based Water-Cooled SMRs ซึ่งมีกำลังการผลิตไฟฟ้าราว 25 เมกะวัตต์ ในอาร์เจนติน่า มีแผนที่จะจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบเชิงพาณิชย์ในปี 2571

ประเทศไทยกับโรงไฟฟ้า SMR

ส่วน ประเทศไทย หน่วยงานภาครัฐของไทยก็กำลังศึกษาเทคโนโลยี SMR เพื่อเตรียมการออกข้อกำหนดมาตรฐานและขั้นตอนการกำกับดูแล โดยศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (เอ็นเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ก็ศึกษาเรื่องนี้ เพราะถือเป็นหนึ่งในด้านพลังงานที่มาเพื่อสู้กับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง รวมทั้งจะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันด้านเศรษฐกิจของประเทศไทย ในแง่ความมั่นคงทางพลังงาน และดึงดูดการลงทุนในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีไอที และดาต้าเซ็นเตอร์ โดยเฉพาะการใช้ SMR เพื่อผลิตไฟฟ้าสีเขียว 

ทางศูนย์ฯ ได้มีการทำความเข้าใจกับประชาชน ถึงการใช้งานโรงไฟฟ้านิวเคลยร์ขนาดเล็ก หรือ SMR เครื่องเตาปฏิกรณ์ขนาดเล็กเพื่อผลิตไฟฟ้าใช้เฉพาะพื้นที่ ที่เป็นสิ่งจำเป็นในระหว่างช่วงเวลาที่ไทยต้องเดินหน้าสู่ NetZero ทางศูนย์ก็ดำเนินการส่วนนี้ไปด้วย ขณะนี้ SMR เป็นการพัฒนาออกแบบมายุคที่ 5 ปลอดภัยมากกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบเก่า อุณหภูมิจะไม่สูง ขนาดที่เล็กหากเกิดอุบัติเหตุ ความเสียหายจะเป็นวงจำกัดภายในอาคาร 

ในด้านโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็ก (SMR) ประเทศไทยเราอยู่ระหว่างรอดูผลการใช้งานจากต่างประเทศก่อน ที่ในตอนนี้มี 2 ประเทศเริ่มใช้ไปแล้วโดยเทคโนโลยีนี้มีผู้ผลิต SMR ที่น่าจับตา 2 ชาติ คือ จีนและสหรัฐอเมริกา เราดูอย่างใกล้ชิดและคำนึงเรื่องความปลอดภัย แต่การเอามาใช้ในระยะแรกต้นทุนจะสูงกว่า เพราะเป็นการเริ่มใช้งานโรงไฟฟ้าครั้งแรก แต่หากใช้งานเรื่อยๆ ก็จะถูก และการที่ดาต้าเซ็นเตอร์อยากได้ไฟฟ้าเขียว นี่ก็เป็นอีกโซลูชั่นหนึ่งสำหรับ การใช้ไฟฟ้าสีเขียว เพราะโซลูชั่นนี้ สามารถติดตามนิคมอุตสาหกรรมได้ น่าจะเป็นทางออกที่ดีที่สุด.