Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
7 ก.พ. เวลา 15:32 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

Nuclear Update(ต่อ) กับความก้าวหน้าการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยุคที่ 4 ทั้ง อเมริกา จีน และรัสเซีย

จากคราวที่แล้วเราพูดถึงการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยุคที่ 4 ซึ่งมีด้วยกัน 6 รูปแบบ มาวันนี้จะมาอัพเดทกันว่าเขาพัฒนากันไปถึงไหนบ้างแล้ว
** เอาที่ก้าวหน้าสุดกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบ HTR-PM ที่เริ่มเข้าสู่การเดินเครื่องเชิงพาณิชย์ในประเทศจีน **
โรงไฟฟ้าแห่งนี้ใช้เตาปฏิกรณ์เป็นแบบ High Temperature Gas-Cooled Reactor: Pebble-bed Module (HTR-PM) หรือ VHTR ใช้ก๊าซฮีเลียมเป็นสารหล่อเย็นและใช้เชื้อเพลิง TRISO ตั้งอยู่ในมณฑลซานตงด้านตะวันออกของจีนติดกับทะเลเหลือง
เตาแบบนี้จะใส่เชื้อเพลิงตั้งต้นเอาไว้ในแกนเตาทรงกรวย เชื้อเพลิงที่ใกล้หมดก็จะถูกทยอยคัดออกจากด้านล่างและเติมเม็ดเชื้อเพลิงใหม่เข้าไปทดแทนจากด้านบน
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งนี้ประกอบด้วยเตาปฏิกรณ์ขนาดเล็ก 2 เตาขนาด 250 MWt (เมกกะวัตต์ความร้อน) ทำงานร่วมกันในการผลิตไอน้ำอุณหภูมิและแรงดันสูงยิ่งยวด(500 องศาเซลเซียส) ก่อนนำไปใช้งานตามความต้องการไม่ว่าจะเป็นการผลิตไฟฟ้า(ขนาดกำลังการผลิต 210 เมกกะวัตต์) หรือใช้ใน Process การผลิตของโรงงานปิโตรเคมี, ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจน
โดยเมื่อปีที่แล้วโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งนี้ได้ผ่านการทดสอบการหยุดระบบถ่ายเทความร้อนขณะที่เตาเดินเครื่องด้วยกำลัง 200 MWt ไปแล้ว 2 ครั้ง ซึ่งเตาสามารถคุมอุณหภูมิได้และค่อย ๆ เย็นตัวลงได้เองแม้ไม่มีการระบายความร้อนออกจากแกนเตาด้วยระบบหล่อเย็น ซึ่งก็คือการทดสอบคอนเซป Fail safe นั่นเอง ทำให้แม้โรงไฟฟ้านี้จะโดนสึนามิถล่มไฟดับสนิทเตาก็ดับเองได้ไม่มีปัญหา
3
โฉมหน้าโรงไฟ้ฟานิวเคลียร์รุ่นที่ 4 ที่เริ่มเดินเครื่องแล้วที่จีน
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งนี้เริ่มงานก่อสร้างมาตั้งแต่ปี 2012 ก่อนจะได้รับอนุญาติเดินเครื่องในเดือนสิงหาคมปี 2021 และเริ่มทดสอบจ่ายไฟเข้าระบบในเดือนธันวาคมปี 2021 โดยการพัฒนาโครงการนี้อยู่ภายใต้ความร่วมมือของมหาวิทยาลัยชิงหวา และ China National Nuclear Coorporation ในการออกแบบและก่อสร้าง โดยมี China Huaneng Group เป็นเจ้าของและคนเดินเครื่อง
ปัจจุบันโรงไฟฟ้านี้ผ่านการทดสอบเดินเครื่องต่อเนื่อง 168 ชั่วโมงเป็นที่เรียบร้อย และยังคงเดินเครื่องทดสอบอยู่จนถึงวันนี้ ซึ่งจีนมีแผนที่จะสร้างโรงไฟฟ้าแบบนี้เพิ่มโดยมีกำลังการผลิตไฟฟ้าที่ 650 เมกกะวัตต์ โดยใช้แหล่งพลังงานจากเตาปฏิกรณ์ขนาดเล็ก 6 เตา
** ย้ายมาฝั่งอเมริกากับการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้เกลือเหลวเป็นสารหล่อเย็น **
เมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา Kairos Power ผู้พัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบ MSR ประสบความสำเร็จในการเดินเครื่อง Engineering Testing Unit หรือ ETU ในการหมุนเวียนสารละลายเกลือเหลว Flibe ที่ประกอบไปด้วย ลิเธียม ฟลูออรีนและเบริลเลียม ต่อเนื่อง 1,000 ชั่วโมง(ยังไม่ได้ใส่เม็ดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ผสม)
ETU 1.0 ในรัฐนิวเม็กซิโกของ Kairos Power
จุดประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติของ Flibe และรวมรวบข้อมูลประเด็นปัญหาทางเทคนิคต่าง ๆ ที่อาจจะต้องนำไปปรับปรุงแก้ไขก่อนนำไปใช้งานในเตาปฏิกรณ์
และเมื่อรวบรวมข้อมูลได้มากพอตามแผน Kairos Power ก็จะทำการรื้อเครื่อง ETU 1.0 และเริ่มก่อสร้าง ETU 2.0 เพื่อทดสอบคอนเซปโครงสร้างและการทำงานของเตาแบบ Modular ก่อนจะทำการสร้าง ETU 3.0 ซึ่งเป็นเตาปฏิกรณ์ต้นแบบขนาด 35 MWt ในเฟสถัดไป ซึ่งตั้งเป้าเริ่มการออกแบบก่อสร้างสิ้นปีนี้
** มาต่อที่ทางฝั่งรัสเซียกันบ้าง กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ชนิดหล่อเย็นด้วยตะกั่วเหลว (LFR) **
จุดเด่นของเตาชนิดนี้คือการหล่อเย็นด้วยตะกั่วเหลวที่อาศัยการไหลเวียนของตะกั่วเหลวในเตาด้วยผลต่างอุณหภูมิ(convection flow) และแรงโน้มถ่วงในการทำหน้าที่พาสารหล่อเย็นไปยังบริเวณเป้าหมาย ช่วยลดอุปกรณ์และระบบในการพาสารหล่อเย็นเข้าไปยังแกนเตา
เตา BREST-OD-300 เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Rosatom's Proryv ในการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต้นแบบขนาด 300 เมกกะวัตต์ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าในยุคที่ 4 จ่ายไฟให้กับนิคมอุตสาหกรรมเคมีในไซบีเรียตะวันตก(มีกำลังการให้ความร้อนของเตาอยู่ที่ 700 MWt)
โดยในนิคมนี้ก็จะมีโรงงานผลิตและรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ชนิดผสมยูเรเนียมและพลูโตเนียมไนไตร ซึ่งจะก่อสร้างไปด้วยกันโดยเริ่มการก่อสร้างโรงงานผลิตในปี 2023 และโรงงานรีไซเคิลในปีนี้
แผ่นเหล็กปิดก้นเตาหนัก 165 ตันซึ่งนี่เป็นเพียงส่วนหนึ่ง ทำให้เตาปฏิกรณ์ชนิดนี้ไม่สามารถประกอบที่โรงงานได้ต้องมาทำการประกอบที่หน้างาน
ซึ่งเมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา BREST-OD-300 ก็ได้เริ่มทำการติดตั้งแผ่นเหล็กหนัก 165 ตันที่เป็นฐานของตัวเตาปฏิกรณ์ซึ่งถือเป็นหมุดหมายสำคัญในการก่อสร้าง และคาดว่า BREST-OD-300 จะเริ่มเดินเครื่องได้ภายในปี 2026
ทั้งนี้เตาประเภท Fast neutron reactors ที่ใช้นิวตรอนพลังงานสูงเป็นตัวทำปฏิกิริยาลูกโซ่นั้นสามารถใช้ธาตุไอโซโทปที่เกิดในเตาปฏิกรณ์รุ่นก่อนหน้ามาใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ รวมถึงการทำปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดในเตาทำให้เกิดการสร้างเชื้อเพลิงใหม่ขึ้นมาได้มากกว่าที่ใช้ไป อย่างเช่นการสร้างพลูโตเนียม-239 จากยูเรเนียม-238 ซึ่งเป็นยูเรเนียมธรรมชาติ
อนุกรมการเกิดพลูโตเนียม-239 จากยูเรเนียม-238
ซึ่งเจ้ายูเรเนียม-238 นี้เป็นยูเรเนียมที่พบกว่า 99% ของยูเรเนียมที่พบในธรรมชาติ นั่นทำให้เตาชนิดนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์จากยูเรเนียม-238 ในการเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้มากกว่าที่เป็นอยู่อย่างมาก(เตาในรุ่นก่อนหน้าจะใช้ยูเรเนียม-235 เป็นเชื้อเพลิงซึ่งก็ต้องมีขั้นตอนการสกัดแยกก่อน)
BREST-OD-300 หลังจากเริ่มเดินเครื่องก็จะทำการทดสอบการใช้งานเป็นเวลา 10 ปี หลัก ๆ ก็เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง คอนเซปการใช้กากเชื้อเพลงนิวเคลียร์จากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยุคก่อนหน้า การรีไซเคิลเชื้อเพลิง เมื่อทดสอบเสร็จก็จะถูกนำเข้าใช้งานเชิงพาณิชย์ต่อไป
เมื่อ BREST-OD-300 เข้าสู่การเดินเครื่องเชิงพาณิชย์ก็จะตามมาด้วย BR-1200 ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบ LFR รุ่นใช้งานเต็มรูปแบบด้วยกำลังการผลิตไฟฟ้าขนาด 1,200 เมกกะวัตต์(2,800 MWt)
และนี่ก็เป็นตัวอย่างความก้าวหน้าการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยุคใหม่ของ 3 ชาติมหาอำนาจทางนิวเคลียร์ และจริง ๆ ยังมีอีกหลายโครงการและหลายกิจการที่ยังคงพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์อยู่ ถ้ามีอันไหนน่าสนใจก็จะมาอัพเดทให้ได้ทราบกันต่อไป ;)

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา