“การเพิ่มกำลังผลิตโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (Power Uprate): นวัตกรรมพลังงานกับการกำกับดูแลความปลอดภัย”

                 ล่าสุดมีกรณีศึกษาที่น่าสนใจในสหรัฐอเมริกา เมื่อ Google ประกาศสนับสนุนค่าใช้จ่ายในการเพิ่มกำลังผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Hatch และ Vogtle ของบริษัท Georgia Power ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มกำลังผลิตเข้าระบบได้ถึง 96 เมกะวัตต์ (MW) ภายใต้การพิจารณาอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐ

                ในฐานะที่สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) เป็นหน่วยงานกำกับดูแลความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และรังสีของชาติ จึงขอนำเสนอข้อมูลเชิงวิชาการและมุมมองด้านการกำกับดูแลความปลอดภัยของกระบวนการ Power Uprate ที่ดำเนินการในระดับสากล

                Power Uprate ในมุมมองของการกำกับดูแล

                การทำ Power Uprate คือการปรับเพิ่มระดับกำลังผลิตความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (Reactor) ให้สูงกว่าขีดจำกัดเดิมที่ได้รับใบอนุญาต (Licensed Thermal Power) กระบวนการนี้ไม่ใช่เพียงการปรับแต่งเครื่องจักร แต่ต้องผ่านการวิเคราะห์ความปลอดภัย (Safety Analysis) และได้รับอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล เช่น คณะกรรมการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ (U.S. NRC) โดยแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก:

                • Measurement Uncertainty Recapture (MUR) Uprate (เพิ่มกำลังผลิตน้อยกว่า 2%): อาศัยเทคโนโลยีการวัดที่แม่นยำขึ้น เช่น การใช้อุปกรณ์วัดอัตราการไหลของน้ำป้อน (Feedwater Flow) ที่มีความคลาดเคลื่อนต่ำ ทำให้สามารถเดินเครื่องเข้าใกล้ขีดจำกัดสูงสุดได้มากขึ้นโดยยังคงรักษาระยะขอบเขตความปลอดภัย (Safety Margin) ไว้ตามมาตรฐาน

                • Stretch Power Uprate (เพิ่มกำลังผลิต 2–7%): เป็นการเพิ่มกำลังผลิตให้อยู่ในระดับสูงสุดตามที่เครื่องปฏิกรณ์ได้รับการออกแบบไว้ (Design Capacity) มักทำได้โดยการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การเดินเครื่อง โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์หลัก

                • Extended Power Uprate (EPU) (เพิ่มกำลังผลิตสูงสุดถึง 20%): เป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่ที่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์สำคัญเพื่อให้รองรับปริมาณความร้อนและไอน้ำที่เพิ่มขึ้น เช่น กังหันแรงดันสูง (High-pressure Turbine) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Main Generator) และระบบหล่อเย็น

ทำไมการเพิ่มกำลังผลิตจึงต้องประเมินความปลอดภัยทั้งระบบ?

                หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์คือเครื่องปฏิกรณ์ผลิตความร้อนเพื่อต้มน้ำให้กลายเป็นไอ นำไปหมุนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อเพิ่มการผลิตความร้อน ภาระของทุกระบบที่เกี่ยวข้องจะสูงขึ้นตามไปด้วย

                ในกระบวนการประเมินเพื่อออกใบอนุญาต Power Uprate หน่วยงานกำกับดูแลจะตรวจสอบความสอดคล้องทางวิศวกรรมในเชิงระบบบูรณาการ (Integrated System) ครอบคลุมประเด็นต่อไปนี้:

                • ฟิสิกส์เครื่องปฏิกรณ์และเชื้อเพลิง (Reactor Physics & Fuel): การเผาไหม้เชื้อเพลิงและการควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ระดับพลังงานสูงขึ้น

                • อุณหพลศาสตร์และชลศาสตร์ (Thermal-Hydraulics): การถ่ายเทความร้อนและพฤติกรรมของน้ำหล่อเย็นในสภาวะปกติและสภาวะฉุกเฉิน

                • ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและอุปกรณ์ (Equipment Capacity): การทนทานต่อแรงดัน อุณหภูมิ และการสึกหรอของท่อ วาล์ว และกังหัน

                • การประเมินความปลอดภัย (Safety Analysis): ระบบความปลอดภัยสำรองต้องสามารถทำงานและควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างสมบูรณ์หากเกิดเหตุขัดข้อง

                สหรัฐอเมริกามีการกำกับดูแลกระบวนการนี้มาอย่างยาวนาน ข้อมูลจาก U.S. NRC ระบุว่า ณ เดือนมกราคม 2565 มีการอนุมัติ Power Uprate ไปแล้วถึง 171 ครั้ง คิดเป็นการเพิ่มกำลังผลิตรวมกว่า 8,030 MWe สะท้อนให้เห็นว่าการปรับปรุงเทคโนโลยีควบคู่กับการกำกับดูแลที่เข้มงวด สามารถยืดอายุและเพิ่มศักยภาพของโครงสร้างพื้นฐานเดิมได้อย่างปลอดภัย

                การเตรียมความพร้อมของประเทศไทย

                สำหรับประเทศไทย ปัจจุบันยังไม่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ ทว่าในบริบทของการเปลี่ยนผ่านพลังงาน (Energy Transition) และแผนการพิจารณาเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (SMR) ในอนาคต แนวคิดเรื่อง Power Uprate ให้บทเรียนสำคัญในด้าน “การออกแบบและการวางแผนระยะยาว”

                สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ (ปส.) มีการติดตามและศึกษาแนวปฏิบัติด้านการกำกับดูแลจากทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) และประเทศผู้นำด้านนิวเคลียร์อย่างใกล้ชิด เพื่อเตรียมความพร้อมของโครงสร้างพื้นฐานทางกฎหมายและบุคลากร หากประเทศไทยมีการนำเทคโนโลยีนิวเคลียร์มาใช้ การประเมินทางวิศวกรรมตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ การจัดการเชื้อเพลิง ไปจนถึงการประเมินขีดความสามารถในการรองรับการขยายกำลังผลิต (Uprate) ในอนาคต จะต้องอยู่ภายใต้กรอบการกำกับดูแลความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และรังสีสูงสุด เพื่อสร้างความมั่นใจแก่ประชาชนและสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

                เอกสารอ้างอิงและที่มาของข้อมูล:

               • Power Engineering — Google to pay for nuclear uprates at Georgia Power’s Hatch, Vogtle plants

               • U.S. NRC — Types of Power Uprates, Backgrounder, and Approved Applications

               • Georgia Power — 2025 Integrated Resource Plan

              ขอบคุณข้อมูลจาก Nuclear Engineering, Chulalongkorn University…. https://www.facebook.com/share/p/18CDo5hPbC/?mibextid=wwXIfr

              นายแพทย์รุ่งเรือง กิจผาติ เลขาธิการสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

               บทความนี้เผยแพร่ เว็บไซต์ www.oap.go.th และ Facebook สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ https://www.facebook.com/share/p/1E4hD8rrZo/