โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ไฟฟ้า นับเป็นปัจจัยสำคัญต่อการดำรงชีวิตและการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมของประเทศโดยรวม ปัจจุบันสถิติการใช้ไฟฟ้าของประเทศไทยได้เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจำเป็นต้องพึ่งพาทรัพยากรเชื้อเพลิงหลัก ได้แก่ น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติรวมถึงส่งเสริมให้มีการใช้พลังงานหมุนเวียนและพลังงานทดแทน รูปแบบต่าง ๆ ควบคู่กันไป สำหรับพลังงานนิวเคลียร์ นับเป็นอีกทางเลือกหนึ่งตามแผนยุทธศาสตร์ด้านความมั่นคงด้านพลังงานประเทศ ทั้งนี้เทคโนโลยีและมาตรฐานความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมาเป็นระยะเวลากว่า 50 ปี โดยปัจจุบันมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กระจายอยู่ในประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกรวม 437 โรง รวมทั้งอยู่ระหว่างดำเนินการก่อสร้างเพิ่มอีกในทวีปอเมริกา ยุโรป และเอเชีย ลักษณะโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทหนึ่ง ซึ่งเรียกชื่อตามประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้า ทั้งนี้ต้นกำเนิดพลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะอาศัยพลังความร้อนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการแตกตัวของธาตุยูเรเนียม แล้วนำไปใช้ในกระบวนการผลิตไอน้ำที่ใช้ในการเดินเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รูปแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยทั่วไปประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก อาคารปฏิกรณ์ อาคารกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอาคารอุปกรณ์ประกอบ รวมถึงบางแห่งอาจมีหอระบายความร้อน (Cooling Tower) ด้วย โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่นิยมใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกมี 3 แบบ ได้แก่ - แบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor – BWR) - แบบความดันสูง (Pressurized Water Reactor –PWR) - แบบแคนดู (CANDU)

กระบวนการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบน้ำเดือด

ระบบผลิตไอน้ำเป็นแบบวงจรเดียว ความดันภายในหม้อปฏิกรณ์ประมาณ 6 – 9 ล้านปาสกาล อุณหภูมิน้ำประมาณ 285 องศาเซลเซียส ไอน้ำจะถูกส่งไปกังหันโดยตรงเพื่อผลิตไฟฟ้า

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบความดันสูง

ระบบผลิตไอน้ำเป็นแบบสองวงจร ความดันภายในหม้อปฏิกรณ์ประมาณ 15.6 ล้านปาสกาล อุณหภูมิน้ำสูง ประมาณ 315 องศาเซลเซียส แต่ไม่เดือดเป็นไอเนื่องจากถูกควบคุมด้วยเครื่องอัดความดัน น้ำร้อนจะถูกส่งไปยังเครื่องผลิตไอน้ำเพื่อทำให้น้ำในอีกวงจรหนึ่งเดือด ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบแคนดู

ระบบผลิตไอน้ำเป็นแบบสองวงจร แต่ใช้น้ำหนักมวล (Heavy water,D2O) แทนน้ำธรรมดา น้ำหนักมวลในท่อเชื้อเพลิงมีความดันประมาณ 10 ล้านปาสกาล มีอุณหภูมิสูงประมาณ 310 องศาเซลเซียส แต่ไม่เดือดเป็นไอเนื่องจากถูกควบคุมด้วยเครื่องอัดความดันน้ำร้อนจะถูกส่งไปยังเครื่องผลิตไอน้ำเพื่อทำให้น้ำในอีกวงจรหนึ่งเดือด ไอน้ำไปยังกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า

แหล่งอ้างอิง

(http://www.energy.go.th/moen/KnowledgeDetail.aspx?id=61)

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (Combined Cycle Power Plant)

ลักษณะการทำงาน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม เป็นการนำเอาเทคโนโลยีของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ และโรไฟฟ้าพลังไอน้ำมาใช้งานเป็นระบบร่วมกัน โดยการนำไอเสียจากโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ ซึ่งมีความร้อนสูง (ประมาณ 500 องศาเซลเซียส) ไปผ่านหม้อน้ำ(Heat Recovery Steam Generator) และถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำ ทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ เพื่อขับกังหันไอน้ำ สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้าต่อไป โดยทั่วไปโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมจะประกอบด้วยเครื่องกังหันก๊าซ 1 – 4 เครื่องร่วมกับกังหันไอน้ำ1 เครื่อง โดยมีประสิทธิภาพรวม 40-45% มีอายุการใช้งานประมาณ 20 ปี และใช้เป็นโรงไฟฟ้าผลิตพลังงานปานกลางถึงระดับฐาน(Medium to Base Load Plant)

ส่วนประกอบที่สำคัญ
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมประกอบด้วย ส่วนสำคัญ 3 ส่วนคือ เครื่องกังหันก๊าซ(เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ) หม้อน้ำ(Waste Heat Boiler หรือ Heat Recovery Load Generator) และเครื่องกังหันไอน้ำ (เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ)
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม สามารถแยกประเภทตามลักษณะของหม้อน้ำ ได้เป็นแบบ Unfired Type และFired Typeซึ่งยังแบ่งออกเป็น Supplementary Fired และ Exhaust Fired ลักษณะการใช้เชื้อเพลิงของหม้อน้ำชนิดต่างๆของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมชนิดหม้อน้ำแบบ Unfired เป็นชนิดที่ไม่มีการใช้เชื้อเพลิง เพื่อการเผาไหม้ในหม้อน้ำแต่ใช้ไอเสียจากกังหันก๊าซเพียงอย่างเดียวโรงไฟฟ้าประเภทนี้กำลังผลิประมาณ 70 % จะเป็นกำลังผลิตจากเครื่องกังหันก๊าซและอีกประมาณ 30% จะเป็นกำลังผลิตจากเครื่องกังหันไอน้ำ
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมชนิดหม้อน้ำแบบ Supplementary Fired มีการใช้เชื้อเพลิงเผาไหม้ในหม้อน้ำเพิ่มกำลังผลิตผลิตของกังหันไอน้ำให้ประมาณ 50% ของกำลังผลิตทั้งหมดโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมชนิดหม้อน้ำแบบ Exhaust Fired เพิ่มระบบเชื้อเพลิงและการเผาไหม้ให้มากขึ้นอีก เพื่อใช้ประโยชน์จากการเผาไหม้อ๊อกซิเจนที่เหลืออยู่ในไอเสีย จากเครื่องกังหันก๊าซให้เต็มที่ ซึ่งจะเพิ่มกำลังผลิตจากกังหันไอน้ำให้สูงถึงประมาณ 80% ของกำลังผลิตทั้งหมด

แหล่งที่มา

(http://prinfo.egat.co.th/combined.html)