เจาะโมเดล SMR สร้างซ้ำยิ่งถูก สหรัฐฯ ชู Fleet Approach ปั้นไทยฐานอุตฯนิวเคลียร์ภูมิภาค

นายเท็ด โจนส์ (Ted Jones) ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายความมั่นคงแห่งชาติและโครงการระหว่างประเทศ สถาบันพลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear Energy Institute : NEI) เปิดเผยในงาน  IAEA–United States Regional Workshop on Scaling SMR Deployment : From FOAK to NOAK Financing Models ว่า NEI เป็นองค์กรตัวแทนของบริษัทและหน่วยงานมากกว่า 400 แห่ง ทั้งในสหรัฐอเมริกาและอีก 18 ประเทศ ครอบคลุมผู้ดำเนินงานฝูงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในสหรัฐฯ จำนวน 94 เครื่อง, บริษัทออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ทุกขนาด ตั้งแต่ขนาดใหญ่, เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็ก SMR ไปจนถึง Micro-reactor ,บริษัทวิศวกรรม ก่อสร้าง และสนับสนุนโครงการนิวเคลียร์ รวมถึงมหาวิทยาลัยที่มีหลักสูตรวิศวกรรมนิวเคลียร์ และห้องปฏิบัติการวิจัยแห่งชาติของสหรัฐฯ (US National Laboratories) โดยมีการขยายกำลังการผลิตนิวเคลียร์ในสหรัฐฯมาตั้งแต่ทศวรรษ 1950 ซึ่งประมาณ 2 ใน 3 ของเครื่องปฏิกรณ์ที่เปิดดำเนินการอยู่ทั่วโลกอิงตามเทคโนโลยีของสหรัฐฯ

สำหรับการต่ออายุเครื่องปฏิกรณ์เดิมนั้น ผู้ดำเนินงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในสหรัฐฯ ได้ยื่นขอขยายอายุการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์เดิมจาก 40–60 ปี และมีแผนขยายอายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ที่มีอยู่เดิมมากกว่า 90% จาก 60 ปี ไปเป็น 80 ปี และเปิดกว้างสำหรับการต่ออายุเกิน 80 ปีในอนาคต

ส่วนเป้าหมายการสร้างใหม่ บริษัทสาธารณูปโภคในสหรัฐฯ แจ้งความต้องการสร้างกำลังการผลิตนิวเคลียร์ใหม่เพิ่มขึ้นมากกว่า 100 กิกะวัตต์ หรือ 100,000 เมกะวัตต์ ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายของรัฐบาลที่ต้องการเพิ่มกำลังการผลิตนิวเคลียร์เป็น 4 เท่า

ศูนย์ข้อมูล-AI ดันความค้องการใช้ไฟฟ้าพุ่ง

ด้านสาเหตุของอุปสงค์ที่พุ่งสูงมาจากความต้องการใช้ไฟฟ้าเติบโตอย่างรวดเร็วจากแหล่งอุปสงค์ใหม่ เช่น ศูนย์ข้อมูลและ AI ซึ่งพลังงานหมุนเวียนแบบหมุนเวียนตามธรรมชาติ (Intermittent sources) ไม่สามารถตอบสนองได้เพียงพอ แต่ต้องการพลังงานสะอาดที่มั่นคงและจ่ายไฟได้ต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง (Always-on, reliable clean energy)

นายเท็ด โจนส์ ยังกล่าวถึงการขยายสู่ต่างประเทศด้วยว่า สหรัฐฯ กำลังเร่งขยายกำลังการผลิตทั้งในประเทศ และตอบสนองความต้องการเทคโนโลยีนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ในต่างประเทศ ทั้งในยุโรปกลาง ยุโรปตะวันออก และภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

แนวทางปรับใช้เอเชียตะวันออกเฉียงใต้

ขณะที่แนวทางการปรับใช้ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และโมเดล Fleet Approach นั้น ประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้มีเศรษฐกิจที่เติบโตอย่างรวดเร็ว จึงต้องการไฟฟ้าที่พึ่งพาได้ สร้างความมั่นคงทางพลังงาน และลดการปล่อยคาร์บอน โดยข้อดีและข้อจำกัดของ SMR : เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กแบบโมดูลาร์ (SMRs) ช่วยให้เพิ่มกำลังการผลิตได้ทีละส่วน (Incremental capacity) เหมาะกับขนาดสายส่งที่หลากหลายและลูกค้าระดับอุตสาหกรรม 

อย่างไรก็ตาม การสร้าง SMR เพียงเครื่องเดียวไม่สามารถสร้างอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ที่ยั่งยืนได้ เพราะการทำโครงการเดี่ยวๆ จะต้องแบกรับต้นทุนวิศวกรรม จัดซื้อ ก่อสร้าง และบุคลากรซ้ำซ้อน

องค์ประกอบของ Fleet Approach ต้องทำในระดับขนาดใหญ่ (at scale) โดยอาศัย แบบมาตรฐานเดียวกัน (Common designs) ,ซัพพลายเออร์ที่ผ่านการรับรอง (Qualified suppliers) ,วิธีการก่อสร้างที่ทำซ้ำได้ (Repeatable construction methods) และทีมงานที่มีประสบการณ์ (Experienced teams)

ทั้งนี้ เพื่อทำให้การสร้างเครื่องปฏิกรณ์เครื่องที่ 2, เครื่องที่ 5 หรือเครื่องที่ 10 ทำได้ง่ายขึ้นและมีราคาถูกลงอย่างมาก โดยที่ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจระยะยาวนั้น จะช่วยสร้างการจ้างงานที่ยั่งยืน พัฒนาขีดความสามารถทางวิศวกรรมและการผลิตในประเทศ พัฒนาผู้จัดหาในท้องถิ่น และสร้างแรงงานทักษะสูง ซึ่งถือเป็นการยกระดับอุตสาหกรรมระยะยาว (Long-term industrial undertaking) ไม่ใช่แค่การซื้ออุปกรณ์จากผู้ขายต่างชาติ

 

ด้านโอกาสในการส่งออกนั้น หากเปรียบเทียบกับการผลิตเครื่องบิน เมื่อสร้างกระบวนการผลิตที่ทำซ้ำได้ นอกจากตอบสนองตลาดในประเทศแล้วยังสามารถส่งออกไปยังตลาดภูมิภาคและระดับโลกได้

3 ปัจจัยเพิ่มประสิทธิภาพ

ปัจจัยหลัก 3 ประการในการเพิ่มประสิทธิภาพ (Key Drivers for Efficiency) ประกอบด้วย

• การกำหนดมาตรฐาน (Standardization) ใช้แบบมาตรฐาน ทั้งงานออกแบบ วิศวกรรม อุปกรณ์ และวิธีการก่อสร้าง
• การรวมศูนย์ (Centralization) รวมศูนย์การจัดซื้อจัดจ้าง งานวิศวกรรม และบริการสนับสนุนเท่าที่จะทำได้
• ความร่วมมือ (Collaboration) สร้างความร่วมมือระหว่างผู้พัฒนาโครงการ, สาธารณูปโภคผู้ผลิตไฟฟ้า, ซัพพลายเออร์ และประเทศต่างๆ

“คำสั่งซื้อที่เกิดขึ้นต่อเนื่องจะช่วยคุ้มค่าการลงทุนในขีดความสามารถการผลิต ทำให้ทีมที่มีประสบการณ์ย้ายไปทำโครงการถัดไปได้ และต้นทุนจะลดลงจากการสะสมประสบการณ์ในการดำเนินโครงการอย่างต่อเนื่อง”

นายเท็ด โจนส์ ยังกล่าวถึงบทเรียนจากเกาหลีใต้ และโอกาสสำหรับประเทศไทย ด้วยว่า เกาหลีใต้เริ่มโครงการนิวเคลียร์เมื่อหลายทศวรรษก่อนด้วยเทคโนโลยีสหรัฐฯ (โรงไฟฟ้า Kori 1) โดยสร้างเครื่องปฏิกรณ์ร่วมกับพันธมิตรอเมริกันอย่างต่อเนื่อง เพิ่มสัดส่วนการผลิตในประเทศ (Local content) สูงขึ้นตามลำดับ ต้นทุนลดลงจากประสบการณ์ จนก้าวขึ้นมาเป็นผู้ส่งออกนิวเคลียร์รายใหญ่ของโลก

ขณะที่ไทยมีบทบาทแข็งแกร่งในอุตสาหกรรมหนักและการผลิต เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ (Auto sector) ซึ่งประสบการณ์การผลิตอุตสาหกรรมหนักร่วมกับพันธมิตรต่างชาตินี้ สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ได้

จุดแข็งของโมเดลพันธมิตรสหรัฐฯ (US Partnership Model)นั้น สหรัฐฯ มีประวัติที่โดดเด่นในการถ่ายทอดเทคโนโลยี (Tech transfer), การเพิ่มสัดส่วนการผลิตในท้องถิ่น (Localization) และการดึงซัพพลายเออร์ท้องถิ่นเข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานระดับภูมิภาคและระดับโลก เนื่องจากอุตสาหกรรมนิวเคลียร์สหรัฐฯ เป็นภาคเอกชน จึงมุ่งเน้นความคุ้มค่าและการแข่งขัน หากเป็นรัฐวิสาหกิจ อาจพยายามรักษาเนื้องานให้อยู่ในสหรัฐฯ ตลอดไป ทำให้สหรัฐฯ พร้อมถ่ายทอดเทคโนโลยีและสร้างพันธมิตรในท้องถิ่น

ตัวอย่างโครงการในต่างประเทศ

ประเทศโปแลนด์ มีโครงการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ AP1000 มีการถ่ายทอดเทคโนโลยีและเปิดโอกาสให้บริษัทโปแลนด์ถึง 25 บริษัทเดินทางไปสหรัฐฯ เพื่อเชื่อมต่อห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งตลาดยังเปิดกว้างสำหรับบริษัทไทยทั้งในภูมิภาคและในสหรัฐฯ ซึ่งเป็นตลาดเปิดที่ใหญ่ที่สุดในโลก

อย่างไรก็ดี ต้องเรียนว่า การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ไม่ใช่แค่การซื้อโรงไฟฟ้าแบบโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ แต่เป็นการสร้างระบบนิเวศ (Ecosystem) ที่สมบูรณ์ ประกอบด้วย

• หน่วยงานกำกับดูแลเฉพาะทาง (Specialized Regulator) โดยสหรัฐฯ มีหน่วยงานกำกับดูแลระดับมาตรฐานทองคำ (Gold standard regulator - US NRC) ที่วางเส้นทางการอนุมัติเทคโนโลยีใหม่อย่างปลอดภัย รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และร่วมมือกับหน่วยงานกำกับดูแลในประเทศพันธมิตร
• ห้องปฏิบัติการวิจัยแห่งชาติ (National Labs) คอยสนับสนุนภาคอุตสาหกรรมและสร้างความร่วมมือระหว่างประเทศ
• มหาวิทยาลัย (Universities) ฝึกอบรมบุคลากรเฉพาะทาง โดยมหาวิทยาลัยสหรัฐฯ มีนักศึกษาต่างชาติจำนวนมาก และกำลังขยายความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยในต่างประเทศ

จากผลการศึกษาของ NEI มีบทเรียนสำคัญ 3 ประการในการจัดการความเสี่ยงของการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่

• ทำแบบให้สมบูรณ์ (Mature the design) ทำงานวิศวกรรมให้เสร็จสิ้นตั้งแต่เนิ่นๆ ลดการเปลี่ยนแปลงแบบระหว่างก่อสร้าง และใช้การประกอบแบบโมดูลาร์ (Modularization) ในส่วนที่เหมาะสม
• วางแผนรองรับสิ่งใหม่ (Plan for what is new) ระบุองค์ประกอบที่เป็นสิ่งใหม่/เครื่องแรก (First-of-a-kind: FOAK) ตั้งแต่เนิ่นๆ และจัดการอย่างเป็นระบบ พร้อมนำประสบการณ์จากโครงการก่อนหน้ามาใช้
• สานต่อการเรียนรู้ (Carry learning forward) รักษาทีมงานที่มีประสบการณ์ สร้างขีดความสามารถของท้องถิ่นอย่างเป็นขั้นตอน (progressive) ไม่เร่งรัดจนเกิดความเสี่ยงเกินจำเป็น และสร้างพันธมิตรระยะยาวเพื่อรักษาความรู้สะสมและความต่อเนื่อง

“ประสบการณ์จากประเทศที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนานิวเคลียร์แสดงให้เห็นว่า สิ่งสำคัญคือการผสานความร่วมมือระหว่างประเทศ (International Partnership) เข้ากับ ขีดความสามารถภายในประเทศ (Domestic Capability) ซึ่งสหรัฐฯ พร้อมนำประสบการณ์นี้มาสร้างความร่วมมือกับประเทศไทยและภูมิภาคนี้”

นายนิโคลัส สเต๊าฟ์ (Nicolas Stauff) ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์และระบบพลังงาน (Principal Nuclear Engineer ) จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์ Argonne National Laboratory : ANL) กล่าวว่า ห้องปฏิบัติการวิจัยแห่งชาติอาร์กอนน์กำเนิดขึ้นภายหลังการสาธิตปฏิกิริยานิวเคลียร์ลูกโซ่ควบคุมครั้งแรกของโลก (CP-1 Demonstration) ในโครงการแมนฮัตตัน (Manhattan Project) โดย เอนรีโก แฟร์มี (Enrico Fermi)

โดยมีส่วนร่วมสำคัญในการคิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ในยุคแรกเริ่ม เช่น เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำความดันสูง (Pressurized Water Reactor: PWR) ,เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor: BWR) และเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วระบายความร้อนด้วยโซเดียม (Sodium Fast Reactor)

ทั้งนี้ ในการเริ่มต้นโครงการใหม่จะมีค่าใช้จ่ายที่ไม่เกิดซ้ำ (Non-recurring costs) เช่น งานวิจัยและพัฒนา (R&D) การทดสอบ และการขอใบอนุญาตกำกับดูแล (Licensing)

 

โครงการแรกสุด (FOAK - First-of-a-Kind) คาดว่าจะมีต้นทุนและความไม่แน่นอนค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม สามารถบรรเทาความเสี่ยงและลดต้นทุนเบื้องต้นได้โดยการใช้แบบที่มีความสมบูรณ์และใช้ประโยชน์จากประสบการณ์เดิม

โครงการรุ่นหลัง (NOAK - Nth-of-a-Kind) เมื่อเริ่มมีการก่อสร้างและปรับใช้แพร่หลายขึ้น ต้นทุนจะลดลงตามเส้นทางการเรียนรู้ (Learning curve) จนเข้าสู่ระดับต้นทุนที่เริ่มคงที่

เปลี่ยนเส้นทางสู่ต้นทุนต่ำ

การเปลี่ยนสู่เส้นทางต้นทุนที่ต่ำลง (Lower Learning Curve) การจะก้าวข้ามไปสู่เส้นทางการเรียนรู้ใหม่เพื่อลดต้นทุนลงไปอีก สามารถทำได้โดยใช้นวัตกรรม เช่น เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ชนิดใหม่ กระบวนการผลิตหรือจัดการแบบใหม่ หรือการเปลี่ยนห่วงโซ่อุปทานผู้จัดหาใหม่

ส่วนอัตราความเร็วในการลดต้นทุนนั้น ความเร็วในการเปลี่ยนผ่านจากจุด FOAK ไปยัง NOAK ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของกลไกการเรียนรู้ (Learning mechanisms) เป็นหลัก

สำหรับบทเรียนข้ามอุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับรูปแบบ SMR (Cross-Industry Analysis) นั้น คณะทำงาน OECD/NEA ได้ศึกษากรณีตัวอย่างจาก 3 อุตสาหกรรมหลักที่ใช้เงินทุนสูง (Capital-intensive industries) นำมาเปรียบเทียบกับรูปแบบโครงการนิวเคลียร์ 3 ประเภท

การก่อสร้าง ณ พื้นที่จริง (On-site Construction) รูปแบบนิวเคลียร์ สอดคล้องกับโครงการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ (Large Nuclear Reactors) ที่ต้องสร้างบนพื้นที่จริงเป็นหลัก

ขณะที่บทเรียนจากอุตสาหกรรมนั้น อุตสาหกรรมขุดเจาะน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง (Offshore Oil & Gas) ซึ่งแท่นขุดเจาะแต่ละแห่งมักมีความเฉพาะตัวสูง การผลิตชิ้นส่วนแบบโมดูลาร์ในโรงงาน (Factory Modularization) โดยเป็นโมเดลหลักที่แบบ SMR ส่วนใหญ่พยายามนำมาปรับใช้ โดยผลิตชิ้นส่วนโมดูลาร์จากโรงงานแล้วนำมาประกอบ

ส่วนอุตสาหกรรมการต่อเรือ (Shipbuilding) การผลิตจำนวนมากในโรงงาน (Mass Manufacturing) สอดคล้องกับเครื่องปฏิกรณ์ระดับจิ๋ว (Micro-reactors) ที่ชิ้นส่วนและตัวเครื่องปฏิกรณ์เกือบทั้งหมดถูกผลิตสำเร็จและประกอบจากโรงงานก่อนขนส่ง

“บทเรียนจากอุตสาหกรรมต่อเรือในสหราชอาณาจักรและสหรัฐฯ ชี้ให้เห็นว่า หากเกิดช่วงว่างของคำสั่งซื้อ อุตสาหกรรมจะพังทลายลงเนื่องจากบุคลากรที่มีทักษะย้ายไปอยู่อุตสาหกรรมอื่น ทำให้ความรู้สะสมสูญหายไป”

การสร้างแบบมาตรฐานที่มั่นคง (Stable Design) ต้องจำกัดการเปลี่ยนแบบให้เกิดขึ้นเฉพาะในจุดที่จำเป็นจริงๆ เท่านั้น เพราะความเชี่ยวชาญและการเรียนรู้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อได้ทำสิ่งเดิมซ้ำๆ

การรักษาประสบการณ์ไว้ในระดับองค์กร (Retaining Experience within Organizations) ต้องสร้างระบบจัดการความรู้ (Knowledge Management) ที่ไม่พึ่งพาตัวบุคคล แต่สามารถกระจายและถ่ายทอดประสบการณ์ของคนที่เคยปฏิบัติงานจริงให้ครอบคลุมไปทั่วทั้งองค์กรได้

การสร้างช่องทางแลกเปลี่ยนประสบการณ์ทั้งอุตสาหกรรม (Industry-wide Learning Channels) โครงการเดียวไม่สามารถเรียนรู้ทุกอย่างได้เอง จำเป็นต้องมีระบบให้ผู้พัฒนา (Vendors) ผู้ผลิตไฟฟ้า (Owners) และซัพพลายเออร์ แลกเปลี่ยนข้อมูลและประสบการณ์การดำเนินงาน เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดซ้ำรอยเดิม เหมือนตัวอย่างอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งที่มีโครงการร่วมมือและรวบรวมข้อมูลการดำเนินงานกลาง

บทบาทและแนวทางปฏิบัติของภาคส่วนต่างๆ 

ภาครัฐ (Government) ระยะเริ่มต้น (FOAK) สนับสนุนเงินทุนและโครงสร้างพื้นฐานสำหรับโครงการแรกสุด ส่วนระยะเร่งการเรียนรู้ (Slope) สร้างทิศทางอุปสงค์ของโครงการที่ชัดเจนและมีเสถียรภาพ (Stable pipeline) ระยะนวัตกรรมขั้นถัดไป (NOAK/Innovation) สนับสนุนการวิจัยและพัฒนา (R&D) เพื่อผลักดันไปสู่เส้นทางต้นทุนที่ต่ำลง

องค์กรกำกับดูแล (Regulator)

• เข้าร่วมหารือในขั้นตอนการออกแบบตั้งแต่เนิ่นๆ และสม่ำเสมอ
• ปรับกระบวนการพิจารณาใบอนุญาตสำหรับการสร้างซ้ำให้รวดเร็วขึ้น (Streamline review) โดยเน้นทบทวนเฉพาะส่วนที่มีการปรับเปลี่ยนใหม่ ไม่ต้องเริ่มทบทวนใหม่ทั้งหมดทุกเครื่อง

“การลดลงของต้นทุนไม่ได้เกิดขึ้นโดยอัจฉริยภาพหรือโชคช่วย และไม่ใช่ผลลัพธ์อัตโนมัติจากการสร้างซ้ำเพียงอย่างเดียว คำถามหลักของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ไม่ควรถามว่า ต้องสร้าง SMR กี่เครื่องถึงจะบรรลุ NOAK แต่ควรเปลี่ยนมาถามว่า ต้องกำหนดมาตรฐานอะไร ต้องรักษาทักษะและประสบการณ์ใดไว้ และต้องทำสิ่งใดซ้ำๆ เพื่อให้เครื่องปฏิกรณ์เครื่องใหม่ทุกเครื่อง มีคุณภาพดีขึ้น ราคาถูกลง และใช้เวลาก่อสร้างสั้นลงกว่าเครื่องก่อนหน้า”