ชัยวัฒน์ คุประตกุล
kshaiwat2@hotmail.com
ภาพจำลองตัดขวาง
แสดงโครงสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟัวชัน
ของโครงการ ITER
ปลายเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๐๖ โครงการสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันขั้นสุดท้าย บนเส้นทางสู่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน ก็ได้เดินหน้าอย่างเป็นทางการ!
โครงการ “ไอเตอร์” (ITER) นับเป็นโครงการวิทยาศาสตร์นานาชาติเมกะโปรเจ็กต์ราคาแพงที่สุดโครงการที่ ๓ ถัดจากโครงการแมนฮัตตัน (โครงการสร้างระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรกของโลก) และโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ
แพงแค่ไหน?
ประมาณการงบประมาณสำหรับโครงการ “ไอเตอร์” ทั้งหมด คือ ๑๒.๑ พันล้านดอลลาร์สหรัฐ คิดเป็นเงินไทยตกประมาณ ๔๓๕,๖๐๐ ล้านบาท (คิดตามอัตราแลกเปลี่ยนเดือนมกราคม ค.ศ. ๒๐๐๗)
“ไอเตอร์” หรือ “ITER” มาจากชื่อโครงการเต็ม “International Thermonuclear Experimental Reactor” (เตาปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ทดลองนานาชาติ) แต่ในปัจจุบันจะใช้ชื่อ “ไอเตอร์” เป็นชื่อโครงการอย่างเป็นทางการเพื่อหลบเลี่ยงคำว่า “เทอร์โมนิวเคลียร์” ที่อาจไปกระตุ้นความรู้สึกไม่สบายใจของคนทั่วไปเกี่ยวกับนิวเคลียร์ อีกทั้งคำ “ITER” ก็มีความหมายในภาษาละติน แปลว่า “การเดินทาง” หรือ “วิถีทาง” ซึ่งก็ถูกใจคณะผู้เกี่ยวข้องในอันที่จะให้คำนี้สื่อเป้าหมายสูงสุดของโครงการ นั่นคือการพัฒนาหรือการควบคุมพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อการใช้ประโยชน์ทางด้านสันติ
โครงการ “ไอเตอร์” เป็นโครงการที่มีประวัติความเป็นมายาวนานนับแต่ปี ค.ศ. ๑๙๘๕ จากการเริ่มต้นของกลุ่มประเทศยุโรปกับอีก ๓ ประเทศ คือ สหรัฐอเมริกา สหภาพโซเวียต และญี่ปุ่น โดยมีวัตถุประสงค์หลัก คือ “เพื่อแสดงความเป็นไปได้ทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันสำหรับการใช้ประโยชน์ทางด้านสันติ”
จากปี ค.ศ. ๑๙๘๕ ถึงปัจจุบัน (เดือนมกราคม ค.ศ. ๒๐๐๗) โครงการ “ไอเตอร์” ผ่านร้อนผ่านหนาวมาหลายครั้ง นับตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงประเทศผู้เข้าร่วมโครงการ อุปสรรคจากกระแสความหวาดกลัวพลังงานนิวเคลียร์ที่ทำให้การดำเนินโครงการขัดข้องและล่าช้า ปัญหาการเลือกตำแหน่งที่ตั้งโครงการและเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฯลฯ กว่าจะเดินทางมาถึงวันที่มีการลงนามของกลุ่มประเทศผู้เข้าร่วมโครงการในวันที่ ๒๑ พฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๐๖ ซึ่งนับเป็นวันเริ่มต้นโครงการอย่างเป็นทางการ
ในช่วงระหว่างปี ค.ศ. ๑๙๘๕ ถึงวันที่ ๒๑ พฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๐๖ มีความเคลื่อนไหวของโครงการที่น่าสนใจเป็นพิเศษ คือ
– ปี ค.ศ. ๑๙๙๙ สหรัฐอเมริกาถอนตัวจากโครงการเพราะต้องการจะเดินหน้าเรื่องการวิจัยและพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันด้วยตนเอง แต่แล้วถึงปี ค.ศ. ๒๐๐๓ สหรัฐอเมริกาก็กลับเข้ามาร่วมโครงการอีก ทว่าในปีเดียวกันนั้นแคนาดาก็ถอนตัวจากการเป็นประเทศสมาชิกผู้เข้าร่วมโครงการ และยังไม่ได้กลับเข้ามาร่วมใหม่
– วันที่ ๒๘ มิถุนายน ค.ศ. ๒๐๐๕ มีการตกลงอย่างเป็นทางการในการเลือกตำแหน่งที่ตั้งโครงการและเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของโครงการ โดยให้อยู่ที่เมืองกาดาราช (Cadarache) ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส
v การเลือกตำแหน่งที่ตั้งโครงการและเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์นี้เคยเป็นประเด็นใหญ่ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของความล่าช้าของโครงการ เนื่องจากมีหลายประเทศ ได้แก่ ฝรั่งเศส ญี่ปุ่น แคนาดา (ก่อนถอนตัวจากการเป็นสมาชิก) และสเปน แย่งชิงกันเสนอตัวให้โครงการและเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตั้งอยู่ในเขตประเทศของตน ทว่าในเวลาต่อมาก็เหลือประเทศคู่แข่งสำคัญอยู่เพียง ๒ ประเทศ คือ ฝรั่งเศสกับญี่ปุ่น และในที่สุดหลังจากเจรจาต่อรองกันถึง ๑๘ เดือน ญี่ปุ่นก็ยอมถอนตัวจากการแข่งขันเป็นเจ้าภาพด้านสถานที่ตั้งโครงการและเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แลกกับสิทธิพิเศษเกี่ยวกับโครงการ ที่สำคัญคือ การเสนอชื่อผู้บริหารโครงการ ซึ่งต่อมานายคานาเมะ อิเกดะ (Kaname Ikeda) ก็ได้เป็นผู้อำนวยการคนแรกของโครงการ
แล้วมีประเทศใดบ้างเข้าร่วมโครงการ “ไอเตอร์” ?
ถึงเดือนมกราคม ค.ศ. ๒๐๐๗ ก็ได้รายชื่อประเทศผู้เข้าร่วมโครงการทั้งหมด อันประกอบด้วยประเทศในกลุ่มสหภาพยุโรป กับอีก ๖ ประเทศ ได้แก่ สหรัฐอเมริกา รัสเซีย ญี่ปุ่น จีน เกาหลีใต้ และอินเดีย
สหภาพยุโรปนั้นเข้าร่วมโครงการ “ไอเตอร์” ผ่านทางองค์กรเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ของยุโรป คือ EURATOM (The European Atomic Energy Community) ซึ่งมีประเทศในกลุ่มสหภาพยุโรปเป็นสมาชิก และในปัจจุบันสหภาพยุโรปก็ประกอบด้วยประเทศสมาชิกรวม ๒๗ ประเทศ
โครงการ “ไอเตอร์” จึงเป็นโครงการใหญ่ ประกอบด้วยประเทศสมาชิกมากถึง ๓๓ ประเทศ มีสมาชิกคิดเป็นจำนวนประชากรถึงกว่าครึ่งโลก คือประมาณ ๓,๓๙๐ ล้านคน ในขณะที่ประชากรทั้งโลก (ถึงกลางปี ค.ศ. ๒๐๐๖) มีประมาณ ๖,๕๓๐ ล้านคน
โครงการ “ไอเตอร์” เป็นโครงการระยะยาว ๓๐ ปี โดยที่ ๑๐ ปีแรกเป็นช่วงเวลาสำหรับการสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และ ๒๐ ปีหลังเป็นช่วงเวลาของการวิจัยและพัฒนาการทำงานของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้ได้ผลสัมฤทธิ์ นั่นคือสามารถผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันภายใต้การควบคุมได้เป็นระยะเวลายาวนานและให้ผลคุ้มค่าพอ เพื่อที่จะเป็นต้นแบบในการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันขึ้นใช้งานจริงๆ ต่อไป
อย่างเป็นรูปธรรม ในอีกประมาณ ๓๐ ปี เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันของโครงการจะสามารถผลิตพลังงานในรูปของความร้อนที่พร้อมจะนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าต่อไป โดยที่โครงการ “ไอเตอร์” จะยังไม่วางแผนไกลไปถึงการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อผลิตไฟฟ้า
ทำไมโครงการ “ไอเตอร์” จึงยังไม่วางแผนไปให้ไกลถึงขั้นสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อผลิตไฟฟ้าเสียเลย ?
คำตอบมี ๒ ข้อใหญ่ๆ
หนึ่ง : โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันจะสร้างขึ้นจริงหรือไม่ ต้องอาศัยผลจากการวิจัยและพัฒนา (Research & Development หรือ R&D) ของโครงการ “ไอเตอร์” เสียก่อน ว่าจะสามารถผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันได้ถึงจุดคุ้มทุนหรือไม่
สอง : การสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันเป็นเรื่องใหญ่ที่จะต้องมีการเตรียมการทั้งในเรื่องของงบประมาณและประเด็นปัญหาอื่นๆ อีกมาก
อะไรคือแรงกระตุ้นให้โครงการ “ไอเตอร์” เกิดขึ้นได้ และปัญหาความหวาดกลัวพลังงานนิวเคลียร์รวมถึงปัญหาเรื่องโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่จะส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมล่ะ ?
จริงๆ แล้วตั้งแต่เริ่มต้นยุคพลังงานนิวเคลียร์เมื่อกลางศตวรรษที่ ๒๐ พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันก็ถูกมองว่าเป็นความหวังที่จะเป็นแหล่งพลังงานใหม่ให้มนุษย์ได้ใช้ประโยชน์อย่างเหลือเฟือ เนื่องจากกระบวนการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันจะทำให้ได้พลังงานเป็นปริมาณมากกว่ากระบวนการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิชชัน (ซึ่งใช้ในการผลิตพลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั้งหมดทั่วโลกในปัจจุบัน) อย่างมหาศาล อีกทั้งเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน คือ ดิวเทอเรียม (Deuterium ไอโซโทปหนึ่งของธาตุไฮโดรเจน) และลิเทียม (Lithium) ก็มีอยู่มากมาย
ยิ่งไปกว่านั้น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันยังจัดเป็นแหล่งพลังงานสะอาดและมีอันตรายน้อยเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชัน เพราะโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันมีปัญหาเรื่องกากกัมมันตรังสีและผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมน้อยกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชันมาก และโอกาสที่จะเกิดอุบัติเหตุรุนแรงเช่นการระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน โดยหลักการแล้วก็จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้
จากข้อดีต่างๆ ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน วงการวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์เมื่อประมาณ ๓๐ ปีก่อนขึ้นศตวรรษที่ ๒๑ จึงคาดกันว่าจะได้เห็นต้นแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันแห่งแรกก่อนที่ศตวรรษที่ ๒๑ จะมาถึง
ทว่าความหวังนั้นก็ไม่เป็นจริง เพราะเมื่อศตวรรษที่ ๒๑ มาถึง โดยภาพรวมแล้วพัฒนาการของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันก็ยังคงล้าหลังอยู่ประมาณ ๒๐ ปี ทั้งนี้ก็ด้วยปัญหาความหวาดกลัวพลังงานนิวเคลียร์ทั้งจากอุบัติเหตุนิวเคลียร์ร้ายแรงที่สุดในประวัติศาสตร์พลังงานนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา คือ อุบัติเหตุที่เกิดกับเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทรีไมล์ไอแลนด์ (Three Mile Island Reactor) เมื่อวันที่ ๒๘ มีนาคม ค.ศ. ๑๙๗๙ อุบัติเหตุนิวเคลียร์ครั้งร้ายแรงที่สุดในประวัติศาสตร์พลังงานนิวเคลียร์ของโลก คือ การระเบิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล (Chernobyl) ในสหภาพโซเวียต (ยูเครนในปัจจุบัน) เมื่อวันที่ ๒๖ เมษายน ค.ศ. ๑๙๘๖ ภัยสงครามนิวเคลียร์ การก่อการร้ายด้วยอาวุธนิวเคลียร์ ปัญหาในการจัดการกับกากกัมมันตรังสีที่มากับเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ความหวาดกลัวและปัญหาเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์เหล่านี้ส่งผลให้งานด้านการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ต้องหยุดชะงักลง
การหยุดนิ่งของพัฒนาการเกี่ยวกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทุกรูปแบบยังดำเนินต่อมาถึงต้นศตวรรษที่ ๒๑ จนกระทั่งถึงประมาณปี ค.ศ. ๒๐๐๓-๒๐๐๔ กระแสการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์เพื่อการรับใช้มนุษย์ก็หวนคืนกลับมาอีกครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชัน สาเหตุใหญ่ที่ทำให้กระแสการสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หวนคืนกลับมาใหม่ คือ
– ปัญหาน้ำมันราคาแพง ในขณะที่ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์ลดต่ำลงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศรัสเซีย ซึ่งเปิดตลาดขายโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชันในราคาถูกกว่าของประเทศอื่นๆ เช่นฝรั่งเศส ถึงกว่าครึ่ง
– ปัญหาเรื่องสภาวะโลกร้อน (Global Warming) ที่เกิดจากการใช้เชื้อเพลิงน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ในขณะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชันรุ่นใหม่สร้างปัญหาต่อสภาพแวดล้อมน้อยลงและมีความปลอดภัยขึ้น
– นโยบายและแนวทางของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ หรือ IAEA (International Atomic Energy Agency) ในการควบคุมการแพร่ขยายของอาวุธนิวเคลียร์ และส่งเสริมการใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อสันติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนโยบายที่จะให้มี “ธนาคารเชื้อเพลิงนิวเคลียร์” (Nuclear Fuel Bank) ภายใต้การควบคุมของนานาชาติ เพื่อป้องกันการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของแต่ละประเทศอันก่อให้เกิดความหวาดระแวงซึ่งกันและกัน
กระแสการหวนกลับของการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์เพื่อการรับใช้มนุษย์ มีผลกระตุ้นอย่างแรงต่อการก่อกำเนิดโครงการ “ไอเตอร์” จนกระทั่งเริ่มมีการกล่าวกันว่า เวลาของการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อการรับใช้มนุษย์มาถึงแล้ว
อย่างไรก็ตาม โครงการ “ไอเตอร์” ก็ใช่ว่าจะปลอดจากปัญหาและอุปสรรค เพราะโครงการยังต้องเผชิญปัญหาจากกลุ่มผู้ที่ยังหวาดกลัวพลังงานนิวเคลียร์ทุกรูปแบบ กลุ่มนักอนุรักษ์ที่ยังกังวลว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันจะก่อผลกระทบต่อสภาพแวดล้อม เพราะถึงแม้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันจะมีปัญหาเรื่องกากกัมมันตรังสีน้อยกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิชชัน แต่ก็ยังคงมีกากกัมมันตรังสีในรูปของนิวตรอนออกมาจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันอยู่ดี ที่สำคัญ โครงการ “ไอเตอร์” ยังต้องเผชิญกับการคัดค้านของนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ฟิวชันอีกจำนวนหนึ่งในแง่ของกระบวนการผลิตและควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่โครงการ “ไอเตอร์” เลือกใช้…
กล่าวคือ โครงการ “ไอเตอร์” เลือกใช้วิธีการผลิตและควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันแบบโทคามาค (Tokamak) หรือแบบขวดแม่เหล็ก (magnetic bottle) ในขณะที่กระบวนการผลิตและควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันยังมีอีกวิธีหนึ่งที่เป็นคู่แข่ง คือ เลเซอร์ฟิวชัน (laser fusion) และฝ่ายนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ฟิวชันแบบเลเซอร์ฟิวชันก็กำลังโวยวายว่า โครงการ “ไอเตอร์” จะทำให้โครงการพัฒนานิวเคลียร์ฟิวชันแบบเลเซอร์ฟิวชันเดินหน้าได้ยากยิ่งขึ้น เพราะเงินทุนก้อนใหญ่ของโลกถูกนำมาทุ่มให้แก่โครงการ “ไอเตอร์” เสียแล้ว!