ไอน้ำลอยขึ้นจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กราเฟินไรน์เฟลด์ในประเทศเยอรมนี โรงไฟฟ้าแห่งนี้เปิดดำเนินการมาตั้งแต่ปี 1981 และยุติการดำเนินงานในเดือนมิถุนายน ปี 2015 เยอรมนีกำลังถอนตัวออกจากการใช้พลังงานนิวเคลียร์ และตั้งเป้าหมายที่จะยุติการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์ทั้งหมดภายในปี 2022
โดยพื้นฐานแล้ว โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำหน้าที่ต้มน้ำ พลังงานนิวเคลียร์เกิดจากการแยกนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งปลดปล่อยพลังงานที่ยึดโปรตอนและนิวตรอนไว้ด้วยกัน พลังงานที่ปล่อยออกมาจากกัมมันตภาพรังสีนั้นถูกใช้ในการต้มน้ำ และน้ำร้อนนั้นก็จะนำไปใช้ในการหมุนกังหันไอน้ำ กระบวนการนี้ถือเป็นวิธีการสร้างไอน้ำที่ซับซ้อนที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยคิดค้นขึ้นมา อย่างไรก็ตาม พลังงานนิวเคลียร์มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำ จึงมีบางคนมองว่ามันเป็นทางออกสำคัญในการแก้ปัญหาโลกร้อน แต่ก็มีอีกหลายคนเชื่อว่า พลังงานนิวเคลียร์ไม่สามารถแข่งขันได้ทั้งในปัจจุบันและอนาคตเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่นที่ปล่อยคาร์บอนต่ำกว่า วิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตพลังงานด้วยกังหันไอน้ำคือ การเผาก๊าซหรือถ่านหิน ซึ่งการผลิตไฟฟ้าด้วยถ่านหินนั้นปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากกว่าพลังงานนิวเคลียร์ประมาณสิบถึงร้อยเท่า
ปัจจุบัน พลังงานนิวเคลียร์ผลิตกระแสไฟฟ้าประมาณ 11 เปอร์เซ็นต์ของไฟฟ้าทั่วโลก และคิดเป็นประมาณ 4.8 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดที่โลกใช้ มีเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่กำลังดำเนินการอยู่จำนวน 444 แห่งใน 29 ประเทศ และยังมีอีก 63 แห่งที่อยู่ระหว่างการก่อสร้าง ในบรรดา 29 ประเทศที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ฝรั่งเศสเป็นประเทศที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้ามากที่สุด โดยคิดเป็น 76 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดของประเทศ
เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถแบ่งออกได้โดยทั่วไปตาม “รุ่น” หรือ “เจเนอเรชัน” รุ่นที่เก่าแก่ที่สุดคือ Generation 1 ซึ่งเริ่มใช้งานครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1950 และปัจจุบันได้ถูกปลดระวางเกือบทั้งหมดแล้ว กำลังการผลิตส่วนใหญ่ของเตาปฏิกรณ์ในปัจจุบันอยู่ในกลุ่ม Generation 2 (โรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลมีทั้งเตารุ่นที่ 1 และรุ่นที่ 2 ส่วนเตาทั้ง 4 ของโรงไฟฟ้าฟุกุชิมะไดอิจิเป็นรุ่นที่ 2 เช่นเดียวกับเตาปฏิกรณ์ทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศส) Generation 2 แตกต่างจากรุ่นก่อนหน้าตรงที่ใช้ “น้ำ” แทน “กราไฟต์” เพื่อชะลอปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ และใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ (enriched uranium) แทนยูเรเนียมธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง เตาปฏิกรณ์ Generation 3 ซึ่งมีอยู่ 5 แห่งที่ใช้งานอยู่ทั่วโลก และอีกหลายแห่งที่กำลังก่อสร้าง รวมถึง Generation 4 ที่อยู่ระหว่างการวิจัย ล้วนถูกจัดอยู่ในกลุ่ม “นิวเคลียร์ขั้นสูง” (advanced nuclear) ในทางทฤษฎี นิวเคลียร์ขั้นสูงจะมีการออกแบบที่เป็นมาตรฐานเพื่อลดเวลาในการก่อสร้าง มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น มีระบบความปลอดภัยที่ดีขึ้น ใช้เชื้อเพลิงได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และก่อให้เกิดของเสียน้อยลง
สิ่งที่ทำให้อนาคตของพลังงานนิวเคลียร์ยากต่อการคาดเดาคือ “ต้นทุน” ขณะที่ต้นทุนของพลังงานรูปแบบอื่นแทบทั้งหมดลดลงตามกาลเวลา แต่ต้นทุนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กลับเพิ่มขึ้นเป็น 4 ถึง 8 เท่าจากเมื่อสี่ทศวรรษก่อน ตามข้อมูลของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ พลังงานนิวเคลียร์ขั้นสูงเป็นรูปแบบพลังงานที่มีต้นทุนสูงที่สุดรองจากกังหันก๊าซแบบดั้งเดิม ซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำเมื่อเปรียบเทียบ พลังงานลมบนบก (onshore wind) มีต้นทุนเพียงหนึ่งในสี่ของพลังงานนิวเคลียร์
สำหรับผู้ที่คัดค้านพลังงานนิวเคลียร์ด้วยเหตุผลเรื่องต้นทุน เวลา และความปลอดภัย ข้อโต้แย้งในอดีตที่มักถูกหยิบยกขึ้นมาก็คือ การก่อสร้างโรงไฟฟ้าถ่านหินที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่หยุดยั้ง มีการก่อสร้างหรือวางแผนจะสร้างโรงไฟฟ้าถ่านหินหลายร้อยแห่ง โดยส่วนใหญ่อยู่ในเอเชียใต้และเอเชียตะวันออก โดยสามในสี่ของโรงไฟฟ้าเหล่านี้ถูกวางแผนให้สร้างในจีน อินเดีย เวียดนาม และอินโดนีเซีย หากปรากฏการณ์ถ่านหินเฟื่องฟูนี้ไม่หยุดลง ภาวะโลกร้อนจะรุนแรงเกินกว่าขอบเขตที่พอรับได้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมการรายงานเกี่ยวกับวิกฤตภูมิอากาศจึงมุ่งเน้นไปที่ภาคพลังงาน และยังเป็นเหตุผลที่ทำให้ผู้สนับสนุนพลังงานนิวเคลียร์รู้สึกหงุดหงิดกับความล่าช้าในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าแห่งใหม่ ขั้นตอนการออกใบอนุญาต การอนุมัติ และการจัดหาเงินทุน ทำให้การพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในสหรัฐฯ แทบหยุดชะงัก ขณะที่เยอรมนีกำลังทยอยปิดและรื้อถอนโรงไฟฟ้า ในทางกลับกัน จีนมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่เปิดดำเนินการอยู่ 33 แห่ง และอีก 22 แห่งอยู่ระหว่างการก่อสร้าง โดยจีนได้ให้คำมั่นว่าจะทำให้การปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ของประเทศถึงจุดสูงสุดภายในปี 2030 และจะลดปริมาณการปล่อยลงจากจุดนั้นเป็นต้นไป
การถกเถียงเรื่องพลังงานนิวเคลียร์เป็นประเด็นที่ตรงเข้าสู่หัวใจของปัญหาสภาพภูมิอากาศ โดยเฉพาะในแง่ของการปล่อยคาร์บอน การเพิ่มจำนวนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งเต็มไปด้วยข้อบกพร่องและความเสี่ยงที่เลี่ยงไม่ได้นั้น คุ้มค่ากับความเสี่ยงหรือไม่? หรือในอีกมุมหนึ่ง—ตามที่ผู้สนับสนุนบางคนยืนกราน—หากไม่ใช้พลังงานนิวเคลียร์มากกว่านี้ โลกอาจเผชิญกับหายนะด้านภูมิอากาศอย่างสมบูรณ์? พลังงานนิวเคลียร์เป็นประเด็นที่เต็มไปด้วยข้อขัดแย้งระหว่างผู้สนับสนุนและผู้คัดค้าน ซึ่งทั้งสองฝ่ายต่างมีเหตุผลที่น่าสนใจ ซับซ้อน และขั้วตรงข้ามอย่างชัดเจน ลองพิจารณานักวิทยาศาสตร์สามคนต่อไปนี้ ซึ่งล้วนได้รับความเคารพในแวดวงสิ่งแวดล้อม แต่กลับมีความเห็นที่ไม่ตรงกันในเรื่องนี้
ตามคำกล่าวของนักฟิสิกส์ Amory Lovins “พลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานเพียงชนิดเดียวที่ความผิดพลาดหรือการก่อวินาศกรรมสามารถสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวง หรือคร่าชีวิตผู้คนที่อยู่ห่างไกลได้ เป็นแหล่งพลังงานเพียงชนิดเดียวที่วัสดุ เทคโนโลยี และทักษะของมันสามารถถูกนำไปใช้สร้างหรือซ่อนอาวุธนิวเคลียร์เป็นทางออกด้านภูมิอากาศเพียงทางเดียวที่มาพร้อมกับความเสี่ยงจากการแพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์ อุบัติเหตุร้ายแรง และของเสียกัมมันตรังสี พลังงานนิวเคลียร์ยังคงล่มสลายลงอย่างต่อเนื่องในตลาดโลกมานานหลายทศวรรษ เพราะมันไม่สามารถแข่งขันได้ ไร้ความจำเป็น และล้าสมัย—เศรษฐศาสตร์ของมันย่ำแย่จนไม่จำเป็นต้องถกเถียงเลยว่ามันสะอาดและปลอดภัยหรือไม่ มันทำให้ระบบไฟฟ้ามีความมั่นคงน้อยลง กระทบต่อความมั่นคงของชาติ และยิ่งทำให้ปัญหาสภาพภูมิอากาศแย่ลง หากเทียบกับการนำเงินและเวลาจำนวนเท่ากันไปใช้กับทางเลือกที่มีประสิทธิภาพมากกว่า”
James Hansen นักวิทยาศาสตร์จาก NASA ผู้จุดประกายให้สหรัฐฯ หันมาให้ความสนใจปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจากคำให้การต่อสภาคองเกรสในปี 1988 มองเรื่องนี้จากมุมที่ต่างออกไป เขาได้ร่วมเขียนจดหมายเปิดผนึกกับผู้นำด้านสภาพภูมิอากาศอีกสามคน โดยระบุว่า “พลังงานหมุนเวียน เช่น ลม แสงอาทิตย์ และชีวมวล จะมีบทบาทแน่นอนในระบบพลังงานแห่งอนาคต แต่แหล่งพลังงานเหล่านี้ไม่สามารถขยายตัวได้รวดเร็วพอ ที่จะให้พลังงานที่ถูกและเสถียรในระดับที่เศรษฐกิจโลกต้องการ แม้ในทางทฤษฎีอาจพอเป็นไปได้ที่จะรักษาเสถียรภาพของภูมิอากาศโดยไม่พึ่งพาพลังงานนิวเคลียร์ แต่ในโลกแห่งความจริง ยังไม่มีเส้นทางใดที่น่าเชื่อถือในการรักษาเสถียรภาพภูมิอากาศ ที่ไม่รวมบทบาทสำคัญของพลังงานนิวเคลียร์” ข้อเสนอของพวกเขาจะต้องสร้างเตาปฏิกรณ์ใหม่ 115 แห่งต่อปี เป็นเวลา 35 ปีติดต่อกัน
ในขณะที่ Joseph Romm หนึ่งในนักเขียนและบล็อกเกอร์ด้านสภาพภูมิอากาศที่ได้รับการยกย่องมากที่สุด ไม่เห็นด้วย เขามองว่า เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีราคาแพงเกินไป ซับซ้อนเกินไป และเมื่อต้นทุนของพลังงานลมและแสงอาทิตย์ยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง พลังงานนิวเคลียร์ก็ไม่สามารถแข่งขันในตลาดได้อีกต่อไป สำนักงานพลังงานสากล (IEA) เองก็ให้ความเห็นว่า พลังงานนิวเคลียร์ “มีบทบาทสำคัญแต่จำกัด” โดยตามการประเมินของ IEA พลังงานนิวเคลียร์อาจเติบโตจากส่วนแบ่ง 11% ของการผลิตไฟฟ้าในปัจจุบัน เป็น 17% ภายในปี 2050
ดูเหมือนว่ามีอยู่สองโลกที่แตกต่างกัน ไม่ใช่โลกเดียวกัน — พลังงานนิวเคลียร์มีต้นทุนสูง และอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ที่อยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวดในสหภาพยุโรปและสหรัฐฯ มักจะมีปัญหาเรื่องงบประมาณบานปลายและความล่าช้า บริษัท Areva ของฝรั่งเศสล่าช้าไปถึงสิบปี และใช้งบเกินไป 5.4 พันล้านดอลลาร์ จากแผนสร้างเตาปฏิกรณ์ Olkiluoto ในฟินแลนด์ ส่วนที่แคว้นนอร์มังดี เตาปฏิกรณ์แบบแรงดันน้ำมูลค่า 3.4 พันล้านดอลลาร์ที่เดิมมีกำหนดเริ่มใช้งานในปี 2012 จะเริ่มก่อสร้างจริงในปี 2018 โดยมีงบประมาณที่ปรับใหม่เป็น 11.3 พันล้านดอลลาร์ ในอีกซีกโลกหนึ่ง ประเทศที่ปล่อยคาร์บอนมากที่สุดในโลกอย่างจีน กำลังสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์อย่างรวดเร็ว โดยมีแรงจูงใจสำคัญมาจากปัญหามลพิษทางอากาศในเมืองต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากรถยนต์และโรงไฟฟ้าถ่านหิน อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ของจีนสามารถพึ่งพาตัวเองได้ พร้อมส่งออกเทคโนโลยี และสามารถสร้างโรงไฟฟ้าแห่งใหม่ให้แล้วเสร็จภายใน 2 ถึง 3 ปี อย่างไรก็ตาม แม้ในประเทศที่พลังงานนิวเคลียร์ดูเหมือนจะ “ได้ผล” ก็ยังเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วไปสู่พลังงานหมุนเวียน — ปัจจุบันจีนเป็นผู้นำของโลกด้านกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนที่ติดตั้งแล้ว ยกเลิกแผนสร้างโรงไฟฟ้าถ่านหินหลายสิบแห่ง และตั้งเป้าให้พลังงานลมและแสงอาทิตย์มีกำลังผลิตรวม 400 กิกะวัตต์ภายในปี 2020
หรือบางที…อาจมีทางเลือกอื่น — เราจะสามารถออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่ให้มีขนาดเล็กลง เบากว่า ปลอดภัยกว่า และราคาถูกลงได้หรือไม่? นั่นคือคำถามที่สตาร์ตอัปหลายสิบรายกำลังพยายามหาคำตอบ แม้จะมีเตาปฏิกรณ์ Generation 3 แล้ว แต่โลกของพลังงานนิวเคลียร์ยังคงติดอยู่กับระบบขนาดใหญ่ แพงมาก และซับซ้อน ซึ่งแม้จะดีกว่าในอดีต แต่ก็ยังวนอยู่กับแนวทางเดิมๆ คำถามคือ: โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่รวมศูนย์แบบนี้—ไม่ว่าจะเป็นพลังงานประเภทใด—ยังมีความสมเหตุสมผลหรือไม่ในโลกที่มีพลังงานหมุนเวียนราคาถูก ระบบกักเก็บพลังงานแบบกระจายและแบตเตอรี่ที่ล้ำหน้า?
มีบริษัทเกือบ 50 แห่งที่กำลังแข่งขันกันเพื่อแก้ปัญหานิวเคลียร์ โดยพัฒนาเทคโนโลยีที่อาจเรียกได้ว่าเป็น “เตาปฏิกรณ์ Generation 4” เช่น เตาปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลว เตาก๊าซอุณหภูมิสูง เตาแบบโมดูลาร์ที่ใช้ลูกเชื้อเพลิง (pebble-bed) และเตาฟิวชัน (เช่น เตาไฮโดรเจน-โบรอน)
มีการออกแบบเตารูปแบบใหม่ที่พยายามตอบโจทย์ข้อวิจารณ์หลักๆ ต่อพลังงานนิวเคลียร์ เตาเหล่านี้ถูกออกแบบให้สามารถปิดตัวลงอย่างรวดเร็วและปลอดภัยได้โดยไม่ต้องมีเจ้าหน้าที่ควบคุม (เรียกว่า “walk-away safety”) ใช้สารหล่อเย็นที่มีประสิทธิภาพมากกว่า และสามารถย่อขนาดลงเหลือเพียงหนึ่งในห้าร้อยของเตาแบบดั้งเดิม ใช้เวลาสร้างเพียงหนึ่งถึงสองปี
โลกอาจจะมีทางเลือกด้านพลังงานนิวเคลียร์ที่ดีกว่าเดิมในอนาคตอันใกล้ — แต่ก็นั่นแหละ — อาจจะสายเกินไปเมื่อเทียบกับข้อได้เปรียบที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน
พลวัตที่ซับซ้อนของพลังงานนิวเคลียร์ ทั้งในแง่ความปลอดภัยและการยอมรับจากสาธารณชน จะเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดทิศทางในอนาคตว่าจะขยายตัวหรือหดตัวคาดการณ์ว่าสัดส่วนของพลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้าทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นเป็น 13.6% ภายในปี 2030 แต่จะค่อยๆ ลดลงเหลือ 12% ภายในปี 2050 เนื่องจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีอายุการใช้งานยาวกว่าโรงไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีโรงไฟฟ้าจำนวนมากเท่า จึงอาจต้องใช้เงินลงทุนเพิ่มขึ้นอีกประมาณ 900 ล้านดอลลาร์ แม้ว่าค่าก่อสร้างจะสูงถึง 4,457 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ก็ตาม อย่างไรก็ตาม ผลประหยัดจากการดำเนินงานตลอดระยะเวลา 30 ปี อาจสูงถึง 1.7 ล้านล้านดอลลาร์ และตามสถานการณ์นี้ อาจหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 16.1 กิกะตัน
หมายเหตุบรรณาธิการ: ในหนังสือ Drawdown มีการนำเสนอทางแก้ไขปัญหาโลกร้อน 100 แนวทาง ซึ่งแทบทั้งหมดเป็นทางเลือกที่ “ไม่ต้องเสียใจภายหลัง” (no-regrets solutions) — หมายถึงทางเลือกที่สังคมควรดำเนินการอยู่แล้ว ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับการลดคาร์บอนหรือไม่ เพราะมีประโยชน์ต่อสังคม สิ่งแวดล้อม และเศรษฐกิจในหลายด้าน แต่พลังงานนิวเคลียร์เป็นทางเลือกที่อาจทำให้ต้องเสียใจภายหลัง (regrets solution) — และความเสียใจเหล่านั้นก็เกิดขึ้นมาแล้ว จากเหตุการณ์ในเชอร์โนบิล, ทรีไมล์ไอส์แลนด์, ร็อกกีแฟลตส์, คีชทีม, บราวน์ส์เฟอร์รี, ไอดาโฮฟอลส์, มิฮามะ, ลูเซนส์, ฟุกุชิมะไดอิจิ, โทไกมูระ, มาร์คูล, วินด์สเกล, โบฮูนิซ และเชิร์ชร็อก
ความเสียใจเหล่านี้รวมถึง: การรั่วไหลของทริเทียม, เหมืองยูเรเนียมที่ถูกทิ้งร้าง, มลพิษจากกากแร่, ปัญหาการกำจัดกากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์, การลักลอบขนย้ายพลูโตเนียม, การโจรกรรมวัสดุกัมมันตรังสี, การทำลายสิ่งมีชีวิตในน้ำที่ถูกดูดเข้าไปในระบบหล่อเย็นของโรงไฟฟ้า และความจำเป็นในการดูแลรักษากากนิวเคลียร์อย่างเข้มงวดนานนับแสนปี
