شركات التكنولوجيا الكبرى تتبنى الطاقة النووية لتغذية الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات

عندما أعلنت شركة ميتا الأسبوع الماضي أنها تبحث عن مطور للطاقة النووية لتشغيل عملياتها المستقبلية في مجال الذكاء الاصطناعي، انضمت إلى كادر متزايد من شركات التكنولوجيا التي تكرر فجأة نفس العبارة: نحن بحاجة إلى المزيد من الطاقة – ويفضل أن تكون خالية من الكربون – والكثير منها.

من المتوقع أن ينمو الطلب على الكهرباء في الولايات المتحدة بأكثر من 15 في المائة على مدى السنوات الخمس المقبلة بعد أن ظل ثابتا على مدى العقدين الماضيين، وفقا لتقرير حديث صادر عن شركة استشارات قطاع الطاقة غريد ستراتيجيز. سيكون معظم النمو مدفوعًا باحتياجات مراكز البيانات ومشغليها، الذين يسعون جاهدين لتأمين كميات كبيرة من الطاقة الموثوقة مع الحفاظ على أهدافهم المحايدة للكربون.

وتناسب الطاقة النووية هذه الفاتورة، وعلى مدى الأشهر القليلة الماضية، أعلنت شركات أمازون وجوجل ومايكروسوفت عن صفقات طموحة للحصول عليها لعملياتها. وتهدف بعض الخطط إلى تأمين الطاقة على المدى القريب من محطات الطاقة القائمة. ويركز آخرون على اللعبة الطويلة الأمد، ويتضمنون الاستثمارات في الجيل التالي من الطاقة النووية والمفاعلات المعيارية الصغيرة (SMRs) التي لا توجد بعد على نطاق تجاري.

“لقد زاد حجم مراكز البيانات، ويعمل الذكاء الاصطناعي على تغيير المستقبل بشكل كبير [energy] يقول دان ستاوت، مؤسس شركة Advanced Nuclear Advisors في تشاتانوغا بولاية تينيسي: “في ثلاثينيات القرن الحالي، ستحتوي الشبكة على كمية أقل من الفحم وستكون هناك بعض القيود على الغاز. لذا فإن كثافة طاقة الطاقة النووية والموثوقية العالية الخالية من الكربون تعتبر أمرًا جذابًا، وقد بدأت شركات التكنولوجيا في اتخاذ إجراءات بشأن عمليات نشر نووية جديدة.

شركات التكنولوجيا الكبرى تحول اهتمامها إلى الطاقة النووية

بدأت أمازون سلسلة من الإعلانات العامة في شهر مارس عندما اشترت مركز بيانات مجاور لمحطة للطاقة النووية في ولاية بنسلفانيا. وجاءت عملية الشراء مع 300 ميجاوات من الكهرباء خلف العداد. وبعد إتمام الصفقة، طلبت أمازون 180 ميجاوات أخرى. وقد تسبب هذا الطلب في جدل حول عدالة الطاقة، وفي نوفمبر/تشرين الثاني، رفضه المنظمون، مما ترك أمازون تبحث عن خيارات أخرى. وتراقب شركات التكنولوجيا هذا الوضع الذي يشكل سابقة عن كثب.

وفي هذه الأثناء، كانت مايكروسوفت توقع اتفاقية مع شركة كونستيليشن إنيرجي لإعادة تشغيل مفاعل نووي مغلق في جزيرة ثري مايل – موقع أسوأ كارثة نووية في تاريخ الولايات المتحدة. وتدعو الخطة، التي تم الإعلان عنها في سبتمبر، إلى قيام المفاعل بتزويد مشغل الشبكة PJM بقدرة 835 ميجاوات، وأن تقوم Microsoft بشراء ما يكفي من هذه الطاقة لتتناسب مع الكهرباء التي تستهلكها مراكز البيانات الخاصة بها في الربط البيني PJM.

ثم في أكتوبر، أي بفارق يومين فقط، أعلنت كل من جوجل وأمازون عن استثمارات في الشركات الناشئة التي تعمل على تطوير الشركات الصغيرة والمتوسطة. إن الحجم الأصغر والتصميم النموذجي للمفاعلات الصغيرة والمتوسطة يمكن أن يجعل بنائها أسرع وأرخص وأكثر قابلية للتنبؤ بها من المفاعلات النووية التقليدية. كما أنها تأتي مع ميزات أمان محسنة، ويمكن بناؤها بالقرب من خطوط النقل.

لا يزال أمام الشركات الصغيرة والمتوسطة خمس سنوات على الأقل من التشغيل التجاري في الولايات المتحدة. قبل عام، تم إلغاء أول مشروع SMR مخطط له في الولايات المتحدة بسبب ارتفاع التكاليف ونقص العملاء. (تقوم الصين ببناء مفاعل صغير الحجم يسمى لينجلونج وان في جزيرة هاينان، ومن المقرر أن يبدأ تشغيله في عام 2026).

ولتحريك الأمور، قادت أمازون جولة تمويل بقيمة 500 مليون دولار أمريكي لدعم شركة X-energy في روكفيل بولاية ميريلاند، والتي تعمل على تطوير SMR مبرد بالغاز. سيساعد التمويل شركة X-energy على إنهاء تصميم مفاعلها وبناء منشأة لتصنيع الوقود النووي. تتمثل الخطة في بناء عدة مفاعلات صغيرة الحجم تنتج ما لا يقل عن 5 جيجاوات بحلول عام 2039. وسيوفر كل مفاعل 80 ميجاوات من الكهرباء.

وتدعم Google، من جانبها، شركة Kairos Power من خلال اتفاقية تطوير محطة وشراء الطاقة بقدرة 500 ميجاوات. وتعمل الشركة التي يقع مقرها في ألاميدا بولاية كاليفورنيا على تطوير مفاعل نووي صغير الحجم مبرد بالملح المصهور، وقد حصلت على تصاريح بناء من اللجنة التنظيمية النووية في الولايات المتحدة لبناء منشأتين تجريبيتين، وكلاهما في أوك ريدج بولاية تينيسي. وتقول الشركة إن المرافق سوف تكون جاهزة للعمل بحلول عام 2018. 2030.

يعد وقود TRISO بتقليص المفاعلات

تعمل المفاعلات التي تطورها شركتا Kairos وX-energy على وقود الجسيمات الخواص ثلاثي الهيكل (TRISO). إنها مصنوعة من اليورانيوم والكربون والأكسجين ومغلفة في حبات الجرافيت بحجم بذرة الخشخاش. يتم تحميل الحبات في كرات بحجم كرة الجولف تسمى الحصى والمصنوعة أيضًا من الجرافيت. تحتوي كل حصاة على آلاف حبات الوقود.

يتيح هيكل غلاف الحصى للوقود أن يتحمل درجات حرارة عالية جدًا، لذلك حتى في أسوأ الحالات، لن تذوب الحصى. يقول مايك لوفر، المؤسس المشارك لشركة كايروس، إن الطلاءات “توفر بشكل أساسي وظائف السلامة الأساسية التي يوفرها الهيكل الخرساني الضخم لتقنيات المفاعلات التقليدية”.

إذا وافقت الهيئات التنظيمية، فإن ميزة الاحتواء المضمنة يمكن أن تقلل من أثر المحطات النووية عن طريق تقليل حجم هياكل الاحتواء. قامت وزارة الطاقة الأمريكية بتطوير واختبار وقود TRISO على نطاق واسع على مدار العقدين الماضيين.

ستستخدم كايروس وقود TRISO في مفاعلها ذو درجة الحرارة العالية والضغط المنخفض والمبرد بالملح بالفلورايد. في هذا التصميم، تخضع حصوات الوقود الموجودة في قلب المفاعل للانشطار، مما يؤدي إلى توليد الحرارة التي تنتقل إلى الملح المنصهر المحيط بها. تقوم المبادلات الحرارية بنقل الحرارة لغلي الماء وتوليد البخار،الذي يحرك التوربين ويولد الكهرباء. يقول لوفر إن الملح المصهور يعمل كحاجز أمان إضافي، حيث يمتص كيميائيًا أي منتجات انشطارية تفلت من الحصى. ويقول لوفر إن مفاعلات كايروس التجارية ستولد حوالي 75 ميجاوات من الكهرباء لكل منها.