Der weltweite Stromverbrauch von Rechenzentren steigt rasant und übertrifft viele frühere Prognosen deutlich, insbesondere angesichts der wachsenden Nachfrage nach Anwendungen künstlicher Intelligenz (KI). Dies zwingt Rechenzentren, ihre Infrastruktur und Verarbeitungskapazität kontinuierlich zu erweitern, um den stetig steigenden Anforderungen an Abfragen und Berechnungen gerecht zu werden.
Statistiken zufolge verbrauchten Rechenzentren im Jahr 2024 rund 415 Terawattstunden (TWh) Strom, was etwa 1,5 % des weltweiten Gesamtstromverbrauchs entspricht. Es wird erwartet, dass dieser Stromverbrauch bis 2030 jährlich um durchschnittlich 15 % steigen wird – etwa viermal so schnell wie der Strombedarf in anderen Sektoren.
Kernkraftwerke, die kleine modulare Reaktoren nutzen, gelten als Lösung, um dem stetig steigenden Energiebedarf gerecht zu werden (Foto: IAEA).
In den USA, wo Technologieunternehmen planen, größere Rechenzentren zu bauen, um den KI-Wettlauf anzukurbeln, erfordert dies die Suche nach einer stabilen Lösung, um den Energiebedarf zu decken und gleichzeitig null Kohlenstoffemissionen zu gewährleisten, um die Umwelt zu schützen.
Kernkraftwerke mit kleinem modularen Reaktor (SMR) gelten aufgrund ihrer Vorteile als eine der am weitesten verbreiteten Lösungen.
Nach Angaben der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) befinden sich derzeit weltweit mehr als 80 SMR-Designs und -Konzepte in der Entwicklung, von denen sich die meisten noch in einem frühen Stadium befinden, während einige wenige als in der Lage gelten, in naher Zukunft praktisch eingesetzt zu werden.
Was ist SMR und wie funktioniert es?
Leonel Lagos, der am Center for Applied Research der University of Florida (USA) arbeitet, sagte, dass SMRs eine Zwischenstellung zwischen traditionellen großtechnischen Kernreaktoren und Mikroreaktoren einnehmen.
Vergleich der Größe und Kapazität zwischen traditionellen Kernkraftwerken, SMRs und Miniatur-Kernreaktoren (Bild: IAEA).
Konventionelle Kernkraftwerke erzeugen über 700 MW Strom und erstrecken sich über riesige Flächen; ihre Reaktorkerne erreichen eine Höhe von bis zu 10 Metern. Miniatur-Kernreaktoren hingegen sind so klein, dass sie in einen Schiffscontainer passen, haben eine Leistung von 10 bis 20 MW und können auf einer Fläche von der Größe eines Fußballfelds errichtet werden.
Der SMR wird zwischen diesen beiden Reaktortypen angesiedelt sein, mit einem Kern von nur etwa 3 m Durchmesser und 6 m Höhe, der vollständig auf einer Fläche von etwa 20 Hektar errichtet wird und in der Lage ist, Strom mit einer Kapazität von etwa 300 MW zu erzeugen.
SMRs erzeugen Wärme durch die Spaltung schwerer Atome und übertragen diese Wärme durch Substanzen wie Wasser, flüssige Metalle oder geschmolzenes Salz, um Dampf zu erzeugen, der eine Turbine antreibt und so Strom erzeugt.
Die Entwickler von SMR integrieren außerdem passive Sicherheitsmerkmale, die auf natürlichen physikalischen Prinzipien beruhen und die Reaktion ohne menschliches Eingreifen automatisch stoppen, wodurch das Risiko oder die Schwere von Strahlungsaustritten deutlich reduziert wird.
SMRs enthalten außerdem weniger nukleares Material und erzeugen weniger Wärme als herkömmliche Kernreaktoren, wodurch das Risiko von Unfällen und Strahlungslecks geringer ist.
Ein Modell eines Kernkraftwerks mit einem kleinen modularen Reaktor, dessen modulare Komponenten zusammengefügt werden können (Bild: NuScale).
Die Vorteile von SMR
SMRs sind für die Versorgung von Gebieten ohne Stromnetzanschluss, abgelegenen Industriegebieten oder Ländern konzipiert, die erst am Anfang der Nutzung von Kernenergie stehen. Sie können in nur zwei bis drei Jahren gebaut und in Betrieb genommen werden, deutlich schneller als herkömmliche Kernkraftwerke.
Dank ihrer geringen Größe können SMRs in Modulen im Werk gefertigt und anschließend per Lkw, Bahn oder Schiff zum Aufstellungsort transportiert werden. Der größte Vorteil von SMRs liegt in ihrer geringen Größe, die es ihnen ermöglicht, an Standorten installiert zu werden, die für den Bau herkömmlicher Kernkraftwerke ungeeignet sind.
Das modulare Design von MSR ermöglicht zudem die schrittweise Erweiterung um weitere Module zur Kapazitätserhöhung nach Bedarf. Dies trägt außerdem zur Senkung der anfänglichen Investitionskosten und zur Verkürzung der Bauzeit bei.
In China wird ein Kernkraftwerk mit kleiner modularer Reaktortechnologie gebaut (Foto: Xinghua).
SMRs haben längere Brennstoffwechselzyklen als herkömmliche Kernkraftwerke, typischerweise alle 3–7 Jahre statt 1–2 Jahre. Einige SMR-Konstruktionen können sogar bis zu 30 Jahre ohne Brennstoffwechsel betrieben werden.
Laut der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) gilt die Kernenergie als saubere Energiequelle, da bei der Stromerzeugung kein Kohlenstoff freigesetzt wird und sie eine wichtige Rolle bei den Bemühungen zur Bekämpfung des Klimawandels spielt.
Derzeit betreiben 30 Länder Kernkraftwerke, und mehr als 20 weitere Länder erwägen den Einsatz von Kernenergie zur Deckung ihres wachsenden Strombedarfs. Die solarmagnetische Regeneration (SMR) wird für viele Länder als geeignete Lösung geprüft.
Das weltweit erste Kernkraftwerk mit kleinem modularen Reaktor (SMR), Akademik Lomonossow (in der Region Tschukotka, Russland), nahm im Mai 2020 mit einer Leistung von 35 MW den kommerziellen Betrieb auf. Derzeit befinden sich zahlreiche weitere SMR-Projekte in Argentinien, Kanada, China, Südkorea und den Vereinigten Staaten im Bau oder in der Genehmigungsphase.
Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/lo-phan-ung-mo-dun-nho-va-bai-toan-dien-nang-trong-ky-nguyen-ai-20251212040847937.htm
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