Μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες και η πρόκληση της παραγωγής ενέργειας στην εποχή της Τεχνητής Νοημοσύνης.

(Εφημερίδα Dan Tri) - Τι είναι οι μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες και γιατί θεωρούνται λύση για την κάλυψη της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας; Αυτό το άρθρο θα διευκρινίσει αυτό το ζήτημα.

Η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας από τα κέντρα δεδομένων αυξάνεται με πολύ γρήγορο ρυθμό, ξεπερνώντας κατά πολύ πολλές προηγούμενες προβλέψεις, ειδικά στο πλαίσιο της αυξανόμενης ζήτησης για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης (AI). Αυτό αναγκάζει τα κέντρα δεδομένων να αναβαθμίζουν συνεχώς τις υποδομές και την ικανότητα επεξεργασίας τους, ώστε να ανταποκρίνονται στις συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις για ερωτήματα και υπολογισμούς.

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το 2024, τα κέντρα δεδομένων κατανάλωσαν περίπου 415 τεραβατώρες (TWh) ηλεκτρικής ενέργειας, που ισοδυναμεί με περίπου το 1,5% της συνολικής παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας προβλέπεται να αυξάνεται κατά μέσο όρο 15% ετησίως έως το 2030, περίπου τέσσερις φορές ταχύτερα από τον ρυθμό αύξησης της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλους τομείς.

Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που χρησιμοποιούν μικρούς αρθρωτούς αντιδραστήρες θεωρούνται λύση για την κάλυψη της συνεχώς αυξανόμενης ενεργειακής ζήτησης (Φωτογραφία: ΔΟΑΕ).

Στις ΗΠΑ, όπου οι εταιρείες τεχνολογίας σχεδιάζουν να κατασκευάσουν μεγαλύτερα κέντρα δεδομένων για να τροφοδοτήσουν την κούρσα της τεχνητής νοημοσύνης, αυτό απαιτεί την εύρεση μιας σταθερής λύσης για την κάλυψη των απαιτήσεων ενέργειας, διασφαλίζοντας παράλληλα μηδενικές εκπομπές άνθρακα για την προστασία του περιβάλλοντος.

Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με μικρό αρθρωτό αντιδραστήρα (SMR) θεωρούνται μία από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες λύσεις λόγω των πλεονεκτημάτων τους.

Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ατομικής Ενέργειας (ΔΟΑΕ), υπάρχουν σήμερα υπό ανάπτυξη περισσότερα από 80 σχέδια και έννοιες SMR παγκοσμίως, η πλειονότητα των οποίων βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, ενώ μερικά θεωρούνται ικανά για πρακτική εφαρμογή στο εγγύς μέλλον.

Τι είναι το SMR και πώς λειτουργεί;

Ο Λεονέλ Λάγκος, ο οποίος εργάζεται στο Κέντρο Εφαρμοσμένης Έρευνας (ΗΠΑ) του Πανεπιστημίου της Φλόριντα, δήλωσε ότι οι SMR βρίσκονται σε ενδιάμεση θέση μεταξύ των παραδοσιακών πυρηνικών αντιδραστήρων μεγάλης κλίμακας και των μικροαντιδραστήρων.

Σύγκριση μεγέθους και χωρητικότητας μεταξύ παραδοσιακών πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, SMR και μικροσκοπικών πυρηνικών αντιδραστήρων (Εικόνα: IAEA).

Οι παραδοσιακοί πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να παράγουν πάνω από 700 MW ηλεκτρικής ενέργειας και κατασκευάζονται σε τεράστιες εκτάσεις, με πυρήνες αντιδραστήρων ύψους έως και 10 μέτρων. Εν τω μεταξύ, οι μικροσκοπικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι αρκετά μικροί ώστε να χωρούν μέσα σε ένα εμπορευματοκιβώτιο, με χωρητικότητα 10 έως 20 MW, και μπορούν να κατασκευαστούν σε γη στο μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου.

Ο SMR θα βρίσκεται ανάμεσα σε αυτούς τους δύο τύπους αντιδραστήρων, με πυρήνα διαμέτρου μόλις 3 μέτρων και ύψους 6 μέτρων, θα είναι κατασκευασμένος εξ ολοκλήρου σε μια έκταση περίπου 20 εκταρίων και ικανός να παράγει ηλεκτρική ενέργεια με ισχύ περίπου 300 MW.

Οι SMR παράγουν θερμότητα διασπώντας βαρέα άτομα, μεταφέροντας αυτή τη θερμότητα μέσω ουσιών όπως το νερό, τα υγρά μέταλλα ή το τηγμένο άλας για να δημιουργήσουν ατμό που περιστρέφει μια τουρμπίνα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι κατασκευαστές SMR ενσωματώνουν επίσης χαρακτηριστικά παθητικής ασφάλειας, που λειτουργούν με βάση φυσικές αρχές, τα οποία σταματούν αυτόματα την αντίδραση χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση, μειώνοντας έτσι σημαντικά τον κίνδυνο ή τη σοβαρότητα των διαρροών ακτινοβολίας.

Οι SMR περιέχουν επίσης λιγότερο πυρηνικό υλικό και παράγουν λιγότερη θερμότητα από τους παραδοσιακούς πυρηνικούς αντιδραστήρες, γεγονός που συνεπάγεται χαμηλότερο κίνδυνο ατυχημάτων και διαρροών ραδιενέργειας.

Ένα μοντέλο πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής που χρησιμοποιεί έναν μικρό αρθρωτό αντιδραστήρα, με αρθρωτά εξαρτήματα που μπορούν να συναρμολογηθούν (Εικόνα: NuScale).

Τα πλεονεκτήματα του SMR

Τα SMR έχουν σχεδιαστεί για να εξυπηρετούν περιοχές χωρίς πρόσβαση στο δίκτυο, απομακρυσμένες βιομηχανικές ζώνες ή χώρες που μόλις αρχίζουν να χρησιμοποιούν πυρηνική ενέργεια. Μπορούν να κατασκευαστούν και να τεθούν σε λειτουργία σε μόλις δύο έως τρία χρόνια, πολύ πιο γρήγορα από τους παραδοσιακούς πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.

Χάρη στο μικρό τους μέγεθος, οι SMR μπορούν να κατασκευαστούν σε μονάδες σε ένα εργοστάσιο και στη συνέχεια να μεταφερθούν με φορτηγό, τρένο ή πλοίο στον χώρο εγκατάστασης. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των SMR είναι το μικρό τους μέγεθος, το οποίο τους επιτρέπει να εγκαθίστανται σε τοποθεσίες ακατάλληλες για την κατασκευή παραδοσιακών πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.

Ο αρθρωτός σχεδιασμός του MSR επιτρέπει επίσης την προσθήκη πολλαπλών μονάδων για τη σταδιακή αύξηση της χωρητικότητας ανάλογα με τις ανάγκες. Αυτό βοηθά επίσης στη μείωση του αρχικού κόστους επένδυσης και στη συντόμευση του χρόνου κατασκευής.

Ένας πυρηνικός σταθμός παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιεί τεχνολογία μικρών αρθρωτών αντιδραστήρων βρίσκεται υπό κατασκευή στην Κίνα (Φωτογραφία: Xinghua).

Οι SMR έχουν μεγαλύτερους κύκλους ανεφοδιασμού σε καύσιμα από τους παραδοσιακούς πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, συνήθως κάθε 3-7 χρόνια αντί για 1-2 χρόνια. Ορισμένα σχέδια SMR μπορούν να λειτουργήσουν ακόμη και για 30 χρόνια χωρίς ανεφοδιασμό.

Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ατομικής Ενέργειας (ΔΟΑΕ), η πυρηνική ενέργεια θεωρείται καθαρή πηγή ενέργειας, καθώς δεν εκπέμπει άνθρακα κατά την παραγωγή ενέργειας και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στις προσπάθειες καταπολέμησης της κλιματικής αλλαγής.

Επί του παρόντος, 30 χώρες λειτουργούν πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, μαζί με περισσότερες από 20 άλλες χώρες που εξετάζουν το ενδεχόμενο χρήσης πυρηνικής ενέργειας για την κάλυψη των αυξανόμενων αναγκών τους σε ηλεκτρική ενέργεια, με την SMR (Ηλιακή Μαγνητική Αναγέννηση) να αξιολογείται ως κατάλληλη λύση για πολλές χώρες.

Ο πρώτος στον κόσμο πυρηνικός σταθμός παραγωγής ενέργειας με μικρό αρθρωτό αντιδραστήρα (SMR), ο Akademik Lomonosov (που βρίσκεται στην περιοχή Chukotka της Ρωσίας), ξεκίνησε την εμπορική λειτουργία του τον Μάιο του 2020 με ισχύ 35 MW. Επί του παρόντος, πολλά άλλα έργα SMR βρίσκονται υπό κατασκευή ή στη φάση αδειοδότησης στην Αργεντινή, τον Καναδά, την Κίνα, τη Νότια Κορέα και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Πηγή: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/lo-phan-ung-mo-dun-nho-va-bai-toan-dien-nang-trong-ky-nguyen-ai-20251212040847937.htm