כורים מודולריים קטנים ואתגר ייצור החשמל בעידן הבינה המלאכותית.

צריכת החשמל העולמית ממרכזי נתונים עולה בקצב מהיר מאוד, ועולה בהרבה על תחזיות קודמות רבות, במיוחד בהקשר של הביקוש הגובר ליישומי בינה מלאכותית (AI). עובדה זו מאלצת את מרכזי הנתונים לשדרג ללא הרף את התשתית ואת קיבולת העיבוד שלהם כדי לעמוד בדרישות ההולכות וגוברות לשאילתות וחישובים.

על פי נתונים סטטיסטיים, בשנת 2024, מרכזי נתונים צרכו כ-415 טרה-וואט-שעה (TWh) של חשמל, שווה ערך לכ-1.5% מכלל צריכת החשמל העולמית. כמות חשמל זו צפויה לגדול בממוצע של 15% בשנה עד 2030, פי ארבעה בערך מקצב הצמיחה של הביקוש לחשמל במגזרים אחרים.

Lò phản ứng mô-đun nhỏ và bài toán điện năng trong kỷ nguyên AI - 1 — תחנות כוח גרעיניות המשתמשות בכורים מודולריים קטנים נתפסות כפתרון לעמידה בביקוש האנרגיה ההולך וגדל (צילום: סבא"א).

בארה"ב, שם חברות טכנולוגיה מתכננות לבנות מרכזי נתונים גדולים יותר כדי להזין את מרוץ הבינה המלאכותית, הדבר דורש מציאת פתרון יציב שיעמוד בדרישות החשמל תוך הבטחת אפס פליטות פחמן כדי להגן על הסביבה.

תחנות כוח גרעיניות בעלות כורים מודולריים קטנים (SMR) נחשבות לאחד הפתרונות הנפוצים ביותר בשל יתרונותיהן.

על פי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA), ישנם כיום יותר מ-80 עיצובים וקונספטים של SMR בפיתוח ברחבי העולם, שרובם עדיין בשלבים מוקדמים, כאשר מעטים נחשבים כניתנים לפריסה מעשית בעתיד הקרוב.

מה זה SMR ואיך זה עובד?

ליאונל לאגוס, שעובד במרכז למחקר יישומי של אוניברסיטת פלורידה (ארה"ב), אמר כי כורים גרעיניים מסוג SMR נמצאים בעמדת ביניים בין כורים גרעיניים מסורתיים בקנה מידה גדול לבין מיקרו-כורים.

Lò phản ứng mô-đun nhỏ và bài toán điện năng trong kỷ nguyên AI - 2 — השוואה בין גודל וקיבולת בין תחנות כוח גרעיניות מסורתיות, כורים גרעיניים מסוג SMR וכורים גרעיניים מיניאטוריים (תמונה: סבא"א).

תחנות כוח גרעיניות מסורתיות יכולות לייצר מעל 700 מגה-וואט של חשמל והן בנויות על שטחים נרחבים, עם ליבות כורים בגובה של עד 10 מטרים. לעומת זאת, כורים גרעיניים מיניאטוריים קטנים מספיק כדי להתאים למכולת משלוח, עם קיבולת של 10 עד 20 מגה-וואט, וניתן לבנות אותם על קרקע בגודל של מגרש כדורגל.

ה-SMR ימוקם בין שני סוגי כורים אלה, עם ליבה בקוטר של כ-3 מטרים בלבד וגובה של 6 מטרים, שתיבנה כולה על שטח של כ-20 דונם, ותהיה מסוגלת לייצר חשמל בהספק של כ-300 מגה-וואט.

SMRs מייצרים חום על ידי ביקוע אטומים כבדים, והעברת חום זה דרך חומרים כמו מים, מתכות נוזליות או מלח מותך ליצירת קיטור שמסובב טורבינה לייצור חשמל.

מפתחי SMR משלבים גם מאפייני בטיחות פסיביים, הפועלים על פי עקרונות פיזיקליים טבעיים, שעוצרים אוטומטית את התגובה ללא התערבות אנושית, ובכך מפחיתים משמעותית את הסיכון או חומרת דליפות הקרינה.

כורים גרעיניים מסוג SMR מכילים גם פחות חומר גרעיני ומייצרים פחות חום מאשר כורים גרעיניים מסורתיים, ובכך מהווים סיכון נמוך יותר לתאונות ודליפות קרינה.

Lò phản ứng mô-đun nhỏ và bài toán điện năng trong kỷ nguyên AI - 3 — דגם של תחנת כוח גרעינית המשתמשת בכור מודולרי קטן, עם רכיבים מודולריים שניתן להרכיב יחד (תמונה: NuScale).

היתרונות של SMR

תחנות כוח גרעיניות (SMR) מתוכננות לשרת אזורים ללא גישה לרשת החשמל, אזורי תעשייה מרוחקים או מדינות שרק מתחילות להשתמש באנרגיה גרעינית. ניתן לבנות ולהפעיל אותן תוך שנתיים-שלוש בלבד, הרבה יותר מהר מתחנות כוח גרעיניות מסורתיות.

הודות לגודלם הקטן, ניתן לייצר תחנות כוח גרעיניות גרעיניות (SMR) במודולים במפעל, ולאחר מכן להוביל אותן במשאית, רכבת או ספינה לאתר ההתקנה. היתרון הגדול ביותר של תחנות כוח גרעיניות גרעיניות הוא גודלן הקטן, המאפשר להתקין אותן במקומות שאינם מתאימים לבניית תחנות כוח גרעיניות מסורתיות.

העיצוב המודולרי של MSR מאפשר גם הוספה של מספר מודולים כדי להגדיל בהדרגה את הקיבולת לפי הצורך. זה גם מסייע בהפחתת עלויות ההשקעה הראשוניות ובקיצור זמן הבנייה.

Lò phản ứng mô-đun nhỏ và bài toán điện năng trong kỷ nguyên AI - 4 — תחנת כוח גרעינית המשתמשת בטכנולוגיית כורים מודולריים קטנים נמצאת בבנייה בסין (צילום: שינגהואה).

לתחנות כוח גרעיניות מסוג SMR יש מחזורי תדלוק ארוכים יותר מאשר לתחנות כוח גרעיניות מסורתיות, בדרך כלל כל 3-7 שנים במקום 1-2 שנים. חלק מתכנני ה-SMR יכולים לפעול אף עד 30 שנה ללא תדלוק.

על פי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA), אנרגיה גרעינית נחשבת למקור אנרגיה נקי, שאינה פולטת פחמן במהלך ייצור חשמל וממלאת תפקיד חשוב במאמצים להילחם בשינויי האקלים.

נכון לעכשיו, 30 מדינות מפעילות תחנות כוח גרעיניות, יחד עם יותר מ-20 מדינות נוספות השוקלות להשתמש באנרגיה גרעינית כדי לענות על צורכי החשמל הגדלים שלהן, כאשר SMR (התחדשות מגנטית סולארית) נבחנת כפתרון מתאים עבור מדינות רבות.

תחנת הכוח הגרעינית הראשונה בעולם , אקדמיק לומונוסוב (הממוקמת באזור צ'וקוטקה, רוסיה), החלה לפעול מסחרית במאי 2020 עם קיבולת של 35 מגה-וואט. נכון לעכשיו, פרויקטים רבים אחרים של SMR נמצאים בבנייה או בשלבי רישוי בארגנטינה, קנדה, סין, דרום קוריאה וארצות הברית.

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