Искусственный интеллект и ядерная энергетика: многообещающее партнерство или реальная угроза?

За последние годы мы стали свидетелями радикального изменения отношений технологических гигантов с традиционными источниками энергии. С ростом спроса на энергию для работы огромных центров обработки данных, поддерживающих искусственный интеллект, крупные технологические компании, такие как: Google, Amazon и Microsoft. обратились к изучению более устойчивых и эффективных альтернатив.

Этот сдвиг нашел свое воплощение в огромных инвестициях, объявленных этими компаниями в сектор атомной энергетики. После десятилетий отказа от ядерной энергетики из-за проблем с безопасностью и высоких затрат эта технология снова вернулась на передний план благодаря новым инновациям в области малых технологий. ядерные реакторы (SMR), которые более безопасны и гибки, чем традиционные реакторы.

Но что делает атомную энергетику привлекательной для этих гигантских компаний, а не возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра или солнечная энергия, и что такое малые ядерные реакторы, и какие проблемы стоят перед Соединенными Штатами при их разработке, и будут ли эти реакторы стимулировать инновации и устойчивое развитие? в области искусственного интеллекта, или мы находимся на пороге новой эры таких катастроф, как Чернобыль, Фукусима и Три-Майл-Айленд, которые до сих пор врезаются в память?

Во-первых; Какие компании начали инвестировать в проекты атомной энергетики?

Google, Amazon и Microsoft объявили об огромных инвестициях в проекты в области ядерной энергетики. Эти инвестиции направлены на строительство новых атомных электростанций или перезапуск старых. Эти конкурирующие компании являются тремя крупнейшими компаниями, предоставляющими решения для облачных вычислений в мире, и они также были среди крупнейших компаний, которые внедрили модели и технологии искусственного интеллекта и представили их клиентам, будь то другие компании или пользователи, поэтому не случайно, что эти компании входят в число крупнейших инвесторов в этой области.

1- Гугл:

Google заключила соглашение со стартапом Kairos Power, специализирующимся на ядерной энергетике, с целью строительства семи небольших ядерных реакторов для работы своих центров обработки данных. Эти реакторы являются перспективным решением для обеспечения чистой и надежной энергии, поскольку отличаются простой конструкцией и современными системами безопасности.

Ожидается, что это партнерство будет способствовать производству около 500 мегаватт безуглеродной энергии к 2035 году, что соответствует цели Google по достижению углеродной нейтральности.

2- Майкрософт:

Microsoft объявила о планах перезапустить закрытую атомную электростанцию ​​Три-Майл-Айленд в Пенсильвании, которая стала свидетелем самой страшной ядерной аварии в Соединенных Штатах, в сотрудничестве с Constellation Energy к 2028 году. Этот проект направлен на обеспечение около 835 мегаватт энергии для удовлетворения потребностей. .. Центры обработки данных Microsoft. Никогда еще атомная станция в США не возвращалась в строй после вывода из эксплуатации, и ни одна коммерческая атомная электростанция не распределяла всю продукцию ни одному заказчику!

Microsoft не остановилась на достигнутом, а подписала соглашение с Helion Energy об изучении возможностей термоядерной энергии в качестве будущего источника энергии. Энергия термоядерного синтеза считается одной из самых многообещающих технологий в области ядерной энергетики, поскольку она дает огромные объемы энергии. чистой энергии без образования опасных ядерных отходов.

Параллельно с этим в некоторых отчетах ранее в этом году указывалось, что Microsoft и OpenAI тайно работают над разработкой беспрецедентного суперкомпьютера, который использует миллионы специализированных серверных чипов для управления искусственным интеллектом и может стоить до 100 миллиардов долларов и имеет кодовое название (Звездные врата). , но для его работы потребуется до 5 гигаватт мощности, что эквивалентно примерно тому, что потребляет такой большой город, как Нью-Йорк, и все это для одного компьютера!

3- Амазонка:

В октябре прошлого года Amazon объявила о подписании трех соглашений о разработке малых ядерных реакторов в Соединенных Штатах. Amazon работает с Energy Northwest над разработкой четырех малых ядерных реакторов, мощность которых, как ожидается, будет вырабатывать 320 мегаватт на первом этапе с возможностью увеличения до 960 мегаватт. мегаватты.

Кроме того, Amazon изучает возможность разработки небольших ядерных реакторов совместно с Dominion Energy в Вирджинии, добавив по меньшей мере 300 мегаватт для удовлетворения растущего спроса на энергию. Текущая сделка Amazon с Talen Energy также включает инвестиции в размере 650 миллионов долларов в центр обработки данных в Пенсильвании, работающий непосредственно на атомной энергии.

Тогда все эти огромные инвестиции заставляют нас задаться вопросом о небольших ядерных реакторах и чем они отличаются от традиционных реакторов?

Малые ядерные реакторы — это современные малые ядерные реакторы, предназначенные для выработки до 300 мегаватт чистой электроэнергии, что составляет одну треть от того, что производят обычные реакторы.

Эти реакторы также являются гибкими и адаптируемыми, поскольку их можно изготавливать на заводе и транспортировать в виде блоков, которые можно собирать на площадке реактора, поэтому они являются идеальной альтернативой большим обычным ядерным реакторам, которые должны проектироваться для конкретных площадок, которые иногда приводит к задержкам строительства.

Более того; Малые ядерные реакторы используют различные теплоносители, включая легкую воду, жидкие металлы и расплавленные соли, что обеспечивает высокую гибкость конструкции. Эти реакторы отличаются мощными системами безопасности (Inherent Safety), основанными на естественном цикле охлаждения активной зоны, что снижает зависимость от вмешательства человека и значительно повышает безопасность.

По оценкам Агентства по ядерной энергии США, к 2035 году глобальный рынок малых ядерных реакторов может достичь мощности 21 гигаватт.

Третий; Почему именно ядерная энергия, а не ветровая или солнечная энергия?

Центры обработки данных, используемые для обучения моделей ИИ, требуют огромного количества электроэнергии. Поскольку эти модели увеличиваются в размерах и сложности, потребность в энергии резко возрастает. В настоящее время большинство центров обработки данных полагаются на электроэнергию, производимую из ископаемого топлива, что способствует увеличению выбросов углекислого газа.

Здесь возникает важный вопрос: сколько энергии потребляют большие лингвистические модели?
Обучение больших моделей ИИ потребляет много энергии. Например, модель GPT-3, в которой работают 175 миллиардов учителей, использует 1287 мегаватт в час, а модель DeepMind, в которую входят 280 миллиардов учителей, — до 1066 мегаватт в час. В час это примерно в 100 раз превышает среднюю энергию, потребляемую американской семьей за год, что подтверждает значительное воздействие этой отрасли на окружающую среду.

Компании стремятся достичь углеродной нейтральности к 2030 или 2035 году, но полная зависимость от возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, сталкивается с серьезными проблемами, такими как колебания производства из-за погодных условий, поскольку солнечная энергия недоступна в ночное время и На ветроэнергетику влияют погодные колебания, что требует принятия сложных решений по хранению и администрированию для обеспечения непрерывности работы.

В данном случае ядерная энергия выступает в качестве многообещающего решения для удовлетворения этого растущего спроса по нескольким причинам:

Высокая мощность. Ядерные реакторы могут генерировать огромное количество электроэнергии в относительно небольшом пространстве, что делает их идеальными для удовлетворения потребностей крупных центров обработки данных.
Надежность. Ядерная энергия является стабильным и надежным источником энергии, в отличие от нестабильных возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер.
Низкие выбросы углекислого газа: Атомная энергетика является чистым источником энергии, поскольку не производит парниковых газов и других загрязнителей, что способствует достижению целей по борьбе с изменением климата.

В-четвертых; С какими проблемами сталкиваются Соединенные Штаты при разработке малых ядерных реакторов?

Основной задачей, стоящей перед Соединенными Штатами в этой отрасли, является строительство первого малого ядерного реактора. На сегодняшний день во всей территории Соединенных Штатов нет ни одного действующего или строящегося малого ядерного реактора. По данным Агентства по ядерной энергии, в мире действуют только три небольших ядерных реактора: два в Китае и России, двух главных геополитических соперниках США, а также испытательный реактор, работающий в Японии.

Американские компании пока работают над разработкой проектов малых ядерных реакторов, а в США сейчас имеется около 70 проектов малых реакторов, но только один из них получил одобрение на начало строительства, а именно проект Kairos Power, который будет в штате Теннесси.

Причина этой задержки в том, что утверждение проекта обычно занимает несколько лет; Учитывая сложность конструкции реакторов и опасность радиоактивных материалов.

Эллисон Макфарлейн, бывший глава Комиссии по ядерному регулированию США, объяснила, что стандартизировать ядерно-энергетические системы во всем мире практически невозможно. Это связано с тем, что каждая страна имеет свою собственную философию в этой жизненно важной области, что очень затрудняет достижение единой нормативной базы.

Рафаэль Гросси, генеральный директор Международного агентства по атомной энергии, подчеркнул необходимость разработки гибких систем регулирования, способных идти в ногу с быстрым развитием атомной энергетики. Он отметил, что длительные нормативные процедуры, занимающие много лет, сдерживают рост этой отрасли, и предложил атомной отрасли черпать вдохновение из авиационного сектора, который опирается на единые мировые стандарты проектирования и эксплуатации самолетов, что способствует повышению качества и сокращению выбросов. затраты.

Кроме того, малым ядерным реакторам необходимо высокообогащенное ядерное топливо (HALEU), которое имеет более высокую степень обогащения, чем топливо, используемое в настоящее время в обычных реакторах, что делает его более эффективным и способным производить энергию.

По данным Министерства энергетики США, топливо HALEU имеет более высокий уровень обогащения, чем обогащенное на 5% топливо из урана-235, который является основным делящимся изотопом, производящим энергию в ходе цепной реакции, которая используется в обычных ядерных реакторах.

Топливо HALEU требует обогащения от 5 до 20%, что делает его более эффективным и способным производить наибольшее количество энергии в реакторах меньшего размера. Это также способствует повышению производительности малых реакторов и увеличению их срока службы, поскольку это топливо помогает. элемент натрия, используемый в Процесс охлаждения продолжается дольше и производит больше энергии с использованием меньшего количества топлива.

Но проблема здесь в том, что производство этого топлива в коммерческих масштабах в США пока очень ограничено, а доминирующим источником в мире является Россия. В мае прошлого года президент США Джо Байден подписал закон, запрещающий Соединенным Штатам импортировать уран. Россия.

В-пятых; Искусственный интеллект и ядерная энергетика: многообещающее партнерство или реальная угроза?

Искусственный интеллект пронизывает различные аспекты нашей повседневной жизни, но ядерные энергетические системы в нем не нуждаются. Эти системы основаны на известных и предсказуемых физических принципах и вообще не нуждаются в сложностях искусственного интеллекта. Регулирующие органы всего мира во главе с Комиссией по ядерному регулированию США (NRC) также относятся к этому вопросу с особой осторожностью и не допускают его интеграции в эти системы.