Ядерный реактор TerraPower имеет секретное оружие для энергоснабжения центров обработки данных с ИИ

Стартапы в сфере атомной энергетики позиционируют себя как средство от главной проблемы центров обработки данных для ИИ: постоянно доступной электроэнергии. TerraPower, основанная Биллом Гейтсом, стала одной из последних компаний, вступивших в эту гонку: как сообщает Bloomberg, стартап планирует объявить о своем первом проекте для дата-центра в этом году.

TerraPower не сообщила, кто станет заказчиком, хотя в январе объявила, что Meta согласилась приобрести восемь ее энергоблоков Natrium. Проект дата-центра, строительство которого, как ожидается, начнется в 2027 году, станет второй электростанцией компании — первая уже строится в Вайоминге.

Не каждый ядерный реактор подходит для работы на дата-центры, однако у TerraPower есть одно ключевое преимущество — накопление энергии, которое, как ожидается, даст ей преимущество перед конкурентами. И все это благодаря возобновляемым источникам энергии, таким как ветер и солнце.

Ядерные реакторы, в том числе реакторы TerraPower, лучше всего работают на полной мощности. Среди всех типов электростанций именно ядерные реакторы имеют самый высокий коэффициент использования установленной мощности: в США они вырабатывают электроэнергию на максимальной мощности 92,5% времени. Но в определенном смысле иначе и быть не может. Согласно данным Национальной лаборатории Скалистых гор, существующие реакторы медленно наращивают и снижают мощность, увеличивая или уменьшая ее всего примерно на 5% от общей номинальной мощности в минуту, сообщает лаборатория. 

Новые малые модульные реакторы (SMR), разработкой которых занимаются многие стартапы, могут реагировать быстрее — примерно на 10% номинальной мощности в минуту, согласно данным NRL. Однако работа на пониженной мощности не идеальна: сложно зарабатывать, когда не вырабатываешь электроэнергию. 

Это справедливо для любой электростанции, но особенно для атомной, поскольку у нее самые высокие капитальные затраты среди всех технологий производства электроэнергии. Стартапы надеются, что массовое производство SMR позволит снизить капитальные затраты, но это пока не доказано. И даже если это сработает, может пройти десять лет или больше, прежде чем проявятся преимущества. Каждый стартап признает, что его первые электростанции будут дорогими, поэтому имеет смысл эксплуатировать их на пиковой мощности как можно чаще.

Для дата-центров, особенно тех, которые используют энергоснабжение за счет собственных источников, это создает проблему. Их нагрузка, особенно при обучении ИИ или обработке запросов, может быстро падать и расти по мере того, как графические процессоры реагируют на выполняемые задачи. Эти колебания настолько серьезны, что газовые турбины начали выходить из строя под нагрузкой. Чтобы сгладить кривую потребления, приходится использовать большие батарейные накопители, что еще больше увеличивает расходы.

TerraPower разработала свой реактор мощностью 345 мегаватт с охлаждением расплавленной солью, чтобы обойти эти ограничения. Одним из ключевых требований было обеспечить совместимость реактора с непостоянными источниками электроэнергии, такими как ветер и солнце: электростанция должна была быстро наращивать и снижать мощность. Хотя, создавая проект, TerraPower думала о возобновляемой энергетике, а не о дата-центрах, эти два объекта одинаково непостоянны — просто находятся по разные стороны уравнения.

Чтобы быстро менять мощность, TerraPower не увеличивает и не уменьшает мощность реактора. Вместо этого она продолжает расщеплять атомы, а избыточное тепло запасается в огромной емкости с расплавленным натрием. Когда спрос на электроэнергию резко возрастает, электростанция может использовать этот резервуар, чтобы выработать больше пара для вращения турбин. Дорогостоящее оборудование продолжает работать даже при низком спросе, позволяя компании амортизировать свои инвестиции за большее количество рабочих часов.

Этот подход сочетает лучшее, что есть в атомной энергетике, — высокий коэффициент использования мощности — с технологией накопления энергии, которая позволяет TerraPower эффективно работать в энергосистеме с высокой долей возобновляемых источников или при подключении к дата-центру. Это гибкий подход, который может дать стартапу преимущество в гонке за энергоснабжение ИИ.