Малые модульные реакторы как источник энергии для ЦОД. Насколько это реально?

^{Источник изображения: NuScale Power}

Дата-центры потребляют огромное количество энергии. В странах, где их много, ЦОД являются одними из крупнейших ее потребителей. И их «аппетиты» растут. Так, например, по одному из прогнозов, к 2029 году (а это всего через 6 лет) дата-центры Ирландии будут потреблять около трети производимой и поставляемой в страну энергии. Похожая ситуация и в Дании. Здесь к 2030 году прогнозируют потребление около 15% производимой и поставляемой в страну энергии дата-центрами.

Если отрасль будет развиваться прежними темпами, то энергопотребление ЦОДов вскоре достигнет огромных величин. Некоторые страны могут попросту не справиться со снабжением столь прожорливых в отношении энергии объектов. Специалисты из разных стран ищут возможные пути решения проблемы — например, альтернативные источники, локальные ГЭС или даже мини-АЭС, предназначенные специально для снабжения ЦОД. Ну а в самом деле — ведь если есть военные корабли, подводные лодки и прочие объекты с собственными реакторами, почему бы не представить дата-центры с мини-АЭС? И решения, пригодные для реализации этой идеи, уже существуют. Это малые модульные реакторы.

Это действительно реальное решение?

В целом, да. Так, по данным МАГАТЭ, вполне себе серьезной организации, малые модульные реакторы могут вырабатывать от десятков до сотен мегаватт, чего вполне достаточно для ЦОД. Насколько можно судить, такие решения идеально подходят для средних и крупных дата-центров. Все же смысла строить мини-АЭС в подвале ЦОД любого размера и в любом месте нет. Есть страны, которые способны обеспечивать даже очень крупные ЦОД энергией без проблем. А есть и государства вроде Ирландии или той же Дании, которые упоминались выше. Там возможности постоянного масштабирования мощности энергетической инфраструктуры нет.

В общем, эксперты считают, что модульные реакторы оптимально подходят для объектов с энергопотреблением более 100 МВт. Если мини-АЭС производит энергии больше, чем нужно, то ее можно поставлять и обычным потребителям в муниципальную энергосеть. Если считать эталоном реакторы типа тех, что установлены в российской плавучей АЭС, то их на большой ЦОД понадобится 4. Мощность такого реактора — около 35 МВт (возможно, есть и более мощные варианты).

Насколько это выгодно? По словам одной из компаний, производящей модульные реакторы, LCOE электростанции, которая рассчитывается исходя из учета всего жизненного цикла, составляет около $40-65 МВт·ч. Что касается станций прочих типов, например, тех, что работают на природном газе и наземных ветряных электростанций, то этот показатель составляет $37/МВт·ч, для солнечной энергетики — $33 МВт·ч.

Если говорить о «мирном атоме», то работает пока лишь одна АЭС малой мощности. Это отечественная ПАТЭС «Академик Ломоносов» на Чукотке (70 МВт). Утверждены планы построить еще четыре плавучих блока на РИТМ-200 для Баимского ГОКа. Строительство подобных наземных объектов ведётся в Китае (ACP100 или Linglong One на 125 МВт, а также HTR-PM на 210 МВт) и в Аргентине (CAREME на 30 МВт).

Кроме того, близится к логическому завершению работа команды проекта NuScale Power. Компания разработала мини-реактор, высота которого составляет немногим больше 20 метров, а ширина — 5 метров. Это гораздо меньше, чем у обычных реакторов.

Каких-то революционных отличий в структуре мини-реактора нет — в целом, это все та же концепция, что и во «взрослых» АЭС, но несколько видоизмененная. Здесь, как и в обычных реакторах, есть топливные стержни, которые позволяют нагревать воду до нужной температуры во внутреннем контуре. Он передает температуру во внешний контур, в результате чего приводится в движение турбина, которая и вырабатывает электроэнергию. Здесь все стандартно.

Но зато сам реактор небольшого размера, плюс у него — система пассивного охлаждения. То есть насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могут выйти из строя, почти нет. А это снижает уровень проблемности реактора, и довольно сильно.

Если что-то идет не так, реактор при помощи управляющих стержней глушит реакцию и переходит в режим ожидания. Если даже пропадает доступ к электричеству, которое используется для управления системами контроля, то управляющие стержни срабатывают автоматически — нужна только сила гравитации и ничего более. К сожалению, подробной технической документации для этих систем нет — разработчики по понятным причинам хранят коммерческие секреты. Но по данным, предоставленными авторами идеи, становится понятно, что все это действительно работает.

Насчет безопасности вроде бы тоже все неплохо. Это, в частности, охлаждающие бассейны, в которые предполагается помещать реакторы. Такие резервуары планируется строить ниже уровня земли. Если что не так — вступает в дело система охлаждения и излишки тепла оперативно отводятся. Ну а поскольку размер реактора небольшой, то и тепла нужно отводить меньше, по сравнению со стандартными вариантами.

Когда в строй?

Чем сильнее будет ощущаться энергетический кризис (в отношении дата-центров) тем, вероятно, быстрее введут в работу первый модульный реактор. Раньше считалось, что их вряд ли запустят ранее 2030 года. Но сейчас представители NuScale Power говорят уже о тестовых пусках в 2025 году. Насколько это соответствует реальности — неясно, поскольку компания коммерческая, заявлять она может всякое.

Возможно, эти тексты тоже вас заинтересуют:

→ Нужны ли изменения в работе команды? Рассчитываем ответ по формуле Глейчера
→ Чем заняться в 2023? Идеи для пет-проектов и подборка материалов по профессиональному развитию
→ Гиперскейлинг в 2023 году: что мы делали, чтобы поддержать бизнес клиентов

Тем не менее, проект прошел полный цикл рассмотрения, после чего Комиссия по ядерному регулированию США одобрила проект целиком и полностью. Правда, еще предстоят бюрократические процедуры, но, как ожидается, они должны пройти быстро и без особых проблем.

В РФ тоже существует программа «Малый атом», которая направлена на реализацию проекта малых реакторов. Но насколько активно ведется работа в ее рамках — сейчас неясно.

В целом, если малые модульные реакторы будут одобрены несколькими государствами, то появления первых таких систем в ЦОД можно ожидать в промежутке 2025-2030 гг.