Kunstmatige intelligentie en kernenergie: een veelbelovend partnerschap of een existentiële bedreiging?

De afgelopen jaren zijn we getuige geweest van een radicale verschuiving in de relatie van technologiegiganten met traditionele energiebronnen, met de toenemende vraag naar energie om enorme datacentra te exploiteren die kunstmatige intelligentie ondersteunen, van grote technologiebedrijven zoals: Google, Amazon en Microsoft zijn overgegaan op het verkennen van duurzamere en efficiëntere alternatieven.

Deze verschuiving kwam tot uiting in de enorme investeringen die deze bedrijven in de kernenergiesector hadden aangekondigd. Na tientallen jaren kernenergie te hebben opgegeven vanwege veiligheidsoverwegingen en hoge kosten, is deze technologie weer op de voorgrond gekomen, gedreven door nieuwe innovaties op het gebied van kleine kernenergie. kernreactoren (SMR's), die veiliger en flexibeler zijn dan traditionele reactoren.

Maar wat maakt kernenergie aantrekkelijk voor deze gigantische bedrijven en niet hernieuwbare energie zoals windenergie of zonne-energie, en wat zijn kleine kernreactoren, en wat zijn de uitdagingen waarmee de Verenigde Staten worden geconfronteerd bij de ontwikkeling ervan, en zullen deze reactoren innovatie en duurzaamheid stimuleren? op het gebied van kunstmatige intelligentie, of staan ​​we aan de vooravond van een nieuw tijdperk van rampen als Tsjernobyl, Fukushima en Three Mile Island, die nog steeds in het geheugen gegrift staan?

Ten eerste; Welke bedrijven zijn begonnen met investeren in kernenergieprojecten?

Google, Amazon en Microsoft hebben enorme investeringen in kernenergieprojecten aangekondigd. Deze investeringen zijn bedoeld om nieuwe kerncentrales te bouwen, of oude opnieuw op te starten. Deze concurrerende bedrijven zijn de drie grootste bedrijven die cloud computing-oplossingen ter wereld leveren, en ze behoorden ook tot de grootste bedrijven die modellen en technologieën voor kunstmatige intelligentie adopteerden en deze aan klanten presenteerden, of het nu andere bedrijven of gebruikers waren. Het is dus geen toeval dat deze bedrijven behoren tot de grootste investeerders op dit gebied.

1-Google:

Google heeft een overeenkomst gesloten met Kairos Power, een startup gespecialiseerd in kernenergie, met als doel zeven kleine kernreactoren te bouwen om zijn datacenters te exploiteren. Deze reactoren zijn een veelbelovende oplossing voor het leveren van schone en betrouwbare energie, omdat ze zich onderscheiden door hun eenvoudige ontwerp en geavanceerde veiligheidssystemen.

Dit partnerschap zal naar verwachting bijdragen aan het leveren van ongeveer 500 megawatt aan koolstofvrije energie in 2035, wat het doel van Google om koolstofneutraliteit te bereiken ondersteunt.

2-Microsoft:

Microsoft heeft plannen aangekondigd om de gesloten Three Mile Island-kerncentrale in Pennsylvania – die getuige was van het ergste nucleaire ongeval in de Verenigde Staten – in samenwerking met Constellation Energy tegen 2028 opnieuw op te starten. Dit project heeft tot doel ongeveer 835 megawatt aan energie te leveren om aan de behoeften van de bevolking te voldoen. .. Microsoft-datacenters. Nooit eerder is een Amerikaanse kerncentrale na de ontmanteling weer in gebruik genomen, en ook niet eerder is de volledige productie van een enkele commerciële kerncentrale aan één enkele klant toegewezen!

Microsoft stopte daar niet mee, maar tekende een overeenkomst met Helion Energy om de mogelijkheden van kernfusie-energie als toekomstige energiebron te onderzoeken. Fusie-energie wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende technologieën op het gebied van kernenergie, omdat het enorme hoeveelheden oplevert van schone energie zonder gevaarlijk kernafval te produceren.

Parallel hieraan gaven sommige rapporten eerder dit jaar aan dat Microsoft en OpenAI in het geheim werken aan de ontwikkeling van een ongekende supercomputer die miljoenen gespecialiseerde serverchips gebruikt om kunstmatige intelligentie uit te voeren, die tot wel 100 miljard dollar kan kosten en de codenaam heeft (Stargate). , maar er is wel 5 gigawatt aan stroom nodig om te kunnen functioneren, wat overeenkomt met wat een grote stad als New York verbruikt, en dat allemaal voor slechts één computer!

3- Amazone:

Afgelopen oktober kondigde Amazon de ondertekening aan van drie overeenkomsten voor de ontwikkeling van kleine kernreactoren in de Verenigde Staten. Amazon werkt samen met Energy Northwest aan de ontwikkeling van vier kleine kernreactoren, die naar verwachting in de eerste fase 320 megawatt zullen genereren, met de mogelijkheid om dit op te voeren tot 960. megawatt.

Bovendien onderzoekt Amazon de mogelijkheid om samen met Dominion Energy in Virginia kleine kernreactoren te ontwikkelen, waarbij minstens 300 megawatt wordt toegevoegd om aan de groeiende vraag naar energie te voldoen. De huidige deal van Amazon met Talen Energy omvat ook een investering van $650 miljoen in een datacenter in Pennsylvania dat rechtstreeks wordt aangedreven door kernenergie.

Dan dwingen al deze enorme investeringen ons ertoe om vragen te stellen over kleine kernreactoren en hoe deze verschillen van traditionele reactoren?

Kleine kernreactoren zijn geavanceerde, kleinschalige kernreactoren die zijn ontworpen om tot 300 megawatt schone elektriciteit op te wekken, wat een derde is van wat conventionele reactoren produceren.

Deze reactoren zijn ook flexibel en aanpasbaar, omdat ze in de fabriek kunnen worden vervaardigd en getransporteerd als eenheden die op de reactorlocatie kunnen worden geassembleerd. Ze zijn dus een ideaal alternatief voor grote conventionele kernreactoren, die moeten worden ontworpen voor specifieke locaties, die leidt soms tot vertragingen bij de bouw.

Verder; Kleine kernreactoren zijn afhankelijk van een verscheidenheid aan koelmiddelen, waaronder licht water, vloeibare metalen en gesmolten zout, wat een hoge ontwerpflexibiliteit biedt. Deze reactoren onderscheiden zich door hun sterke beveiligingssystemen (Inherent Safety), die vertrouwen op de natuurlijke cyclus van kernkoeling, waardoor de afhankelijkheid van menselijk ingrijpen wordt verminderd en de veiligheid aanzienlijk wordt verbeterd.

Het Amerikaanse Nuclear Energy Agency schat dat de mondiale markt voor kleine kernreactoren in 2035 een vermogen van 21 gigawatt zou kunnen bereiken.

Derde; Waarom specifiek kernenergie en niet wind- of zonne-energie?

Datacenters die worden gebruikt om AI-modellen te trainen, vereisen enorme hoeveelheden elektrische energie. Naarmate deze modellen in omvang en complexiteit toenemen, neemt de vraag naar energie dramatisch toe. Momenteel zijn de meeste datacenters afhankelijk van elektriciteit die wordt geproduceerd uit fossiele brandstoffen, wat bijdraagt ​​aan de verhoogde CO2-uitstoot.

Hier rijst een belangrijke vraag: hoeveel energie verbruiken grote taalmodellen?

Het trainen van grote AI-modellen kost veel energie. Het GPT-3-model, dat 175 miljard leraren bevat, gebruikt bijvoorbeeld 1.287 megawatt per uur, terwijl het DeepMind-model, dat 280 miljard leraren bevat, tot 1.066 megawatt per uur verbruikt. Per uur komt dit overeen met ongeveer 100 keer de gemiddelde energie die een Amerikaans gezin in één jaar verbruikt, wat de aanzienlijke impact van deze industrie op het milieu bevestigt.

Bedrijven streven ernaar om in 2030 of 2035 koolstofneutraliteit te bereiken, maar de totale afhankelijkheid van hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind staat voor grote uitdagingen, zoals variatie in de productie als gevolg van weersomstandigheden, omdat zonne-energie 's nachts niet beschikbaar is, en windenergie wordt beïnvloed door weersschommelingen, wat oplossingen vereist.

Hier komt kernenergie om verschillende redenen naar voren als een veelbelovende oplossing om aan deze groeiende vraag te voldoen:

Hoog vermogen: Kernreactoren kunnen enorme hoeveelheden elektrische energie opwekken in een relatief kleine ruimte, waardoor ze ideaal zijn om te voldoen aan de behoeften van grote datacenters.
Betrouwbaarheid: Kernenergie is een stabiele en betrouwbare energiebron, in tegenstelling tot vluchtige hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind.
Lage koolstofemissies: Kernenergie is een schone energiebron, aangezien er geen broeikasgassen of andere verontreinigende stoffen ontstaan, wat bijdraagt ​​aan het bereiken van de doelstellingen van het bestrijden van de klimaatverandering.

Ten vierde; Met welke uitdagingen worden de Verenigde Staten geconfronteerd bij de ontwikkeling van kleine kernreactoren?

De belangrijkste uitdaging waarmee de Verenigde Staten in deze sector worden geconfronteerd, is de bouw van de eerste kleine kernreactor. Tot op heden is er in de hele Verenigde Staten geen kleine kernreactor in bedrijf of in aanbouw. Volgens het Nuclear Energy Agency zijn er slechts drie kleine kernreactoren in de wereld actief, twee in China en Rusland, de twee centrale geopolitieke rivalen van de Verenigde Staten, en is er ook een testreactor in Japan actief.

Amerikaanse bedrijven werken tot nu toe aan de ontwikkeling van het ontwerp van kleine kernreactoren, en de Verenigde Staten hebben nu ongeveer 70 ontwerpen voor kleine reactoren, maar slechts één daarvan heeft goedkeuring gekregen om met de bouw te beginnen, namelijk het Kairos Power-project, dat zal worden uitgevoerd in de staat Tennessee.

De reden voor deze vertraging is dat ontwerpgoedkeuringen doorgaans meerdere jaren in beslag nemen; Gezien de complexiteit van reactorontwerpen en de risico's van radioactieve materialen.

Allison MacFarlane, voormalig hoofd van de Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission, legde uit dat het wereldwijd standaardiseren van kernenergiesystemen vrijwel onmogelijk is. Dit komt omdat elk land zijn eigen filosofie heeft bij het omgaan met dit cruciale terrein, wat het zeer moeilijk maakt om tot een uniform regelgevingskader te komen.

Rafael Grossi, directeur-generaal van de Internationale Organisatie voor Atoomenergie, benadrukte de noodzaak om flexibele regelgevingssystemen te ontwikkelen die gelijke tred kunnen houden met de snelle ontwikkelingen in de kernenergiesector. Hij wees erop dat langdurige regelgevingsprocedures die vele jaren in beslag nemen de groei van deze industrie belemmeren, en suggereerde dat de nucleaire industrie zich zou moeten laten inspireren door de luchtvaartsector, die afhankelijk is van uniforme mondiale standaarden voor het ontwerpen en exploiteren van vliegtuigen, wat bijdraagt ​​aan het verbeteren van de kwaliteit en het terugdringen van de kosten.

Bovendien hebben kleine kernreactoren hoogverrijkte kernbrandstof (HALEU) nodig, die een hogere verrijkingssnelheid heeft dan de brandstof die momenteel in conventionele reactoren wordt gebruikt, waardoor deze efficiënter wordt en in staat is energie te produceren.

HALEU-brandstof heeft een hoger verrijkingsniveau dan 5% verrijkt uranium 235-brandstof, de belangrijkste splijtbare isotoop die energie produceert tijdens de kettingreactie, die volgens het Amerikaanse ministerie van Energie wordt gebruikt door conventionele kernreactoren.

HALEU-brandstof vereist een verrijking van tussen de 5 en 20%, waardoor deze efficiënter is en in staat is om de grootste hoeveelheid energie in kleinere reactoren te produceren natriumelement gebruikt in Het koelproces duurt langer en produceert meer energie met minder brandstof.

Maar het probleem hier is dat de productie van deze brandstof op commerciële schaal in de Verenigde Staten nog steeds zeer beperkt is, en dat de dominante bron wereldwijd Rusland is. Afgelopen mei ondertekende de Amerikaanse president Joe Biden een wet die de Verenigde Staten verbiedt uranium te importeren Rusland.

Ten vijfde; Kunstmatige intelligentie en kernenergie: een veelbelovend partnerschap of een existentiële bedreiging?

Kunstmatige intelligentie dringt door in verschillende aspecten van ons dagelijks leven, maar kernenergiesystemen hebben daar geen behoefte aan. Deze systemen vertrouwen op bekende en voorspelbare fysieke principes en hebben helemaal geen behoefte aan de complexiteit van kunstmatige intelligentie. Regelgevende autoriteiten over de hele wereld, onder leiding van de Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission (NRC), gaan ook uiterst voorzichtig met deze kwestie om en voorkomen dat deze in deze systemen wordt geïntegreerd.