گوگل برای تأمین برق دیتاسنترهای خود، ناوگان ۵۰۰ مگاواتی راکتورهای ماژولار کوچک (SMR) را از کایروس پاور تضمین کرد

انقلاب هوش مصنوعی اشتهای سیری‌ناپذیری برای برق دارد و بزرگترین شرکت‌های فناوری جهان به طور فزاینده‌ای برای تغذیه این انقلاب به عصر اتم روی آورده‌اند. در یک اقدام تاریخی برای هر دو بخش فناوری و انرژی، گوگل با شرکت کایروس پاور (Kairos Power) مستقر در کالیفرنیا برای استقرار ناوگان ۵۰۰ مگاواتی از راکتورهای ماژولار کوچک (SMR) تا سال ۲۰۳۵ شریک شده است.

این ابتکار اخیراً با یک توافقنامه جدید خرید برق با سازمان دره تنسی (TVA) به نقطه عطف مهمی رسیده است، که تضمین می‌کند اولین راکتورهای نسل بعدی مستقیماً برق دیتاسنترهای گوگل در تنسی و آلاباما را تأمین خواهند کرد.[1]

این توافقنامه اولین تعهد شرکتی در جهان برای خرید انرژی هسته‌ای از چندین SMR با یک طراحی واحد است. گوگل به جای تکیه بر فرآیند سنتی و چند دهه‌ای ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای عظیم در مقیاس گیگاوات، از استراتژی کایروس پاور برای استقرار راکتورهای کوچک‌تر و کارخانه‌ای حمایت می‌کند.

اولین واحد در مقیاس تجاری، نیروگاه نمایشی ۵۰ مگاواتی هرمس ۲ (Hermes 2) در اوک ریج، تنسی، رسماً در آوریل ۲۰۲۶ کلنگ‌زنی شد و قرار است تا سال ۲۰۳۰ به بهره‌برداری برسد. این استقرار اولیه به عنوان زمینه‌ای حیاتی برای اثبات ناوگان گسترده‌تر ۵۰۰ مگاواتی عمل می‌کند.[1][2][3]

برای درک اینکه چرا یک غول جستجو و تبلیغات در حال تأمین مالی مهندسی هسته‌ای است، باید به پیش‌بینی‌های سرسام‌آور انرژی برای هوش مصنوعی نگاه کرد. پیش‌بینی می‌شود که دیتاسنترهای جهانی تا سال ۲۰۳۰ سالانه تا ۹۴۵ تراوات ساعت برق مصرف کنند – تقریباً معادل کل مصرف برق ژاپن.

آموزش و اجرای مدل‌های زبان بزرگ (LLM) به برق عظیم و بدون وقفه نیاز دارد که به راحتی نمی‌توان آن را هنگام توقف وزش باد یا غروب خورشید متوقف کرد. برای هایپراسکیلرها (Hyperscalers)، تضمین برق قابل اعتماد به گلوگاه اصلی برای رشد آینده تبدیل شده است.

در حالی که گوگل از لحاظ تاریخی برای دستیابی به اهداف پایداری خود به باد و خورشید متکی بوده است، این منابع تجدیدپذیر متغیر برای تأمین برق شبانه‌روزی به ذخیره‌سازی گسترده باتری‌های لیتیوم-یون نیاز دارند. مدیر ارشد گوگل در امور انرژی و آب و هوا خاطرنشان کرد: «هدف نهایی در اینجا، انرژی ۲۴/۷ و بدون کربن است»، و تأکید کرد که فناوری هسته‌ای پیشرفته مکمل گمشده باد و خورشید است.

راکتورهای ماژولار کوچک، برق پایه (baseload) ثابت و قابل اتکایی را ارائه می‌دهند که می‌توانند در نزدیکی دیتاسنترهایی که بیشترین نیاز را دارند، مستقر شوند و به طور مؤثری محدودیت‌های انتقال برق که در حال حاضر شبکه برق گسترده‌تر را آزار می‌دهد، دور بزنند.[1]

کایروس پاور در حال ساخت راکتورهای آب تحت فشار نیست که از دهه ۱۹۵۰ بر صنعت هسته‌ای جهانی تسلط داشته‌اند. در عوض، این شرکت در حال تجاری‌سازی یک راکتور با دمای بالا و خنک‌شده با نمک فلوراید است که به عنوان KP-FHR شناخته می‌شود.

این فناوری نسل چهارم از یک نمک مذاب فلوراید به نام فلیب (Flibe) به عنوان خنک‌کننده اصلی خود استفاده می‌کند که نشان‌دهنده یک انحراف چشمگیر از سیستم‌های سنتی آب سبک است. تغییر در مواد خنک‌کننده، فیزیک راکتور را به طور اساسی تغییر می‌دهد و کارایی و حاشیه‌های ایمنی را که قبلاً با طرح‌های قدیمی‌تر غیرممکن بود، فراهم می‌کند.[1][4]

استفاده از نمک مذاب اساساً مشخصات ایمنی و مهندسی راکتور را تغییر می‌دهد. راکتورهای سنتی خنک‌شده با آب باید تحت فشار شدید کار کنند تا از جوشیدن آب و تبدیل آن به بخار جلوگیری شود. اگر این فشار از بین برود، راکتور در معرض خطر ذوب فاجعه‌بار قرار می‌گیرد.

با این حال، نمک مذاب فلوراید در دماهای بسیار بالا بدون نیاز به تحت فشار قرار گرفتن، در حالت مایع پایدار باقی می‌ماند. این بدان معناست که راکتور می‌تواند در فشار نزدیک به اتمسفر کار کند، خطر انفجارهای بخار را کاملاً از بین ببرد و امکان ساخت سازه‌های مهار بسیار نازک‌تر و ارزان‌تر را فراهم کند.

خود سوخت نیز بسیار تخصصی است. کایروس از سوخت ذرات پوشش‌داده‌شده TRISO (TRi-structural ISOtropic) استفاده می‌کند، فناوری‌ای که در ابتدا در آزمایشگاه ملی اوک ریج توسعه یافت. سوخت TRISO شامل هسته‌های کوچک اورانیوم است که در چندین لایه کربن و سرامیک محصور شده‌اند. این محفظه‌های میکروسکوپی عملاً تخریب‌ناپذیر هستند و قادرند دماهایی بسیار فراتر از آنچه راکتور می‌تواند تولید کند، تحمل کنند. این تضمین می‌کند که محصولات جانبی رادیواکتیو حتی در صورت بروز یک نقص عملیاتی شدید، به طور دائمی در داخل خود سوخت به دام افتاده باقی بمانند.[3]

پر کردن شکاف بین یک مفهوم آزمایشگاهی امیدوارکننده تا یک نیروگاه تجاری در صنعت هسته‌ای به طور بدنامی دشوار است – فازی که اغلب به عنوان «دره مرگ» از آن یاد می‌شود. کایروس پاور با استفاده از یک رویکرد توسعه تکراری و سریع، در حال عبور از این انتقال خطرناک است.

این شرکت به جای تلاش برای ساخت یک نیروگاه تجاری در مقیاس کامل در اولین تلاش، در حال افزایش مقیاس در مراحل عمدی و قابل مدیریت است و از حمایت مالی گوگل برای کاهش ریسک هر مرحله متوالی مهندسی استفاده می‌کند. این فلسفه منعکس‌کننده چرخه‌های توسعه چابک (Agile) بومی صنعت فناوری است که آزمایش فیزیکی و یادگیری تدریجی را بر مدل‌سازی نظری چند دهه‌ای اولویت می‌دهد.[1]

اولین گام در این فرآیند تکراری، هرمس ۱ (Hermes 1) است، یک راکتور آزمایشی غیرتولیدکننده برق که در حال حاضر در اوک ریج در دست ساخت است و به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم‌های نمک مذاب و طراحی مخزن راکتور را در یک محیط واقعی آزمایش کنند.

درس‌های آموخته شده از هرمس ۱ مستقیماً به هرمس ۲، نیروگاه تولید برق ۵۰ مگاواتی که برق گوگل را تأمین خواهد کرد، منتقل می‌شوند. تا زمانی که کایروس شروع به استقرار واحدهای تجاری ۷۵ مگاواتی بعدی مورد نیاز برای رسیدن به هدف ۵۰۰ مگاواتی گوگل کند، مهندسی اساسی چندین بار اثبات، اصلاح و مجوز گرفته شده است.[3]

تولید، حوزه دیگری است که شراکت گوگل و کایروس قصد دارد قواعد بازی هسته‌ای را کاملاً بازنویسی کند. از لحاظ تاریخی، نیروگاه‌های هسته‌ای پروژه‌های عظیم سفارشی هستند که به طور کامل در محل ساخته می‌شوند و منجر به هزینه‌های اضافی بدنام و تأخیرهای برنامه‌ریزی می‌شوند که تا دهه‌ها طول می‌کشند.

کایروس در حال پیشگامی در مدل راکتور ماژولار کوچک کارخانه‌ای است. ماژول‌های پیچیده تجهیزات راکتور در پردیس توسعه تولید اختصاصی این شرکت در آلبوکرکی، نیومکزیکو، ساخته می‌شوند و سپس برای مونتاژ نهایی به سایت اوک ریج ارسال می‌شوند. این استراتژی تولید متمرکز برای کاهش شدید هزینه‌های نیروی کار در محل و بهبود کنترل کیفیت طراحی شده است.[4]

این رویکرد ماژولار امکان ساخت و ساز بسیار استاندارد و قابل تکرار را فراهم می‌کند. سازه‌های عمرانی که راکتورها را در خود جای می‌دهند، از بتن پیش‌ساخته و فونداسیون‌های جدا شده لرزه‌ای استفاده خواهند کرد که زمان‌بندی پروژه را بیشتر کاهش می‌دهد و نیازهای مهندسی خاص سایت را کم می‌کند.

کایروس امیدوار است با استانداردسازی طراحی و ساخت پیچیده‌ترین اجزا در یک محیط کارخانه‌ای کنترل‌شده، به صرفه‌های مقیاسی دست یابد که مدت‌هاست از دسترس بخش هسته‌ای سنتی دور مانده است. در صورت موفقیت، این خط تولید، راکتورهای پیشرفته را به جای یک قمار زیرساختی نسلی، به یک محصول رقابتی مالی و آماده تبدیل خواهد کرد.[4]

ادغام این منبع جدید برق در شبکه برق موجود توسط سازمان دره تنسی (TVA) به طور فعال تسهیل می‌شود. طبق توافقنامه ژوئیه ۲۰۲۶، TVA برق تولید شده توسط هرمس ۲ را خریداری کرده و آن را از طریق شبکه خود برای تأمین مستقیم برق دیتاسنترهای منطقه‌ای گوگل توزیع خواهد کرد. این شراکت عمومی-خصوصی تضمین می‌کند که ظرفیت تولید جدید مستقیماً مصرف عظیم تأسیسات محاسباتی هایپراسکیل را جبران می‌کند و از فشار آوردن رشد این غول فناوری بر تأمین برق محلی یا افزایش نرخ‌ها برای جوامع مسکونی جلوگیری می‌کند.

گوگل در این چرخش اتمی تنها نیست. صنعت فناوری گسترده‌تر بیش از ۱۰ میلیارد دلار به شراکت‌های هسته‌ای اختصاص داده است، با حدود ۲۲ گیگاوات پروژه راکتور ماژولار کوچک که در حال حاضر در سراسر جهان در حال توسعه هستند.

آمازون توافقنامه‌هایی را برای راکتورهای پیشرفته در ایالت واشنگتن تضمین کرده و یک دیتاسنتر عظیم را در مجاورت یک نیروگاه هسته‌ای موجود در پنسیلوانیا خریداری کرده است. در همین حال، مایکروسافت از راه‌اندازی مجدد تأسیسات تری مایل آیلند (Three Mile Island) حمایت کرده است. در مجموع، هایپراسکیلرها در حال درک این موضوع هستند که جاه‌طلبی‌های هوش مصنوعی آنها اساساً توسط فیزیک تولید برق محدود شده است.

محیط نظارتی نیز در حال انطباق با این عصر جدید نوآوری هسته‌ای است. هنگامی که کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای (NRC) مجوز ساخت راکتور نمایشی هرمس را تأیید کرد، این اولین باری بود که یک راکتور غیرخنک‌شده با آب در ایالات متحده در بیش از نیم قرن برای ساخت تأیید می‌شد.

این پیشرفت نظارتی یک سابقه حیاتی ایجاد می‌کند و راه را برای سایر طرح‌های راکتور پیشرفته هموار می‌کند تا فرآیند پیچیده صدور مجوز را با قابلیت پیش‌بینی و سرعت بیشتری طی کنند. تمایل NRC برای ارزیابی خنک‌کننده‌ها و سوخت‌های جدید، سیگنالی حیاتی برای سرمایه‌گذاران است که این بخش آماده فعالیت است.

در نهایت، توافقنامه گوگل و کایروس به طور قابل توجهی بیش از یک قرارداد تدارکات شرکتی است؛ این یک کاتالیزور حیاتی برای نسل بعدی زیرساخت‌های انرژی پاک است. گوگل با ارائه تقاضای تضمین شده و سرمایه اولیه، به کاهش ریسک یک فناوری تحول‌آفرین کمک می‌کند.

اگر کایروس پاور بتواند ناوگان ۵۰۰ مگاواتی خود را به موقع و طبق بودجه تحویل دهد، ثابت خواهد کرد که هسته‌ای پیشرفته می‌تواند در مقیاس مستقر شود و در نهایت برق قابل اعتماد و بدون کربن را نه تنها برای مزارع سرور، بلکه برای شهرها و صنایع سنگین در سراسر جهان فراهم کند.[1]