Intelligenza artificiale ed energia nucleare: una partnership promettente o una minaccia esistenziale?

Negli ultimi anni, abbiamo assistito a un cambiamento radicale nel rapporto dei giganti della tecnologia con le fonti energetiche tradizionali, con la crescente domanda di energia per gestire enormi data center che supportano l’intelligenza artificiale, le principali aziende tecnologiche come: Google, Amazon e Microsoft si sono rivolti all’esplorazione di alternative più sostenibili ed efficienti.

Questo cambiamento si è concretizzato negli ingenti investimenti annunciati da queste aziende nel settore dell’energia nucleare. Dopo decenni di abbandono dell’energia nucleare a causa di problemi di sicurezza e costi elevati, questa tecnologia è tornata di nuovo in primo piano, spinta da nuove innovazioni nel campo delle piccole tecnologie. reattori nucleari (SMR), che sono più sicuri e più flessibili rispetto ai reattori tradizionali.

Ma cosa rende l’energia nucleare attraente per queste grandi aziende e non l’energia rinnovabile come l’energia eolica o l’energia solare, e cosa sono i piccoli reattori nucleari, e quali sono le sfide che gli Stati Uniti devono affrontare per svilupparli, e questi reattori guideranno l’innovazione e la sostenibilità? nel campo dell’intelligenza artificiale, o siamo sull’orlo di una nuova era di disastri come Chernobyl, Fukushima e Three Mile Island, che sono ancora impressi nella memoria?

In primo luogo; Quali aziende hanno iniziato a investire in progetti di energia nucleare?

Google, Amazon e Microsoft hanno annunciato ingenti investimenti in progetti di energia nucleare. Questi investimenti mirano a costruire nuove centrali nucleari o a riavviare quelle vecchie. Queste aziende concorrenti sono le tre più grandi aziende che forniscono soluzioni di cloud computing nel mondo, e sono state anche tra le più grandi aziende che hanno adottato modelli e tecnologie di intelligenza artificiale e li hanno presentati ai clienti, siano essi altre aziende o utenti, quindi non è una coincidenza che queste società sono tra i maggiori investitori in questo campo.

1-Google:

Google ha stretto un accordo con Kairos Power, una startup specializzata nell'energia nucleare, con l'obiettivo di costruire 7 piccoli reattori nucleari per far funzionare i suoi data center. Questi reattori rappresentano una soluzione promettente per fornire energia pulita e affidabile, poiché si distinguono per il design semplice e i sistemi di sicurezza avanzati.

Si prevede che questa partnership contribuirà a fornire circa 500 megawatt di energia priva di emissioni di carbonio entro il 2035, a sostegno dell’obiettivo di Google di raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio.

2-Microsoft:

Microsoft ha annunciato l'intenzione di riavviare entro il 2028 la centrale nucleare chiusa di Three Mile Island in Pennsylvania - teatro del peggiore incidente nucleare negli Stati Uniti - in collaborazione con Constellation Energy entro il 2028. Questo progetto mira a fornire circa 835 megawatt di energia per soddisfare il fabbisogno. ..Center dati Microsoft. Mai prima d’ora una centrale nucleare statunitense era tornata in servizio dopo lo smantellamento, e nemmeno prima tutta la produzione di una singola centrale nucleare commerciale era stata assegnata a un singolo cliente!

Microsoft non si è fermata qui, ma ha firmato un accordo con Helion Energy per esplorare le possibilità dell'energia da fusione nucleare come futura fonte di energia. L'energia da fusione è considerata una delle tecnologie più promettenti nel campo dell'energia nucleare, poiché ne fornisce enormi quantità di energia pulita senza produrre scorie nucleari pericolose.

Parallelamente, alcuni rapporti hanno indicato all’inizio di quest’anno che Microsoft e OpenAI stanno lavorando segretamente allo sviluppo di un supercomputer senza precedenti che utilizza milioni di chip server specializzati per eseguire l’intelligenza artificiale, che potrebbe costare fino a 100 miliardi di dollari e ha il nome in codice (Stargate). , ma per funzionare richiederà fino a 5 gigawatt di potenza, equivalenti a quanto consuma una grande città come New York, e tutto per un solo computer!

3-Amazzonia:

Lo scorso ottobre, Amazon ha annunciato la firma di tre accordi per lo sviluppo di piccoli reattori nucleari negli Stati Uniti. Amazon sta lavorando con Energy Northwest per sviluppare quattro piccoli reattori nucleari, che dovrebbero generare nella prima fase 320 megawatt, con la possibilità di aumentare fino a 960. megawatt.

Inoltre, Amazon sta esplorando la possibilità di sviluppare piccoli reattori nucleari con Dominion Energy in Virginia, aggiungendo almeno 300 megawatt per soddisfare la crescente domanda di energia. L'attuale accordo di Amazon con Talen Energy include anche un investimento di 650 milioni di dollari in un data center in Pennsylvania alimentato direttamente dall'energia nucleare.

Quindi tutti questi enormi investimenti ci spingono a interrogarci sui piccoli reattori nucleari e in cosa differiscono dai reattori tradizionali?

I piccoli reattori nucleari sono reattori nucleari avanzati e di piccola scala progettati per generare fino a 300 megawatt di elettricità pulita, ovvero un terzo di quanto producono i reattori convenzionali.

Questi reattori sono anche flessibili e adattabili, poiché possono essere fabbricati in fabbrica e trasportati come unità che possono essere assemblate sul sito del reattore, quindi rappresentano un'alternativa ideale ai grandi reattori nucleari convenzionali, che devono essere progettati per siti specifici, che a volte porta a ritardi nella costruzione.

Inoltre; I piccoli reattori nucleari si basano su una varietà di refrigeranti, tra cui acqua leggera, metalli liquidi e sale fuso, garantendo un'elevata flessibilità di progettazione. Questi reattori si distinguono per i loro robusti sistemi di sicurezza (Inherent Safety), che si basano sul ciclo naturale di raffreddamento del nocciolo, che riduce la dipendenza dall'intervento umano e migliora notevolmente la sicurezza.

L’Agenzia statunitense per l’energia nucleare stima che entro il 2035 il mercato globale dei piccoli reattori nucleari potrebbe raggiungere i 21 gigawatt di potenza.

Terzo; Perché specificamente l’energia nucleare e non l’energia eolica o solare?

I data center utilizzati per addestrare i modelli di intelligenza artificiale richiedono enormi quantità di energia elettrica. Man mano che questi modelli aumentano in dimensioni e complessità, la domanda di energia aumenta drasticamente. Attualmente, la maggior parte dei data center fa affidamento sull’elettricità prodotta da combustibili fossili, che contribuisce ad aumentare le emissioni di carbonio.

Qui sorge una domanda importante: quanta energia consumano i grandi modelli linguistici?

L’addestramento di grandi modelli di intelligenza artificiale consuma molta energia. Ad esempio, il modello GPT-3, che contiene 175 miliardi di insegnanti, utilizza 1.287 megawatt all’ora, mentre il modello DeepMind, che contiene 280 miliardi di insegnanti, utilizza fino a 1.066 megawatt all’ora. Su base oraria, ciò equivale a circa 100 volte l’energia media utilizzata da una famiglia americana in un anno, il che conferma il significativo impatto ambientale di questo settore.

Le aziende stanno cercando di raggiungere la neutralità del carbonio entro il 2030 o il 2035, ma la totale dipendenza da fonti di energia rinnovabile come il sole e il vento deve far fronte a sfide importanti, come la variazione della produzione dovuta alle condizioni meteorologiche, poiché l’energia solare non è disponibile di notte, e L’energia eolica è influenzata dalle fluttuazioni meteorologiche, il che richiede soluzioni complesse di stoccaggio e strutture amministrative per garantire la continuità del funzionamento.

In questo caso, l’energia nucleare emerge come una soluzione promettente per soddisfare questa crescente domanda, per diverse ragioni:

Elevata potenza: i reattori nucleari possono generare enormi quantità di energia elettrica in uno spazio relativamente piccolo, rendendoli ideali per soddisfare le esigenze dei grandi data center.
Affidabilità: l’energia nucleare è una fonte di energia stabile e affidabile, a differenza delle fonti energetiche rinnovabili volatili come il sole e il vento.
Basse emissioni di carbonio: l’energia nucleare è una fonte di energia pulita, poiché non produce gas serra o altri inquinanti, il che contribuisce a raggiungere gli obiettivi di lotta al cambiamento climatico.

In quarto luogo; Quali sfide devono affrontare gli Stati Uniti nello sviluppo di piccoli reattori nucleari?

La sfida principale che gli Stati Uniti devono affrontare in questo settore è la costruzione del primo piccolo reattore nucleare. Ad oggi, non esiste un piccolo reattore nucleare in funzione o in costruzione in tutti gli Stati Uniti. Secondo l’Agenzia per l’energia nucleare, ci sono solo tre piccoli reattori nucleari operativi nel mondo, due in Cina e Russia, i due principali rivali geopolitici degli Stati Uniti, e c’è anche un reattore di prova operativo in Giappone.

Le aziende americane stanno lavorando finora per sviluppare la progettazione di piccoli reattori nucleari, e gli Stati Uniti hanno ora circa 70 progetti per piccoli reattori, ma solo uno di loro ha ricevuto l’approvazione per iniziare la costruzione, ovvero il progetto Kairos Power, che sarà nello stato del Tennessee.

La ragione di questo ritardo è che l’approvazione dei progetti richiede solitamente diversi anni; Data la complessità della progettazione dei reattori e i rischi dei materiali radioattivi.

Allison MacFarlane, ex capo della Nuclear Regulatory Commission degli Stati Uniti, ha spiegato che standardizzare i sistemi di energia nucleare a livello globale è quasi impossibile. Questo perché ogni Paese ha una propria filosofia nell’affrontare questo settore vitale, il che rende molto difficile il raggiungimento di un quadro normativo unificato.

Rafael Grossi, direttore generale dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica, ha sottolineato la necessità di sviluppare sistemi di regolamentazione flessibili in grado di tenere il passo con i rapidi sviluppi del settore dell'energia nucleare. Ha sottolineato che le lunghe procedure normative, che richiedono molti anni, ostacolano la crescita di questo settore e ha suggerito che l'industria nucleare si ispiri al settore dell'aviazione, che si basa su standard globali unificati per la progettazione e il funzionamento degli aeromobili, che contribuiscono a migliorare la qualità e ridurre costi.

Inoltre, i piccoli reattori nucleari necessitano di combustibile nucleare altamente arricchito (HALEU), che ha un tasso di arricchimento più elevato rispetto al combustibile attualmente utilizzato nei reattori convenzionali, rendendolo più efficiente e in grado di produrre energia.

Il carburante HALEU ha un livello di arricchimento più elevato rispetto al carburante di uranio 235 arricchito al 5%, che è il principale isotopo fissile che produce energia durante la reazione a catena, utilizzato dai reattori nucleari convenzionali, secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Il combustibile HALEU richiede un arricchimento compreso tra il 5 e il 20%, il che lo rende più efficiente e capace di produrre la maggior quantità di energia in reattori più piccoli. Contribuisce inoltre a migliorare le prestazioni dei reattori più piccoli e ad aumentarne la vita operativa, poiché questo combustibile aiuta il combustibile elemento di sodio utilizzato in Il processo di raffreddamento continua più a lungo e produce più energia utilizzando meno carburante.

Ma il problema è che la produzione di questo combustibile su scala commerciale negli Stati Uniti è ancora molto limitata, e la fonte dominante a livello globale è la Russia. Lo scorso maggio, il presidente americano Joe Biden ha firmato una legge che vieta agli Stati Uniti di importare uranio Russia.

Quinto; Intelligenza artificiale ed energia nucleare: una partnership promettente o una minaccia esistenziale?

L’intelligenza artificiale permea vari aspetti della nostra vita quotidiana, ma i sistemi nucleari non ne hanno bisogno. Questi sistemi si basano su principi fisici conosciuti e prevedibili e non necessitano affatto delle complessità dell’intelligenza artificiale. Anche le autorità di regolamentazione di tutto il mondo, guidate dalla Nuclear Regulatory Commission (NRC) degli Stati Uniti, affrontano la questione con estrema cautela e ne impediscono l’integrazione in questi sistemi.