Дата-центров становится больше с каждым годом. С 2012 по 2020 год их количество выросло с 500 000 до более чем 8 млн. Энергии все эти объекты потребляют очень много — многие дата-центры являются главными потребителями энергии в своем регионе. Потребность в ЦОД продолжает расти, но многие «теплые» места уже заняты — ведь такой объект не построишь где-то на отшибе, где нет ни сетевой инфраструктуры, ни надежного энергоснабжения, не говоря уже о воде.
Во многих случаях именно отсутствие необходимой инфраструктуры является ограничивающим фактором для создания сети ЦОД где-нибудь на севере. Но, возможно, выход есть, и он довольно необычный. Это миниатюрные ядерные реакторы, которые способны дать необходимое количество энергии не только дата-центру, но и небольшому городку неподалеку. Такая технология — не фантастика, а вполне себе реальность, о которой и поговорим.
Варианты малых ядерных реакторов разных производителей
Несмотря на то, что технология кажется почти что фантастикой, ее разрабатывает сразу несколько компаний. У некоторых есть работающие прототипы, так что внедрение разработок подобного типа — лишь вопрос времени.
Реакторы от Rolls-Royce
Концерн продает не только шикарные автомобили, но и занимается высокотехнологичными проектами. Один из них — создание малых ядерных реакторов для облачных операторов. Цель компании — сделать так, чтобы дата-центр мог работать вообще без подвода энергокабелей, обходясь собственными ресурсами.
Разработчики получили от правительства Великобритании треть миллиарда долларов США в 2020 году, оперативно разработав проекты мини-АЭС в модульном формате. Мощность этих объектов составит до 470 МВт, чего должно с головой хватить дата-центру любого масштаба. Приблизительно такие же параметры, например, у стационарных реакторов ВВЭР-440.
Сейчас работы еще ведутся, затем нужно будет получить разрешение на использование технологии от ряда регуляторов. Все же атом хоть и мирный, но его использование может быть потенциально опасным. Ну а начать внедрять свою технологию компания обещает уже в 2030 году. Выпускаться модульные реакторы будут на заводах Rolls-Royce и доставляться затем к месту использования в разобранном виде. Ну а на площадке уже их будут собирать.
NuScale Power
Об этом реакторе мы уже писали — еще в прошлом году его разработчики получили от регуляторов США разрешение на использование технологии.
Реактор NuScale Power представляет собой стальной цилиндр высотой 23 метра и диаметром 5 метров. Внутри находятся урановые топливные стержни, которые с помощью цепной ядерной реакции нагревают воду во внутреннем контуре. Через теплообменник нагретая вода передает температуру во внешний паровой контур. Пар приводит в движение турбину, генерирующую электроэнергию. В процессе работы пар охлаждается и капли воды вновь попадают обратно во внутренний контур.
В конструкции малого реактора предусмотрена система пассивного охлаждения. Горячая вода поднимается через теплообменные змеевики, охлаждается и опускается обратно к топливным стержням. Такой подход избавил конструкцию реактора от насосов и дополнительных движущихся элементов, которые могли бы выйти из строя.
В случае нештатной ситуации реактор сам заглушит ядерную реакцию при помощи управляющих стержней. Прекращается обмен нейтронами и останавливается цепная ядерная реакция. Если внезапно прекратится подача электричества, то управляющие стержни под действием гравитации срабатывают автоматически.
Уже пущен в работу проект по созданию АЭС с такими реакторами. Она будет готова тоже где-то к 2030 году. Мощность одного реактора — 45 МВт.
CAREM-25 (CNEA, Аргентина)
Как оказалось, в Аргентине, солнечной южноамериканской стране, уже в 2020 году был готов прототип миниатюрного ядерного реактора. Это 25-МВт система, которую, насколько можно понять по обрывочным новостям, почти достроили.
Реактор модульный, так что на его основе можно создавать большие или не очень АЭС. Его разработка ведется аргентинскими и международными учеными в рамках программы по запуску малых ядерных реакторов с середины 2020-х годов. Собственно, почти все примеры из этой статьи — разработка в рамках указанной программы. Она реализуется силами известных и не очень компаний, включая AREVA, Bechtel, BWXT, Dominion, Duke Energy, Energy Northwest, Fluor, Holtec International, NuScale Power, Ontario Power Generation, PSEG, TVA и Utah Associated Municipal Power Systems.
АЭС Hyperion
Еще один малый ядерный реактор с мощностью в 25 МВт. Объекты такого типа могут работать по отдельности, без необходимости создания АЭС. Разработчики утверждают, что АЭС Hyperion может обеспечить энергией населенный пункт на 20 тысяч частных домов. Ну или один очень мощный дата-центр.
Срок службы такого реактора — до 10 лет, после чего его нужно извлечь и отправить на завод производителя для перезаправки. Здесь используется уран-гидридное топливо. Достоинство проекта — в отсутствии необходимости держать на станции штат специалистов-ядерщиков. Его нужно лишь регулярно посещать для проверки систем и технического обслуживания — а с этим справляется парочка специалистов.
Мини-реакторы от HolosGen
Это, вероятно, самые маломощные модульные реакторы из подборки — их параметры от 3 МВт до 13 МВТ. Но они при этом и умещаются в контейнер. Последний устанавливается на транспортной платформе, которую перевозит в нужное место грузовой автомобиль.
Отдельные реакторы-модули могут быть соединены в единую систему, выдавая уже около 80 МВт. Такие системы относительно безопасны, мобильны и универсальны — использовать их можно не только для дата-центров, но и применять на других объектах.
Ядерная энергетика — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:
→ Маленькие «малинки» в крупном дата-центре
→ Динамические ИБП в дата-центрах: как мы устанавливали Piller CPM300 с двойным преобразованием
→ Разбираем редкого зверя от Nvidia — DGX A100
Плюсы и минусы технологии
Плюсов довольно много:
- Мобильность и возможность масштабирования систем.
- Относительно недорогое обслуживание — большинство модульных ректоров частично автономны.
- Отсутствие необходимости занимать десятки и сотни гектар полезной площади под АЭС и всю инфраструктуру.
- Универсальность — использовать малые реакторы можно во многих отраслях и во многих регионах.
- Наличие достаточного количества пассивных систем безопасности.
Минусы тоже есть:
- Отсутствие реально работающих в «полевых условиях» реакторов. Пока только прототипы.
- Соответственно, нет базы проблемных ситуаций, которых нужно избегать.
- Необходимость получения разрешения регуляторов, и этих разрешений нужно много.
Насколько все это реально?
Вероятность практической реализации одного или нескольких проектов модульных ядерных реакторов довольно высока. Дело в том, что кроме уже названных компаний, разработкой мини-АЭС занялось правительство США. Оно выделило $3,2 млрд на разработку мини-ядерных реакторов. Они будут обслуживать критически важные объекты инфраструктуры, включая дата-центры.
Кроме того, использовать ядерную энергию собираются коммунальные предприятия и компании США. Стоимость энергии, вырабатываемой при помощи мини-АЭС, составит около 55-70 долларов за МВт-час. Стоимость же получения энергии при помощи ветра и солнца — около 44-55 Мвт-час. Вполне сравнимые цены, при условии, конечно, что в цену ядерных реакторов заложен полный цикл обслуживания с утилизацией отслужившего свой срок оборудования.
Есть у мини-АЭС и противники, которые, впрочем, сомневаются не в работоспособности подобных систем. Основная претензия — это стоимость постройки и эксплуатации малых ядерных ректоров. Согласно ряду подсчетов, цена будет сравнима с обслуживанием обычной полноразмерной АЭС.
Тем не менее, критики погоды не делают — если какой-то из этих проектов начнет работать уже «в поле», то за первопроходцами подтянутся и остальные участники рынка. Ну а это может привести к увеличению количества дата-центров, их проникновению в удаленные регионы, которые раньше казались бесперспективными для индустрии.
Комментарии (49)
Giperoglif
07.10.2021 07:07+13Реактор просто заглушится и все.
Самолет просто спланирует и все.
Вертолет просто сядет на авторотации и все.
Лифт просто упрется клиньями и все.
Титаник просто вообще непотомляемый .
agat000
07.10.2021 09:27+3Хррррык! сказаля надежная японская пилорама
Ага!, сказали мужики, вытаскивая лом
Думаю, эксплуатацию обложат такими нормативами и проверками, что реально использовать можно будет только на серьезных предприятиях, с железной дисциплиной и толпой юристов.
GospodinKolhoznik
06.10.2021 21:53+5Rolls-Royce plc не занимается выпуском автомобилей. Машины для толстосумов делает Rolls-Royce Motor Cars.
А Rolls-Royce plc делает авиационные и корабельные двигатели, а также оборудование для электроэнергетики.
Компания разделена на 2 полностью независимые аж в 73 году. Однако многие их до сих пор путают.
dydyman
06.10.2021 22:09+3А как сильно может бахнуть 25 мегаваттный реактор? Если сильно, то в плюсы можно записать возможность быстрой очистки носителей в случае захвата датацентра )
YuraLia
06.10.2021 22:24+1Наверное, примерно на том же уровне как реактор подводной лодки.
Насколько я знаю, подобная авария была в бухте Чажма
см. https://www.youtube.com/watch?v=3XrWa4D7u8s или статью вики - там главной проблемой было загрязнение. Усугубило ситуацию что в это же время загрузили свежее топливо. Мощность одного реактора там была 90 МВт, их было 2 штуки.В случае компактного реактора проблема наверное решается хорошей внешней оболочкой, на современном уровне не вижу особых проблем с этим. Думаю, основная проблема все же необходимость жесткого контроля за радиоактивными материалами.
saboteur_kiev
07.10.2021 02:05в отличие от 1985 года, в 2021 достаточно автоматического оборудования и софта, которое тихо заглушит реактор в случае проблем. Вероятность аварии реакторов маленького размера уже практически минимальна
Sergey_Kovalenko
07.10.2021 16:38+2После глушения охлаждать принудительно нужно еще долго: цепной реакции нет, но мощность энергии распада нестабильных осколков деления порядочная. Если не охлаждать - реактор скукожится в карамельку и потечет по грунтовым водам. То есть просто глушение - еще не панацея.
saboteur_kiev
10.10.2021 03:34Так речь же идет про небольшой реактор.
Sergey_Kovalenko
10.10.2021 09:07Вы стержни воздухом из форточки охлаждать собираетесь? Думаю это будет несколько губительно для окружающих живых существ - разгерметизация зоны реакции то еще приключение. Или вы знаете как другим способом отвести тепло от хорошо теплоизолированного котла первого контура?
vanxant
06.10.2021 23:17+5Даже интересно, откуда автор брал данные, если умудрился написать
Отсутствие реально работающих в «полевых условиях» реакторов.
при том, что "Ломоносов" (два реактора по 38 МВт э) уже больше года в промышленной эксплуатации. Кампания рассчитана на 12 лет, после чего реакторы увезут на заправку и ремонт.
Конкретно "Ломоносов" - это баржа, так проще с контуром охлаждения. Но также просчитывались варианты "автопоезда" с размещением реактора, турбин и прочей обвязки на четырёх грузовых прицепах.
dekeyro
07.10.2021 00:26+2Ну, справедливости ради - это судовые реакторы. То есть то что уже опробовано на ледоколах. Да, на суше попроще будет, на корабле и качка и перепады и коррозия. Но все же - это не сухопутные компактные реакторы.
Wan-Derer
07.10.2021 22:42+5Плюс, уместно вспомнить про РИТМ-200, которых уже несколько штук построенно и которые собираются строить серийно и использовать в т.ч. в составе ПАТЭС с учётом опыта "Ломоносова". Ну и про перспективный РИТМ-400....
Хотя зачем вспоминать про какие-то там серийные реакторы, ведь есть картинки от Роллс-Ройс...
Mesklin
07.10.2021 01:31+7А на сайт Росатома автору статьи не судьба зайти и почитать про уже серийные малогабаритные реакторы не судьба. А уж сколько там прототипов.
j_aleks
07.10.2021 02:46+1ну судя по всему, автор не рассуждает, что есть у нас и где.
а просто рассматривает малые реактроры…
идея малых реакторов в принципе не плоха, при абстрактном взгляде…
в простейшем(варварском) варианте, некий «черный ящик» при закачке в который воды на выхлопе перегретый пар в течении лет 10, хотя-бы…
при выроботке, появляются специально обученные люди и увозят его, ствя новый, менее поцарапанный.
это розовая мечта…
реалии естественно другие…
начиная от определнного % маргиналов в оществе(если смотреть практику изотопных реакторов), которым очень надо этот ящик распилить…
и заканчивая более занятной, в рассмотрении доооолгой перспективе…
например если посмотреть в этом плане, например «Академик Ломоносов», тот что на чукотке…
представьте, воткнули(привезли) станцию, в энергетически бедный регион, но являющийся неким центром… Замечательно, всем хорошо, это место начинает, ну пусть теоретически, бурно развиваться,… И вот, через лет 10, наступает час Х, время выроботки, вы сможете к этому времени запланировать подгон нового энергоцента (в такой долгой перспективе) на замену, с подготовкой к высылке старого…
Это не считая всякого рода охранения от идиотов…
dragonnur
14.10.2021 06:36Если «изотопный реактор» это РИТЭГ, то спешу вас огорчить, это НЕ реактор.
j_aleks
14.10.2021 09:02ой, как жить то теперя в огорченном состоянии...
вы батенька формалист...
вы на свою фразу посмотрите...повнимательней... """этот реактор не реактор""""...
))))))))
dragonnur
15.10.2021 06:08Первая часть моей фразы с реактором закавычкена, это по факту цитата вашей. А РИТЭГ это РадиоИзотопный ТермоЭлементный Генератор — спонтанное деление идёт не по цепному механизму, регуляции не поддаётся, etc.
Mesklin
07.10.2021 03:11Ну собственно это уже отлаженные процедуры. В СССР и потом в России многие десятки лет существует себе вполне гражданский атомный ледокольный флот (и транспортный тоже). Да и быстро извлечь из под земли реакторный модуль (как это предусмотрено в большинстве проектов) очень и очень не просто.
REPISOT
07.10.2021 05:48Реактор на парковке — это круто. Но есть проблема. Приезжает, допустим, турист из Авганистана, и закуривает в неположенном месте…
vikarti
07.10.2021 07:47+6Какое там обогащение топлива надо? На лодках и ледоколах — уже не 3-5% а до 20%
В затратах на мегаватт-час стоимость производства и утилизации для обоих вариантов — учтена корректно?
А стоимость батарей или балансирующего источника у возобновляемых?(там же мощность гуляет как попало а в изолированной системе — не побалансируешь за счет других частей энергосистемы)
А стоимость балансирующего источника у АЭС в варианте "небольшой поселок"(потребляемая мощность ведь гуляет, а АЭС (обычные как минимум) регулируются не очень то быстро (насколько помню — дни))? Ну правда для АЭС можно просто плюнуть на отсутствие балансирующего источника и греть атмосферу лишней в данный момент энергией но для этого тоже нужна какая то система.
agat000
07.10.2021 09:38Если применительно к сабжу (дата-центры) - балансировка особо не нужна - потребление стабильное, +/- 5% на лампочки и кофеварки. Мелкая балансировка возможна системами охлаждения - морозить хладагент "про запас" или частично отключаться и пользоваться запасом.
С этим как раз проблем нет, а вот с безопасной эксплуатацией - есть и много.
Wizard_of_light
07.10.2021 09:20Интересно, прототип АТЭС "Гамма" в курчатнике ещё работает? Если работает, то очень интересно получается - обсуждаем зарубежные проекты, когда у самих в чулане стоит малая АЭС с тридцатилетним опытом эксплуатации.
JohnSelfiedarum
07.10.2021 16:41+1Можно подумать , что при использовании энергии атома последние лет 75, никто не задумывался о компактных ядерных реакторах? Вы серьёзно? Все эти проекты разбиваются о действительность: даже маленький реактор выдаёт нейтронный поток такой величины(порядка 10^15 н/см2*с ), что размер защитных сооружений должен быть не хуже, чем у большого. И овчинка не стоит выделки. Всё равно потребуется строить защитный кожух размером с многоэтажку. Так зачем делать маленький реактор, когда можно сделать большой - и при этом выход энергетический будет около гигаватта... Что мы и наблюдаем в настоящее время.
Sergey_Kovalenko
07.10.2021 16:42Зачем нужен автономный источник энергии для учреждения, куда идет пучок проводов толщиной с магистральный нефтепровод? Почему нельзя добавить еще один скромный кабель питания, а энергию производить хоть у черта на куличках?
mtumanov
07.10.2021 17:58а энергию производить хоть у черта на куличках?
Передавать электроэнергию по сверхпроводящим кабелям на дальние расстояния современное человечество не умеет.
А при передаче электроэнергии по обычным кабелям значительная часть энергии теряется, что плохо сказывается на себестоимости.
Норматив потерь электроэнергии в электрических сетяхunsignedchar
07.10.2021 18:22+1Обычно энерогемкие производства строят поближе к электростанциям (или наоборот, электростанции поближе к производствам). Если уж так хочется преобразовывать электричество в биткойны с минимальными потерями — можно размещать датацентр на территории обычной АЭС, с забором, охраной и налаженным циклом работы с отходами.
Sergey_Kovalenko
07.10.2021 18:30+1Из вашей ссылки (какой бы она не была)
Уровень 10-12% считается максимально возможным для потерь электроэнергии в электрических сетях большинства стран с развитой экономикой [1]. Оптимальные же потери находятся в диапазоне 4-6%.
Даже 20% потерь электроэнергии полученной дешевым промышленным способом (ГЭС, солнечные или даже те же самые большие атомные станции) - это экономически ничто по сравнению с проблемами децентрализации и уж точно ничто по сравнению с проблемами мелкой децентрализации АЭС.
mtumanov
07.10.2021 22:34экономически ничто по сравнению с проблемами децентрализации
И несмотря на это, майнинговые фермы и датацентры стараются разместить поближе к электростанции.
Главная после операционных расходов статья содержания дата-центра — электричество, на которое может прийтись до половины расходов.
В России будет введен в эксплуатацию один из самых мощных дата-центров в мире и произойдет это совсем скоро. Речь о комплексе «Менделеев», который строится госкорпорацией «Росатом» в городе Удомля, рядом с Калининской АЭС.Sergey_Kovalenko
07.10.2021 22:58Ну во-первых Ваша врезка никак не опровергает моего утверждения и никак не придает большего веса тому, на которое я отвечал - ведь ни один пример в ней не является примером децентрализации энергетических станций, а как раз наоборот. Во-вторых из всего написанного следует куда более логичный и экономически оправданный план действий: поставить датацентры где-нибудь в пустыне рядом с солнечными панелями, или другими дешевыми и источниками энергии.
mtumanov
08.10.2021 12:49поставить датацентры где-нибудь в пустыне
В пустыне вырастут затраты на охлаждение, обеспечение сопутствующей инфраструктуры для датацента (например создание условий для персонала).
В общем случае выбор места для строительства датацентра это всегда компромисс между многими факторами.
Хорошо бы построить датацентр поближе к потребителю трафика, в центре крупного города, но в этом месте высока стоимость земли и электроэнергии.
Рядом с электростанцией дешёвая электроэнергия, но бывают заказчики которым необходимо физическое присутствие в помещении датацентра, на край света они не поедут.
dragonnur
14.10.2021 06:39Вы хотите сказать, что будущий подводный кабель от СЭС в Марокко т к потребителям в мелкоБритании будет сверхпроводящим?
mtumanov
14.10.2021 19:24Возможно, что я отстал от новостей технического прогресса.
Интересно было бы посмотреть ТЭО такого кабеля Марокко — Великобритания.
Всё-таки 3800 км. это примерно как из Астрахани протянуть кабель в Мурманск.
Кроме того, это пока даже не проект, а намерение сбора денег с инвесторов.
Хотя подводный кабель между Германией и Норвегией уже есть — 623 км.
Силовой кабель соединил Германию и Норвегиюdragonnur
15.10.2021 00:33Мне кажется, что постоянка и толстые алюминиевые шины спасут британскую плутократию занедорого )
arheops
07.10.2021 18:13+3Обсуждаем источники энергии вроде как для датацентра. А везде «в случае угрозы реактор заглушится». Как бы для датацентра заглушенный единственный реактор — смерть. А если есть второй кабель резерва — то собственно и основной уже можно провести.
av_in
07.10.2021 21:18фантастика/прототипы/технологии будущего
Скажите это Билибинской АЭС, которую пора уже выводить из эксплуатации. Живое дряхлое воплощение малых АЭС. Только
Билибинская АТЭЦ, несмотря на свои отличные характеристики, доказала бесперспективность стационарной установки малой мощности
CyaN
08.10.2021 17:40Билибинская АЭС построена в отсутствии иных альтернатив и показывает ту нишу, в которой малые АЭС могут успешно использоваться. Энергосистема Чукотки функционирует полностью автономно. Но ввиду того, что сейчас Баимский ГОК строить будут, там нужен полноценный ВВЭР 1200, а будет несколько малых энергоблоков.
no111u3
08.10.2021 00:22+1Не увидел в минусах зону отчуждения и необходимость применения чвк для охраны периметра, а также организации логистики для нового топлива и отработанных ЯО.
Yoooriii
11.10.2021 06:36С одной стороны, это хорошо, что наука и техника дошли до такой степени развития, что можно ставить мини АЭС практически у себя в гараже. С другой стороны, обязательно найдутся любители устроить маленький фейерверк у себя в гараже с прямой трансляцией в ютубе. Миллионные лайки гарантированы, боюсь только дислайки будет ставить уже некому.
anonymous
saboteur_kiev
Вероятность аварии на подобных станциях минимальны. Вероятность аварии, которая приведет к каким-либо жертвам, кроме финанансовых - практически равна нулю.
Реактор просто заглушится и все.