Giấc mơ điện hạt nhân của Amazon tiến gần hiện thực

Cuối tuần qua, Ủy ban Pháp quy Hạt nhân Mỹ (NRC) chính thức cấp phép cho đối tác X-energy sản xuất nhiên liệu hạt nhân thế hệ mới. Quyết định này không chỉ gỡ bỏ một rào cản pháp lý lớn đối với việc thương mại hóa các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) mà còn đánh dấu sự trở lại mạnh mẽ của công nghệ hạt nhân trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo, nơi các gã khổng lồ công nghệ đang chạy đua tìm kiếm nguồn năng lượng sạch và bền vững để "nuôi" những cỗ máy ngốn điện khổng lồ.

Amazon đã tìm được lời giải cho bài toán năng lượng

Sự chấp thuận này dành cho cơ sở sản xuất tại Oak Ridge, Tennessee, mở đường cho việc chế tạo loại nhiên liệu đặc biệt được kỳ vọng sẽ thay đổi hoàn toàn cục diện năng lượng của ngành công nghiệp dữ liệu trong những thập kỷ tới.

Công nghệ "viên sỏi" và kỷ nguyên mới của nhiên liệu an toàn

Giấy phép mà NRC cấp cho công ty con TRISO-X của X-energy được xem là một sự kiện đáng chú ý, bởi đây là lần đầu tiên trong nửa thế kỷ qua, một cơ sở sản xuất nhiên liệu hạt nhân kiểu mới nhận được sự phê duyệt ở cấp độ này. Giấy phép này cho phép nhà máy sản xuất các viên nhiên liệu uranium làm giàu thấp ở mức độ cao (HALEU), thứ được xem là "huyết mạch" cho dòng lò phản ứng Xe-100 mà Amazon đang đặt cược lớn.

Sự khác biệt cốt lõi của công nghệ này nằm ở thiết kế nhiên liệu độc đáo, phá vỡ những định kiến cũ kỹ về sự nguy hiểm và cồng kềnh của điện hạt nhân truyền thống. Thay vì sử dụng các thanh nhiên liệu dài dễ bị tổn thương khi quá nhiệt, X-energy sử dụng các hạt nhiên liệu TRISO nhỏ li ti.

Về mặt kỹ thuật, uranium làm giàu được bao bọc tỉ mỉ trong nhiều lớp vật liệu carbon và gốm chịu nhiệt siêu bền, sau đó được nhúng vào trong các khối than chì hình cầu có kích thước tương đương một quả bóng bi-a. Cấu trúc này được ví như những "viên sỏi" năng lượng, với khả năng tự khóa chặt các sản phẩm phân hạch bên trong ngay cả khi nhiệt độ tăng cao đột ngột, giúp loại bỏ gần như hoàn toàn nguy cơ tan chảy lõi lò phản ứng.

Trong quá trình vận hành của lò phản ứng Xe-100, hàng trăm nghìn viên sỏi này sẽ tuần hoàn liên tục qua vùng hoạt động. Nhiệt lượng sinh ra từ phản ứng hạt nhân sẽ được thu giữ bằng khí heli thay vì nước, sau đó dùng để tạo ra hơi nước áp suất cao làm quay tuabin phát điện. Việc sử dụng khí heli trơ về mặt hóa học cũng giúp giảm thiểu nguy cơ ăn mòn và cháy nổ, tạo nên một hệ thống an toàn thụ động mà Amazon tin rằng có thể đặt gần các khu dân cư hoặc khu công nghiệp mà không gây lo ngại về an toàn.

X-energy hiện đang gấp rút hoàn thiện việc xây dựng nhà máy nhiên liệu TX-1 vào cuối năm nay. Mặc dù giấy phép đã được cấp, nhưng để những viên nhiên liệu đầu tiên thực sự ra lò, nhà máy vẫn phải vượt qua các đợt thanh tra tại chỗ nghiêm ngặt của NRC nhằm đảm bảo mọi quy trình đều tuân thủ tuyệt đối các tiêu chuẩn an toàn.

Dự kiến, nhà máy TX-1 sẽ có khả năng sản xuất khoảng 700.000 viên nhiên liệu mỗi năm, đủ để cung cấp cho khoảng 11 lò phản ứng Xe-100 vận hành liên tục. Chưa dừng lại ở đó, công ty cũng đang trong giai đoạn thiết kế nhà máy TX-2 với tham vọng gia tăng đáng kể sản lượng để đáp ứng nhu cầu bùng nổ trong tương lai.

Cơn khát năng lượng của AI và bài toán đường dài

Động thái thúc đẩy cấp phép nhanh chóng này xuất phát từ một thực tế cấp bách: sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo đang đẩy nhu cầu điện năng của các trung tâm dữ liệu lên mức kỷ lục. Amazon, với tư cách là nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây lớn nhất thế giới, đã sớm nhìn thấy nguy cơ quá tải của lưới điện quốc gia. Vào cuối năm 2024, gã khổng lồ này đã thực hiện một bước đi táo bạo khi đầu tư 500 triệu USD vào X-energy nhằm chấm dứt sự phụ thuộc vào lưới điện truyền thống. Mỗi lò phản ứng Xe-100 được thiết kế để sản xuất liên tục 80 megawatt điện trong suốt vòng đời 60 năm. Nếu so với các khuôn viên trung tâm dữ liệu AWS của những năm trước, con số này là quá đủ.

Tuy nhiên, đối với các trung tâm AI hiện đại, nơi hàng ngàn chip GPU hoạt động hết công suất để huấn luyện các mô hình ngôn ngữ lớn, nhu cầu điện năng dự kiến sẽ tăng gấp 50 lần. Do đó, mô hình lò phản ứng mô-đun nhỏ cho phép ghép nối nhiều lò lại với nhau thành các cụm năng lượng lớn là giải pháp lý tưởng để mở rộng quy mô linh hoạt theo nhu cầu thực tế.

Mặc dù việc cấp phép nhiên liệu là một thắng lợi lớn, nhưng Amazon và các nhà đầu tư vẫn cần giữ một cái đầu lạnh về mốc thời gian thực hiện. Giấc mơ về những đám mây điện toán chạy bằng năng lượng hạt nhân sẽ không thành hiện thực trong một sớm một chiều. X-energy dự kiến sẽ bàn giao 5 gigawatt điện theo hợp đồng với Amazon vào năm 2039, với những lò phản ứng đầu tiên chỉ có thể đi vào hoạt động thương mại trong những năm 2030.

Điều này có nghĩa là trong ít nhất nửa thập kỷ tới, Amazon vẫn sẽ phải xoay sở với các nguồn năng lượng hiện có trong khi chờ đợi hạ tầng hạt nhân hoàn thiện. Tuy nhiên, sự kiện NRC cấp phép lần này đã gửi đi một tín hiệu rõ ràng: công nghệ hạt nhân thế hệ mới không còn là khoa học viễn tưởng mà đang dần hình thành xương thịt, hứa hẹn trở thành trụ cột năng lượng xanh cho nền kinh tế số trong tương lai không xa.

Bùi Tú