در دورانی که تقاضا برای برق رو به افزایش است، همه می‌کوشند از هر نیروگاه، حداکثر توان ممکن را به دست آورند.

در چند هفته گذشته، خبرهای مهمی درباره تلاش نیروگاه‌های هسته‌ای برای انجام همین کار منتشر شده است. Constellation، بزرگ‌ترین بهره‌بردار هسته‌ای آمریکا، برنامه‌هایی را اعلام کرد که بر اساس آن‌ها، نزدیک به یک گیگاوات ظرفیت جدید به ۱۱ رآکتور هسته‌ای فعال در شش نیروگاه اضافه می‌شود. همچنین، وزارت انرژی آمریکا در ۵ اکتبر وامی ۴.۲ میلیارد دلاری به Vistra اعطا کرد تا هزینه ارتقاهایی را تأمین کند که پیش‌تر برای سه نیروگاه اعلام شده بود.

افزایش تولید رآکتورهای فعال می‌تواند به‌سرعت به تأمین برق پاک بیشتر برای مراکز داده کمک کند. اما واقعاً چه میزان برق اضافی می‌توانیم روی آن حساب کنیم؟

ارتقای تجهیزات نیروگاه‌های هسته‌ای فعال می‌تواند ظرفیت تولید آن‌ها را افزایش دهد؛ این فرایند «افزایش توان» نام دارد. بهره‌برداران نیروگاه‌ها در آمریکا از دهه ۱۹۷۰ چنین کاری را انجام داده‌اند، اما در سال‌های اخیر، با ثابت ماندن تقاضای برق و فشار مالی ناشی از گاز طبیعی ارزان بر نیروگاه‌های هسته‌ای، این کار کمتر رایج بوده است. برخی نیروگاه‌ها تعطیل شدند و در برخی دیگر، سرمایه‌گذاری بیشتر برای تولید برق بیشتر چندان توجیهی نداشت. کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای آمریکا بین سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۱۰، بیش از ۸۰ طرح افزایش توان را تأیید کرد. این تعداد بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۲۰ به ۳۳ مورد رسید.

اما با گسترش هوش مصنوعی و افزایش مرتبط با آن در تقاضای برق، شرایط تغییر کرده است. شاهدیم که نیروگاه‌های تعطیل‌شده‌ای مانند Palisades و Three Mile Island برای بازگشایی شتاب می‌کنند و نیروگاه‌های فعال نیز بار دیگر به دنبال افزایش توان هستند.

برخی طرح‌های افزایش توان جزئی‌اند و به تغییر نقاط تنظیم ابزارها یا محاسبات نیروگاه محدود می‌شوند. اما برای اصلاحات اساسی‌تر، که می‌توانند توان رآکتور را تا ۲۰ درصد افزایش دهند، باید تجهیزات نیروگاه تعویض شود.

افزایش توان معمولاً با استفاده از سوختی با غنای بالاتر یا حجم بیشتری از سوخت تازه در رآکتور هسته‌ای انجام می‌شود. این کار به تولید بخار بیشتر کمک می‌کند؛ بخاری که برای چرخاندن توربین و تولید برق به کار می‌رود. برای مدیریت این انرژی اضافی، توربین‌های اصلی و تجهیزاتی مانند پمپ‌ها، موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها ارتقا می‌یابند.

آخرین طرح افزایش توان اساسی که در آمریکا تأیید شد، مربوط به سه رآکتور نیروگاه هسته‌ای Browns Ferry در آلاباما بود. این نیروگاه طی پروژه‌ای به ارزش ۴۷۵ میلیون دلار، بین سال‌های ۲۰۱۸ تا ۲۰۱۹ ظرفیت تولید برق خود را ۱۴ درصد افزایش داد.

بااین‌حال، ممکن است به‌زودی روند کار سرعت بگیرد. Constellation این هفته اعلام کرد که قصد دارد بیش از ۴.۳ میلیارد دلار برای افزایش توان ۱۱ رآکتور هزینه کند. برق اضافی تولیدشده برای تأمین برق حدود ۷۰۰ هزار خانه در آمریکا کافی خواهد بود.

پشت همه این‌ها چه چیزی قرار دارد؟ سرمایه شرکت‌های بزرگ فناوری. Google پذیرفته است برق این نیروگاه‌ها را بخرد و این توافق ۲۰ساله، عامل مهمی در عملی شدن طرح‌های افزایش توان بوده است. جو دومینگز، مدیرعامل Constellation، به New York Times گفت: «این پروژه‌ها به سرمایه و نیروی کار زیادی نیاز دارند و، صادقانه بگویم، برای انجامشان به قیمتی متفاوت از قیمت‌های رایج بازار نیاز است.»

همچنین، وزارت انرژی آمریکا در چند هفته گذشته اعلام کرد که بیش از ۴ میلیارد دلار برای کمک به تأمین مالی ارتقا و نوسازی نیروگاه‌های هسته‌ای Vistra در پنسیلوانیا و اوهایو اختصاص خواهد داد. این پروژه‌ها ۴۳۳ مگاوات به ظرفیت تولید برق اضافه می‌کنند و Meta پیش‌تر با امضای قراردادی بلندمدت پذیرفته است برق این نیروگاه‌ها را بخرد.

نکته‌ای درباره هزینه‌ها: هزینه پروژه Constellation به‌ازای هر کیلووات از ساخت یک رآکتور جدید کمتر است، اما همچنان از هزینه ساخت یک نیروگاه خورشیدی جدید در مقیاس نیروگاهی همراه با ذخیره‌سازی انرژی یا یک نیروگاه گاز طبیعی با چرخه ترکیبی بیشتر است.

با وجود هزینه بالا، تقاضا برای افزایش توان زیاد است. ظرفیت تولید برق ناوگان هسته‌ای آمریکا در حال حاضر حدود ۹۸ گیگاوات است. بسته به اینکه از چه کسی بپرسید، طرح‌های افزایش توان می‌توانند بین سه تا هشت گیگاوات ظرفیت اضافی به این رقم بیفزایند. بخش قابل‌توجهی از ظرفیت بالقوه افزایش توان در آمریکا هم‌اکنون در نظر گرفته شده است: کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای آمریکا انتظار دارد تا سال ۲۰۳۲، درخواست‌هایی برای افزودن ۲.۴ گیگاوات به توان رآکتورها ارائه شود.

بااین‌حال، مهم است که این برنامه‌ها و مجموع ظرفیت بالقوه افزایش توان در آمریکا را در چشم‌انداز درست قرار دهیم. PJM، اپراتور شبکه‌ای که بخش عمده‌ای از ساحل شرقی را پوشش می‌دهد، پیش‌بینی می‌کند که هوش مصنوعی تا سال ۲۰۳۰ حدود ۳۰ گیگاوات به اوج تقاضای برق اضافه کند. تمام طرح‌های احتمالی افزایش توان نیروگاه‌های هسته‌ای در سراسر کشور، تنها بخشی از این تقاضا را پوشش خواهند داد.

استفاده حداکثری از رآکتورهای هسته‌ای فعال، در شرایطی که به تمام برق بدون انتشار آلاینده‌ای که می‌توانیم تولید کنیم نیاز داریم، راهکاری نسبتاً آسان و مؤثر است. اما تقاضا همچنان بسیار بالاست و اگر بخواهیم با انرژی هسته‌ای بیشتر به آن پاسخ دهیم، سرانجام باید رآکتورهای جدیدی بسازیم.

این مقاله برگرفته از خبرنامه هفتگی اقلیمی The Spark متعلق به MIT Technology Review است. برای دریافت آن در صندوق ورودی ایمیلتان در هر چهارشنبه، از اینجا ثبت‌نام کنید.