نسل بعدی انرژی هسته‌ای در راه است

فرهیختگان: تحولات فناورانه برآمده از دل پژوهش‌ها و خلاقیت نوآوران روزگار متفاوتی را برای ساکنان زمین در قرن 21 ساخته که قابل مقایسه با آنچه بشر تا همین یکی دو دهه قبل تجربه کرده، نیست. این روند شدت بیشتری هم به خود گرفته و هر ساله اتفاقات جدیدی در دنیای علم فناوری تحسین‌ها را برمی‌انگیزد. از همین رو مجله نیچر در گزارشی به نوآوری‌ها و فناوری‌هایی پرداخته که انتظار می‌رود در سال پیش روی میلادی تأثیرگذاری قابل‌توجهی در روند زندگی مردمان این کره خاکی داشته باشند. رایانش کوانتومی و درمان‌های مبتنی بر mRNA، مدل‌سازی اقلیمی مبتنی بر هوش مصنوعی و البته وارد شدن به عرصه جدیدی از حوزه انرژی هسته‌ای از جمله هفت فناوری هستند که احتمالاً در سال 2026 در اخبار بیشتر از آن‌ها خواهید شنید.

1-هواشناسی با مدل‌های هوش مصنوعی

آبان ماه امسال مدل هوش مصنوعیGoogle DeepMind هشدار زودهنگامی درباره تهدید جدی طوفان «ملیسا» به مرکز ملی طوفان‌های آمریکا داد. عملکرد شگفت‌انگیز این مدل به شکلی بود که چند روز زودتر تشدید طوفان تا رده ۵ را پیش‌بینی کرد و مسیر حرکت آن در سراسر کارائیب را با دقت بالا مشخص ساخت، درحالی‌که مدل‌های قدیمی‌تر در این زمینه ناکام ماندند. این موفقیت تنها یکی از نمونه‌های شتاب‌گیری و بهبود پیش‌بینی‌های محلی هوا، ردیابی طوفان‌ها و حتی مدل‌سازی اقلیم جهانی با استفاده از هوش مصنوعی است؛ حوزه‌ای که در آن مدل‌های پیچیده‌تری به‌سرعت در حال ظهورند؛ مثل «2WeatherNext» از همان مدل گوگل دیپ‌مایند که اواخر آبان منتشر شد.
هواشناسی، فضای بکری برای هوش مصنوعی به حساب می‌آید. حجم عظیمی از داده‌ها وجود دارند که تبدیل آن‌ها به پیش‌بینی با مدل سنتی متکی بر مدل‌های عددی پیچیده و پرهزینه محاسباتی است. با این حال، در سه سال گذشته، مدل‌های امیدوارکننده‌ای مبتنی بر هوش مصنوعی شکل گرفتند؛ از جمله Pangu-Weather از هواوی کلاد در شنژن چین که با استفاده از یادگیری عمیق، پیش‌بینی‌ها را تا ۱۰ هزار برابر سریع‌تر از روش‌های موجود انجام می‌دهد. البته بیشتر این مدل‌ها تنها بخشی از فرایند پیش‌بینی را پوشش می‌دهند، اما در سال میلادی گذشته مدل «آردوارک» (Aardvark Weather) به عنوان مدلی «سراسری» معرفی شد که برای دریافت داده‌های خام از منابعی مانند ایستگاه‌های هواشناسی و ماهواره‌ها آموزش دیده و می‌تواند پیش‌بینی‌های محلی تا ده روز آینده ارائه دهد. برخی مدل‌های هوش مصنوعی هم با ادغام داده‌های جهانی از مؤلفه‌هایی مانند جو، اقیانوس‌ها و یخ‌های قطبی، اقلیم کنونی را تحلیل و تغییرات آینده را پیش‌بینی می‌کنند. برای نمونه SamudrACE مدلی که سامانه‌های جوی و اقیانوسی را در هم ادغام می‌کند و می‌تواند رفتار آن‌ها را در بازه‌ای بیش از هزار سال شبیه‌سازی کند.

2-نسل جدید انرژی هسته‌ای

افزایش استفاده از مدل‌های هوش مصنوعی و به دنبال آن افزایش سرمایه‌گذاری در این حوزه، هم‌زمان باعث جهش قابل توجه در تقاضا برای برق شده است. آژانس بین‌المللی انرژی مستقر در پاریس پیش‌بینی می‌کند که تقاضای جهانی مراکز داده برای انرژی، تا سال ۲۰۳۰ هر سال حدود ۱۵ درصد افزایش یابد. البته برخی کارشناسان هم معتقدند حتی اگر تب هوش مصنوعی فروکش کند، همچنان نیاز فوری به تقویت شبکه‌های برق با منابع انرژی سازگار با اقلیم وجود دارد.
این شرایط توجه‌ها را دوباره به سمت انرژی هسته‌ای جلب کرده است؛ به‌ویژه نسبت به راکتور‌های کوچک ماژولار ((SMR؛ نیروگاه‌هایی هسته‌ای که تا ۵۰۰ مگاوات برق تولید می‌کنند. این میزان کمتر از نصف توان یک راکتور شکافت هسته‌ای استاندارد است، اما برای تأمین برق یکصد‌ هزار خانه کفایت می‌کند. روسیه و چین هم‌اکنون SMR‌های فعال دارند و دست‌کم ۱۰۰ پروژه در سراسر جهان از همین جنس در مرحله بررسی یا توسعه قرار گرفته‌اند. پیشرفته‌ترین این پروژه‌ها ازجمله راکتوری در تأسیسات هسته‌ای دارلینگتون کانادا که قرار است در سال ۲۰۲۹ وارد مدار شود، بر پایه طراحی‌هایی مشابه راکتور‌های شکافت در مقیاس کامل هستند. با این حال، سامانه‌های نسل جدید نیز در دست توسعه‌اند. برای مثال، شرکت TerraPower در ایالت واشینگتن روی راکتور‌های نمک‌گداخته کار می‌کند؛ طرحی با بهره‌وری سوخت بالاتر که می‌تواند پسماند هسته‌ای را به‌طور چشمگیری کاهش دهد و گرمای تولیدشده در زمان کار راکتور را برای استفاده بعدی به‌صورت انرژی حرارتی ذخیره کند.

در همین حال، انرژی همجوشی هسته‌ای که دهه‌ها به‌عنوان «فناوری آینده» مطرح بود، به واقعیت نزدیک‌تر شده است. در سال ۲۰۲۲، آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور برای نخستین بار در تأسیسات احتراق خود در کالیفرنیا، تولید خالص انرژی از همجوشی را به نمایش گذاشت. در سال ۲۰۲۳ نیز تأسیسات Joint European Torus نزدیک آکسفورد انگلیس رکورد جهانی تولید انرژی را ثبت کرد و در مدت پنج ثانیه، انرژی کافی برای تأمین برق ۱۲ هزار خانه تولید کرد. هم‌زمان، مرکز وندلشتاین 7-X آلمان در شهر گرایفسوالد رکورد پایداری ۴۳ ثانیه‌ای را به دست آورد و نوعی طراحی جایگزین راکتور را به نمایش گذاشت که می‌تواند نسبت به طرح‌های نسل اول «توکامک»، عملکردی باثبات‌تر داشته باشد.
زیبیله گونتر، فیزیک‌دان مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک پلاسما در آلمان، می‌گوید این پیشرفت‌ها به‌ویژه برای کشور‌هایی هیجان‌انگیز است که به انرژی پاک نیاز دارند، اما تمایلی به انرژی شکافت هسته‌ای ندارند؛ از جمله آلمان که قصد دارد تا سال ۲۰۲۹ حدود ۲ میلیارد یورو در همجوشی سرمایه‌گذاری کند. او اشاره می‌کند که بیش از ۵۰ استارتاپ فعال در حوزه همجوشی در سراسر جهان وجود دارد. با این حال، جهان در آینده‌ای نزدیک با انرژی همجوشی اداره نخواهد شد. به گفته گونتر، با توجه به چالش‌های تولید سوخت، مقررات‌گذاری و مهندسی، ممکن است ۲۰ سال طول بکشد تا نخستین راکتور‌های تجاری وارد مدار شوند، اما او تأکید می‌کند که در برابر چشم‌انداز انرژی ارزان، ایمن و فراوان، «۲۰ سال زمان زیادی نیست.»

متن کامل گزارش را در روزنامه فرهیختگان بخوانید.