Amazon tiến gần hơn tới tham vọng trung tâm dữ liệu hạt nhân khi X-Energy được cấp phép sản xuất nhiên liệu cho lò phản ứng mini

X-Energy, startup được Amazon hậu thuẫn, vừa nhận giấy phép từ Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Mỹ (NRC) để sản xuất nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng tiên tiến tại cơ sở ở Oak Ridge, bang Tennessee. Đây là một bước tiến đáng chú ý trong kế hoạch sử dụng lò phản ứng mô-đun nhỏ, hay SMR (Small Modular Reactor) – loại lò phản ứng hạt nhân có thiết kế gọn hơn, sản xuất theo mô-đun và được kỳ vọng triển khai linh hoạt hơn so với nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Với Amazon, quyết định này giúp hãng tiến thêm một bước tới mục tiêu dùng điện hạt nhân để nuôi các trung tâm dữ liệu đang ngày càng ngốn nhiều điện năng.

Amazon là một trong những tập đoàn công nghệ đầu tiên mạnh tay đặt cược vào công nghệ này khi rót 500 triệu USD vào các lò phản ứng Xe-100 của X-Energy từ cuối năm 2024. Mục tiêu của hãng là giảm phụ thuộc vào lưới điện truyền thống và tạo nguồn điện ổn định cho đà mở rộng hạ tầng đám mây. Xe-100 là mẫu lò phản ứng thế hệ mới của X-Energy, hướng tới khả năng vận hành liên tục trong thời gian dài, phù hợp với nhu cầu của các trung tâm dữ liệu vốn cần nguồn điện 24/7.

Theo giấy phép được cấp theo quy định 10 CFR part 70 của Mỹ, công ty con TRISO-X của X-Energy có thể sản xuất các viên nhiên liệu HALEU. Đây là viết tắt của High-Assay Low-Enriched Uranium, tức uranium làm giàu ở mức cao nhưng vẫn dưới ngưỡng dùng cho vũ khí, thường được xem là loại nhiên liệu quan trọng cho nhiều thiết kế lò phản ứng tiên tiến. Nói cách khác, giấy phép này mở đường cho việc sản xuất loại nhiên liệu mà các lò Xe-100 sẽ cần để vận hành trong tương lai.

X-Energy cho biết các cơ sở nhiên liệu TX-1 và TX-2 là những nhà máy đầu tiên kiểu này được phê duyệt trong khoảng nửa thế kỷ qua. Tuy nhiên, việc được cấp phép không đồng nghĩa có thể lập tức đưa vào sản xuất. Công ty dự kiến hoàn tất xây dựng nhà máy đầu tiên vào cuối năm nay, sau đó còn phải vượt qua đợt kiểm tra tại chỗ của NRC để xác nhận mọi hệ thống đáp ứng yêu cầu an toàn trước khi chính thức sản xuất nhiên liệu.

Điểm đáng chú ý trong công nghệ của X-Energy là nhiên liệu TRISO – viết tắt của tri-structural isotropic particle. Đây là dạng hạt nhiên liệu uranium rất nhỏ, được bọc trong nhiều lớp carbon và vật liệu gốm nhằm giữ chặt các sản phẩm phân hạch bên trong ngay cả khi nhiệt độ tăng cao. Sau đó, các hạt này được nhúng vào graphite để tạo thành những ‘viên sỏi’ cỡ gần bằng quả bóng billiard. Trong lò phản ứng Xe-100, hàng trăm nghìn viên như vậy sẽ lưu chuyển liên tục. Nhiệt sinh ra được khí helium hấp thụ – helium là khí trơ, không dễ phản ứng hóa học – rồi dùng để tạo hơi nước chạy turbine phát điện.

Theo X-Energy, mỗi lò Xe-100 có thể phát liên tục tới 80 megawatt điện trong vòng 60 năm. Mức công suất này đủ cho các cụm trung tâm dữ liệu AWS kiểu cũ, nhưng lại chỉ là một phần nhỏ nếu so với các siêu trung tâm dữ liệu phục vụ AI hiện nay. Những cơ sở tối ưu cho GPU – bộ xử lý đồ họa vốn ngày càng được dùng để huấn luyện và vận hành mô hình AI – có thể tiêu thụ điện lớn hơn hàng chục lần, thậm chí tới khoảng 50 lần so với các trung tâm dữ liệu truyền thống.

Tại cơ sở TX-1, X-Energy kỳ vọng sản xuất khoảng 700.000 viên nhiên liệu dạng ‘sỏi’ mỗi năm, đủ cung cấp cho khoảng 11 lò phản ứng. Trong khi đó, cơ sở TX-2 hiện vẫn ở giai đoạn thiết kế và được kỳ vọng sẽ nâng mạnh sản lượng trong tương lai. Điều này cho thấy tham vọng của công ty không chỉ dừng ở vài dự án thử nghiệm mà hướng tới quy mô thương mại thực sự.

Dù giấy phép mới là tín hiệu tích cực, Amazon sẽ chưa thể sớm nhận điện từ các lò phản ứng này. X-Energy cho biết mục tiêu là bàn giao tổng cộng 5 gigawatt công suất điện đã cam kết cho Amazon vào khoảng năm 2039, trong khi các lò đầu tiên dự kiến chỉ đi vào hoạt động trong thập niên 2030. Ở góc độ chiến lược, điều đó cho thấy các ông lớn công nghệ đang sẵn sàng đầu tư dài hạn vào hạt nhân như một giải pháp cho bài toán điện năng của kỷ nguyên AI, ngay cả khi công nghệ vẫn chưa được triển khai rộng rãi trên thị trường.