Mỹ thúc đẩy mô hình trung tâm dữ liệu đặt cạnh điện hạt nhân, nhắm tới campus AI đầu tiên tại Idaho

Một liên danh doanh nghiệp tại Mỹ đang tiến thêm một bước trong kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu chạy bằng điện hạt nhân ngay tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (Idaho National Laboratory – INL), cơ sở nổi tiếng vì từng đi đầu trong nghiên cứu điện hạt nhân thương mại. Hạt nhân của kế hoạch là Deep Atomic, công ty đã đệ trình đề xuất lên Bộ Năng lượng Mỹ (DoE) vào cuối năm 2025 để phát triển cái mà họ gọi là “campus trung tâm dữ liệu AI và HPC chạy bằng điện hạt nhân đầu tiên của quốc gia”. Trong đó, AI là trí tuệ nhân tạo, còn HPC – High Performance Computing – là điện toán hiệu năng cao, thường dùng cho mô phỏng khoa học, huấn luyện mô hình lớn và các tác vụ tính toán cực nặng.

Điểm khác biệt của dự án này nằm ở mô hình “colocation”, tức đặt cơ sở tính toán và nguồn điện ngay cạnh nhau để giảm độ trễ cung ứng điện, tối ưu vận hành và tránh phụ thuộc quá nhiều vào lưới điện công cộng. Trên thực tế, Mỹ đã có những trung tâm dữ liệu nằm gần nhà máy điện hạt nhân, như cơ sở Cumulus ở bang Pennsylvania hiện thuộc Amazon. Tuy nhiên, dự án của Deep Atomic tham vọng hơn khi muốn xây dựng một campus có nhà máy điện chuyên dụng phục vụ riêng cho trung tâm dữ liệu. Đây là hướng đi được thúc đẩy sau các động thái của chính quyền liên bang nhằm gỡ rào cản cho phát triển AI và hạ tầng năng lượng đi kèm.

Bên cạnh Deep Atomic, liên danh còn có Paragon Energy Solutions trong lĩnh vực hạt nhân, Future-tech chuyên về kỹ thuật trung tâm dữ liệu, và Moonlite tập trung vào hạ tầng AI. Mới đây, công ty bất động sản và xây dựng Clayco cũng tham gia bằng vai trò lập kế hoạch triển khai, tư vấn cách thiết kế, kỹ thuật hóa và thi công campus này. Theo đó, Clayco sẽ giúp liên danh điều chỉnh phương án xây dựng sao cho phù hợp với yêu cầu vận hành của các tải AI mật độ cao. “Mật độ cao” ở đây ám chỉ các cụm máy chủ chứa nhiều GPU hoặc chip tăng tốc trong một không gian nhỏ, tạo ra nhu cầu điện năng và làm mát lớn hơn nhiều so với trung tâm dữ liệu truyền thống.

Nếu được phê duyệt, dự án sẽ được triển khai theo từng giai đoạn. Trung tâm dữ liệu sẽ được xây xong trước và Deep Atomic kỳ vọng có thể đưa vào vận hành trong vòng 24 đến 36 tháng. Trong giai đoạn đầu, cơ sở này sẽ dùng các nguồn điện sẵn có tại địa điểm INL, bao gồm điện lưới, địa nhiệt và năng lượng mặt trời. Điều đó đồng nghĩa hạ tầng tính toán AI có thể hoạt động trước, trong khi Deep Atomic tiếp tục hoàn tất các bước chứng nhận thiết kế, chế tạo và chạy thử cho lò phản ứng MK60.

Công nghệ trung tâm trong dự án là MK60, một lò phản ứng mô-đun nhỏ hay SMR – Small Modular Reactor. SMR là loại lò phản ứng hạt nhân có công suất nhỏ hơn nhà máy truyền thống, được thiết kế theo mô-đun để dễ sản xuất, vận chuyển và triển khai hơn. Deep Atomic cho biết MK60 có thể cung cấp 60 MW điện “behind-the-meter” và thêm 60 MW công suất làm mát. “Behind-the-meter” là thuật ngữ chỉ nguồn điện cấp trực tiếp cho cơ sở tiêu thụ phía sau công tơ, giúp doanh nghiệp giảm phụ thuộc vào lưới điện công cộng. Việc nhấn mạnh cả điện lẫn làm mát rất đáng chú ý, bởi với các trung tâm dữ liệu AI hiện đại, bài toán tản nhiệt gần như quan trọng ngang với bài toán cấp điện.

Làn sóng bùng nổ AI đang khiến nhu cầu xây dựng trung tâm dữ liệu tăng mạnh, đặc biệt là các cơ sở chuyên huấn luyện và vận hành mô hình lớn. Những hệ thống này tiêu thụ điện khổng lồ và sinh nhiệt liên tục, vì vậy các chỉ số như PUE – Power Usage Effectiveness, thước đo hiệu quả sử dụng năng lượng của trung tâm dữ liệu – ngày càng được quan tâm. Trong bối cảnh thời gian chờ kết nối lưới điện ở nhiều nơi kéo dài, ý tưởng xây trung tâm dữ liệu cạnh nguồn phát điện riêng đang trở nên hấp dẫn hơn. Với điện hạt nhân, giới vận hành kỳ vọng có được nguồn điện nền ổn định 24/7, không phụ thuộc thời tiết như điện mặt trời hay gió.

Dù vậy, giới phân tích cho rằng con đường thương mại hóa SMR cho trung tâm dữ liệu vẫn còn dài. Alan Howard, chuyên gia phân tích chính của Omdia về colocation và xây dựng trung tâm dữ liệu, nhận định trong thế giới hạt nhân, cuộc chơi phải bắt đầu rất sớm vì quá trình xin phê duyệt pháp lý, mở rộng quy mô sản xuất và triển khai thương mại cho SMR hoặc microreactor còn mất nhiều thời gian. “Microreactor” là phiên bản còn nhỏ hơn SMR, hướng đến những ứng dụng cục bộ hoặc khu vực hẻo lánh. Theo ông, kịch bản hoàn chỉnh có thể chỉ thực sự rõ nét vào khoảng năm 2035, dù ông hy vọng tiến độ sẽ nhanh hơn.

Một trung tâm dữ liệu độc lập được cấp điện bởi nguồn hạt nhân độc lập, không cần kết nối lưới điện, hiện được xem là viễn cảnh khả thi trong tương lai. Tuy nhiên, thị trường cung ứng điện cho trung tâm dữ liệu đang thay đổi rất nhanh và có độ phức tạp cao, nên cách mô hình này thực sự diễn ra có thể khác đáng kể so với những gì đang được hình dung hôm nay. Thêm vào đó, nhu cầu công suất AI thay đổi theo từng quý, khiến việc dự báo 5 năm tới trở nên cực kỳ khó. Nói cách khác, dự án tại Idaho có thể là bước mở màn cho một xu hướng hạ tầng mới, nhưng để biến tầm nhìn đó thành chuẩn mực của ngành, Mỹ vẫn cần vượt qua cả thách thức công nghệ, quy định lẫn biến động thị trường.