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小型模塊化核反應堆是AI的“能源救星”嗎
人工智能(AI)的蓬勃發展離不開能源的支持。對此,一些科技公司試圖讓傳統的大型核電站重煥生機,以滿足AI產業對能源的需求。還有一些公司另辟蹊徑,如谷歌、亞馬遜先后宣布將推動建設小型模塊化核反應堆(SMR)。
英國《自然》雜志網站在近日的報道中指出,相較于傳統核電站,SMR的體型更小、成本更低、安全性更高,且部署速度更快。但其安全性和建設成本是否真正優于傳統核電站,也受到不少專家的質疑。
比較優勢顯著
數據顯示,在AI領域,僅僅一個ChatGPT查詢所消耗的能源,就幾乎是谷歌搜索的10倍。而那些更復雜的生成式AI應用耗費的能源更多。
AI科技公司已在風能和太陽能領域投入了大量資金。然而,這些能源目前難以保證穩定的電力供應。
谷歌公司能源和氣候高級總監邁克爾·特雷爾坦言,核能提供了一種清潔且全天候的電力解決方案,能夠幫助AI公司以無碳的形式,穩定可靠地滿足其電力需求。
美國核能辦公室網站發表的一篇文章中指出,核能的容量系數高達92.5%,這意味著其能在92%以上的時間內,以最大功率運行。
目前,大多數核電站設施規模龐大,可提供1000兆瓦或更多的電力。但它們的規劃和建設往往需要數年時間,且投資金額大,風險不容小覷。
與大型傳統核電站不同,SMR的尺寸更小,不僅能在一定程度上降低反應堆建設成本,還能大大縮短建造時間,并能部署在更多地方。
美國“數字現實”公司首席技術官克里斯·夏普表示,數據中心耗電量巨大,而SMR能夠直接建設在數據項目內,或有望為其穩定供能。
10月14日,谷歌與核能初創公司Kairos電力公司簽署了一項協議,后者將建造七個SMR,為谷歌數據中心提供約500兆瓦的無碳電力。
10月16日,亞馬遜公司宣布了其在SMR領域的布局。該公司與美國華盛頓州西北能源公共事業聯盟簽署了協議,擬為四座SMR的開發、許可和建設提供資金。預計該項目第一期裝機容量為320兆瓦,第二期可能擴建到960兆瓦。亞馬遜還計劃與弗吉尼亞州道明尼能源公司攜手開發一座SMR,為其云計算平臺供能。
另外,比爾·蓋茨也向Terra電力公司投資逾10億美元,而該公司正與沃倫·巴菲特旗下的太平洋電力公司合作開發SMR。OpenAI 創始人薩姆·阿爾特曼也投資了一家核能初創公司Oklo。
安全性等仍存爭議
有觀點認為,與傳統核電站相比,SMR的安全性更勝一籌。美國憂思科學家聯盟核電安全主任埃德溫·萊曼表示,從理論上來說,更小的核反應堆可能擁有更高的被動安全性。X-energy公司也聲稱,其核反應堆設計無需加壓,即使沒有泵的助力,冷卻液也能自如循環。
但也有不少專家對SMR的安全性提出了質疑。就冷卻技術而言,Kairos公司的“氟化物鹽冷高溫反應器”反應堆使用氟化鋰和氟化鈹熔鹽冷卻;X-energy公司的Xe-100使用氦氣冷卻。盡管兩種技術都被認為相對成熟,但迄今并未得到商業性驗證。
大多數現有核反應堆使用的是鈾-235豐度約為5%的低濃縮鈾,X-energy和Kairos公司的設計則依賴于高純度低濃縮鈾(HALEU),鈾-235的豐度高達10%—20%。
萊曼與氫彈設計專家理查德·加溫等人在《科學》雜志撰文警告稱,盡管HALEU被劃為低濃縮鈾燃料,但他們研究發現,僅需幾百公斤HALEU就可能造出一枚炸彈,且無需進一步濃縮。
加拿大不列顛哥倫比亞大學公共政策與全球事務學院院長、美國核管理委員會前主席阿里森·麥克法蘭及其合作者在2022年的研究中也指出,較小的反應堆也可能產生更多核廢料,并降低燃料的使用效率,而且這個問題可能普遍存在于大多數SMR中。
去年底,SMR開發商NuScale Power就因“明顯的成本超支和建設進度延遲”,取消了位于美國的SMR項目。
與大型核電站相比,SMR是否更具成本優勢,目前仍存在爭議。
編輯:馬嘉悅