小型模塊化核反應堆是AI的“能源救星”嗎

2024-11-06 16:49:16 來源：中國科技網

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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。