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科技巨头争相建设「核能充电宝」

2024-10-18财经

当地时间10月16日,亚马逊AWS 宣布与三家公司签订合作协议,初期投资数亿美元开发小型模块化反应堆(Small Modular Reactors,简称SMR)。这是继甲骨文、微软、谷歌等公司之后,又一家科技巨头加入了追求核电的行列。 科技巨头入局SMR

亚马逊AWS 的最新动作包括:

第一,与Energy Northwest达成协议,开发四个小型的模块化反应堆。项目第一阶段预计能产生320兆瓦的发电容量,最终可能会达到960兆瓦——足够为77万户美国家庭供电。

第二,投资SMR和燃料开发商X-energy,亚马逊气候承诺基金是X-energy 5亿美元融资轮的主要投资者。亚马逊 AWS与Energy Northwest 合作的项目,将使用X-energy设计的反应堆,未来将支持X-energy开发超过5GW容量的项目。

第三,与Dominion Energy 签署备忘录,探索在弗吉尼亚州现有的北安娜核电站附近开发SMR,将为该地区带来至少300兆瓦的发电能力。

在亚马逊 AWS 宣布的前一天,谷歌和Kairos Power宣布了一项协议,最终将建设多达七座 SMR,提供高达 500 兆瓦的电力,第一座机组将于 2030 年投入使用,整个项目将于 2035 年完工。

更早前的9月份,微软和Constellation Energy宣布了一项为期20年的电力购买协议,将从宾夕法尼亚州重新开放的三里岛核电站向微软提供电力。

9 月初,甲骨文董事长拉里埃里森(Larry Ellison)在财报电话会议上透露,该公司正在设计一个数据中心,将需要超过1千兆瓦的电力。而该数据中心将由三个小型核反应堆提供动力。

为什么科技巨头购买核电?

如今科技巨头在人工智能领域展开了激烈竞争,纷纷在全球各地建造超大规模的GPU集群,为大模型等产品提供算力。而电力成为了建设这些大规模AI数据中心的瓶颈。

随着ChatGPT等生成式人工智能应用的流行,AI数据中心消耗的电力在呈现指数级增长。根据高盛的一项研究,ChatGPT上的一次查询需要的电力几乎是谷歌搜索的10倍。

人工智能系统之所以消耗这么多额外的电力,只是因为它们要进行的处理比标准计算多得多,要处理的数据量也要大得多。

在ChatGPT等AI应用未流行之前,谷歌、微软、亚马逊等科技巨头已经处于碳中和状态或者设定了实现碳中和的时间点,而实现方式就是购买风能和光伏发电等清洁能源,来对冲使用煤电产生的碳排放。

但是AI数据中心的快速建设和投入运营,打破了这些科技巨头企业实现碳中和的节奏,而为了降低碳排量,这些企业把目光转向了核电,并且小型核反应堆成为首选核电。

什么是小型核反应堆?

采用模块化设计、设备系统模块化工厂预制和现场模块化组装建设的小型堆,称作模块化小型堆,英文简称也是SMR(Small Modular Reactors) 。

小型核反应堆得到国际重视和集中研发始于本世纪初期,但在上世纪五六十年代,中小型堆的运用已经开始了。如今,大多数开发SMR商业用途的公司都专注于帮助城镇维持照明。

国际原子能机构IAEA在官网指出,SMR发电功率最高可达到300兆瓦,约为传统核反应堆发电能力的三分之一。它们的组件可以在工厂大规模生产,然后运输到现场安装,这可能使它们的建造成本更低、速度更快。

近年来,SMR设计和技术开发取得了重大进展,全球有80多种SMR设计处于不同的开发阶段。

发电原理:X-energy XE-100是一种高温气冷反应堆,可承受超过 750 摄氏度的高温。Xe-100 的核心是大量燃料卵石,每个卵石的大小都像台球一样。这些卵石上精心嵌入了 18,000 个三元粒子,每个粒子都包含一个被三层碳包裹的微小铀核。反应堆系统采用无缝工艺,其中超过 200,000 个燃料球通过重力供料并不断循环通过核心。这种巧妙的燃料循环可实现长达 60 年的不间断运行。氦气在核心内循环,吸收大量热量而不发生放射性。然后利用这种过热的氦气将水转化为蒸汽,随后推动涡轮机产生持续的无碳能源。

今年2月,美国数据中心建设公司Digital Realty首席技术官Chris Sharp接受媒体采访时指出,数据中心、耗电量巨大,从目前情况来看,核能将是实现科技领域稳定供能的关键,而小型模块化反应堆能建设在数据项目内部,将成为有效解决方案。

那么,数据中心自己的核电站会是什么样子呢?由OpenAI首席执行官Sam Altman担任董事长的核能初创公司Oklo设想将一个装有 SMR 的大型不锈钢罐放入地下 50 英尺(15 米)深的洞中。然后在其上和周围建造数据中心。

就目前的发展趋势来看,小型化核反应堆应用在大型数据中心市场很快就会被验证。一切顺利的话,5年内,很多大型科技公司就能用上这个可以续航多年的「核能充电宝」。