小型模塊化核反應(yīng)堆是AI的“能源救星”嗎
人工智能(AI)的蓬勃發(fā)展離不開能源的支持。對(duì)此,一些科技公司試圖讓傳統(tǒng)的大型核電站重?zé)ㄉ鷻C(jī),以滿足AI產(chǎn)業(yè)對(duì)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(dòng)建設(shè)小型模塊化核反應(yīng)堆(SMR)。
英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中指出,相較于傳統(tǒng)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(shè)成本是否真正優(yōu)于傳統(tǒng)核電站,也受到不少專家的質(zhì)疑。
亞馬遜數(shù)據(jù)中心。 圖片來(lái)源:英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站
比較優(yōu)勢(shì)顯著
數(shù)據(jù)顯示,在AI領(lǐng)域,僅僅一個(gè)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(fù)雜的生成式AI應(yīng)用耗費(fèi)的能源更多。
AI科技公司已在風(fēng)能和太陽(yáng)能領(lǐng)域投入了大量資金。然而,這些能源目前難以保證穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
谷歌公司能源和氣候高級(jí)總監(jiān)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(wú)碳的形式,穩(wěn)定可靠地滿足其電力需求。
美國(guó)核能辦公室網(wǎng)站發(fā)表的一篇文章中指出,核能的容量系數(shù)高達(dá)92.5%,這意味著其能在92%以上的時(shí)間內(nèi),以最大功率運(yùn)行。
目前,大多數(shù)核電站設(shè)施規(guī)模龐大,可提供1000兆瓦或更多的電力。但它們的規(guī)劃和建設(shè)往往需要數(shù)年時(shí)間,且投資金額大,風(fēng)險(xiǎn)不容小覷。
與大型傳統(tǒng)核電站不同,SMR的尺寸更小,不僅能在一定程度上降低反應(yīng)堆建設(shè)成本,還能大大縮短建造時(shí)間,并能部署在更多地方。
美國(guó)“數(shù)字現(xiàn)實(shí)”公司首席技術(shù)官克里斯·夏普表示,數(shù)據(jù)中心耗電量巨大,而SMR能夠直接建設(shè)在數(shù)據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi),或有望為其穩(wěn)定供能。
10月14日,谷歌與核能初創(chuàng)公司Kairos電力公司簽署了一項(xiàng)協(xié)議,后者將建造七個(gè)SMR,為谷歌數(shù)據(jù)中心提供約500兆瓦的無(wú)碳電力。
10月16日,亞馬遜公司宣布了其在SMR領(lǐng)域的布局。該公司與美國(guó)華盛頓州西北能源公共事業(yè)聯(lián)盟簽署了協(xié)議,擬為四座SMR的開發(fā)、許可和建設(shè)提供資金。預(yù)計(jì)該項(xiàng)目第一期裝機(jī)容量為320兆瓦,第二期可能擴(kuò)建到960兆瓦。亞馬遜還計(jì)劃與弗吉尼亞州道明尼能源公司攜手開發(fā)一座SMR,為其云計(jì)算平臺(tái)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(fā)SMR。OpenAI 創(chuàng)始人薩姆·阿爾特曼也投資了一家核能初創(chuàng)公司Oklo。
安全性等仍存爭(zhēng)議
有觀點(diǎn)認(rèn)為,與傳統(tǒng)核電站相比,SMR的安全性更勝一籌。美國(guó)憂思科學(xué)家聯(lián)盟核電安全主任埃德溫·萊曼表示,從理論上來(lái)說(shuō),更小的核反應(yīng)堆可能擁有更高的被動(dòng)安全性。X-energy公司也聲稱,其核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)無(wú)需加壓,即使沒(méi)有泵的助力,冷卻液也能自如循環(huán)。
但也有不少專家對(duì)SMR的安全性提出了質(zhì)疑。就冷卻技術(shù)而言,Kairos公司的“氟化物鹽冷高溫反應(yīng)器”反應(yīng)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(shù)都被認(rèn)為相對(duì)成熟,但迄今并未得到商業(yè)性驗(yàn)證。
大多數(shù)現(xiàn)有核反應(yīng)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(shè)計(jì)則依賴于高純度低濃縮鈾(HALEU),鈾-235的豐度高達(dá)10%—20%。
萊曼與氫彈設(shè)計(jì)專家理查德·加溫等人在《科學(xué)》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(fā)現(xiàn),僅需幾百公斤HALEU就可能造出一枚炸彈,且無(wú)需進(jìn)一步濃縮。
加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)公共政策與全球事務(wù)學(xué)院院長(zhǎng)、美國(guó)核管理委員會(huì)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(yīng)堆也可能產(chǎn)生更多核廢料,并降低燃料的使用效率,而且這個(gè)問(wèn)題可能普遍存在于大多數(shù)SMR中。
去年底,SMR開發(fā)商N(yùn)uScale Power就因“明顯的成本超支和建設(shè)進(jìn)度延遲”,取消了位于美國(guó)的SMR項(xiàng)目。
與大型核電站相比,SMR是否更具成本優(yōu)勢(shì),目前仍存在爭(zhēng)議。
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