小型模块化核反应堆是AI的“能源救星”吗

人工智能(AI)的蓬勃发展离不开能源的支持。对此,一些科技公司试图让传统的大型核电站重焕生机,以满足AI产业对能源的需求。还有一些公司另辟蹊径,如谷歌、亚马逊先后宣布将推动建设小型模块化核反应堆(SMR)。

英国《自然》杂志网站在近日的报道中指出,相较于传统核电站,SMR的体型更小、成本更低、安全性更高,且部署速度更快。但其安全性和建设成本是否真正优于传统核电站,也受到不少专家的质疑。

亚马逊数据中心。 图片来源:英国《自然》杂志网站

比较优势显著

数据显示,在AI领域,仅仅一个ChatGPT查询所消耗的能源,就几乎是谷歌搜索的10倍。而那些更复杂的生成式AI应用耗费的能源更多。

AI科技公司已在风能和太阳能领域投入了大量资金。然而,这些能源目前难以保证稳定的电力供应。

谷歌公司能源和气候高级总监迈克尔·特雷尔坦言,核能提供了一种清洁且全天候的电力解决方案,能够帮助AI公司以无碳的形式,稳定可靠地满足其电力需求。

美国核能办公室网站发表的一篇文章中指出,核能的容量系数高达92.5%,这意味着其能在92%以上的时间内,以最大功率运行。

目前,大多数核电站设施规模庞大,可提供1000兆瓦或更多的电力。但它们的规划和建设往往需要数年时间,且投资金额大,风险不容小觑。

与大型传统核电站不同,SMR的尺寸更小,不仅能在一定程度上降低反应堆建设成本,还能大大缩短建造时间,并能部署在更多地方。

美国“数字现实”公司首席技术官克里斯·夏普表示,数据中心耗电量巨大,而SMR能够直接建设在数据项目内,或有望为其稳定供能。

10月14日,谷歌与核能初创公司Kairos电力公司签署了一项协议,后者将建造七个SMR,为谷歌数据中心提供约500兆瓦的无碳电力。

10月16日,亚马逊公司宣布了其在SMR领域的布局。该公司与美国华盛顿州西北能源公共事业联盟签署了协议,拟为四座SMR的开发、许可和建设提供资金。预计该项目第一期装机容量为320兆瓦,第二期可能扩建到960兆瓦。亚马逊还计划与弗吉尼亚州道明尼能源公司携手开发一座SMR,为其云计算平台供能。

另外,比尔·盖茨也向Terra电力公司投资逾10亿美元,而该公司正与沃伦·巴菲特旗下的太平洋电力公司合作开发SMR。OpenAI 创始人萨姆·阿尔特曼也投资了一家核能初创公司Oklo。

安全性等仍存争议

有观点认为,与传统核电站相比,SMR的安全性更胜一筹。美国忧思科学家联盟核电安全主任埃德温·莱曼表示,从理论上来说,更小的核反应堆可能拥有更高的被动安全性。X-energy公司也声称,其核反应堆设计无需加压,即使没有泵的助力,冷却液也能自如循环。

但也有不少专家对SMR的安全性提出了质疑。就冷却技术而言,Kairos公司的“氟化物盐冷高温反应器”反应堆使用氟化锂和氟化铍熔盐冷却;X-energy公司的Xe-100使用氦气冷却。尽管两种技术都被认为相对成熟,但迄今并未得到商业性验证。

大多数现有核反应堆使用的是铀-235丰度约为5%的低浓缩铀,X-energy和Kairos公司的设计则依赖于高纯度低浓缩铀(HALEU),铀-235的丰度高达10%—20%。

莱曼与氢弹设计专家理查德·加温等人在《科学》杂志撰文警告称,尽管HALEU被划为低浓缩铀燃料,但他们研究发现,仅需几百公斤HALEU就可能造出一枚炸弹,且无需进一步浓缩。

加拿大不列颠哥伦比亚大学公共政策与全球事务学院院长、美国核管理委员会前主席阿里森·麦克法兰及其合作者在2022年的研究中也指出,较小的反应堆也可能产生更多核废料,并降低燃料的使用效率,而且这个问题可能普遍存在于大多数SMR中。

去年底,SMR开发商NuScale Power就因“明显的成本超支和建设进度延迟”,取消了位于美国的SMR项目。

与大型核电站相比,SMR是否更具成本优势,目前仍存在争议。 (记者 刘 霞)

（编辑：马慧彬）