芯耀
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AI技術(shù)帶來(lái)的巨大算力需求，讓大型科技企業(yè)對(duì)電力的饑渴日益攀升。為滿(mǎn)足電力需求，當(dāng)?shù)貢r(shí)間周一，谷歌宣布與核能初創(chuàng)公司凱羅斯電力（Kairos Power）簽訂協(xié)議，計(jì)劃向后者購(gòu)入擬建的6-7個(gè)小型模塊化核反應(yīng)堆（SMRs）的電力，總?cè)萘窟_(dá)500兆瓦。
這意味著谷歌將成為首家委托新建核電站以為其數(shù)據(jù)中心供能的公司。在此之前，微軟已經(jīng)同三哩島核電站達(dá)成了重啟合作。
值得一提的是，谷歌與凱羅斯公司的合作采用了第四代核反應(yīng)堆技術(shù)。來(lái)自科技巨頭的資金，也讓美國(guó)四代堆迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。
根據(jù)協(xié)議，首個(gè)小型模塊化反應(yīng)堆將在2030年之前投入使用，并在2035年之前進(jìn)行更多部署。兩家公司沒(méi)有透露協(xié)議的財(cái)務(wù)細(xì)節(jié)以及建廠(chǎng)地點(diǎn)，同樣目前還不清楚這些反應(yīng)堆是會(huì)直接連接到谷歌的站點(diǎn)上、還是會(huì)并入電網(wǎng)。
此外，谷歌通過(guò)與凱羅斯電力的合作，采取了一種訂單框架的方式，而不是一次購(gòu)買(mǎi)一個(gè)反應(yīng)堆，這被看作是向市場(chǎng)發(fā)出需求信號(hào)，并做出長(zhǎng)期投資以加速SMRs的開(kāi)發(fā) 。凱羅斯電力公司的首席執(zhí)行官和聯(lián)合創(chuàng)始人Mike Laufer表示，他們對(duì)這種新方法能夠改善項(xiàng)目按時(shí)按預(yù)算交付的前景感到有信心。
谷歌能源和氣候高級(jí)總監(jiān)邁克爾·特雷爾（Michael Terrell）表示，通過(guò)與凱羅斯的協(xié)議，谷歌將獲得無(wú)碳電力，該協(xié)議是“谷歌15年清潔能源之旅中的里程碑”。
特雷爾補(bǔ)充道，“我們相信核能在支持我們的清潔增長(zhǎng)和幫助實(shí)現(xiàn)人工智能進(jìn)步方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用”。
通過(guò)這筆交易，谷歌加入了微軟和亞馬遜的行列，這些大型科技公司都在尋求利用核能來(lái)填滿(mǎn)自家對(duì)電力的高需求。
美國(guó)重啟核電之路
今年9月，微軟宣布與Constellation Energy公司達(dá)成協(xié)議，重啟2019年關(guān)閉的三哩島（Three Mile Island）反應(yīng)堆，并從中購(gòu)買(mǎi)未來(lái)20年的電能；今年早些時(shí)候，亞馬遜也表示將建立一個(gè)超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，并將其直接連接到賓夕法尼亞州的另一家核電站。
不過(guò)，三哩島核反應(yīng)堆曾經(jīng)爆發(fā)過(guò)美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的商業(yè)核電站事故。1979年3月28日位于美國(guó)賓夕法尼亞州薩斯奎哈納河三哩島核電站（Three-Miles Island Nuclear Generating Station，TMI）兩座反應(yīng)堆之一發(fā)生部分熔毀。該事故被國(guó)際核事件分級(jí)表列為五級(jí)核能事故。
事故發(fā)生后，全美震驚，核電站附近的居民驚恐不安，約20萬(wàn)人撤出這一地區(qū)。美國(guó)各大城市的群眾和正在修建核電站的地區(qū)的居民紛紛舉行集會(huì)示威，要求停建或關(guān)閉核電站。美國(guó)和西歐一些國(guó)家政府不得不重新檢查發(fā)展核動(dòng)力計(jì)劃。此后30 余年，美國(guó)再?zèng)]建起新的核電站。
凱羅斯是新型核能初創(chuàng)企業(yè)之一，他們正在建造所謂的小型模塊化反應(yīng)堆，試圖降低成本，加快核電站的建設(shè)速度。
根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的數(shù)據(jù)，截至2022年12月31日，全球在運(yùn)核電機(jī)組共計(jì)411臺(tái)，裝機(jī)容量371.0吉瓦（GW），即371,000兆瓦。這意味著一個(gè)500兆瓦的核反應(yīng)堆在全球核電裝機(jī)容量中占比相對(duì)較小。目前大型商業(yè)核反應(yīng)堆的發(fā)電能力遠(yuǎn)超過(guò)500兆瓦，能夠提供1000兆瓦或更多的電力，但需要數(shù)年的規(guī)劃和近十年的建設(shè)。
而小型模塊化反應(yīng)堆由于其簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的固有安全性，為加速核部署提供了一條新途徑。更小的尺寸和模塊化設(shè)計(jì)還可以縮短施工時(shí)間，允許在更多地方部署，并使最終項(xiàng)目交付更具可預(yù)測(cè)性。
據(jù)美國(guó)能源部（DOE）的數(shù)據(jù)，核電在所有發(fā)電來(lái)源中具有最大的經(jīng)濟(jì)影響，并創(chuàng)造了高薪的長(zhǎng)期就業(yè)機(jī)會(huì)。該機(jī)構(gòu)估計(jì)，2050年，美國(guó)的先進(jìn)核電裝機(jī)容量達(dá)到200吉瓦時(shí)，并將需要額外的37.5萬(wàn)名工人。
凱羅斯公司還試圖進(jìn)一步推進(jìn)SMRs這項(xiàng)技術(shù)，不是用水，而是用氟化鋰和氟化鈹?shù)娜埯}來(lái)冷卻反應(yīng)堆。美國(guó)核管理委員會(huì)（Nuclear Regulatory Commission）已經(jīng)批準(zhǔn)了這家初創(chuàng)公司建造一座35兆瓦示范反應(yīng)堆的計(jì)劃。
盡管獲得了監(jiān)管機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，凱羅斯仍然面臨著多重挑戰(zhàn)。其一，目前還沒(méi)有商業(yè)化的小型模塊化反應(yīng)堆投入使用，這意味著其經(jīng)濟(jì)效益在很大程度上尚未得到證實(shí)；其二，凱羅斯的熔鹽冷卻設(shè)計(jì)顛覆了數(shù)十年來(lái)水冷反應(yīng)堆的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
然而凱羅斯的最大挑戰(zhàn)可能根本不是技術(shù)上的，而是民眾的接受程度。根據(jù)皮尤研究中心的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，56%的美國(guó)人支持核能，44%的人仍然反對(duì)。最重要的，一旦將小型反應(yīng)堆的建址地點(diǎn)（更靠近市中心）考慮在內(nèi)，反對(duì)的人數(shù)可能還會(huì)上升。
相較于核能，更多的人支持風(fēng)能和太陽(yáng)能，這兩種技術(shù)成本遠(yuǎn)低于新建核電站。
中國(guó)四代堆已商用發(fā)電，美國(guó)還在搞試驗(yàn)
2024年7月，凱羅斯電力公司在美國(guó)橡樹(shù)嶺動(dòng)工建造該國(guó)首個(gè)第4代核反應(yīng)堆——赫爾墨斯低功率示范反應(yīng)堆。這個(gè)四代堆屬于熔鹽堆型，使用熔融氟化鹽充當(dāng)冷卻劑，鈾當(dāng)燃料。該反應(yīng)堆預(yù)計(jì)2027年建成。不過(guò)，這只是一個(gè)試驗(yàn)堆，并不進(jìn)行實(shí)際發(fā)電，僅用作技術(shù)研究和測(cè)試，為將來(lái)建設(shè)大型商業(yè)堆提供運(yùn)行數(shù)據(jù)支持。
與此同時(shí)，該電力公司還在橡樹(shù)嶺同步建設(shè)第2座非核版本的赫爾墨斯低功率示范反應(yīng)堆。建造這座反應(yīng)堆的目的是方便工程師在安全的環(huán)境下進(jìn)行研究。
2023年12月，美國(guó)核安全管理局便批準(zhǔn)了該項(xiàng)目，美國(guó)能源部還為該項(xiàng)目提供了數(shù)億美元的資金資助。這一項(xiàng)目是美國(guó)第一個(gè)被批準(zhǔn)建造的非水冷核裂變反應(yīng)堆，也是美國(guó)核安全管理局首次批準(zhǔn)頒發(fā)運(yùn)營(yíng)許可證的第四代反應(yīng)堆。
對(duì)于第4代核裂變反應(yīng)堆，根據(jù)冷卻方式的不同，主要有6種堆型，分別為鈉冷快堆、超高溫氣冷堆、鉛冷快堆、熔鹽堆、超臨界水冷堆和氣冷快堆。美國(guó)國(guó)內(nèi)首個(gè)被批準(zhǔn)建設(shè)的第4代堆“赫爾墨斯低功率示范反應(yīng)堆”，便是其中的熔鹽堆，利用熔鹽進(jìn)行冷卻。
除了熔鹽堆， 由比爾·蓋茨投資的泰拉能源公司于2024年6月在美國(guó)懷俄明州的凱默勒市正式開(kāi)建“345兆瓦鈉冷反應(yīng)堆示范項(xiàng)目”的非核部分。這種鈉冷快堆也是非水反應(yīng)堆，不過(guò)它使用的是液態(tài)鈉作為冷卻劑。該反應(yīng)堆預(yù)計(jì)2030年投入運(yùn)營(yíng)，有望成為美國(guó)首個(gè)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的第4代反應(yīng)堆。
雖然動(dòng)工時(shí)間比赫爾墨斯低功率示范反應(yīng)堆更早，但這個(gè)項(xiàng)目目前仍在接受美國(guó)核安全管理局的安全審查，估計(jì)審核時(shí)間可能需要數(shù)年時(shí)間。安全審核通過(guò)后，才能建造含核部分，投入運(yùn)營(yíng)。美國(guó)能源部很看好該項(xiàng)目，為其提供了大約20億美元的資金資助。
美國(guó)雖然是核能利用的先行者，但在第4代核裂變反應(yīng)堆的研發(fā)上才剛開(kāi)始建試驗(yàn)堆，已經(jīng)落后于我國(guó)。其實(shí)，在第4代核裂變反應(yīng)堆研究上，除了氣冷快堆，其它5種堆型我國(guó)均有研究，并且還取得了很多重大研究成果，處于世界領(lǐng)先水平。特別是高溫氣冷堆、熔鹽堆和鈉冷快堆這三種堆型，我國(guó)已從試驗(yàn)走向商用階段。
位于山東榮成市的石島灣高溫氣冷堆示范工程，2021年12月便成功發(fā)電。總發(fā)電功率211兆瓦，包含兩個(gè)單機(jī)功率大約100兆瓦級(jí)的反應(yīng)堆。2023年12月，在完成168小時(shí)連續(xù)運(yùn)行考驗(yàn)后，該項(xiàng)目正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，成為了全球首座投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的第4代核反應(yīng)堆。
位于甘肅武威市的2兆瓦級(jí)釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆2018年9月便開(kāi)建了，2023年6月獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行許可證，它是我國(guó)首個(gè)熔鹽堆。由于試驗(yàn)堆取得重大成功，2025年我國(guó)將新建10兆瓦級(jí)小型模塊化釷基熔鹽堆項(xiàng)目，這將是我國(guó)首個(gè)商業(yè)釷基熔鹽堆，預(yù)計(jì)2029年建成。
