AI之争最后将是新型核电之争?

头部科技 2025-10-21 19:01

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文丨海中天

一直以来,人类“谈核色变”,从苏联的切尔诺贝利到日本福岛核电事故,灾难后果触目惊心。

1979年3月,美国宾夕法尼亚州中部的三哩岛核电站也发生了事故,两座反应堆中的一座部分熔毁,至今仍是美国最严重的核事故。

但如今,三哩岛并没有完全放弃,仍有部分在运行,而且在去年,科技巨头微软还与三哩岛核电站签署协议,准备向它购买能源。

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原因在于:驱动越来越庞大的AI数据中心,硅谷巨头们正在寻找更多能源。核能可以持续供电,几乎没有碳排放,得到格外重视。

除了微软,谷歌、亚马逊也在纷纷为核能企业提供资金,只是有的科技企业选择不同的技术路线,最热门的一种是聚焦于小型模块化反应堆(SMRs)。

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AI竞速中的SMRs

从理论上讲,SMRs运行温度更低,可以降低熔毁风险,反应堆体积更小,因而建设成本更低。

目前全球建设进度最快的SMRs主要有两座,一座位于中国海南昌江,一座位于俄罗斯远东。

从某些角度看,SMRs的确能解决AI能源需求,但事情并没有那么简单。前美国核管理委员会主席艾莉森・麦克法兰(Allison Macfarlane)唱衰表示:“大多数SMRs还停留在纸面上,尚未突破测试阶段。”

为什么?因为SMRs反应堆堆芯变小,导致效率降低,即消耗同等燃料时产生的能源更少。麦克法兰称:“经济规模是无法回避的问题,科技企业的想法很有趣,但可能脱离了现实。”

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Kairos Power是谷歌的合作伙伴之一,它计划在2030年前用SMRs反应堆实现50兆瓦核能发电(可以向一个小镇供电),其目标是在2035年前将发电量提升10倍。

埃塞克斯大学能源研究专家海德尔・拉扎(Haider Raza)指出:“SMRs能为数据中心提供24小时不间断清洁能源,但在未来1-2年内,远远无法解决能源需求问题。”

国际能源署(IEA)在一份报告中表示,目前数据中心约占全球总耗电量的1.5%,未来5年预计会翻倍。拉扎认为,大力发展核电也许能缓解AI能源危机,但需要数年时间才能实现,而且说服民众接受也是一件难事。

不少专家认为,考虑到美国拉胯的执行力,SMRs想快速点亮大量数据中心固然没错,但还是不要抱太大希望。

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还有一个问题也值得思考:如何处理放射性废物。相比传统大型反应堆,SMRs产生的废物实际上更多,因为SMRs堆芯会逸出更多亚原子粒子。

密歇根大学副教授莫沙拉夫・乔杜里(Mosharaf Chowdhury)指出,AI的发展速度远超任何高能耗技术,例如,汽车、计算机大规模普及用了几十年时间,但AI不到15年就达到饱和点,因为发展太快,企业还没来得及思考能耗问题。

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企业还需要考虑成本问题。拉扎称:“经济规律是无法回避的,当能源需求高而供应低时,唯一的选择就是提高能源价格,这笔费用总得有人来承担。”

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核电如果太贵,谁用得起?

由于科技企业疯狂建设数据中心,与普通用户争夺电力资源,既考验着美国的电力供应和老化电网,也在推高电价。简言之,未来的电价可能会让民众难以承受。

Everstar创始人兼首席执行官凯文・孔(Kevin Kong)在接受采访时表示:“我们正陷入一个非常棘手的困境。一方面,传统油气技术的潜力已被挖掘殆尽。柴油发电机的订单排期已经达到8-9年,燃气轮机也一样。可再生能源能量密度又不够,数据中心需要24小时不间断运行,能量密度极高,所以我们只能将目光投向曾被忽视、投资不足的核能技术。”

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多数预测显示,到2050年全球能源需求将会翻倍。分析显示,每查询一次ChatGPT消耗的能源约为一次谷歌搜索的10倍;哪怕只是一个标准的AI专用数据中心,耗电量也相当于10万户家庭,规模最大的数据中心耗电量更是前者的20倍。

根据美国能源部发布的报告,到2028年数据中心耗电量将会占据美国总耗电量的12%以上,而2023年这一比例仅为4.4%。

彭博社的一项分析显示,在美国数据中心周围,相比5年前AI时代开启时,电费已经上涨267%,而整体通胀率只有25%。

Generate Capital首席执行官戴维・克兰(David Crane)表示:“若不采取缓解措施,数据中心将让其他美国人的用电成本大幅飙升。”

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SMRs初创企业Aalo Atomics联合创始人马特・洛萨克(Matt Loszak)指出:“如果建造一座千兆瓦的大型核电站最短也需要10年。如果是SMRs,可能只需要1-2年。”

但即使有了SMRs救场,电力成本仍然是绕不过去的坎。到2030年,SMRs的平准化度电成本(即项目实现收支平衡所需的电力定价)约为每兆瓦时182美元(每度电1.26元人民币),传统核电每兆瓦时133美元,天然气为126美元,风能和太阳能更低。

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相比中国和俄罗斯,美国核电问题很多

2023年,佐治亚州伯克县的沃格特勒核电站三号反应堆投入运营,这是美国30多年来首座从零开始建设的核反应堆,让人吃惊的是,反应堆工期延误7年,预算超出170亿美元,相当于初始预算的2倍多,延误还导致西屋电气破产。

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目前美国没有任何在建的核反应堆,而根据中国国家核安全局发布的数据,目前中国共有34台核电机组处于建造许可阶段,19台处于核准待建状态

高盛预计,到2030年中国将超过美国,成为全球最大核能生产国。

更严重的是美国核领域专业人才凋零。2022年美国核工程毕业生仅929人,较2015年的峰值下降20%,到2050年,美国必须将本土核领域劳动力规模扩大两倍才能满足需求。

此外,在核能领域美国还面临几大障碍。首先是难以获取长周期供应链组件,然后是劳动力短缺,最后是建设成本过高。

例如,中国计划投资270亿美元建设10GW核电项目,而美国仅沃格特勒核电站(Plant Vogtle)便花费350亿美元,它只有2座反应堆,容量只有2.2GW。

另外,美国还缺乏可靠燃料服务。2023年,美国核电站使用的浓缩铀约有73%依赖进口,其中27%来自俄罗斯,俄罗斯掌控约44%的浓缩铀产能,美国只有一座运营的商业浓缩设施,只能满足美国三分之一需求。

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最近,美国市场突然对核能开始追加投资,因为未来的AI竞争可能不仅在芯片,也在核能。SMRs代表下一代更先进的小型化裂变技术,更长远的能源“圣杯”则是核聚变。

宾夕法尼亚大学工程与计算机科学教授本杰明・李(Benjamin Lee)指出,核能技术潜力巨大,但也存在现实制约。他说:“核能不是短期解决方案,甚至连中期方案都算不上。我们尚无成熟产业体系,无法确保核电站按时、按预算建成。”相比之下,中国只需要3-5年就能建成一座核电站。

美国如果想重获核电领域领跑能力,只能反复建设,而支撑反复建设的前提是为新一代核电争夺更多订单。

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