AI 盡頭是核電？

作者：米樂

繼甲骨文、微軟、谷歌等公司之后，亞馬遜也宣布投資核電，支持在美國開發(fā)小型模塊化核反應(yīng)堆（SMRs）。為了滿足數(shù)據(jù)中心和人工智能日益增長的需求，這些科技巨頭正在尋找新的無碳電力來源。

核電成為了巨頭的新寵兒。

?01、選擇了核電

去年以來，人工智能伴隨著ChatGPT等大模型應(yīng)用的風(fēng)靡而受到全球的熱捧。人工智能時(shí)代背后是強(qiáng)勁的算力需求，而算力的基石則是巨量的能源消耗。人工智能算力擴(kuò)容需要大量電力、產(chǎn)生大量碳排放已是當(dāng)前不可規(guī)避的一個(gè)重要問題。

據(jù)國外研究機(jī)構(gòu)的報(bào)告顯示，ChatGPT每天要響應(yīng)大約2億個(gè)請求，消耗超過50萬千瓦時(shí)電力，相當(dāng)于1.7萬個(gè)美國家庭的用電量。不僅如此，國際能源署發(fā)布報(bào)告稱，如果完全融入人工智能，以谷歌搜索為例，其用電量可能會(huì)增加十倍。

根據(jù)高盛發(fā)布的預(yù)測，2022—2030年，美國電力需求將增長約2.4%，其中0.9%將與數(shù)據(jù)中心有關(guān)。微軟、谷歌和亞馬遜等科技巨頭是發(fā)展人工智能的排頭兵，這些公司旗下的云計(jì)算業(yè)務(wù)部門由大量的數(shù)據(jù)中心群支撐，這同時(shí)也意味著大量的能源消耗。

9 月 20 日，微軟宣布已達(dá)成一項(xiàng)為期 20 年的協(xié)議，將從一座停運(yùn)的核電站購買能源，該核電站將重新投入運(yùn)營。這可不是一般的核電站：三哩島核電站位于賓夕法尼亞州倫敦德里鎮(zhèn)，1979 年，該核電站的一座反應(yīng)堆發(fā)生部分熔化，是美國歷史上最嚴(yán)重的核事故發(fā)生地。此舉象征著科技巨頭需要為其日益增長的人工智能提供動(dòng)力，同時(shí)也引發(fā)了人們對如何安全重啟已關(guān)閉核電站的質(zhì)疑——尤其是因?yàn)槿飴u核電站并不是唯一一座被重啟的核電站。

位于密歇根州科弗特的帕利塞茲核電站是一座發(fā)電量為 805 兆瓦的核電站，于 2022 年 5 月關(guān)閉。但擁有該核電站的能源公司 Holtec International計(jì)劃重新開放該核電站。美國能源部 (DoE) 承諾提供 15 億美元的有條件貸款，推動(dòng)了該核電站命運(yùn)的逆轉(zhuǎn)，該部將核電站視為幫助該國實(shí)現(xiàn)其氣候目標(biāo)的一種方式。帕利塞茲核電站有望于 2025 年底重新開放。

亞馬遜目前已和 3 家公司展開合作，雖然合作中并未提及 AI，但從未來的發(fā)力方向來看，這些核電資源應(yīng)該是推進(jìn)亞馬遜的各項(xiàng) AI 服務(wù)的。亞馬遜表示它有一項(xiàng)計(jì)劃來滿足其日益增長的電力需求：投資小型核反應(yīng)堆，比如從 Kairos Power 購買核能。?將與公用事業(yè)公司 Dominion Energy 合作，探討在弗吉尼亞州現(xiàn)有的 North Anna 核電站附近安裝一座小型模塊化反應(yīng)堆。這家電子商務(wù)巨頭正在投資反應(yīng)堆開發(fā)商 X-energy 進(jìn)行早期開發(fā)工作，并與華盛頓中部地區(qū)公用事業(yè)公司 Energy Northwest 合作，在那里安裝四座 X-energy 反應(yīng)堆。

谷歌也表示，正在簽署一份合同，購買核技術(shù)公司 Kairos Power 計(jì)劃開發(fā)的多座小型模塊化反應(yīng)堆的核能。谷歌能源與氣候高級總監(jiān)邁克爾·特雷爾說“我們實(shí)現(xiàn)全天候清潔能源所需的技術(shù)，這不僅適用于谷歌，也適用于全世界”。谷歌表示，該公司希望借助 Kairos 核電站在 2030 年之前建成第一座小型模塊化反應(yīng)堆，到 2035 年還會(huì)建成更多反應(yīng)堆。該核電站預(yù)計(jì)將為電網(wǎng)帶來 500 兆瓦的電力。根據(jù)該公司的年度環(huán)境報(bào)告，谷歌去年消耗了超過 24 太瓦時(shí)的電力。1 太瓦等于 1,000,000 兆瓦。在經(jīng)歷了90年代和00年代的嚴(yán)重衰退之后，全球新核電站生產(chǎn)的核能份額重新開始上升。

盡管美國有94座傳統(tǒng)核電站，約占全球總數(shù)的五分之一，但近幾十年來美國新建造的核電站很少。全球目前有超過60座正在建設(shè)中的核電站，主要分布在中國和俄羅斯。其他地方的在建核電站數(shù)量也在增加。今年7月，捷克敲定了一個(gè)價(jià)值170億美元的核項(xiàng)目計(jì)劃。與此同時(shí)，人們對小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）的興趣越來越濃厚，畢竟這更便宜也更容易建造。一個(gè)核能新時(shí)代，可能正在拉開帷幕。

而到 2030 年代末，這三個(gè)公司聲明加起來可能將產(chǎn)生超過 5,000 兆瓦的電力，甚至可能更多。

?02、核能：模塊化反應(yīng)堆

美國正在研發(fā)小型模塊化反應(yīng)堆，這種核反應(yīng)堆的發(fā)電量約為傳統(tǒng)反應(yīng)堆的三分之一。開發(fā)人員表示，小型反應(yīng)堆的建造速度比大型反應(yīng)堆更快，成本更低，而且可以根據(jù)特定地點(diǎn)的需求進(jìn)行調(diào)整。如果核管理委員會(huì)批準(zhǔn)建造和運(yùn)行他們的設(shè)計(jì)并且技術(shù)成功，開發(fā)商的目標(biāo)是在 2030 年代初開始發(fā)電。美國前核能助理部長、凱瑟琳·哈夫表示，如果在數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中不引入新的清潔能源，美國就有可能“電網(wǎng)癱瘓”，即使用更多非清潔能源生產(chǎn)的電力。

核足跡小

行業(yè)貿(mào)易協(xié)會(huì)核能研究所首席核能官道格·特魯說，新型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)非常適合工業(yè)應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢越ㄔ煸谳^小的占地面積上并產(chǎn)生可靠的電力，有些反應(yīng)堆還能在現(xiàn)場提供高溫?zé)崃俊Ｋf：“它似乎非常適合支持這些設(shè)施，并且可以根據(jù)客戶所需的電量支持許多不同的應(yīng)用。”亞馬遜和谷歌都承諾使用可再生能源來應(yīng)對氣候變化。到 2030 年，谷歌承諾實(shí)現(xiàn)凈零排放，并在其運(yùn)營的每個(gè)電網(wǎng)每天每小時(shí)運(yùn)行無碳能源。這家科技巨頭表示，它已經(jīng)每年通過購買可再生能源來滿足其全球 100% 的電力消耗。然而，該公司在減少排放量方面仍未取得進(jìn)展。

科技公司與核能公司的合作可能是“天作之合”。

大型科技公司需要電力來為新的大型人工智能數(shù)據(jù)中心提供動(dòng)力，因?yàn)槊绹娏?yīng)不足可能會(huì)減緩技術(shù)發(fā)展。核能是一種氣候解決方案，因?yàn)槠浞磻?yīng)堆不會(huì)排放導(dǎo)致全球變暖的溫室氣體，而燃燒石油、煤炭和天然氣等化石燃料的發(fā)電廠則會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。隨著建筑物和車輛電氣化以及人工智能的興起，全球?qū)﹄娏Φ男枨笳诩ぴ觥H能源署預(yù)測，到 2026 年，數(shù)據(jù)中心的總用電量可能達(dá)到 1000 太瓦時(shí)以上，比 2022 年增長一倍以上。據(jù)估計(jì)，一太瓦時(shí)的電力可以為 70000 戶家庭使用一年。

亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司全球數(shù)據(jù)中心副總裁凱文·米勒表示：“人工智能正在推動(dòng)數(shù)據(jù)中心數(shù)量和電網(wǎng)所需電力的大幅增加?！彼a(bǔ)充道：“我們認(rèn)為先進(jìn)的新核電容量確實(shí)是關(guān)鍵且必不可少的?！眮嗰R遜表示，到 2030 年，它將用 100% 可再生能源滿足其全球所有電力消耗，并最近宣布已在 2023 年初實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。雖然該公司已經(jīng)通過購買等量的可再生能源來匹配其消耗，但這并不一定意味著它正在使用可再生能源為其運(yùn)營提供動(dòng)力。根據(jù)亞馬遜 2023 年可持續(xù)發(fā)展報(bào)告， 2022 年至 2023 年，其電力排放量下降了 11%，但其直接排放量（包括運(yùn)輸和遞送包裹所用的燃料）增加了 7%。該公司還計(jì)劃到 2040 年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。

?03、AI與核電的前景

2021 年，在向阿爾特曼擔(dān)任董事長的核聚變初創(chuàng)公司Helion Energy 投資 3.75 億美元后，他說：“從根本上講，當(dāng)今世界，隨處可見的兩種限制性商品是人工智能和能源?！蔽④浫ツ晖鈴?2028 年開始從 Helion 購買電力。阿爾特曼也是 Oklo （奧克洛）的董事長，該公司專注于相反的反應(yīng)——裂變，即通過分裂原子產(chǎn)生能量；而核聚變則通過合并原子核來產(chǎn)生能量。2022 年事情發(fā)生了轉(zhuǎn)機(jī)，負(fù)責(zé)監(jiān)管商業(yè)核電站和材料的聯(lián)邦核管理委員會(huì)拒絕了該公司設(shè)計(jì)愛達(dá)荷州“極光”核電站的申請，稱其沒有提供足夠的安全信息。

10 月，美國空軍撤回了授予一項(xiàng)微反應(yīng)堆試點(diǎn)項(xiàng)目合同的意向，該項(xiàng)目將為阿拉斯加的一個(gè)基地提供電力。奧克洛計(jì)劃建造的奧羅拉核電站占地 13,000 平方英尺，配備 15 兆瓦的裂變反應(yīng)堆，比之前的核電站要小，看起來更像一座時(shí)尚的滑雪小屋，而不是冷戰(zhàn)時(shí)期那些標(biāo)志性的弧形塔樓。該核電站將建在愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室是奧克洛獲得能源部撥款的一個(gè)研究機(jī)構(gòu)，用于測試將核廢料回收成新燃料，該設(shè)計(jì)也更安全，他指出，冷卻劑是液態(tài)金屬，而不是水。

幾十年來，核電行業(yè)在美國能源結(jié)構(gòu)中的份額一直沒有顯著擴(kuò)大。盡管 1986 年烏克蘭切爾諾貝利和 2011 年日本福島等罕見但災(zāi)難性的事故引發(fā)民眾反對，核電行業(yè)仍艱難前行。即使是最新的核電站也會(huì)產(chǎn)生可能在幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)仍具有危險(xiǎn)放射性的廢物，因此需要像奧克洛正在試驗(yàn)的那樣進(jìn)行有效的處置或回收。但隨著氣候危機(jī)的加劇，大多數(shù)美國人現(xiàn)在支持?jǐn)U大核能——皮尤研究中心去年的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這一比例從 2020 年的 43% 上升至 57%。

目前，核能僅占美國總發(fā)電量的 19%，目前運(yùn)行的商業(yè)反應(yīng)堆有 93 座，低于 1990 年的 112 座峰值。據(jù)估計(jì)，到 2050 年，需要多達(dá)800 千兆瓦的新核能才能實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的綠色能源目標(biāo)。

然而，無論需求增長有多快，擴(kuò)大核電的努力都不應(yīng)操之過急。我們需要核能來實(shí)現(xiàn)低碳未來。但對于歷史上需要數(shù)十年時(shí)間完成的工程項(xiàng)目，監(jiān)管過程需要有條不紊，如果我們急于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，就有可能犯下嚴(yán)重錯(cuò)誤。