编者按：本文来自微信公众号 半导体产业纵横（ID：ICViews），作者：米乐，创业邦经授权转载。
继甲骨文、微软、谷歌等公司之后，亚马逊也宣布投资核电，支持在美国开发小型模块化核反应堆（SMRs）。为了满足数据中心和人工智能日益增长的需求，这些科技巨头正在寻找新的无碳电力来源。
核电成为了巨头的新宠儿。
01选择了核电
去年以来，人工智能伴随着ChatGPT等大模型应用的风靡而受到全球的热捧。人工智能时代背后是强劲的算力需求，而算力的基石则是巨量的能源消耗。人工智能算力扩容需要大量电力、产生大量碳排放已是当前不可规避的一个重要问题。据国外研究机构的报告显示，ChatGPT每天要响应大约2亿个请求，消耗超过50万千瓦时电力，相当于1.7万个美国家庭的用电量。不仅如此，国际能源署发布报告称，如果完全融入人工智能，以谷歌搜索为例，其用电量可能会增加十倍。根据高盛发布的预测，2022—2030年，美国电力需求将增长约2.4%，其中0.9%将与数据中心有关。微软、谷歌和亚马逊等科技巨头是发展人工智能的排头兵，这些公司旗下的云计算业务部门由大量的数据中心群支撑，这同时也意味著大量的能源消耗。
9 月 20 日，微软宣布已达成一项为期 20 年的协议，将从一座停运的核电站购买能源，该核电站将重新投入运营。这可不是一般的核电站：三哩岛核电站位于宾夕法尼亚州伦敦德里镇，1979 年，该核电站的一座反应堆发生部分熔化，是美国历史上最严重的核事故发生地。
此举象征着科技巨头需要为其日益增长的人工智能提供动力，同时也引发了人们对如何安全重启已关闭核电站的质疑——尤其是因为三里岛核电站并不是唯一一座被重启的核电站。
位于密歇根州科弗特的帕利塞兹核电站是一座发电量为 805 兆瓦的核电站，于 2022 年 5 月关闭。但拥有该核电站的能源公司 Holtec International计划重新开放该核电站。美国能源部 (DoE) 承诺提供 15 亿美元的有条件贷款，推动了该核电站命运的逆转，该部将核电站视为帮助该国实现其气候目标的一种方式。帕利塞兹核电站有望于 2025 年底重新开放。
亚马逊目前已和 3 家公司展开合作，虽然合作中并未提及 AI，但从未来的发力方向来看，这些核电资源应该是推进亚马逊的各项 AI 服务的。亚马逊表示它有一项计划来满足其日益增长的电力需求：投资小型核反应堆，比如从 Kairos Power 购买核能。 将与公用事业公司 Dominion Energy 合作，探讨在弗吉尼亚州现有的 North Anna 核电站附近安装一座小型模块化反应堆。这家电子商务巨头正在投资反应堆开发商 X-energy 进行早期开发工作，并与华盛顿中部地区公用事业公司 Energy Northwest 合作，在那里安装四座 X-energy 反应堆。
谷歌也表示，正在签署一份合同，购买核技术公司 Kairos Power 计划开发的多座小型模块化反应堆的核能。谷歌能源与气候高级总监迈克尔·特雷尔说“我们实现全天候清洁能源所需的技术，这不仅适用于谷歌，也适用于全世界”。
谷歌表示，该公司希望借助 Kairos 核电站在 2030 年之前建成第一座小型模块化反应堆，到 2035 年还会建成更多反应堆。该核电站预计将为电网带来 500 兆瓦的电力。根据该公司的年度环境报告，谷歌去年消耗了超过 24 太瓦时的电力。1 太瓦等于 1,000,000 兆瓦。
在经历了90年代和00年代的严重衰退之后，全球新核电站生产的核能份额重新开始上升。尽管美国有94座传统核电站，约占全球总数的五分之一，但近几十年来美国新建造的核电站很少。全球目前有超过60座正在建设中的核电站，主要分布在中国和俄罗斯。其他地方的在建核电站数量也在增加。今年7月，捷克敲定了一个价值170亿美元的核项目计划。与此同时，人们对小型模块化反应堆（SMR）的兴趣越来越浓厚，毕竟这更便宜也更容易建造。一个核能新时代，可能正在拉开帷幕。
而到 2030 年代末，这三个公司声明加起来可能将产生超过 5,000 兆瓦的电力，甚至可能更多。
02核能：模块化反应堆
美国正在研发小型模块化反应堆，这种核反应堆的发电量约为传统反应堆的三分之一。开发人员表示，小型反应堆的建造速度比大型反应堆更快，成本更低，而且可以根据特定地点的需求进行调整。
如果核管理委员会批准建造和运行他们的设计并且技术成功，开发商的目标是在 2030 年代初开始发电。
美国前核能助理部长、凯瑟琳·哈夫表示，如果在数据中心建设过程中不引入新的清洁能源，美国就有可能“电网瘫痪”，即使用更多非清洁能源生产的电力。
核足迹小
行业贸易协会核能研究所首席核能官道格·特鲁说，新型反应堆设计非常适合工业应用，因为它们可以建造在较小的占地面积上并产生可靠的电力，有些反应堆还能在现场提供高温热量。
他说：“它似乎非常适合支持这些设施，并且可以根据客户所需的电量支持许多不同的应用。”
亚马逊和谷歌都承诺使用可再生能源来应对气候变化。到 2030 年，谷歌承诺实现净零排放，并在其运营的每个电网每天每小时运行无碳能源。这家科技巨头表示，它已经每年通过购买可再生能源来满足其全球 100% 的电力消耗。然而，该公司在减少排放量方面仍未取得进展。
科技公司与核能公司的合作可能是“天作之合”。大型科技公司需要电力来为新的大型人工智能数据中心提供动力，因为美国电力供应不足可能会减缓技术发展。
核能是一种气候解决方案，因为其反应堆不会排放导致全球变暖的温室气体，而燃烧石油、煤炭和天然气等化石燃料的发电厂则会产生温室气体。随着建筑物和车辆电气化以及人工智能的兴起，全球对电力的需求正在激增。
国际能源署预测，到 2026 年，数据中心的总用电量可能达到 1000 太瓦时以上，比 2022 年增长一倍以上。据估计，一太瓦时的电力可以为 70000 户家庭使用一年。
亚马逊网络服务公司全球数据中心副总裁凯文·米勒表示：“人工智能正在推动数据中心数量和电网所需电力的大幅增加。”他补充道：“我们认为先进的新核电容量确实是关键且必不可少的。”
亚马逊表示，到 2030 年，它将用 100% 可再生能源满足其全球所有电力消耗，并最近宣布已在 2023 年初实现了这一目标。虽然该公司已经通过购买等量的可再生能源来匹配其消耗，但这并不一定意味着它正在使用可再生能源为其运营提供动力。
根据亚马逊 2023 年可持续发展报告， 2022 年至 2023 年，其电力排放量下降了 11%，但其直接排放量（包括运输和递送包裹所用的燃料）增加了 7%。该公司还计划到 2040 年实现净零碳排放。
03AI与核电的前景
2021 年，在向阿尔特曼担任董事长的核聚变初创公司Helion Energy 投资 3.75 亿美元后，他说：“从根本上讲，当今世界，随处可见的两种限制性商品是人工智能和能源。”微软去年同意从 2028 年开始从 Helion 购买电力。阿尔特曼也是 Oklo （奥克洛）的董事长，该公司专注于相反的反应——裂变，即通过分裂原子产生能量；而核聚变则通过合并原子核来产生能量。
2022 年事情发生了转机，负责监管商业核电站和材料的联邦核管理委员会拒绝了该公司设计爱达荷州“极光”核电站的申请，称其没有提供足够的安全信息。10 月，美国空军撤回了授予一项微反应堆试点项目合同的意向，该项目将为阿拉斯加的一个基地提供电力。
奥克洛计划建造的奥罗拉核电站占地 13,000 平方英尺，配备 15 兆瓦的裂变反应堆，比之前的核电站要小，看起来更像一座时尚的滑雪小屋，而不是冷战时期那些标志性的弧形塔楼。该核电站将建在爱达荷国家实验室，该实验室是奥克洛获得能源部拨款的一个研究机构，用于测试将核废料回收成新燃料，该设计也更安全，他指出，冷却剂是液态金属，而不是水。
几十年来，核电行业在美国能源结构中的份额一直没有显著扩大。尽管 1986 年乌克兰切尔诺贝利和 2011 年日本福岛等罕见但灾难性的事故引发民众反对，核电行业仍艰难前行。即使是最新的核电站也会产生可能在几个世纪内仍具有危险放射性的废物，因此需要像奥克洛正在试验的那样进行有效的处置或回收。
但随着气候危机的加剧，大多数美国人现在支持扩大核能——皮尤研究中心去年的一项调查发现，这一比例从 2020 年的 43% 上升至 57%。目前，核能仅占美国总发电量的 19%，目前运行的商业反应堆有 93 座，低于 1990 年的 112 座峰值。据估计，到 2050 年，需要多达800 千兆瓦的新核能才能实现当前的绿色能源目标。
然而，无论需求增长有多快，扩大核电的努力都不应操之过急。我们需要核能来实现低碳未来。但对于历史上需要数十年时间完成的工程项目，监管过程需要有条不紊，如果我们急于实现目标，就有可能犯下严重错误。
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