大型科技公司支持小型核能
谷歌和亞馬遜已投資於使用三結構同位素（TRISO）顆粒燃料的核反應堆：這種燃料是由高爾夫球大小的石墨球包裹著鈾、碳和氧。當Meta上週宣布他們正在尋找核能開發商以支持未來的人工智能運營時，這顯示出越來越多的科技公司開始重複同樣的口號：我們需要更多的電力——最好是無碳的，並且數量要多。
根據電力行業諮詢公司Grid Strategies的最新報告，美國的電力需求預計在未來五年內增長超過15%，而過去二十年內需求則保持平穩。大部分增長將由數據中心及其運營商推動，他們急於確保大量可靠的電力，同時保持其碳中和目標。
核能正好符合這一需求。在過去幾個月中，亞馬遜、谷歌和微軟都宣布了旨在為其運營獲取核能的雄心勃勃的計劃。有些計劃旨在從現有電廠獲取短期能源，而其他計劃則專注於長期，並包括對下一代核能和尚未商業化的小型模塊化反應堆（SMRs）的投資。
大型科技公司轉向核能
亞馬遜在三月開始了一系列公開宣布，當時它在賓夕法尼亞州購買了一個靠近核電廠的數據中心。此次購買包括300兆瓦的背後電力。交易完成後，亞馬遜又要求額外180兆瓦的電力。這一要求引發了關於能源公平的爭議，最終在十一月被監管機構拒絕，讓亞馬遜不得不尋找其他選擇。科技公司正在密切關注這一具有先例的情況。
與此同時，微軟與Constellation Energy達成協議，計劃重啟位於三英里島的關閉核反應堆——這是美國歷史上最嚴重的核災難地點。該計劃於九月宣布，反應堆將為電網運營商PJM提供835兆瓦的電力，微軟則將購買足夠的電力以滿足其在PJM互聯網中數據中心的電力需求。
然後在十月，谷歌和亞馬遜在兩天內分別宣布對開發SMRs的初創公司進行投資。SMRs的小型和模塊化設計使其建造速度更快、成本更低且更可預測，還具備增強的安全特性，並且可以建造得更靠近輸電線。
SMRs在美國距離商業運行仍至少有五年的時間。一年前，美國首個計劃中的SMR因成本上升和缺乏客戶而取消。（中國正在海南島建造一個名為Linglong One的SMR，預計將於2026年投入運行。）
為了推動進展，亞馬遜主導了一輪5億美元的融資，以支持位於馬里蘭州洛克維爾的X-energy，該公司正在開發一種氣冷SMR。這筆融資將幫助X-energy完成其反應堆設計並建造一個核燃料製造設施。計劃是在2039年前建造多個SMR，總共產生至少5吉瓦的電力。每個反應堆將提供80兆瓦的電力。
谷歌則為Kairos Power提供支持，涉及一個500兆瓦的電廠開發和電力購買協議。這家位於加利福尼亞州阿拉梅達的公司正在開發一種熔融氟化鹽冷卻的SMR，並已獲得美國核能監管委員會的建設許可，以建造兩個示範設施，均位於田納西州奧克里奇。該公司表示，這些設施將於2030年前投入運行。
TRISO燃料承諾縮小反應堆體積
Kairos和X-energy正在開發的反應堆均使用三結構同位素（TRISO）顆粒燃料。這種燃料由鈾、碳和氧包裹在大小如罌粟種子的石墨顆粒中。這些顆粒被裝入同樣由石墨製成的高爾夫球大小的球體中。每個球體內含有數千個燃料顆粒。
這種球體的結構使燃料能夠承受非常高的溫度，因此即使在最壞的事故中，這些球體也不會熔化。Kairos的共同創辦人Mike Laufer表示，這些包覆“基本上提供了傳統反應堆技術的大型圍護混凝土結構所提供的關鍵安全功能”。
如果監管機構批准，內置的圍護特性可以縮小核電廠的佔地面積，減少圍護結構的大小。美國能源部在過去二十年中一直在開發並廣泛測試TRISO燃料。
Kairos將在其高溫、低壓的氟化鹽冷卻反應堆中使用TRISO燃料。在這一設計中，反應堆核心中的燃料球發生裂變，產生的熱量轉移到周圍的熔融鹽中。熱交換器將熱量轉移到水中，產生蒸汽，驅動渦輪發電。熔融鹽作為額外的安全屏障，化學吸收任何從球體中逸出的裂變產物，Laufer說。Kairos的商業反應堆每個將產生約75兆瓦的電力。
X-energy計劃在其高溫氣冷反應堆中使用TRISO燃料。在這一設計中，氦氣通過反應堆核心。隨著燃料球進行裂變，氣體提取熱量，這些熱量用來煮沸水並產生蒸汽以驅動渦輪。每個燃料球將不斷在反應堆中循環，大約經過六次。“這個反應堆就像一個口香糖機，”X-energy全球業務發展副總裁Benjamin Reinke說。一個機械螺旋裝置將一個球從系統中推出，然後檢查該球是否已完全燃燒。如果沒有，則會將其放回反應堆的上方。
X-energy正在努力獲得在奧克里奇建設商業規模TRISO燃料生產設施的許可。該公司的第一個客戶是位於德克薩斯州Seadrift的道化工廠，計劃用X-energy的SMR替代其燃氣鍋爐，為工廠和可能的電網提供蒸汽和電力。X-energy與亞馬遜的交易還支持一個四單元、320兆瓦的項目，該項目由位於華盛頓州Richland的能源西北區域公用事業公司負責。
在過去十年中，科技公司也在風能和太陽能上進行投資，但這些能源的供應是不穩定的，可能不足以滿足對電力需求龐大的人工智能的需求。
大型科技公司與小型核能的合作，標誌著一個新趨勢的開始，Stout表示。Meta上週宣布正在尋求高達4吉瓦的核電提案，可能是這一趨勢的最新一環，但可能不是最後一環。Stout說：“我預計還會有更多。”
這一系列的動作不僅顯示出科技公司對於穩定電力需求的重視，也反映了它們在可持續發展和環保方面的長期戰略。隨著全球對碳排放的關注加劇，核能無疑成為了未來能源結構中不可或缺的一部分。
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