说起来,1979年美国三哩岛那场核泄漏,比切尔诺贝利还要早几年。机械故障加上人为失误,堆芯熔了,一部分放射性物质跑了出来。那之后,全球核电发展一下子跌入冰点,几乎停摆。
但有意思的是,大概六年之后,顶着周围居民的反对,三哩岛上那个没坏的反应堆居然重新启动了。这一干就是将近34年,直到2019年,因为发电成本拼不过更便宜的天然气,才正式关停。
最近,微软找上了三哩岛核电站的运营商Constellation,说要买下未来20年生产的所有电力,大约是835兆瓦——这差不多够给80万个家庭供电了。

微软要买下三哩岛未来20年的所有电力丨纽约时报
微软早在承诺到2030年实现“负碳”排放,但2020到2023财年之间,其排放量反而涨了29%。AI发展对电力的吞噬,逼着这些科技巨头寻找稳定又清洁的能源——连名字都改了,三哩岛以后就叫“Crane清洁能源中心”了。
这次重启预计能创造3400个工作岗位。一位退休老员工在Facebook上的“三哩岛退休人员群”里看到消息,觉得是好事。但也有些经历过当年泄漏的老人,心里多少有点嘀咕,毕竟那段历史不是闹着玩的。
奥特曼:听我说,未来两件事最重要,“智能计算”和“能源”
能源是智能计算的地基。HuggingFace训练BLOOM模型,1760亿参数,用了43.3万度电;GPT-3训练一次需要128.7度电;到了GPT-4,一次训练更是烧掉2.4亿度电。但训练只是开胃菜,真正的大头是用户使用时的推理过程,那才是源源不断的耗电大户,远超传统互联网产品。国际能源署(IEA)的数据很直观:用ChatGPT查一次东西,耗电2.9瓦时;谷歌搜索一次,只要0.3瓦时,差距整整10倍。

AI搜索时传统搜索引擎耗电量的10倍丨Giphy
今年三月《纽约客》算了一笔账:ChatGPT每天处理大约2亿次请求,光是这一天就得消耗超过50万千瓦时电力——差不多是美国普通家庭一天用电量的17000倍。
咨询公司Gartner预计,到2030年,AI将吃掉全球电力需求的3.5%。这什么概念?相当于目前农业和林业的总耗电量。能源问题不解决,AI这事儿玩不转。于是,科技巨头们纷纷盯上了一个“说新不新”的东西:核电。

亚马逊的一个位于Aldie, Va.的数据中心丨Jahi Chikwendiu/The Washington Post
亚马逊先买了一家和核电绑定的数据中心园区,跟核电站签了长期购电协议。但问题在于,GPU集群跑起来,那电力消耗简直离谱。研究机构Semi Analysis估算,一个包含10万片H100 GPU的集群,理论峰值功耗就要150兆瓦。更麻烦的是散热——冷却系统能耗通常占数据中心总能耗的35%到50%。联邦能源管理委员会觉得这事儿会影响区域电网的稳定,直接把协议给否决了。

热啊丨Giphy
买电的路子走不通,那就自己建核电站,从源头上解决问题。
不过,美国在大型反应堆项目上兴趣不高,主要是被延期和成本超支搞怕了。2013年启动的佐治亚州Vogtle 3号和4号机组,3号到2023年才投运——这还是美国自2016年以来首个投入运营的新建核电机组。4号今年刚投运,目前全美国已经没有在建的新核电站了。
相比之下,重启旧反应堆,比如三哩岛这样,既快又经济。另外,小型模块化反应堆(SMR)因为灵活性高、建设周期短,正成为不少科技公司的首选方案。

小型模块化反应堆(SMR)能更为灵活地解决 AI 能源缺口丨A. Vargas/IAEA
光是亚马逊,就跟至少三家核能公司开展了SMR合作:与Energy Northwest合作,在华盛顿开发四座SMR,预计2030年代初装机容量达到960兆瓦;投资了X-energy,支持其到2040年开发超过5吉瓦容量的项目;在弗吉尼亚州,与Dominion Energy合作,计划在现有核电站附近搞SMR。谷歌也没闲着,计划向Kairos Power购买其拟建的7个SMR的电力,总容量500兆瓦。
OpenAI的奥特曼更早,2015年就当上了Oklo的董事长,坚信这家公司能推动先进裂变解决方案的商业化。Oklo的产品线包括15兆瓦到50兆瓦不等的核电站,用的是液态金属反应堆技术,计划2027年建成第一个SMR。
SMR:袖珍电厂
传统大型核电站的建造极其复杂,核岛(反应堆堆芯、冷却系统、蒸汽发生器、安全壳……)和常规岛(涡轮机、发电机、冷却塔……)涉及大量设计和施工环节,外加冷却水供应、废物处理等一堆辅助系统,工期动辄十年以上。
SMR的思路完全不同——物理尺寸和功率都比传统电站小得多,把组件分解成标准化单元,在工厂预制、运到现场组装,部署灵活度大大提升。根据国际原子能机构(IAEA)2024年的报告,目前全球有超过68种处于不同开发阶段的SMR设计,技术路线涵盖传统水冷堆到第四代反应堆(包括气冷、液态金属冷却和熔盐堆)。为了满足偏远地区和远洋需求,还有功率更低的微型反应堆和海基水冷SMR也在发展。
现有的SMR发电量通常在10到300兆瓦之间。单体发电量虽然小,但模块化部署可以灵活扩展:多个SMR并联,就能达到几百到上千兆瓦的供电能力。建设周期短、前期投入相对低,非常适合大型数据中心按需增设。
安全方面,SMR可以配备被动冷却系统,不需要人工干预就能应对极端情况——这点和三哩岛的情况完全不同。不过,SMR毕竟是较新的技术,目前还处于开发和测试阶段,商业运行尚未得到验证。美国核管理委员会前主席阿里森·麦克法兰在2022年的一项研究中也指出,SMR可能产生更多核废料,燃料使用效率也可能降低,而且这个问题可能普遍存在。
亚马逊云计算CEO Matt Garman说得很实在:“一些小型模块化反应堆在2020年代解决不了任何问题,但在2030年代及以后,可能会成为极好的能源。”
美国能源部核能办公室的网站提到,核能的容量系数高达92.5%——这意味着它在92%以上的时间里能以最大功率运行。对于背负脱碳责任的科技企业来说,核能显然比风能、太阳能靠谱得多。

AGI和气候变化,说到底,都是能源基础设施的问题丨Giphy
核聚变领域也拿到了第一份购电协议。Helion Energy向微软承诺,2028年上线工厂,一年后发电量达到50兆瓦。一兆瓦电,够给1000户美国家庭供一天。

核能的容量系数高达 92.5%丨Giphy
这次核能产业的复苏,真得好好感谢AI。美国能源部贷款项目办公室主任Jigar Shah有句话挺到位:“Constellation的CEO做梦都没想到能拿到微软的订单。”
