人工智能創(chuàng)業(yè)新指南：先去弄個小型核反應(yīng)堆

比“切爾諾貝利”事故更早，1979年的一場核泄漏事故發(fā)生在美國“三哩島”（Three"MileIsland）。機(jī)械故障加上人為失誤，導(dǎo)致了其中1座反應(yīng)堆的堆芯熔毀，一部分放射性物質(zhì)外泄。此后一段時期內(nèi)，世界范圍內(nèi)核電發(fā)展因此停滯。

但沒過多久，大概6年后，頂著周圍居民的反對，三哩島上那個沒壞的反應(yīng)堆重新啟動，接著持續(xù)工作了近34年，直到2019年，因?yàn)榘l(fā)電成本不比更廉價的天然氣而被關(guān)閉。

幾個月前，微軟找到三哩島核電站的運(yùn)營商，說要買下未來20年生產(chǎn)的所有電力，大約835兆瓦，這相當(dāng)于為80萬個家庭供電所需。

微軟已經(jīng)承諾到2030年實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳”排放，但其排放量在2020—2023財年之間上漲了29%。人工智能發(fā)展對于電力的消耗，迫使這些科技公司尋求穩(wěn)定且清潔的能源供給——就連名字也換了，“三哩島”將更名為“克萊恩清潔能源中心”（CraneCleanEnergyCenter）。

這一次核電重啟將創(chuàng)造出3400個就業(yè)機(jī)會，一名退休員工在社交媒體上一個“三哩島退休人員群”里看到重啟消息后，覺得是個好事兒，但也有另外經(jīng)歷過泄漏事件的老人卻隱約擔(dān)心，畢竟以前發(fā)生過核泄漏。

奧特曼：聽我說，未來兩件事最重要，“智能計算”和“能源”

能源是智能計算的基礎(chǔ)。HuggingFace訓(xùn)練BLOOM模型（參數(shù)1760億），用了43.3萬度電；GPT-3訓(xùn)練1次需要128.7度電；GPT-4則更夸張，1次訓(xùn)練會用去2.4億度電。

不過這還只是訓(xùn)練階段，越往后走，用戶在使用模型進(jìn)行推理時，更會源源不斷地耗電，耗電程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。根據(jù)國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)，使用ChatGPT進(jìn)行1次查詢，耗電量是2.9瓦時，傳統(tǒng)的谷歌搜索是0.3瓦時，相差近10倍。

2024年3月，《紐約客》寫道，ChatGPT每天處理約2億次用戶請求，因此消耗了超過50萬千瓦時的電力——幾乎是美國普通家庭1天用電量的17000倍。

根據(jù)咨詢公司Gartner的預(yù)計，到2030年，人工智能將占全球電力需求的3.5%。這相當(dāng)于目前農(nóng)業(yè)和林業(yè)總消耗的能源。為了解決能源問題，各家科技公司盯上了一個說新不新的東西：核電。

亞馬遜購買了一家核能供應(yīng)商TalenEnergy的數(shù)據(jù)中心園區(qū)，并與其核電站簽訂了長期購電協(xié)議。大量GPU進(jìn)行并行計算時會“吞噬”巨大電力，據(jù)研究機(jī)構(gòu)SemiAnalysis估計，1個包含10萬片H100GPU的集群理論上所需電能150兆瓦。集群計算又帶來另一個耗電需求——散熱。冷卻系統(tǒng)的能耗一般占到數(shù)據(jù)中心總能耗的35%～50%。不過美國聯(lián)邦能源管理委員會認(rèn)為這可能會轉(zhuǎn)移該區(qū)域電網(wǎng)的大量電力，影響到原有的供電平衡和穩(wěn)定性，否決了協(xié)議。

“買電”遇阻，不如自己“建”核電站，從源頭下手。

大型反應(yīng)堆項(xiàng)目的延期和成本超支大大打擊了美國在此類項(xiàng)目上的積極性——2013年，佐治亞州Vogtle3號和4號先后啟動建設(shè)，2023年3號投運(yùn)，是美國2016年首個投入運(yùn)營的新建核電機(jī)組；4號今年投運(yùn)后，美國已無任何新核電站在建。

重啟舊的反應(yīng)堆是一種快速經(jīng)濟(jì)的方式，就像三哩島。另外，相比高成本、長周期建造投入的大型核電站來說，小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）能更為靈活地解決人工智能能源缺口。

光是亞馬遜，就與至少3家核能公司開展SMR合作項(xiàng)目：與EnergyNorthwest合作，在華盛頓開發(fā)4座SMR，預(yù)計到21世紀(jì)30年代初，裝機(jī)容量將達(dá)到960兆瓦；投資了X-energy，支持其開發(fā)（到2040年）超過5吉瓦容量的項(xiàng)目；在弗吉尼亞州，與DominionEnergy合作，計劃在現(xiàn)有核電站附近開發(fā)小型模塊化反應(yīng)堆。

谷歌計劃向能源公司KairosPower購買其擬建的7個SMR的電力，總?cè)萘窟_(dá)500兆瓦。

OpenAI的奧特曼自2015年就開始擔(dān)任Oklo的董事長，認(rèn)為Oklo能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)裂變解決方案的商業(yè)化。Oklo產(chǎn)品線包括功率15兆瓦到50兆瓦不等的核電站，采用液態(tài)金屬反應(yīng)堆技術(shù)，將在2027年建造其第1個SMR。

SMR：袖珍電廠

傳統(tǒng)的大型核電站建造涉及多個關(guān)鍵部分，每一部分都包含復(fù)雜的設(shè)計和施工要求。核電站的建設(shè)一般包含了利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島。前者包含了反應(yīng)堆堆芯、冷卻系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器、發(fā)電機(jī)和安全殼等組件，后者包含了渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷卻塔等一系列發(fā)電設(shè)備。除此之外還有冷卻水供應(yīng)、廢物處理等一系列輔助子系統(tǒng)確保核電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

SMR是指物理尺寸和功率都比傳統(tǒng)的千兆瓦級發(fā)電廠小的核反應(yīng)堆，簡化了傳統(tǒng)核電站的關(guān)鍵組件，分解成標(biāo)準(zhǔn)化單元在工廠“預(yù)制”，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場組裝，因此具備部署靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢。

根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）發(fā)布的2024年SMR研究進(jìn)展，當(dāng)前全球有超過68種正處于不同開發(fā)階段的SMR設(shè)計，技術(shù)路線囊括了基于傳統(tǒng)的水冷反應(yīng)堆技術(shù)和第4代反應(yīng)堆技術(shù)（氣冷反應(yīng)堆、液態(tài)金屬冷卻反應(yīng)堆和熔鹽反應(yīng)堆）。為了應(yīng)對偏遠(yuǎn)地區(qū)、遠(yuǎn)洋地區(qū)的功能挑戰(zhàn)，功率更低的微型反應(yīng)堆和海基水冷SMR技術(shù)也在不斷發(fā)展。

現(xiàn)有的SMR技術(shù)通常提供的發(fā)電量在10兆～300兆瓦之間。相比傳統(tǒng)的核電站而言，雖然單體發(fā)電量較低，但其設(shè)計可以通過模塊化部署實(shí)現(xiàn)發(fā)電量的擴(kuò)展，多個SMR可以并聯(lián)以達(dá)到幾百到上千兆瓦的供電能力。此外，由于建設(shè)周期較短、前期投入相對較低，SMR非常適合按需增設(shè)，從而滿足大型數(shù)據(jù)中心的用電需求。

SMR可以結(jié)合被動冷卻安全系統(tǒng)，不需要人工干預(yù)就可以面對意外的極端情況——不同于三哩島的情況。但SMR作為較新的核反應(yīng)堆技術(shù)，處于開發(fā)和測試階段，沒有得到商業(yè)性驗(yàn)證。美國核管理委員會前主席阿里森·麥克法蘭及其合作者在2022年的研究中也指出，較小的反應(yīng)堆也可能產(chǎn)生更多核廢料，并降低燃料的使用效率，而且這個問題可能普遍存在于大多數(shù)SMR中。

亞馬遜云計算部門首席執(zhí)行官M(fèi)attGarman曾表示：“一些小型模塊化反應(yīng)堆在2020年代不會解決任何問題，但在2030年代及以后可能會成為極好的能源。”

美國核能辦公室網(wǎng)站發(fā)表的一篇文章中指出，核能的容量系數(shù)高達(dá)92.5%，這意味著其能在92%以上的時間內(nèi)，以最大功率運(yùn)行——對于背負(fù)了脫碳責(zé)任的科技企業(yè)來說，核能是比風(fēng)能、太陽能更為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

核聚變（比核裂變產(chǎn)生更高的能量密度）領(lǐng)域也拿到了第一筆購電協(xié)議。核聚變初創(chuàng)公司HelionEnergy向微軟承諾，在2028年上線工廠，1年后則希望將發(fā)電量達(dá)到50兆瓦。而1兆瓦就能為多達(dá)1000戶美國家庭供電1天。

這一次，核能產(chǎn)業(yè)的復(fù)蘇和發(fā)展，可真得好好感謝人工智能，畢竟，美國能源部貸款項(xiàng)目的辦公室主任JigarShah這么形容，“約瑟夫（三哩島核電站的CEO）可是做夢都沒想到能拿到微軟的訂單。”