英伟达正式踏入核能领域。这家芯片巨头近日通过其风险投资部门 NVentures，参与了由微软创始人比尔·盖茨创立的核能公司 TerraPower 最新一轮 6.5 亿美元融资。这不仅标志着英伟达投资版图的进一步扩展，也再次反映出 AI 时代对于能源的极大需求。 英伟达公司副总裁兼 NVentures 负责人 Mohamed Siddeek 在谈到这笔投资时表示：“随着 AI 继续改变各个行业，核能将成为为这些能力提供动力的更重要的能源来源。TerraPower 的核反应堆技术提供了创新的、无碳的解决方案，既能满足全球能源需求，又能最大限度地减少对环境的影响。” 事实上，科技巨头对核能的兴趣与日俱增已不是秘密。随着大型语言模型和生成式 AI 应用的普及，数据中心的能源消耗急剧攀升。据估算，一次 AI 模型的训练运行所消耗的电力，可能相当于 100 个美国家庭一年的用电量。与依赖天气的太阳能和风能不同，核能能够提供全天候不间断的稳定电力，这对于必须 24/7 运行的服务器、冷却系统等数据中心基础设施而言至关重要。在英伟达之前，包括谷歌、Meta 和亚马逊在内的多家科技巨头，也已纷纷签署了重要的核能协议，以应对其数据中心不断扩大的碳足迹和能源需求。 TerraPower 由比尔·盖茨于2006 年创立，最初追求雄心勃勃的行波堆概念，后来演进为目前的 Natrium 设计。公司还在开发熔盐氯化物快堆，Williams 表示，这种技术在海事应用和高温工业应用等难以脱碳的领域，展现出比 Natrium 反应堆更经济的前景。 公司成立后的十多年里，TerraPower 专注于技术开发和建立合作伙伴关系，包括与东芝等国际公司的早期合作。转折点出现在 2020 年，美国能源部在先进反应堆示范项目下选择 TerraPower 获得 8,000 万美元的初始资金，并通过 50/50 成本分担安排提供高达 20 亿美元的授权资金。 2021 年 6 月，TerraPower 与 PacifiCorp 合作建设 Natrium 反应堆，最终选择了美国怀俄明州 Kemmerer 作为示范项目地点。这个约有 2,800 人的小镇将见证核能技术的历史性突破。项目曾因燃料供应挑战而推迟几年至 2030 年完工，因为俄罗斯此前是所需的高富集低浓缩铀的唯一供应商。尽管遇到这一挫折，公司仍于 2024 年 3 月向美国核管理委员会（NRC，Nuclear Regulatory Commission）提交了建设许可申请。 TerraPower 目前正在怀俄明州 Kemmerer 附近建设美国首座商业化先进核电站，这个项目被视为从化石燃料向下一代核技术转型的象征性工程。该项目采用的 Natrium 反应堆属于第四代核反应堆技术，代表了当今最先进的反应堆类别。据 Williams 介绍，这些设计在安全性、性能和经济性方面都有了显著提升。 Natrium 反应堆的核心创新在于使用液态金属钠作为冷却剂。Williams 解释说：“液态金属在从反应堆中传递热量方面表现极为出色，既可以将热量交换到其他系统中去发电，也可以在紧急情况下移除热量。对于 Natrium 反应堆，我们可以直接将热量排放到空气中，这为反应堆提供了非常强大的安全保障。” 相比传统的压水堆，Natrium 反应堆还有一个重要优势是可以在低压下运行。传统压水堆必须对系统加压以防止液体沸腾，而液态金属钠的沸点在 800 到 900 摄氏度之间，反应堆运行温度只有 500 摄氏度，因此可以在大气压下保持液态，无需加压系统。 除了安全性提升，液态金属冷却剂还带来了性能上的突破。Williams 特别强调了其储能能力：“其中一个优势是能够以熔盐热的形式储存来自核岛的能量。这实际上为我们提供了基本上是电网级储能解决方案的能力，这很好地匹配了现代电网的需求。” 在实际运行中，Natrium 的核岛将以恒定的热输出运行，能量随后储存在熔盐中。储存的能量将根据需要用于驱动蒸汽轮机发电，使电站能够轻松跟随负荷而无需频繁调节反应堆功率。这意味着反应堆可以以相当于 345 兆瓦电力的恒定热量运行，而电站在需要时可以提供高达 500 兆瓦的电力，且变化速度极快。Williams 表示：“在负荷跟随方面，它与今天用于负荷跟随的联合循环电厂和燃煤电厂相比，具有很强的竞争力。” 储能功能还允许将电站的发电侧（能源岛）与反应堆侧（核岛）解耦。这使得能源岛在 NRC 眼中可以被归类为“非安全相关”设备。Williams 解释说：“电站的那一侧与保持反应堆安全无关，这意味着 NRC 的监管不必适用于能源岛侧，因此所有设备都可以按照较低成本和不同的规范标准建造。” 目前，TerraPower 已经在 Kemmerer 现场开始了建设工作。2024 年开始的非核建设活动包括测试和填充设施的建设，这是一个多用途设施，既是测试主要设备的全尺寸原型的测试设施，也是容纳反应堆启动前填充的液态钠的设施。Williams 透露，测试和填充设施的基础工作已于本月完成，接下来将开始建筑立面工程，预计年底完工。 第二座建筑将是 Kemmerer 培训中心，将于本月开始动员。其将包括 Natrium 反应堆的全范围模拟器、培训教室、运营人员实验室，以及带有礼堂的访客中心。Williams 表示：“这两座建筑都将在今年内开工建设。我们将在明年初或今年年底开始建设电站的非核侧。” 在工程方面，项目的初步设计里程碑已于今年 3 月完成，目前正处于详细设计阶段超过 1,000 人正在参与这个项目，包括 TerraPower 及其主要合作伙伴贝克特尔和 GE 日立核能，以及各种工程服务公司。
