為了滿足人工智慧永不滿足的能源需求，科技公司正在大力開發小型核反應器。
上週，谷歌和亞馬遜都宣布與正在開發小型模組化反應器的公司達成協議。這些反應器產生的電力比現有反應器少，許多設計包括不同類型的燃料或冷卻劑，以及額外的安全功能。
這些公告放大了小型模組化反應器的熱度，考慮到對不會導致氣候變遷的清潔能源的需求，小型模組化反應器近年來引起了越來越多的關注。為了滿足這項需求，各種各樣的公司如雨後春筍般湧現，提出了大量小型模組化反應器的設計方案。
伊利諾大學厄巴納-香檳分校的核子工程師凱瑟琳·哈夫（Kathryn Huff）表示：「如果將對彈性電力的需求與對清潔電力的需求以及這些設計的新興可用性結合起來，人們的興趣就會大幅上升。
同時，美國政府一直在支持小型模組化反應器的開發，進一步激發了人們的興趣。
那麼，這潛在的新一代核能發電的前景如何呢？我們解析了有關核反應器如何以及為何小型化的重大問題。
什麼是小型模組化反應器？
美國的商業反應器通常產生約十億瓦的電力。小型模組化反應器的產量還不到其中的三分之一。
傳統核電廠需要大量的前期投資，這項障礙導緻美國新反應爐的建設陷入停滯數十年。該國 30 年來建造的第一批新建反應爐——兩座位於喬治亞州韋恩斯伯勒，分別於 2023 年和 2024 年投入使用——耗資約 300 億美元。該工程的建設比原計劃晚了數年，並且超出預算數十億美元。
透過轉向小型反應器，公司和政策制定者的目標是推動核電的擴散，核電被譽為一種可靠的能源，不排放溫室氣體。
此外，由於較小的反應器產生的電力較少，因此在發生事故時安全關閉反應器所需的餘熱也較少，從而簡化了安全系統。
赫夫說，使用較小的反應堆，可以更輕鬆地在工廠外製造組件並將其運送到需要的地方，而不是在現場使用原材料進行客製化製造。 “像飛機而不是機場那樣建造的反應爐越多，通常就越便宜。”
是什麼激發了人們對這些反應器的興趣？
在美國，核電目前得到了民主黨和共和黨的支持，這種不尋常的情況使得該行業在政治權力轉移的情況下蓬勃發展。 「在過去 10 年裡，人們的支持相當穩定且不斷增長，我認為這是一件大事，」密西根大學的核子工程師 Todd Allen 說。核能是拜登政府實現氣候目標計畫的支柱。
同時，人工智慧的對能源的無限需求給那些不想被視為氣候變遷壞人的科技公司帶來了一個問題（序號：12/11/23）。谷歌10月14日宣布將從小型模組化反應器購買能源，該反應器將由Google建造凱羅斯動力，其目標是在 2030 年代啟動反應爐。 10 月 16 日，亞馬遜宣布投資於X-energy 公司與維吉尼亞州和華盛頓州的公用事業公司達成協議，建立小型模組化反應器。
感興趣的不僅是大型科技公司。一個2023年協議X-energy 與化學公司陶氏化學公司之間的合作宣布，將在陶氏化學公司的一個工廠建造一座小型模組化反應器。
美國能源部一直在資助小型模組化反應器的開發。 10月16日，美國能源部宣布9億美元資金用於部署小型模組化反應器。 X-energy 和比爾蓋茲支持的 TerraPower 都在能源部的支持下建造示範計畫。
在可預見的未來，傳統核電廠仍然發揮作用。 9 月 20 日，微軟宣布達成協議，重啟賓州米德爾敦附近的三哩島發電廠，該發電廠於 2019 年關閉。那三哩島。之後1979年臭名昭著的部分崩潰，該廠的另一個反應器繼續運作（序號：4/7/79).)
麻省理工學院的核子工程師科魯什·希爾萬（Koroush Shirvan）表示：「傳統上避免將核能納入其投資組合的公司，因為它們擔心公眾的看法和潛在的政策反彈，但現在卻挺身而出並接受它。
該技術與現有反應器有何不同？
美國的商業核反應器一般使用同類型的鈾燃料，並採用水冷卻。但許多小型模組化反應器設計打破了這種模式。
反應器中使用的鈾經過濃縮，包含更多相關的鈾品種或同位素 U-235。目前的反應器使用濃縮至百分之幾的 U-235 的鈾。許多小型模組化反應器將使用濃縮度高達 20% 的 U-235，稱為高含量低濃縮鈾，或 HALEU（序號：7/3/24）。該燃料使小型模組化反應器比使用傳統燃料的反應器運作更有效。美國並沒有大量商業化生產 HALEU，但為了滿足需求，已經開始加緊努力。
一些反應器使用的燃料也有更明顯的差異。例如，X-energy 和 Kairos 將使用 TRISO 燃料：封裝的罌粟籽大小的鈾顆粒包含在較大的材料球中，每個球的大小都與網球相同。赫夫說，這種燃料「在很長一段時間內對非常高的溫度非常穩定」。 “它為你提供了額外的防禦層。”
冷卻劑是用於將熱量從反應器傳遞到工廠發電部分的介質，也是至關重要的選擇。 TerraPower 使用液態鈉，Kairos 使用熔融氟化鹽，X-energy 使用氦氣。不同的冷卻劑具有多種優點，例如提高熱傳導效率或消除對加壓容器的需求。
這些設計還融入了不需要人工幹預即可啟動的安全功能，有助於確保反應器在緊急情況下安全關閉。它們利用簡單的物理原理，例如依靠重力、壓力差或液體冷卻劑的自然對流來冷卻核心。
接下來怎麼辦？
小型模組化反應器的概念已經存在多年，但先前的嘗試尚未成功。甚至最近的努力也遭遇了挫折。作為愛達荷州計畫的一部分，反應爐公司 NuScale 原本計劃在美國生產第一批商用小型模組化反應爐，但該計畫在成本激增後於 2023 年被取消。
現在，隨著大型科技公司紛紛加入其中，支持者希望小型模組化反應器能夠快速投入使用。
「你可以看到勢頭正在增強，」艾倫說。 “這並不意味著今年將會有一個新的商業版本，但它也比我們很長一段時間以來在核領域看到的更真實的東西。”
