下一代核能的临界点:Meta 和超大规模云服务商开始与比尔·盖茨的 TerraPower、Sam Altman 支持的 Oklo 等达成合作

克里斯·莱维克(Chris Levesque)在核工业度过了他的职业生涯,曾担任海军潜艇操作员和商业核能高管,十年前加入比尔·盖茨的创业公司TerraPower,结果才意识到“我根本不知道什么是创新”。

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传统的核能行业数十年来停滞不前,随着天然气和可再生能源逐渐主导电力行业,核能因安全问题和高昂的成本超支历史而被畏惧。近30年来美国唯一的重大扩展项目是佐治亚州的沃格尔(Vogtle)项目,耗时15年,花费超过350亿美元——远超预算和预期时间。这一项目几乎没有激起更多的兴趣。

“美国(核能)安全纪录一直很好,但也造成了一种文化:几乎不鼓励创新,”TerraPower CEO莱维克表示。“我们被奖励去做和上次一样的事情,可能只比之前好1%。但别当牛仔!”

当莱维克从核工业巨头西屋电气(Westinghouse)加入TerraPower时,他发现公司由不同的思维方式引导:自然允许什么?科学允许什么?

距美国首个核电站投产已大约七十年,我们或许正迎来行业的转折点——一代新型小型模块化反应堆(SMRs)结合对AI数据中心的激增需求,以及特朗普政府加快的监管流程,为能源部长克里斯·赖特(Chris Wright)所称的“美国核能新纪元”奠定了基础。

今年一月,Meta与盖茨的TerraPower以及由Sam Altman支持的Oklo合作,开发约4吉瓦的SMR项目——足以为近300万户家庭提供“清洁、可靠的能源”,用于Meta计划在俄亥俄州的“普罗米修斯(Prometheus)”AI超级园区及其他地区。

分析师认为,Meta的合作标志着更多科技巨头核能建设的开始——不仅仅是与现有电厂的合作或重启,比如微软支持的三里岛(Three Mile Island)项目。

“这是一记警钟,”Wedbush证券科技研究主管丹·艾夫斯(Dan Ives)谈到Meta的合作时说。“我会感到震惊,如果到2026年所有大型科技公司都不在核能领域有所动作,无论是战略合作还是收购。”

艾夫斯指出,美国在建的数据中心比现有的还多。“我相信,核能的清洁能源将成为答案,”他说。“我认为到2030年,达到某种规模,开启美国核能的下一篇章,是关键的门槛。”

更小的SMR反应堆可以在三年内建成,而传统大型反应堆则需要十年。而且,它们可以逐步扩展,一次或两台模块化反应堆,以满足“超大规模数据中心”建设公司日益增长的能源需求。

“如果核能不发展,风险将非常大,”Oklo董事长兼CEO雅各布·德维特(Jacob DeWitte)在《财富》杂志中表示,强调需要无排放的电力和稳定的基荷电力以应对飙升的需求。

“超大规模数据中心作为终端用电者,正在关注这个领域,看到市场是真实的。他们可以在推动这一进程中发挥重要作用,”德维特用快节奏的硅谷创业者语气说。“我们正处于一个行业创新汇聚、真正开始以不同方式做事的时刻——这是自核能问世以来的第一次。”

核能再度崛起

得益于页岩气钻探热潮,天然气发电在本世纪大部分时间里主导电力行业,目前占美国电网的40%以上。但随着天然气价格上涨,订单积压,超大规模数据中心运营商(超大规模公司)正在寻找替代方案,理想情况下是更清洁的能源。

风能和太阳能,占电力生成的15%以上,为超大规模数据中心提供了有吸引力的选择。但联邦补贴逐渐结束,关税也进一步推高成本。

因此,核能——目前占电网不到20%的份额——凭借新技术、两党支持的增长以及放宽的监管许可,再次进入视野。预计到2023年至2050年,美国电力需求将激增50%至80%,对更多能源来源的需求变得至关重要。

“整体来看,电力行业的运作节奏比科技行业慢得多,而两者正处于激烈碰撞之中,”莱维克在谈到核能竞赛以满足AI需求时告诉《财富》。“我相信,我的SMRs在经济上将与燃气发电竞争。”

TerraPower目前在怀俄明州建设其首个345兆瓦的核SMR工厂——凯默尔(Kemmerer)电站,计划于2030年完工,并于2031年开始向电网供电。

公司与Meta的新合作协议预计将有两台反应堆在2032年前上线,为尚未确定地点的数据中心提供电力。协议还包括支持Meta运营的六台额外模块化反应堆的选项——意味着最多可能有八台反应堆,总容量达2.8吉瓦。

“这在定义我们的订单簿,”莱维克谈到Meta合作时说。“我们也在进行其他合作讨论,正努力尽快扩大规模,”他补充说,预计在怀俄明州工厂于2031年投产时,公司的在建工厂将接近十几座。“其中几座可能就是这些Meta的单元。”

与科技“超大规模公司”合作

Oklo由夫妇雅各布和卡罗琳·德维特(Jacob和Caroline DeWitte)于2013年创立,计划今年在俄亥俄州派克县开始建设其首批核反应堆,距离Meta未来的“普罗米修斯”数据中心园区在新阿尔巴尼(New Albany, Ohio)约85英里。首批反应堆目标在2030年前投产,逐步扩展到200英亩土地上的1.2吉瓦电力,到2034年实现。

与此同时,Oklo已在能源部爱达荷国家实验室(Idaho National Laboratory)建设其首个商业反应堆——名为“极光动力站(Aurora Powerhouse)”,作为白宫行政命令推动的核反应堆试点计划的一部分。目前有11个类似项目在不同阶段开发中,Oklo占了其中三个,没有其他公司拥有超过一个。预计极光反应堆将在2027或2028年投产。

“显然,爱达荷是第一个,但我们在俄亥俄州也计划建立一个相当重要的基地,”德维特说。“我们会在那里建更多。我们渴望布局,扎根,开始建设。”

这是德维特夫妇的重要里程碑,他们在麻省理工学院核工程系相识。他来自新墨西哥的核环境,她则在俄克拉荷马州长大,接触油气技术。

他们在创立Oklo的同一年遇见了Sam Altman,当时Altman还在Y Combinator创业孵化器工作,尚未创立OpenAI。他们很快成为好友,尤其是因为Altman相信能源需求增长和清洁、下一代核能的必要性。

Altman成为投资者和募资人,并从2015年起担任Oklo董事长,直到2025年4月——2024年公司上市。Altman仍持有近4%的股份,但已不再担任董事会主席——此举旨在帮助Oklo与与OpenAI竞争的超大规模公司达成更多合作。

“超大规模公司是帮助新电力生成更快接入电网的极佳合作伙伴,因为他们愿意行动更快,也愿意投入资源,”德维特说。“这有助于降低项目风险,确保项目建成投产,也意味着更早实现电力上线。这会带来更多容量上线,当然也能降低成本,让我们建更多的工厂。”

Oklo目前市值超过110亿美元,过去12个月上涨近50%,尽管波动较大。

它的工作原理

传统的核电站通常采用轻水反应堆——用普通水既产生压力,又作为反应堆冷却剂。

TerraPower和Oklo都采用不同版本的钠冷却反应堆。钠的传热效率更高,低压系统所需的封装也少得多。毕竟,核电站的成本很大一部分在于大量混凝土和钢材,用于反应堆的封装。

莱维克表示,钢材、混凝土和人力成本每兆瓦比TerraPower的钠系统(称为natrium)高出一倍以上。

“这仍然是裂变反应。我们仍然在分裂铀原子释放热量,然后用涡轮发电,”莱维克说。“但我们正在转向用液态金属——钠——冷却的工厂,这让我们可以建造低压反应堆,意味着反应堆内部的所有组件都更轻——更轻的部件,更少的管道,更少的结构混凝土和钢材。”

钠设计还利用空气冷却的烟囱系统,在反应堆停机时保持安全,而不需要依赖场外的电力和水系统应急。

多年来,俄罗斯、中国和印度在钠冷却反应堆项目上更为积极,但美国目前也在追赶。

这些钠冷却设计大致基于60年前爱达荷州阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)研发的实验性快中子反应堆(EBR-II),首次证明钠冷却快反应堆可行。但到那时,传统的水冷反应堆已被广泛接受,没人愿意冒险尝试其他技术——直到现在。

“坦率地说,行业习惯了制造成本很高的东西,因为它可以,”德维特说。

TerraPower甚至引入了熔盐储能技术,本质上是一种“热电池”,用以储存多余的电力,在电力需求激增时释放。莱维克认为,这可以省去常用的燃气峰值电站,避免在需求高峰时额外用电。

TerraPower的双反应堆提供690兆瓦的基荷电力,但莱维克表示,储能系统使其在最热的日子或其他电厂停运时,能够调度高达1吉瓦的可调度电力。

除了建设材料和人力成本外,另一个主要开支是浓缩铀——核燃料的来源,尤其是在俄罗斯几乎垄断全球铀浓缩市场的情况下。

美国正积极建立自己的铀供应链——无论是开采还是加工——但Oklo也专注于核燃料回收,最终消除这些担忧。因为核反应堆只使用大约5%的能量,废弃的核燃料具有回收潜力。

Oklo正在建设一座价值17亿美元的核燃料回收厂,位于田纳西州橡树岭(Oak Ridge),预计2030年投产。当然,这项技术仍需完善。

Oklo可能会使用钚作为过渡燃料,同时与能源部长赖特之前的油气服务公司Liberty Energy合作,为数据中心提供临时的燃气发电,直到Oklo的SMRs规模化。

“回收利用在很多方面都是游戏规则的改变者,因为它能大大延长资源的使用,”德维特说。“利用回收,美国的铀储备可以为国家提供超过150年的能源。”

监管担忧升温

核能行业的复兴及其方式,并非所有人都欢欣鼓舞。

白宫的目标是到2050年将美国核能能力从目前的100吉瓦大幅扩展到400吉瓦——几乎可以为3亿人口的家庭供电(请记住,目前全国大约有1.5亿户家庭)。

为了实现这一雄心目标,加快下一代核技术的发展,特朗普的新反应堆计划正与联邦政府对核安全规则的重新制定相结合——将更多权限交给能源部,而非核管理委员会(NRC)。

能源部声称正在消除不必要的繁琐规章,而不牺牲安全。但尽管过度繁琐的官僚制度确实存在,关心科学联盟(UCS)等外部观察者仍担心,为了更好地服务于全球AI竞赛,安全保障可能被忽视。

2011年,日本福岛第一核电站事故后。

OSHIKAZU TSUNO/POOL/AFP via Getty Images

“能源部不仅对核监管的基本原则动用了大锤,还在暗中操作,让公众蒙在鼓里,”UCS核能安全主管埃德温·莱曼(Edwin Lyman)在声明中说。“这些原则是在几十年中逐步建立起来的,吸取了切尔诺贝利和福岛等惨痛事件的教训。”

尽管存在担忧,Oklo、Antares Nuclear、Natura Resources等多家初创企业仍在推进项目,声称他们的反应堆比过去苏联和日本的灾难更小、更安全。

能源部刚刚批准了Antares的Mark-0示范反应堆的初步安全许可,预计今年夏天在爱达荷州投产。

今年二月,Natura达成协议,开发一座100兆瓦的反应堆项目,用于支持西得克萨斯州珀米安盆地的油气和水处理设施。Natura还在德克萨斯州阿比林基督教大学(Abilene Christian University)有一个DOE反应堆项目在推进中。

此外,Kairos Power正在田纳西州橡树岭建设DOE示范反应堆,但该公司还计划到2035年为谷歌开发500兆瓦的SMR电力,覆盖田纳西州、阿拉巴马州等地。亚马逊支持的x-Energy也计划到2039年建成5吉瓦的SMR电力,其中约1吉瓦在华盛顿州。

但这场潜在的核能复兴,不仅仅关乎不同的SMR技术。在特朗普政府的支持下,传统核能开发商西屋电气正计划到2030年建成10台预许可的AP1000反应堆——与沃格尔(Vogtle)项目相同类型,每台装机容量1.1吉瓦。

德维特也承认,大型和小型反应堆都很重要。

“我不太喜欢大与小的争论,”他说。“大型反应堆在某些地区扮演重要角色,但它们面临极大的资本配置挑战。小型反应堆所需资金更少,更容易筹集资本,也能更快建成。它们可以在成本和时间上更快迭代。这很重要,因为学习周期很关键,而且会复利增长。”

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