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。
TerraPower 于近期宣布了这轮融资的完成，投资方既包括 NVentures，也有比尔·盖茨本人以及韩国造船业巨头 HD 现代等现有投资者的继续支持。
图丨TerraPower（来源：TerraPower）
英伟达企业副总裁兼 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。
图丨比尔·盖茨在 TerraPower 展示金属燃料棒束模型（来源：Gates Notes）
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。
图丨Kemmerer 工厂的破土动工仪式（来源：TerraPower）
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。
图丨Natrium 热传输系统的总体架构（来源：TerraPower）
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。
这轮 6.5 亿美元的融资同时还将支持 TerraPower 在美国及海外快速部署更多机组的计划。
参考资料：
1.https://www.powermag.com/understanding-terrapowers-natrium-reactor-design-and-demonstration-project-progress/
运营/排版：何晨龙
