核能初创企业一直将自己定位为解决AI数据中心电力供应问题的关键:提供始终可用的电力。由比尔·盖茨创立的TerraPower是最新加入这一领域的公司之一,据彭博社报道,该公司计划今年宣布其首个数据中心项目。
虽然TerraPower尚未透露具体客户,但今年1月曾宣布Meta已同意购买其八座Natrium核电厂。预计该数据中心项目将于2027年开工,这将是TerraPower的第二座核电厂,第一座核电厂已在怀俄明州开始建设。
并非所有核反应堆都适合为数据中心供电,但TerraPower拥有一个关键优势——能量存储技术,这使其在竞争中占据优势。这一优势得益于风能和太阳能等可再生能源的结合。
TerraPower的核反应堆在满负荷运行时效率最高。核电厂的容量因子在所有发电类型中最高——在美国,核电厂92.5%的时间以最大功率发电。然而,核反应堆需要保持稳定运行,现有反应堆的功率调节速度较慢,每分钟只能调整约5%的额定输出。
许多初创企业正在开发的新型小型模块化反应堆(SMR)响应速度更快,每分钟可调节约10%的额定输出。但降低功率运行并不理想,因为发电量减少意味着收益下降。
这一点对所有发电厂都适用,但对核电尤为重要,因为核电的资本支出是所有发电技术中最高的。初创企业希望通过SMR的批量制造降低成本,但这一点尚未得到验证,即使成功,也可能需要十年以上才能见效。所有初创企业都承认其早期核电厂成本高昂,因此尽可能保持满负荷运行是合理的选择。

对于依赖自备电源的数据中心来说,这带来了挑战。尤其是在训练AI或响应请求时,GPU负载会迅速波动,导致电力需求剧烈变化。如此剧烈的波动甚至导致天然气涡轮机出现故障。为平滑负载曲线,数据中心通常需要大量电池储能,进一步增加成本。
TerraPower设计的345兆瓦熔盐冷却反应堆正是为应对这些挑战而打造。其核心设计目标之一是确保反应堆能与风能和太阳能等间歇性电源协调运行,能够快速调节输出。虽然TerraPower最初设计时考虑的是可再生能源而非数据中心,但两者的电力需求波动本质上相似,只是表现形式不同。
为了实现快速调节,TerraPower并不直接改变反应堆的功率输出,而是持续进行核裂变,将多余的热量储存在巨大的熔盐罐中。当电力需求激增时,反应堆可以利用储存的热量产生更多蒸汽驱动涡轮机。这样,即使需求较低,昂贵的设备也能持续运行,从而摊薄投资成本。
这种方法结合了核能的高容量因子和能量存储技术,使TerraPower能够灵活应对以可再生能源为主的电网或数据中心的需求。这种灵活性可能成为该公司在为AI供电竞赛中的优势。
更新说明:2024年8月20日,TerraPower储存的是熔盐热量,而非熔钠。


