人工智能技術的發展推動了能源需求的增長。數據中心尋求滿足新的電力需求以實現能源可持續性。氫能、太陽能和風能是數據中心的可再生能源，此外還有另一種能源：核能。

數據中心面臨着減少對環境影響的壓力，因此需要清潔、充足且強大的可再生能源。讓我們探討核電的優勢、可行性和考慮因素，例如小型模塊化反應堆(SMR)。

數據中心如何利用核能？

普通數據中心的耗電量約爲32兆瓦，而AI數據中心的耗電量則高達80兆瓦。隨着AI的快速發展，這很可能成爲常態。

可再生能源是支持這一消耗的必需品。核裂變和核聚變可以產生大量能源，且碳足跡低。核反應堆全天候運行，不像風能和太陽能那樣依賴天氣。

根據美國能源部(DOE)的數據，核能已用於支持電網和國防活動60多年。但對於數據中心供電而言，情況並非如此。這是因爲核反應堆是具有嚴格監管的大型項目。這些限制使得在數據中心附近大規模建造核反應堆變得困難。然而，SMR的發明可能使這成爲可能。

使用小型模塊化反應堆

SMR有望在未來數據中心內使用核能。這些反應堆是典型核反應堆的較小、更緊湊的版本。然而，根據國家電網的數據，SMR產生的能量約爲其五分之一。SMR的優勢包括其緊湊性，這使得它們易於制造和運輸，且成本低廉。

SMR通常爲潛艇和航空母艦提供燃料，爲它們提供長達20年的不間斷電力。如果此類SMR能夠安全地大規模生產，它們可以爲數據中心提供專用、穩定和可再生的電源，且維護要求極低。

支持SMR开發的努力正在接受美國核管理委員會(NRC)的許可審查，並可能在2020年代末至2030年代初部署。爲了實現這一目標，需要解決技術發展、許可和監管風險。實驗工作目前正在進行測試，如果成功，可能會加速SMR在國內和國際市場的供應。SMR可能在十年內可用於數據中心現場集成。

核電對數據中心的好處

碳排放量低

根據報告顯示，每生產一千兆瓦時電力，煤炭會產生970噸溫室氣體排放，是核能的160倍。石油比核能多排放714噸，而天然氣比核能多排放434噸。平均而言，太陽能和風能也比核能多排放47噸和5噸。利用核能可以加速全球數據中心的脫碳。

碳足跡極小

核設施佔用的土地比其他替代能源少得多，而SMR佔用的土地更少。雖然在制造核反應堆的過程中可能會產生一些碳，但與其他電力來源相比，總體碳足跡仍然是最低的。

產生清潔、無污染的能源

能源生產和使用是人爲的空氣污染物排放源。這些污染物包括顆粒物、硫氧化物和氮氧化物，它們進入大氣並惡化空氣質量。核能不排放任何空氣污染物，這意味着數據中心可以幫助保持空氣清潔，不受有害污染物的影響。

提供密集、穩定、可靠的電力

核能具有高能量容量，即發電機在最大功率下產生的電量。它還具有高能量密度，因此核反應堆可以用很少的燃料產生大量能量。反應堆也不依賴天氣來正常運行。這些高水平的容量、效率和一致性可帶來穩定、可靠的電力，這正是數據中心確保最大正常運行時間所需要的。

數據中心核電面臨的挑战

可用性低

目前可用的核反應堆很少。部分原因是建造核電站需要大量資本投入、开發時間長、公衆對核安全的接受度低以及監管嚴格。隨着核技術的不斷進步，數據中心的限制應該會降低。

難以處理或回收廢物

雖然核反應堆產生的廢物不多，但使用過的燃料維護起來很危險，而且很難傾倒。回收和再利用核能的工具仍處於开發和測試階段。雖然與大型設施相比，SMR所需的維護和專業知識少得多，但其基礎設施不適用於數據中心。

前期成本昂貴

爲核設施建設籌措資金並非易事，因此只有最大的數據中心才會考慮使用核能。除了建設成本外，由於操作核反應堆需要嚴格的規程和高水平的專業知識，因此運營成本也很高。

受到嚴格監管環境的約束

安全和保障至關重要，因此使用核能需要明確而嚴格的標准。數據中心必須遵守這些政策和程序。政府機構正在國家和國際層面共同合作制定法規。

可持續能源所需的土地數量

一座1000兆瓦的核電站需要一平方英裏的土地才能運行。風力發電場和太陽能發電廠需要360倍的土地和75倍的空間才能生產出同樣多的能源。

數據中心核電現狀

利用核能爲數據中心供電仍處於研發階段。不過，亞馬遜、谷歌和微軟等科技巨頭已經开始探索這一領域。

2024年，亞馬遜從TalenEnergy購买了一個由核電站供電的數據中心園區。該協議補充了其爲全球AWS數據中心提供無碳能源的努力。

公共服務企業集團(PublicServiceEnterpriseGroup)正在探索從其核電站直接向數據中心銷售電力的可能性，Vistra正在與數據中心運營商進行談判，而Constellation可能會在現有核電站建造先進的反應堆，爲數據中心提供能源。谷歌還籤署了一項協議，與紐柯公司合作，幫助將先進的核項目投入運營。

微軟有新的職位空缺，與制定先進核能領域的可行战略有關。微軟正在尋找能夠啓動SMR爲其數據中心供電計劃的人員。

此外，自2014年以來，美國能源部已投資超過6億美元，用於支持NuScale的SMR設計、制造工廠和其他國內SMR概念的設計、許可和選址。NRC於2023年認證了NuScale的SMR設計，預計第一個模塊將於2029年投入運營。

確保安全需要什么

切爾諾貝利、福島和三哩島等核反應堆事故都給人們留下了對核能的負面印象。相比之下，現代先進核技術的設計更爲安全。

國際原子能機構（IAEA）安全標准的制定符合世界各國核安全領導人的國際共識。該標准涵蓋核電站運行和監管活動安全的各個方面。

最新一代反應堆較前幾代已有了逐步改進，目標是防止從熔毀、事故到人爲錯誤等各種情況。SMR正在接受深入研究，並且通常被認爲是安全的。SMR依靠被動系統在發生事故或設備故障時自動關閉。所有反應堆設計在獲得許可之前都必須經過廣泛的審查、批准和測試。

SMR幾乎不需要數據中心運營商的幹預。但是，設備維護和核廢料處理是必要的，必須由經過認證的專業人員處理。遵守嚴格的法規和安全協議可能會很困難，但爲了安全起見，這是必要的。

核能有望成爲數據中心清潔的可再生能源。然而，目前還無法廣泛應用。據國際原子能機構稱，科學家可以定期在實驗中復制核聚變所需的許多條件；然而，我們缺乏擴大這一過程用於能源生產所需的約束特性。雖然目前還不可行，但科學家和工程師們正在努力使廣泛應用的核聚變反應堆成爲現實。

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標題：如何爲數據中心實現核能

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