核能与AI的未来:小型模块化反应堆技术的崛起

寻琴观看商业 2024-11-02 01:00:34
1. Oklo公司的崛起与核能技术的新方向

这么快要上市了,投资AI不如投资能源,AI加核能会是人工智能的终点吗?根据彭

博社最新的报道,一直备受关注的知名核裂变初创公司Oklo就在昨日终于获准通过了与Autodesk的业务合作,这也就意味着Oklo基本上扫清了借壳上市的最后一道屏障。

我们知道一度二进宫的OPPO CEO Altman,通过年初对OPPO董事会的大清洗,当前的权力是更加稳固的。据了解,奥特曼一度与OKR公司的关系极为密切。早在2014年,当时还是YC孵化器公司CEO的奥特曼就与OKR、MIT的几位创始人有过接触,并且在很早期就投资了其名下的Aura和反应堆项目,并从2015年Altman一直担任Aura的董事会主席。在最新的采访中,奥特曼也反复强调,他将全力推动该项目落地,将会全面拥抱新一代的核能技术。他强调,AI的发展需要大量电力,此时此刻,氢能的发展比任何时候都要来得关键。

2. 核能技术的发展历程与争议

那么,Oclo这家专注于微型液态纳快普反应堆技术的初创公司到底有什么黑科技呢?与我们之前介绍的中国SMR气冷堆小型核电站项目有什么不同呢?那么今天我们就来揭开它神秘的面纱,分析一下目前美国的SMR核能技术的发展方向。首先不知道大家对于核能的第一感觉是什么样的呢?是反对?是支持,还是保持观望的态度呢?

说实话,不管大家如何理性、科学地看待核能,一直是一个极具争议的话题。从1938年2月份,德国科学家奥托哈恩在居里夫人实验的基础上发现了当一个中子去撞击铀核时,一个铀核会吸收一个中子释放出巨大能量,同时释放出两到三个中子继续轰击周围的铀原子核,这就是所谓的链式反应。1942年12月份,费米在芝加哥大学实现了可控的链式和裂变。再到1945年,美国成功引爆了人类的第一颗原子弹,并于8月6日上午八点在广岛投下了小男孩,造成了数十万居民的死亡。然后是1986年切尔诺贝利核事故,2011年的日本福岛核事故。毫无疑问,核能的应用,它已经深刻地改变了我们整个人类的历史轨迹,成为了一种既让人类感到恐惧、担忧,又让人们难以割舍了一项能源技术。

从前几日,台湾桃园林口等区域又出现了大规模的停电的事故,可以看到当下有关荷兰的争论还在继续,比如说在法国、立陶宛、比利时、瑞典等一些国家中,荷兰的电力占比已经占到总电力发电量的45%到70%了。同时也有部分国家,比如说德国、奥地利、新西兰,他们坚定地站在了反核、弃核、废核的道路上,所以在当下,更加高效的、更加安全的、更加低风险的同时,更加清洁环保的核能技术成为了目前我们人类所迫切追求的一项非常重要的科技。

3. 核能技术的三个发展阶段

说到这里,我再来科普一下目前核能技术发展的三个大的阶段。第一个阶段也就是我们大家最为熟悉的热堆阶段,顾名思义,热堆也被称之为热中子反应堆,是目前人类最为广泛使用的核反应堆技术。它的技术原理是使用低速热中子来维持核聚变反应,并利用裂变反应的释放能量来产生热能,进而转化为电能。最常见的也就是过去第二代、第三代反应堆和沸水堆。

核电站热堆的特点很鲜明,通常会使用水来作为最主要的冷却剂。就如福岛事故在全世界电视上被大家所看到的,当自然灾害来临时,即便是福岛核电站第一时间停止了堆芯的链式反应,但是其废水堆内部的燃料棒仍然需要大量的冷却剂来进行降温,一旦水泵出现故障,很容易由于热量和氢气的积压进而发生爆炸。

同时,除了安全以外,热堆的核废料处理问题以及燃料效率问题也一直被大众所诟病,所以为了解决这些棘手问题,人类最顶尖的科学家们目前在两条主要的科技路线上在进行探索,一个是第二阶段的快堆方案,另一个是第三阶段的聚变堆方案。核聚变反应堆也被称之为何融合发电技术。

它还有一个被大众所广泛了解的外号,人造太阳,有关可控核聚变的知识不是我们今天讨论重点,我就不做过多的介绍了,如果大家感兴趣,可以去看看科技园人袁老师的一些科普的节目。简单来说,模仿太阳聚变反应的原理,在地球再造一个人造太阳,那当然是我们人类一劳永逸解决能源问题的终极的梦想。但是我还是要说句实话,仅就目前我们人类的科技水平,要想实现聚变反应堆的商业化,可能还有很长很长的一段时间要走。

那么按照你这么说,热堆太不安全了,核废料又不好处理,造个人造太阳又太难,是不是我们人类就应该老老实实地停止当前核能的发展脚步呢?是的,科学的探索从来不会因为政治的纷争而停止。所以近十多年来,快卜小堆的方案逐渐受到了各国跟政府、华尔街资本、各大顶尖的大学,包括头部的科技巨头们的重视。

所谓快铺小堆,正如其名,是一种利用快速中子来维持核聚变反应的堆型。快中子能够高效地裂变铀238和钍239,实现燃料的回收和再利用,从而大幅度提高燃料利用率。同时,所谓的小规模化、小型化、灵活组装是它的特点,而安全通常快中子小堆会利用液态金属来进行冷却,理论上即便是发生重大的事故,也能自主关闭反应堆,并且实现自然冷却。

4. Oklo公司的微型纳能快普反应堆技术

终于,接下来我们要介绍一下今天的主角了,也就是这次即将上市的美国Okra公司最核心的技术,也就是微型纳能快普反应堆了。是的,我知道大家在想说什么,这家伙终于要说今天主题了。我经常在视频下面看到观众们的留言,抱怨我的视频太长了,太啰嗦了。其实我也很无奈啊,知识类的长视频就是这样,不做背景介绍,不打基础。这样的科普我觉得是不够严谨的,我是无法妥协的,所以只能失去部分短视频的观众了。

那么说回OKLO,是的,而此次Oklo的微型核电站的项目为什么如此受到关注呢?为什么Oppai极为看重该项目呢?其实OKR的Aurora反应堆,它就是我们刚刚介绍的快中子小堆的一类技术的分支,只是它做得更小,同时在设计上有一定的创新。

那么Okra的微型钠冷快堆反应堆有多小呢?我查下美国NRC,也就是联邦核管局的数据,它的单机功率只有1.5兆瓦左右。也就是说它比目前市面上主流的模块化SMR小型核电站还要小上多达两个数量级。同时,它采用的是一种以液态钠作为冷却液的方案。

大概的设计思路如图所示,是在反应堆核心中循环,主要使用液态蜡作为冷却剂来吸收裂变产生的热量,同时通过高温高压蒸汽来推动涡轮旋转来实现热能向电能的转换。

我们知道液态蜡在常温下能够保持液态,不易蒸发,同时其沸点较高,大致在883度到890度左右,同时钠金属本身能隔绝一定的辐射,减少环境的一个污染。我查了下Aurora反应堆的一些相关的论文和学术报告。在核燃料方面,Oklo采用了一种复合燃料有助于铀钍的核燃料的循环,可以大大增加循环的寿命和密度,从而提高整个核燃料的利用率。

同时,为了防止钠与空气与水的接触,OCTA反应堆设计了一种特殊的超耐腐蚀性的一个保护壳,以隔绝钠与空气与水的接触。我们知道液态蜡对许多材料都是具有腐蚀性的,所以如何确保长期稳定可靠的运行将是他需要长期观察的一个巨大的挑战。

那么我知道大家都关心一个问题,在目前第四代核电技术的竞争中,奥卡拉公司的上市是否就说明了美国在核能技术上又领先了呢?我想说那还真的不完全是,其实我国在快堆方向上也投入了非常多的精力,也投入非常早,目前在全球也处于第一梯队,比如说Okra用的液态蜡作为冷却剂,据我了解,我国目前部分正在进行的项目是采用的高温液态铅作为冷却剂的快中子反应堆,液态铅对比液态蜡在常温的沸点还要更高,可以高达1,740度左右,所以安全性还要更高。

只是说对比液态蜡液氢的流动性要差一点,所以对于泵送的功率要求会更高,包括我们几个月前做过视频的四道湾SMR项目,采用的就是氦气冷却的一个系统方案,石岛湾SMR已经实现商业化了,现在也有不少不同路线的我国的第四代核电站项目正在推动。

所以我可以明确地告诉大家,中国在快堆核电技术上已经具备了完整的一套自主科研技术的体系了。简单来说,真正懂的人都知道,目前中美在小型核电站技术上,不管是资金的投入、人力的投入、装机量的规模,还是实际研发项目的落地的数量上,中美双方都自在狂飙,在疯狂的公关中,只有一些不懂的技术的政客,一些少数的国家还在愚昧地信奉绿能之信仰啊。

我仔细查看了一下Aquila的一些背景,发现它与美国军方爱达荷国家实验室也有着密切的关系。就在去年8月份,Aquila刚刚就从美国军方拿到了一个500座微型核电站的大订单,所以不要和我说什么军方背景,其实真正涉及到国家核心技术利益上的一些项目背后或多或少都有国家资金的力量啊。

最后简而言之,为什么中美都在推动小型核电站的一个发展,甚至是微型反应堆核电站的发展呢?很简单,总结来说,随着当下人工智能、大数据、云计算的高速发展,数据中心、智算中心的整个人员体系的搭建已经成为了未来几年科学创新、科技创新、AI竞争最为重要的资助性的技术了。

马斯克已经明说了,只要电力跟得上,AGI将会在两年内实现。目前AI发展的主要的瓶颈已经不是芯片了,而是电力供应。是的,这就是现在人工智能军备竞赛的真实情况。

所以未来数据中心配核电,数据中心配小型核电站,它一定是大势所趋。小型核电站模块化设计非常灵活,全部由工厂产线预生产,大的数据中心就用10核的大站,小的自算推理中心就用2到3核的小机组。是的,在过去是一座城市配一座核电站,而在未来,一个小区配一个站,甚至是一栋楼配一个站都是有可能的。

那么今天的视频就这里,希望对大家了解SMR小型核电站技术有一定的帮助。如果大家周围有朋友还有反对核电的,我相信通过这期视频一定能给你更多的信心和底气。可控、安全、高效、环保、可持续、可重复利用的新一代核电技术,他一定在不久的将来将会来到我们大家面前。

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