核能產業正迅速推動先進小型反應堆的發展,預計於2030年代初推出,目的是滿足科技行業日益增長的用電需求,尤其是用於人工智能的電力。
過去70年來,全球主要依賴傳統的壓力水反應堆技術,但在21世紀的美國,這些設施的建造成本相當高昂。
例如,卡羅來納州Vogtle電廠最近完成的3號和4號反應堆的成本,超出預算約180億美元,且延遲了七年才正式啟用。每個反應堆的發電能力達到1,114兆瓦,足以供應超過80萬戶家庭的需求。
TerraPower的首席執行官Chris Levesque指出,使用舊有的高壓技術來進行新建造項目並不可負擔,這使得尋找更具成本效益的解決方案變得至關重要。
儘管有興趣重啟如密ichigan的Palisades和賓夕法尼亞的Three Mile Island這些停閉的反應堆作為較快速的解決方案,Levesque仍表示對於全新電廠的建設存在謹慎態度。
目前正開發中的先進反應堆承諾將擁有更小、更輕的設計,當完全商業化後可能會更便宜和更快地建造。然而,根據核能署的報告,全球有超過90種不同技術在各個開發階段。
NextEra Energy的首席執行官John Ketchum表示,公用事業和科技界需精簡這一領域,集中於5至10家擁有合適技術的公司。他指出,許多小型核能初創公司資本不足,需要選擇值得支持的企業進行投資。
Ketchum預期,首個先進反應堆將於2031年在美國發佈,並且在2035年有可能會有更多單位啟用。科技公司將成為推動這一產業的重要誘因,Levesque表示,由於對電力的龐大需求以及資金實力驚人,科技公司對於推動行業進步具備巨大的影響力。
以下是美國市場上重振核能的幾家主要企業,這些企業雖然都是私營企業,但都擁有科技公司提供的龐大資金支持和已經對接的客戶。
TerraPower
TerraPower是美國首家從設計轉向建設的先進反應堆公司,計劃於2024年夏季在懷俄明州的前煤礦地點開始建設其首座核電廠,目標在2030年底前向Warren Buffett的PacifiCorp發電。
其Natrium反應堆的運行溫度接近大氣壓,Levesque指出,這一特徵將降低建設成本。目前美國使用的反應堆運行溫度約為300攝氏度(572華氏度),需使用高壓系統來保證冷卻水的液態狀態,這會需要昂貴的設備來耐受高壓。
而Natrium則使用鈉作為冷卻劑,相比水的沸點義高達900攝氏度,這樣可以避免高壓系統的建設。Levesque指出,低壓下的設施能顯著減少建材需求,預計Natrium反應堆的建造成本約為傳統核電廠的一半。
該反應堆的發電能力為345兆瓦,能供應超過25萬戶家庭,並且在幾小時內能將發電能力提高至500兆瓦,這是通過一種類似熱電池的熔融鹽儲存熱量來實現的。這樣可以在可再生能源不足的情況下調配電網供應。
TerraPower獲得了以Bill Gates為首的資金支持,還有來自韓國最大的能源公司SK集團和鋼鐵生產商ArcelorMittal的投資。根據TerraPower的說法,這個懷俄明州的項目獲得了來自能源部20億美元的資助,並且將按比例匹配。
該公司已於2024年向核監管委員會提交了建設許可申請,並預計2026年12月將獲批。
X-Energy
X-Energy是首個獲得科技公司直接投資的先進反應堆企業,成功獲得亞馬遜提供的數億美元資金,將用於建設其Xe-100反應堆。
公司首席執行官Clay Sell表示,這一行業需要風險資本來投資新設施,因為美國的公用事業目前並未進行相關投資。
X-Energy最近的一輪融資中獲得了7億美元的資金,這些資金主要來自亞馬遜和其他投資者,包括Citadel創始人Ken Griffin、Ares Management和密西根大學等。
Sell指出,亞馬遜的投資對推動美國的核能未來意義重大,將用於完成反應堆的設計,準備進入建造階段,並完成其燃料設施的第一階段。
Xe-100是一個80兆瓦的反應堆,將以四個單元捆綁出售,總共建設320兆瓦的能力。小型設計使得最大的部件——反應堆槽能夠通過公路運輸到建設現場。
該反應堆使用氦氣作為冷卻劑,而非水,並且擁有獨特的燃料設計,為由石墨顆粒儲存的鈾核心,並被陶瓷包覆。Sell強調,這種燃料不易熔化,確保了反應堆的安全性。
亞馬遜的這項投資將支持在華盛頓州建設四個Xe-100反應堆,這些設施將由能源西北公司擁有和運營,預計將於2030年代初投入使用。X-Energy還正在與道達爾公司合作,計劃在德克薩斯州的製造廠部署四個反應堆。能源部已授予X-Energy最高達12億美元的資金來發展和部署其技術。
X-Energy的目標是成為美國首家投產先進反應堆的公司。
Kairos Power
Kairos Power去年與Alphabet旗下的Google簽訂了合約,計劃部署多個先進反應堆,旨在為YouTube供應500兆瓦的電力。第一座反應堆預計於2030年啟用,餘下的反應堆將於2035年前逐步投入使用。
儘管合約的具體財務條款尚未披露,但這筆協議對Kairos至關重要,因為它允許該公司為多個項目的基礎設施進行規劃,CEO Mike Laufer表示。
Laufer還提到,這種合約能幫助他們擴大基礎設施和生產能力。
Kairos的75兆瓦反應堆將成對部署,以提供150兆瓦的總電力。與TerraPower類似,Kairos的反應堆使用熔融氟化鹽作為冷卻劑,並採用一種把鈾核心封閉在陶瓷和石墨顆粒中的燃料設計,這種設計提高了高溫反應堆的安全性。
Kairos目前正在田納西州的奧克里奇建設一座低能耗的示範反應堆,以展示其提供“清潔、安全和可負擔的核熱能”的能力,該地區曾是美國曼哈頓計畫中進行鈾濃縮的基地。
在未來,Kairos的CEO Laufer預測,具有先進技術的反應堆公司將會出現「自然洗牌」,其原因取決於誰能真正有效執行項目。