自生成式AI模型去年驚豔問世以來，其創新步伐便持續加速，諸如ChatGPT、Sora等各式模型如雨後春筍般湧現，極大地推動了工作效率的提升，更深刻地改變了人們的日常生活方式。然而，這場技術革命也帶來了一個不容忽視的問題——AI伺服器能源需求的迅速增長。根據國際能源署（IEA）的統計數據顯示，2022年全球數據中心的能源使用量已達到 460 太瓦時（TWh）。預計到2026年，這一數字將攀升至620至1,050太瓦時，這一潛在的電力需求增長量，相當於瑞典全國一整年的能源需求量。

面對AI發展帶來的電力需求劇增，科技公司正積極尋求可靠、穩定且清潔的能源供應方案。在最近的達沃斯論壇上，OpenAI的CEO Sam Altman指出，AI的未來發展急需能源領域的重大突破。隨著AI技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，其電力消耗將遠超我們的預期。Altman認為，核裂變技術可能是解決這一能源瓶頸的潛在答案。

核裂變作為一種高效、清潔的能源形式，具有巨大的發展潛力。然而，核能的使用也伴隨著一系列潛在的風險和顧慮。核輻射洩漏風險、核廢料的處理和儲存等問題，均成為阻礙核能大規模應用的重要挑戰。在本期博盾市場觀察與建議中，我們將對核能的優勢與風險進行深入剖析，並探討其作為AI革命能源供應的可行性。

核能的歷史發展

核能發電的歷史可追溯到20世紀初。1938年，德國科學家奧托·哈恩（Otto Hahn）的重大發現——核裂變現象，即當中子撞擊鈾原子核時，能夠使其分裂成兩個較輕的原子核並釋放巨大能量，為核能發電的實現奠定了基礎。這一發現為核能發電的實現提供了可能。隨後，核能的研究和應用在二戰期間得到了迅速發展。1954年，蘇聯建成了世界上首座商用核電站——奧布靈斯克（Obninsk）核電站。

此後，隨著技術的不斷進步和經驗積累，核能發電在全球範圍內得到了廣泛應用。目前，全球共有32個國家正在使用核電站發電，其中大部分位於歐洲、北美和東亞地區，核能總發電量約占全球電力的十分之一。根據國際原子能機構（IAEA）的統計，美國是目前全球最大的核電生產國，其核電發電量佔據了總發電量的18%。而在歐洲，包括法國、斯洛伐克、匈牙利和比利時在內的多個國家，核能發電的占比更是超過了40%。這些國家之所以如此倚重核能發電，主要是因為其石油、天然氣、煤炭等傳統能源資源匱乏。核燃料以其高能量密度、運行穩定可靠以及低溫室氣體排放的特性，為這些國家提供了實現能源獨立的有效途徑。

在全球範圍內，當前電力的主要來源仍是化石燃料，特別是煤炭和天然氣，佔到了總數的約三分之二。過去幾十年來，可再生能源，例如太陽能、風能、水力發電等取得了長足的進步，佔電力供應的比例從1985年的20%穩步提升至目前的約30%。然而，儘管可再生能源的份額不斷增加，但核能發電的占比卻呈現出持續的下降趨勢，從1985年的15%下降至目前的10%以下，這一現象背後存在著諸多原因。

一方面，老舊核電機組存在的安全風險、運行效率低下以及高昂的維護成本，使得部分國家選擇關閉這些機組，以避免潛在的風險和損失。另一方面，核電站的建設和運營成本相對較高，且建設周期長，一定程度上限制了其在發展中國家的推廣和應用。

此外，公眾對核安全的擔憂也是導致核能發電占比下降的重要因素之一。歷史上的核事故，如車諾比（Chernobyl）和福島核電站廢水排放事件，使部分民眾對核電站的安全性持懷疑態度。核反應爐運行過程中可能存在的燃料棒洩漏、核事故等風險，以及核廢料的處理和儲存問題，都引發了公眾的廣泛關注和擔憂。

AI發展帶來的新機遇

隨著氣候變化的威脅日益凸顯，各國政府正重新評估核能源的重要性，並考慮將其作為穩定發電的潛在途徑。在2023年底舉行的第28屆聯合國氣候變化大會上（COP28），各國一致同意加快淘汰化石燃料，以在2050年或更早實現淨零排放。為實現這一目標，會議呼籲全球加速發展零排放及低排放能源技術，包括核能和可再生能源。這是大會首次認可核能在降低全球碳排放方面所扮演的重要角色。與此同時，以美國、英國、法國為首的24個國家共同簽署了《三倍核能宣言》，旨在到2050年前將核能發電能力提升至當前容量的三倍。這意味著，到2050年，核能或將佔據全球能源供應近三分之一的份額。

然而，實現核能發電能力的三倍增長並非易事。這要求簽署宣言的各國政府加速新核電站的建設過程，並做出巨額財政承諾。鑒於現有核反應爐的建造過程中頻繁遭遇長時間的延誤，並且嚴重超支，許多專家對於該目標能否實現持懷疑態度。此外，預計到2050年，將有270座核反應爐因使用壽命到期而需關閉，這意味著每年需新建10座反應爐，才能維持現有核能發電能力。若想實現核能容量三倍的增長，不僅需要加大資金投入，還需大幅加快核電站的建設速度。

目前，傳統能源仍佔據能源供應的主導地位，若想在2050年前完全脫離化石能源，其他清潔能源必須實現大規模發展，以彌補供需缺口。同時，隨著AI的廣泛應用，全球電力需求將持續攀升，為能源供應帶來顯著的挑戰。  

按照當前AI的發展趨勢，分析師預測到2027年，全球AI伺服器的年出貨量有望達到150萬台。這些伺服器在高負荷運行時，將消耗龐大的電能。荷蘭VU Amsterdam大學的研究顯示，150萬台AI伺服器滿負荷運行時，每年將消耗至少85太瓦時的電力，相當於荷蘭全國一年的能源需求，大約需要15座核電站一年的發電量來支撐。此外，除了數據中心運行所需的巨大能源消耗外，保障數據中心穩定運行的冷卻系統，以及生產AI芯片所需的能源，都將對未來的能源供給構成巨大的挑戰。

目前共同的觀點是，化石能源根本不可能滿足AI的需求，而非化石能源對未來算力的發展將起到至關重要的作用。為了應對迅速增長的電力需求和保持自身的競爭優勢，各大科技公司紛紛開啟了這場關於非化石能源的“軍備競賽”。 

Microsoft在去年九月公開招聘了一名核技術專家，相關職位名為“核技術首席項目經理”。該職位將負責完善和實施全球小型模組化反應爐 （SMR） 和微型反應爐的能源戰略，領導SMR和微反應爐集成的技術評估，為Microsoft雲服務和AI所在的數據中心提供動力。核能價格低廉，而且與太陽能等其他技術不同，它可以每天24小時不間斷地穩定發電。此外，核能是清潔能源，可以在不排放溫室氣體的情況下產生能源，這將有助於降低數據中心的碳排放。Sam Altman已經重金押注了兩個核能初創公司Helion和Oklo，其中Helion致力於核聚變，已經和Microsoft簽署購電協定，而Oklo則致力於核裂變，已經通過借殼的方式完成上市。 

科技三巨頭，Microsoft、Google和Amazon，均對發展核能進行了投資。儘管核能有諸多好處，它在處理放射性廢料和鈾的供應鏈方面也可能引發一系列新的問題。如果雲計算公司希望依賴SMR為其數據中心提供能源，他們需要比現今傳統反應爐更多的高濃縮鈾燃料，稱為高含量低濃縮鈾（HALEU）。目前，俄羅斯一直是全球主要的HALEU供應國。美國正推動建立一個國內鈾供應鏈，但位於鈾礦和精煉廠附近的社區已經在進行抗爭。此外，如何合理處理核廢料是長期仍待解決的問題。 

除了核能外，各大科技公司也將目光投向新能源與可再生能源，如太陽能，風能，地熱能，氫能等。 科技三巨頭已在數百個太陽能和風能項目上投資。 然而，由於這些間歇式能源無法實現全天候穩定供電，它們正在尋找新的能源替代方案。地熱能和氫能是較有潛力的清潔能源，但目前還未廣泛應用。Google在2021年開始開發全新地熱能，成為其2030年達到零碳污染電力目標的一部分。此項計劃與初創企業Fervo合作，已在內華達州開始實行，並在去年年底開始為兩個Google的數據中心供電。Fervo因地制宜採用的地熱能新技術，需要在地熱岩石附近鑽井引入可加熱的水源以產生電能，目前供電量仍然較少。氫能方面，包括Caterpillar、Honda等公司均宣布與科技公司合作，供應氫氣燃料電池，作為數據中心的清潔備用電源。Honda最近在洛杉磯機場附近的工廠開始了氫能供能試驗，為一個小型數據中心提供電力。 

總結

隨著AI技術的高速發展，短期內，算力成為制約其進一步跨越的最大瓶頸；而長遠來看，能源供應問題則成為各大科技公司共同面對的一大難題。在COP28會議的推動下，各國對核能在清潔能源轉型中所擔任的重要角色達成了共識，而核能在AI革命中的地位也將不斷演變。無論是核能初創企業在技術上取得重大突破，還是各國政府加大對核能的投入與支持，這些積極因素都有可能為核能的未來發展注入強大的動力。核能與AI之間的關係，究竟是相輔相成的黃金組合，還是只能為AI庞大的能源消耗提供有限的助力，讓我們拭目以待。

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