算力 和 云计算 的未来需求确实与电力密切相关,而电力的未来发展方向指向 可控核聚变 。以下是具体分析:
随着 人工智能 、 大数据 等技术的快速发展,算力需求呈指数级增长。以 GPT系列模型 为例,其训练每天消耗的电力足够支撑一户美国家庭使用40年。全球数据中心仅AI服务器年耗电量预计2027年将达500太瓦时,是2023年的2.6倍。传统化石能源和 可再生能源 因储量限制和间歇性难以满足需求,可控核聚变成为关键突破口。
2025年我国 东方超环 (EAST)、 中国环流三号 (HL-3)等装置实现关键技术突破,催生千亿级设备需求。 东方电气 已进入 国际热核聚变实验堆 (ITER)供应链,负责磁体系统等核心部件研发。 1
当前全球数据中心电力成本占比高,尤其在电力资源匮乏地区,电价成为制约算力发展的关键因素。 上海 等城市已将核聚变作为未来产业布局重点,旨在解决“AI尽头是电力”的难题。
当你对着ChatGPT连续追问两小时,或是用AI绘图工具生成一组高清插画时,可能不会意识到,这些看似轻松的交互背后,正有一座小型水电站在为你“买单”。
据斯坦福大学研究测算,仅ChatGPT单次训练就消耗350兆瓦时电力,相当于3.3万户家庭一天的用电量;而全球数据中心每年的能耗已突破1.3万亿千瓦时,其中AI算力占比正以每年40%的速度飙升。
这头“吞电巨兽”的胃口还在膨胀。OpenAI计划中的GPT-6模型,算力需求预计是GPT-3的100倍;谷歌训练的多模态大模型,单次迭代就要烧掉价值千万美元的电费。
更棘手的是,AI数据中心需要7x24小时不间断的稳定电力,风能遇无风日歇菜、太阳能到夜晚罢工,这些传统清洁能源的“间歇性”缺陷,成了横亘在AI进化路上的能源死结。
近日,摩根士丹利发布最新研报指出,美国的核能复兴趋势已逐渐清晰,这不仅将重塑美国能源结构,更可能引发全球核能产业链的格局重构。
摩根士丹利认为,核电机组的延寿、重启项目推进迅速,小型模块化反应堆(SMRs)因建设周期短、前期成本较低等优势,成为突破发展瓶颈的关键方向。报告预计,从长期容量看,在 “核能复兴”情景下,美国核能总容量预计将显著提升至150GW,相关产业链也将受益。
就在科技巨头们为电力焦虑时,核能即将复兴之时,一项被称作“人造太阳”的技术正悄然逼近临界点——可控核聚变。它能在拳头大小的空间里,释放出相当于300升汽油的能量;不排放温室气体,产生的废料衰减期仅百年;更重要的是,一旦突破技术关隘,就能提供永不中断的基荷电力。
那么,这项被称为人类能源“圣杯”的技术,距离真正商用还有多远?它真的能解决AI的能源危机,bwin必赢成为AI时代的电力救星吗?
核聚变的本质,是让轻原子核在极端条件下“抱团”释放能量。bwin必赢太阳之所以能燃烧46亿年,靠的就是核心1500万℃高温下,氢原子核聚变成氦的持续反应。
人类第一次掌控这种力量,是1952年美国试爆的氢弹,但那是毫秒级的毁灭性爆发。要让核聚变变得温顺可控,需要精准拿捏三个核心要素:1亿℃以上的温度(是太阳核心温度的6倍)、足够的压力约束,以及维持反应的能量平衡。
目前主流的“人造太阳”有两条技术路径:一是使用托卡马克(Tokamak)装置,用强磁场把等离子体“兜”在真空容器里,就像用无形的磁勺搅拌一锅超高温粥;二是利用惯性约束聚变(ICF,inertial confinement fusion),用激光或粒子束瞬间压缩燃料靶丸,靠自身惯性产生聚变。
中国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)、美国的国家点火装置(NIF),正是这两条路线的代表。
1954年苏联建成首个托卡马克装置时,科学家乐观预言“20年内实现商用”;1997年日本JT-60装置实现能量增益0.6,让人们看到希望;直到2022年12月,美国NIF用192束激光轰击氘氚靶丸,首次实现输出能量超过输入能量(1.35倍),才算啃下“科学可行性”这块硬骨头。
中国的追赶速度尤为惊人:2006年EAST首次放电,2017年实现1亿℃持续20秒,2023年将1.2亿℃运行时间拉长到403秒,2024年环流三号又以1.5亿℃持续300秒刷新纪录。
和传统能源相比,核聚变有着无可比拟的优势。它的原料储量极其丰富,每升海水含30毫克氘,通过电解就能提取,全球海水里的氘够人类用上百亿年;氚虽稀缺,但可通过锂与中子反应再生,而地壳中的锂储量能支撑千万年需求。
而且,核聚变反应过程中不产生温室气体,也不会像核裂变那样产生高放射性核废料,几乎不会对环境造成污染。
此外,安全性更是其杀手锏。与核裂变的链式反应不同,核聚变就像“悬在空中的火焰”,一旦磁场中断或激光停止,等离子体瞬间冷却,反应即刻终止。即使发生泄漏,氘氚气体也会迅速消散,不会像核裂变那样产生持续数万年的高放射性废料——核聚变产生的氦-4是惰性气体,唯一的放射性产物氚,半衰期仅12.3年。
目前,可控核聚变技术的发展大致可以分为三个阶段:第一步,完成科学可行性验证,实现“科学突破”;第二步,完成工程可行性验证和商业示范,建成持续运行的聚变堆;第三步是建成兆瓦级电站并实现盈利。
现在,可控核聚变技术正处于工程可行性验证阶段,距离商业化还有一定的距离。
不过,全球已进入“工程冲刺期”。美国能源部在2023年启动“里程碑计划”,要求2035年前建成首个核聚变示范电厂。欧洲国际热核聚变实验堆(ITER)计划在2035年开始等离子体运行,验证核聚变发电的工程可行性。中国的聚变工程实验堆(CFETR)计划2025年建成基础设施,2030年实现100兆瓦级电力输出,2040年验证商业化可行性。
对AI数据中心而言,核聚变简直是为其量身定制的能源方案。以一座10万千瓦级的数据中心为例(相当于10万台服务器的规模),采用煤电需要每天消耗3000吨标准煤,配套的铁路运输专线个足球场;而核聚变电厂只需每天补充100克氘和150克氚,燃料储存柜体积不超过一个冰箱。
微软的测算显示,若采用核聚变供电,其全球数据中心的碳排放量可降低96%,同时电力成本能稳定在0.3元/千瓦时左右(当前电价受化石燃料波动影响,年波动率达15%-20%)。
全球核聚变赛道已形成“三国杀”格局:美国强在初创公司活力,中国胜在工程落地速度,欧盟依托ITER保持技术协同。返回搜狐,查看更多