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28/06/2024

AI吃電怪獸恐釀電力荒!OpenAI、微軟押注「核融合」,興建小型核電站為數據中心直接供電!

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  在超級英雄電影《Iron Man》中,鐵甲奇俠胸部那個提供無限能量的圓形動力裝置,原來不是完全虛構的東西,而是依據真正科學原理——核融合(Nuclear Fusion)——構想出來的事物。能源初創企業Helion Energy憑著此技術,不僅吸引了OpenAI執行長奧特曼的投資,又取得微軟(Microsoft)的訂單,日後為其AI數據中心供電。核融合究竟有何獨到之處,可以贏得兩大AI巨頭的青睞?它又能否解決AI浪潮帶來的缺電危機呢?

 

核融合零核廢料、燃料取自海水

 

  根據國際原子能總署的定義,核融合是仿照太陽釋放能量的原理,在極高溫與高壓下將兩個較輕的原子核(通常是氫的同位素氘、氚)結合成較重的氦原子,藉此釋放巨大的能量來發電。核融合期間產生的副產物主要是氦,而不是高放射性核廢料,比起傳統核電廠所用的核分裂(Nuclear Fission)技術對環境更為友善。

 

  更重要的是,核融合所需的燃料主要是氘,能從海水中的「重水」(Heavy Water)提煉出來——1加侖海水便可以釋放出300加侖汽油所產生的電力,地球海洋中的重水含量,足以為現今所有能源需求提供數十億年的電量,因此核融合被譽為能源界的「聖杯」。

 

  隨著生成式AI需求持續攀升,數據中心用電量也大幅增加,所以AI已被認為是「吃電怪獸」。高盛預估,2030年數據中心佔美國電量需求的份額將從現時3%倍增至8%。亞馬遜(Amazon)執行長安迪·賈西(Andy Jassy)警告,現時沒有足夠電力推動新的生成式AI服務,解決電力荒已成當務之急。特斯拉(Tesla)執行長伊隆·馬斯克(Elon Musk)更直言,最快到2025年就可看到缺乏電力運行所有AI晶片的情況。

 

Helion磁慣性融合能源效率更高

 

  外界看好核融合可在零碳排下供應龐大而穩定的電力,有望成為未來AI缺電的救星。多個國家的政府實驗室與30多家私人企業現正積極研發核融合發電方案,當中以成立於 2013 年的美國初創公司Helion Energy暫處於領先位置。

 

  Helion使用特殊的「磁慣性融合」技術:首先將「氘」與「氦-3」加熱成電漿狀態,跟著利用磁鐵產生磁場來約束高溫電漿體,然後通過快速擠壓電漿體來融合這兩個原子,並釋放帶電粒子,最後經電磁感應直接發電。由於不用像一般核融合反應爐要產生熱能,將水加熱變成蒸汽,再用蒸汽推動渦輪機發電,因此能源轉換效率更高。

 

  相比起大多數研發中的核融合發電廠,Helion主推小型分散式的反應爐,這樣不但建設速度較快、成本較低,而且選址亦更具彈性,譬如可以直接在數據中心旁興建小型發電站,就近直接供電。該公司執行長大衛.科特利(David Kirtley)表示,希望只需投入幾千萬美元,便可以產生50兆瓦的電量,足以為40,000個美國家庭供電。

 

  

Helion表示,核融合的發電成本可以低至10美元/MWh,大概為燃煤發電的三分之一。(圖片來源:X.com@Helion_Energy)

 

OpenAI奧特曼為Helion最大金主

 

  目前Helion已取得不少著名企業家的投資,其中更包括OpenAI執行長山姆·奧特曼(Sam Altman)。2014年,Helion獲錄取加入矽谷創業加速器Y Combinator,時任Y Combinator總裁的奧特曼正開始對核能發電產生興趣,在參觀4家核融合初創後,決定向Helion投資950萬美元(約7,410萬港元)。

 

  迄今Helion已先後進行5輪融資,2021年5月完成的 E 輪融資由奧特曼領投,PayPal共同創辦人Peter Thiel、以及Facebook共同創辦人Dustin Moskovitz參投。目前Helion累計集資額達5.7億美元(約44.46億港元),當中3.75億美元(約29.25億港元)正是來自奧特曼,讓他成為Helion的最大金主。

 

Helion執行長科特利(右)表示,須定期向最大金主、董事局主席奧特曼匯報工作進度,並透露Helion員工現正使用ChatGPT來加快開發速度。(圖片來源:Business Wire)

 

  取得巨額融資後,Helion於2021年7月著手興建第七代核融合反應爐「北極星」(Polaris)原型。該公司表示,北極星裝配更強大的磁鐵,電磁脈衝速度比第六代Trenta高出100倍,具備更好的核融合發電條件。如果它可以在2024年內順利竣工,將成為首座展示核融合發電的裝置。

 

第六代Trenta原型每10分鐘能運行一次核融合脈衝,Helion團隊希望第七代Polaris可以加快到每秒一個脈衝,能以更高功率電磁脈衝來達成核融合。(圖片來源:Helion Energy官網)

 

目標2028年推商業核融合供電

 

  2023年,微軟與Helion簽訂購電協議,成為其首個客戶;該公司承諾在2028年啟動核融合反應爐為微軟供電,並在1年內將發電量提高至50百萬瓦(MW)或以上。同年,Helion又跟美國鋼鐵製造商Nucor達成合作協議,興建一座500百萬瓦的核融合發電站,供電規模與傳統發電廠相若。

 

  Helion的主要對手是另一美國初創Commonwealth Fusion Systems(CFS),其募資金額高達20億美元(約156億港元),是核融合領域中集資最多的初創。但CFS起碼要到2025年才可啟動其示範反應爐「SPARC」,目標是2030年代初期運轉首座核融合發電站,進度明顯落後於Helion。

 

  國際能源總署的調查報告指出,到2026年全球數據中心的電力需求可能會暴增一倍。對任何一個國家或城市來說,如要推動AI產業,發展瓶頸可能不再是晶片短缺,而是電量不足。在碳中和的大前提下,對潔淨能源進行大規模投資已是刻不容緩,惟風電與太陽能有著供電不穩定、易受天氣影響等問題,核融合或是緩解AI電力荒的更理想方案。

 

延伸閱讀:

人造太陽技術成真!核融合發電零碳排、無核污染兼取之不盡,點燃全球能源技術競賽戰火!


新核能爭霸戰爆發!美、英、加、日大舉重啟核電,競相開發小型反應爐,逐鹿第四代核電寶座!

 

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