如果說「電力即算力、算力即國力」,那麼這場運算能源危機,值得我們更深入探討。際能源署(IEA)預測顯示,到2030年,全球資料中心的電力消耗將達到2024年水準的兩倍,這一增長速度是其他行業電力增長的四倍以上,新世代核分裂技術,就成了攸關國家安全的戰略資源。
近日美國總統川普簽署了國家級戰略「創世紀計畫」(Genesis Mission),整合聯邦政府的龐大數據庫、國家實驗室的超級電腦算力,以及民間企業的尖端科技資源,利用AI加速科技突破,確保美國在能源、生技、材料和國安等關鍵領域保持全球主導,一騎絕塵狠甩對手,將傳統科學家實驗室的偶發創意,跳躍進化為必然量產。負責該計畫的是甫上任的能源部長,他同時是矽谷的能源科技企業家,也是核能新創公司Oklo的董事。
Oklo是什麼?該公司的早期主要投資人是Sam Altman,正職是OpenAI 的執行長,看懂了吧,AI、核能、創世紀,這鐵三角的組合,以及川普上任十個月以來對核能一連串風風火火的大動作,「川普概念股」路人皆知。
目前商轉發電的主流是用核分裂的核反應爐,多屬第2代技術、少數第3代技術,這些核反應爐動輒上GW,光是審查大家就快要瘋了,而且日後若要擴充也不易。所以這裡專門介紹小型的新世代,主打小而美(Small is beautiful)、瘦而狠(Lean and Mean)路線。
多小叫做小?10~300 MW 屬於小型核能(小型模組反應爐,英文稱Small Modular Reactor, SMR),<10 MW 屬於微型核能(微型模組反應爐,英文稱Micro Modular Reactor, MMR)。這樣審查較容易,而且尺寸小,可以在工廠量產模組,載到客戶那現場組裝,安全、利潤、便利三位一體;微型核能更是可以直接在工廠量產成品,載到客戶那裏隨插即用,比鋰電池儲能系統還簡單。
另一個改成小型核能的原因則是市場需求。時代變化速度太快,想要把舊的核電廠或燃煤電廠原地改建成新的核電廠,或是遇到用電量增加需要擴充發電量,小型核能彈性最高。別的不談,AI算力中心和資料中心,正是新世代核能的大客戶。
大型核能產業從 1990~2010 年間的技術停滯如今已被打破,新一代技術並非單一模式,主要分為兩大陣營:演進派與革命派。
演進派:輕水反應爐的微型化
代表企業:GE Vernova, NuScale, Holtec, Rolls-Royce
這一陣營的邏輯是利用人類積累了70年的輕水反應爐(PWR或BWR)運維經驗,通過縮小尺寸來解決大型核電廠(如AP1000)造價高昂、工期延宕的問題。
模組化製造:將建築工地的混亂轉移至工廠的有序環境。反應爐壓力容器、蒸汽產生器等核心組件在工廠組裝成模組,再運至現場安裝。
被動安全系統:利用重力、自然對流與蒸發冷卻來取代電動泵。這意味著在發生全廠斷電(如福島事故)時,反應爐無需人為介入或備用柴油發電機即可無限期自我冷卻 。
市場定位:主要針對現有電網的基載電力替代,特別是燃煤電廠的退役替代。
革命派:第四代反應爐
代表企業:TerraPower, X-energy, Kairos Power, Oklo
這一陣營認為,水作為冷卻劑存在物理極限(沸點低,需要高壓環境,熱效率低)。他們轉向鈉、氦氣、熔鹽或液態金屬等新型冷卻劑。
高溫優勢:輕水爐的出口溫度約300°C,而第四代反應爐可達500°C至850°C。這不僅提高了發電效率,更開啟了工業製程熱的巨大市場——直接為化工、鋼鐵、製氫提供熱能,替代化石燃料。
本質安全:結合新型燃料(如TRISO)及被動式反應爐設計,這些設計排除了爐心熔毀的可能性。
燃料循環:如快中子反應爐可燃燒U-238,而非只是傳統的U-235˙充分利用鈾燃料,也減少大量頭疼的核廢料。
這八家新世代核分裂技術公司雖然各顯神通,但核反應爐不比電子產品,除了尺寸及系統複雜度不是同等數量級,審查核准流程更是冗長,雖川普已責成加速並簡化通關,仍有相當難度,加上核能的原罪及核災的杯弓蛇影,核管會也不敢只做橡皮圖章,所以目前大家都垂涎核能市場大餅,但尚無一家拿到電廠建照。此外尚有遺珠之憾是,西屋AP300、Ultra Safe Nuclear及中國大陸的公司,限於篇幅無法完整收納。
觀察這些公司,除了技術路線分析、併網能力、融資能力、市場拿訂單的能力等等之外,最關鍵的就是美國能源部和核管會的審查。美國核電廠執照申請傳統的建造、營運兩階段曠日廢時,可拖上二、三十年甚至更久,是許多電力公司的夢靨。
建造申請由核管會負責監管,重點在廠址環境影響評估(Environmental Report, ER)及廠區設計安全分析(Safety Analysis Report,SAR),傳統的第一階段申請建造許可時,提交環評報告、初步設計、環境影響評估報告、初步廠區設計安全分析等,審查並舉行聽證會,獲准後開始興建。
完工後,再進入第二階段提交最終廠區設計安全分析,進行詳細審查與聽證會,通過後核發營運執照,才可以發電賺錢。
雖然市場喊得火熱,不過現階段仍是人人有信心,個個沒把握。掌握了兩大派系後,我們就可進一步深入分析這八家潛力股的技術與發展。
(本文由《核能復興四部曲:8家新世代核分裂技術公司之華山論劍》及取材《核能復興》系列文章,由科技新報重新編輯,原文作者:王曉中|綠學院綠色帶路人)
(首圖來源:Kairos Power)






