从人类掌握核能源开始,原子的魅力便不断吸引着人类探索的脚步。柏基投资经理 Luke Ward 在近期的一场研讨会上分享了核能的长期前景。
先进的小型模块反应堆和模拟太阳发光过程这两项核技术能否重新点燃人们对核能行业的兴趣和投资?
将近七十年前,美国原子能委员会主席 Lewis Strauss(最近由小罗伯特唐尼在电影《奥本海默》中扮演)预言,在他们孩子们的有生之年,核能将变得“太便宜而无需计量,就像我们今天的水太便宜而无需计量一样”。
他的评论不仅激起了人们的期望,亦激起了将核能作为一种通用能源的幻想。美国福特汽车甚至推出了一辆由便携式反应堆驱动的概念车。
投资经理 Luke Ward 说:“西方国家建造了大量核反应堆,在大约三十年的时间里,人们一直对这项技术持乐观态度。切尔诺贝利核泄漏事故大大改变了人们的看法。监管力度的加大和公众反对声的日益高涨,促使运营商建造功率更大但数量更少的核电站。然而,这却牺牲了降低成本所需的规模经济。令人震惊的是,最近在美国、英国和欧洲建造的反应堆,由于大量预算超支,导致负责建造这些反应堆的公司破产或不得不国有化。”
1957 年,福特前首席执行官 William Ford 与福特公司原子动力概念车 Nucleon 的模型合影 © Slim Aarons/Getty Images
目前,核裂变发电仅占全球发电量的 10%。然而,人们对气候变化的担忧已将核裂变作为化石燃料的低碳替代品,重新提上议事日程。
Luke 认为:“太阳能和风能等可再生能源固然很好,但它们却难以取代我们所有的化石燃料基础设施,因此为我们的脱碳目标留下巨大的缺口。一旦运用可以大规模运行的技术,核电将为我们填补这一空白。”
Q:是否可以简述一下核能发展的过程?
1950 年,AC Gilbert 公司推出了原子能实验室,开启了所谓的核时代。核时代的这一时期,主要是关于裂变,即把较重的原子分裂成较小的原子的第一个过程。这一过程在 20 世纪初被发现,在 30 和 40 年代得到完善,从 50 年代起成为能源生产的基础。
到 80 年代末,核电站反应堆的数量从零增加到大约 400 个,在各个国家和大洲都得到了大规模推广。然而之后发生的一些令人震惊的事件,让人们对这一新型能源紧张起来。首先是三里岛灾难,其中一个反应堆过热,向大气释放了少量辐射。但随后发生的更重大的事件是 1986 年在乌克兰发生的切尔诺贝利事件,当时反应堆全部熔毁。这主要是由于人为错误和设计错误,而不是固有技术。其中一些反应堆的设计方式以及操作人员没有采用正确的安全程序,使得其中一些反应堆在以实验方式运行时发生了可怕的事故。
因此,我们最终只建造了少数几个大型、但非常专业化的反应堆。这损害了我们在核电领域获得的规模经济效益,成本远远超出了自身的水平。因此,核电并没有成为一种更好、更便宜的资源,而是变成了一种更加昂贵的资源。
在过去的 10 到 15 年中,一些模块化反应堆已经被开发出来,可以在工厂里按照标准化设计建造,然后运到某个地点,根据特定目的安装,并尝试获得规模经济效益。从莱特法则(1) 的角度来看,如果我们能够提高产量,就能使安装变得容易和具有成本效益。
(1)莱特法则又称动态规模效应,起源于飞机成本制造的研究。20 世纪 20 年代,飞机工程师 Theodore Wright 在研究飞机生产时发现,飞机制造数量每累计增加一倍,制造成本就会实现固定百分比的持续下降。这一法则提供了一个可量化的框架,用来预测可变成本下降与累积生产量的关系。
Q:与大型反应堆相比,模块化反应堆除了有成本和经济效益优势,还有什么特别?
它们需要的燃料比大型反应堆少。这也取决于使用哪种燃料,以及使用哪种冷却方法。其中一个关于小型设计反应堆令人兴奋的地方在于,它们可以在不需要人工干预的情况下,被动的在20年到40年的时间里发生反应。它们被设计为在现场安装和移除,并可以被移动到其他地方进行处理。人们真正考虑到了这些反应堆的整个生命周期。与其运输单个燃料,不如运输单个反应堆。反应堆足够小,因此我们可以对其进行处置,而且任何东西都不会离开反应堆的安全壳。
小型模块化反应堆可以替代大型核项目 © Getty Images Europe
Q:除了核裂变,我们也看到有核聚变,这似乎更代表未来。核聚变有什么特别优势?
在传统的裂变技术中产生的所有废料,特别是有些高放射性废料必须储存上千年。人们正在设计能在下一个冰河时期存活下来的储存库,所以这是一个非常长期的问题。对环境的影响和随之而来的巨额成本都是需要被考虑的问题。
现在的核聚变,就是把较轻的元素结合在一起,不使用高放射性燃料源,不使用铀或钚。顾名思义,核聚变是通过原子融合而不是分裂来产生能量的。这也是恒星将氢转化为氦的过程,在这个过程中释放出热和光。某种程度上来说,它复制了太阳和其它恒星产生热量的方式。它只使用氢的同位素,这些同位素在海水和其他地方的锂中都可以找到。因此不会产生与核聚变相关的放射性废物。处理的只是最初的核聚变反应堆,它会有轻微的放射性,但不会比一些医院的放射科更严重。因此,它们更有可能作为低放射源受到监管,而不是像传统的核基础设施那样必须具有高放射性。这也是核聚变的一大魅力所在,如果我们能让核聚变成功,就不会有巨大的放射性问题。
Q:在这个领域有值得关注的公司吗?
大多数核聚变公司都在解决这个非常困难的工程问题,并试图最终销售一种低利润商品,即能源。如果你需要在接下来的 10 年、20 年或更长的时间里为围绕这一过程的研发提供资金,而且没有现金流来支持,除非你能不断获得现金注入,否则这将不是一个可持续的财务模式,可喜的是其中一些公司已经成功地做到了这一点。对我们和我们的特定客户来说,我们面临的挑战是,投资这一领域的风险回报在哪里?哪个环节更有吸引力?
有一家我非常喜欢的公司, 它正在使用核聚变技术,开发高利润产品,而不是直接进行能源生产。他们利用核聚变的原理进行中子成像,这样他们就可以对碳复合材料进行成像,或者对涡轮叶片进行成像,而碳复合材料是目前航空航天领域的关键部件。他们还利用核聚变技术制造医用同位素,将这些小块材料附着在寻找癌症的抗体上,用它来诊断和治疗癌症,这就像是一种局部的内部放射治疗。因此,在肿瘤学领域,这种治疗癌症的产品同样具有高利润和巨大的市场潜力。所以,他们可以借此获得现金流,继续补贴他们的核聚变技术研究,帮助他们应对更艰巨的挑战,以进入能源生产阶段。
要做到这一点真的很难,但做到这一点的回报却很丰厚。能源将真正限制我们文明的发展。GDP 增长与能源消耗之间存在着惊人的相关性。如果我们想让人们买得起更多的东西,那么能源就是这一切的基础。因此,如果我们能找到更好、更便宜的方法,这将为我们带来更多的增长机会。
使用核聚变技术生产用于治疗前列腺癌等疾病的医用同位素 © SHINE
人们近期一直在讨论 Al 和计算的构建。人工智能规模化真正的障碍在于我们如何拥有足够的能源来支持这种计算水平。Sam Altman 是 OpenAI 的先驱,他正在资助一家核聚变公司,同时也在研究核裂变,这并不奇怪。能源是许多其他技术必须通过的漏斗。没有能源,我们就不会有这些巨大的增长机会,所以我认为这将与我们拥有的更多投资机会息息相关。