自 ChatGPT 于 2022 年 11 月问世以来，科技大厂加速兴建资料中心，开发人工智慧应用，但其高耗能的特性，对于当地电网和环境造成庞大负担。究竟人工智慧科技有多耗电？根据美国《 纽约客 》( The New Yorker ) 杂志报导，ChatGPT 每天耗电量超过 50 万度 ( KWh )，相当于 17,000 美国家庭一天的耗电量。根据 IEA ( International Energy Agency ) 和美国银行( BofA Securities ) 的预估，2023 年人工智慧和数据中心年耗电量约 430 亿度，约占全球约 1.5% ，预估在2023 年至2028 年间以 25% - 33% 的年复合成长率成长至 1,300 ~ 1,800 亿度，占全球约 5% ~ 7%。这期间增加的耗电量中有 30% 以上来自美国，因全球约 33% 的资料中心设置于此且快速增加中。高盛 ( Goldman Sachs ) 预估，至 2030 年仅资料中心就占美国年耗电量的 8% ~ 11%。如何兼顾净零碳排，并增加足够电力发展人工智慧，自然成为各国政府关注的焦点。
在这样背景下，因 2011 年 311 福岛核灾而发展停滞的核电，又重回到聚光灯下。虽有棘手的核废料争议，但核电能 24 小时稳定发电，且每度电碳排量仅 12 公克，接近光电及风电的表现。因此，许多纷纷重新发展核电。而台湾面对国际拥核趋势，人工智慧带起的半导体扩张潮，和日渐增加的缺电风险，是否该坚持「非核家园」的政策？
各国竞相扩张核电
在 2023 年 12 月的 COP28 气候峰会中，美国、法国等 25 个国家签署《 Triple Nuclear Energy by 2050 ( 2050 年实现三倍核能) 》 宣言，目标让全球核电占比从目前的 9％ 提高至 2050年的 16% 。跟据世界核协会( World Nuclear Association ) 的资料，目前全球 33 国家，共有 440 座核反应炉正在运转中，兴建中和已获许可但尚未动工的共 152 座，预计 15 年内完工，将使全球核电装置容量增加三成，另有 343 座反应炉投资案在讨论中。
美国将投入 60 亿美元让目前的核电厂再延役 20 年，并规划让 2030 年前退役的 50 座燃煤电厂转型为核电厂以填补用电缺口。欧洲议会 ( European Parliament ) 也在 2022 年将核电列入永续能源投资标的，符合规范的电厂可获得补贴或是融资。目前除德国、奥地利、西班牙等少数国家外，其余都重新投资核电。英国预估花费 300 亿英镑，在 2030 年前新增8 座核反应炉，让核电占比从目前的 17％ 拉高至 2050 年的 25%。法国也斥资 500 亿欧元，预计在 2035 年前新增 6 座核反应炉。
转到亚洲，中国兴建及规划中的核反应炉共有 67 座，最快 2040 年并网发电，核电占比一举从目前的 5％上升至 10% 。日本因供电紧绷和重启半导体发展，将加速重启因核灾而停机的核电厂，并已修法延役现有电厂，计画让在 2030 年前让核电占比从目前的 5% 提高 20%。韩国则规划在 2038 年前增加 3 ~ 4 座核反应炉，目标是让占比从目前的 28% 提升至 36%。
复兴核电不易，但新技术带来新机会
各国如今欲重启、扩建核电，势必面临许多挑战，如昂贵费时的兴建过程，和难解的核废料处置问题。政府希望能藉由新技术破除这些争议，例如以小型模组化反应炉 SMR ( Small Modular Reactor ) 取代传统核电厂，和发展核废料再应用技术。
相较于传统核电厂至少 250 亿美元以上的兴建成本和 15 ~ 20 年的施工期，SMR 采模组化设计，零件先在工厂生产再运到现场组装，成本较低且仅需 3 ~ 5年即可完工。由于装置容量不到 300MW，反应炉释放的热能少，能靠自然对流冷却炉心，可避免重演日本福岛电厂因冷却设备失灵使炉心融化并发生辐射外泄的惨剧。专家认为 SMR 适合设置在高耗能产业或资料中心周边，可减少电网传输耗损和对民生用电的排挤。目前中国的进度最快，全球首座 SMR 「玲珑一号」将在 2026 年并网发电，其他国家仍在规划中。市场预估，SMR 最快 2028 年进入商业化阶段。
针对棘手的核废料，目前标准作法是处理后封存于地底下。半衰期短的低阶核废料，如受污染的防护衣，埋入地下三百公尺内的地层或坑道中。半衰期长达数万年的高阶核废料，也就是核燃料棒，则是封存于地下 500 至1,000 公尺的最终处置场。由于遴选场址需要考量地质、生态环境等因素，加上民众反弹，至今全球仅一座位于芬兰的最终处置场，将于 2025 年启用。
这种深埋地下的处置方式一直备受争议。反核人士担忧若保存不当会造成辐射外泄，污染土壤和地下水。核能专家也认为，用过的核燃料棒仍具有价值，应从中重新提炼铀矿，制成新燃料棒投入使用。除了产出更多电力，核废料体积也缩小至原本的十分之一，半衰期也缩短至 400 年左右。这种技术早在 50 年前就已问世，但因成本高加上铀矿价格长期低迷导致发展缓慢。如今各国重启核电，核废料再应用的技术也受到关注，英国、法国、俄罗斯和日本都在研发中。
台湾要持续漠视失衡的能源政策？
台湾身为全球半导体晶片制造重镇，半导体制造产业随着人工智慧发展而加速扩张，所需电量大增。以台积电 ( TSMC ) 明年将量产的 2 奈米晶圆厂为例，单一座厂一年耗电量约 37 亿度，相当于四分之一个台北市一年的用电量。台积电 2022 年用电量逾 210 亿度，约占全台的 7.5% ，预估至 2030 将达到 360 ~ 390 亿度，占全台约 11% ~ 12%。环保团体绿色和平 ( GREENPEACE ) 推估，若涵盖其他半导体公司，至 2030 年全台半导体制造业用电量将达到 740 亿度，占全台约 20%。
然而，台湾供电相当吃紧。今年一度因 403 地震损伤设备使夜间备转容量降至 2.8%，离全台大停电仅一步之遥。如今半导体业用电需求高涨，台电亏损日渐扩大，再生能源发展进度落后，核三厂又将于明年 5 月正式除役，电网系统崩溃的风险骤增。如果台湾因限电影响半导体生产，将冲击全球市场。彭博社 ( Bloomberg ) 和美国财经媒体 CNBC 等多家外媒近期也频频关切台湾电力不足的议题。此外，美国将于 2025 年开征碳税，欧洲也将在2026 年跟进，台湾高度依赖化石燃料的发电结构( 燃煤和燃气分别占 42% 和 40%、再生能源 9.5%、核电 6.3% )，会导致产品外销时被课征碳税，还可能被排除在供应链之外。反观和台湾产业结构接近的日本、韩国和中国，其低碳发电 ( 核电、水力发电、再生能源 ) 的占比分别是 35.2% 、37.3％和35.6％，更符合国际潮流。因此，工商产业界近期呼吁政府持续使用核电，并尽速投入新技术发展。
无奈的是，目前政府对于是否延用核电的态度暧昧不明，一方面无视供电紧绷的问题，坚持「2025 非核家园」的政策，一方面说考虑将核电将作为备援电力。但核三厂明年若除役，至少需 3 ~ 5 年修法、检查、和补强结构才能重启，难以作为备援用电。政府应借镜其他国家，检讨不切实的能源政策，并以务实的态度尽速衡量核电利弊，才能维持台湾的国际竞争力。
AI 的未来是核融合？
倘若能解决核废料的问题，核电是很好的洁净能源。当前最受注目的是核融合技术 ( Nuclear Fusion )，是将两颗以上的原子核以摄氏 1 亿度以上长时间加热合并成更重的核，过程中产生的巨大能量可用来发电。这原理和太阳释放能量原理相同，因此核融合又称为「人造太阳」。由于发电过程只会产生少量且半衰期仅 100 - 200 年的核废料，加上需要精准控制，稍有偏差就会停止运作，没有炉心溶解的风险。
多家科技大厂都认为核融合技术可以满足人工智慧不断增长的用电需求，包括微软 ( Microsoft )、谷歌 ( Google ) 母公司Alphabet Inc. 、和亚马逊 ( Amazon ) 已投资多年。目前最具指标性的是由 35 个国家共同合作，位于法国的国际热核融合实验反应炉ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor )，预计于 2025 年进行测试运转，基于此的示范电厂DEMO ( DEMOnstration power plant ) 则于 2040 年开始兴建，以验证核融合的商业可行性。中国的核融合反应炉 EAST ( Experimental Advanced Superconducting Tokamak ) 也在 2023 年 4 月成功实现等离子体运行 403 秒，对发展具有重大意义。