一家不具名的AI、云和数据中心相关的世界五百强科技公司，正在悄悄给一家造核反应堆的初创公司出钱。

金主的名字没披露。

但显然，AI公司下场解决缺电问题已经是个明显趋势。

这家造微型核反应堆的公司叫AMPERA，在美国佛罗里达。

七月初，它拉开幕布，亮出它声称的全球第一个全尺寸、3D打印核反应堆模块，堆芯和压力容器都是打印而成。

两个问题令我们好奇。

AI科技巨头，为什么会去投一座反应堆？

而这座反应堆，又凭什么押在3D打印上？

AI吞噬的电，工程新难题

按国际能源署的专项报告，全球数据中心2024年用掉约四千一百五十亿度电，到2030年预计翻倍冲到约九千四百五十亿度，差不多是今天整个日本一年的用电，而且以每年约百分之十五的速度在涨，是其他所有部门加起来的四倍多。

在美国，到2030年，光是数据中心烧的电，就会超过炼铝、炼钢、水泥、化工这些高耗能行业的总和。 

全球数据中心年用电量，数据来自国际能源署《Energy and AI》(2025)。AM易道制图

AI集群要的是全天候、不断电、还得清洁的基荷电，风电光伏暂时给不了，而在西方，电网想接一台新机组，排队动辄好几年。

巨头们于是集体扑向核能。

过去一年多，微软、亚马逊、谷歌、Meta几家签下的新核电加起来超过十吉瓦，微软花约一百六十亿美元重启三里岛一号机组，亚马逊把塔伦核电站的采购扩到约一点九吉瓦、又拿七亿美元投给做小堆的X-energy。

只是这些单子多半是买存量电，或者押的小堆得等到2030年代、一座一座地盖。

AMPERA背后那家金主赌的是另一条路。

不盖电厂，把反应堆当产品来造，一台台从工厂里下线，装进集装箱运到机房门口就地发电。

而撑起这条路的制造技术，是3D打印。

从堆芯的结构，到骨架的材料，再到燃料本身，它声称把三样东西一并押在了增材制造上。

先弄清它是一台什么反应堆？

在讲怎么3D打印之前，得先说清这台反应堆的核心跟别人不一样在哪。

今天在运行的核电站，几乎都是临界堆。

链式反应一旦点着，就能自己烧下去，核心要做的是拿控制棒把它按住。

AMPERA反着来，根据相关公开说法，它的堆芯是次临界的，靠自己根本烧不起来，必须有一个外部中子源不停往里喂中子，反应才维持得住。

按公司自己的说法，这个中子源是一套聚变裂变混合架构，是用一小簇聚变产生的中子，去点燃、喂养周围的裂变。

喂进去的中子先去轰击钍，钍本身不能裂变，但它是可增殖的，被中子打上二三十天，会转化成能裂变的铀233，之后由铀233接着放热。

中子源既是扳机也是油门，要更多功率，就把中子开大。

要停堆，把中子源一关，反应立刻就断，没有需要拆解的残余链式反应，也没有临界堆停堆后那种要等上几天、被氙憋住的重启难题。

拔掉中子源，这台反应堆就像被拔了电的灯，说灭就灭。

用钍不用浓缩铀，还顺带省掉了铀浓缩，长寿命废料和扩散风险也压得更低。

堆芯中被3D打印的形状

这台反应堆的堆芯是个直径约两米的碳化硅球，内部不是随手掏的孔道，而是一整套叫gyroid的三周期极小曲面（TPMS），一种由数学定义的连续曲面。

选它是有讲究的。

这类曲面能在同样体积里塞进最大的换热面积，冷却剂沿着不断弯折的壁面走，还会自己带起扰流，把换热效率再往上提。

它另一个好处恰好对上3D打印的胃口，这种曲面是自支撑的，打的时候不需要额外的支撑结构。

更要紧的是，传统工艺得把换热芯体和进出口集管分开做再拼起来，而打印能把整颗球一次成型，等于把承力结构、冷却流道揉进同一个零件里。

这种形状，除了增材，没有第二种制造方式做得出来。

gyroid（三周期极小曲面）结构示意，堆芯冷却流道即取这类曲面。AM易道制图

未来AM易道也将上线一些和TPMS相关的结构工具发布在这里：

amyidao.com/bslab

材料是碳化硅

碳化硅耐温、耐辐照、导热又好，进堆是顶好的料，可它太难熔，常规烧结得上到一千八百度以上，多孔的素坯到那个温度容易变形、开裂。

业内的通行解法是绕开纯烧结。

橡树岭公开的研究是先用粘结剂喷射把碳化硅粉末一层层黏成素坯，这道工序同样不需要支撑结构，再靠渗透把孔隙填实。

渗透有几条路，液硅渗透快，却会留下游离硅。

要做到接近纯碳化硅、扛得住堆内高温，就得走化学气相渗透，一层层把纯碳化硅渗进孔里，代价是慢，得反复渗。

橡树岭国家实验室用黏结剂喷射加化学气相渗透，做出过密度到理论值九成以上的整体式碳化硅样件，这是眼下核用碳化硅打印披露的比较多的技术方案。

但那是小尺寸样件，AMPERA要的是两米直径的整体件，没有说是否用了粘接剂喷射这个技术。

碳化硅增材制造工艺链。综合公开研究整理。AM易道制图。

初问用了哪种3D打印技术？

AMPERA口中的3D打印其实指着两样不同的东西。

一样它讲得很细，另一样它几乎没讲。

讲得细的是燃料下文会分析。

几乎没讲的恰恰是最受关注的堆芯。

对这颗碳化硅gyroid球，并没有提到是用什么工艺做出来的。

我们上个段落里写的粘接剂喷射加化学气相渗透，是行业里公开验证过相对靠谱的核用碳化硅打印路线，但这不是AMPERA的官方口径。

就算按这条最可能的路线去推也立刻撞上一个打印尺寸问题。

AMPERA要的是直径两米的整体件。

要么它有一台远超常规的大幅面打印机，要么这个整体其实是分段拼起来的，要么就还停在图纸上。

TRISO燃料

AMPERA用的是TRISO钍燃料颗粒，每一颗都把钍核芯一层层裹起来。

最里是疏松的热解碳缓冲层，往外依次是热解碳、碳化硅、再一层热解碳。

 TRISO钍燃料颗粒结构。结构据公开资料AM易道制图。

中间碳化硅是主角，它相当于每颗燃料自带的一座微型安全壳，把裂变产物死死封在里面，一千六百度都不开裂，也就是说，燃料在颗粒这一级就已经熔不了。

而碳和碳化硅对中子又都相对透明，中子进得去、裂变产物出不来。

于是碳化硅在这台反应堆里出现了两回。

在微米尺度上，它是每一颗燃料的壳。

在两米尺度上，它是整个堆芯的骨。

给堆芯致密化用的化学气相渗透，和给燃料镀壳的化学气相沉积，本就是同宗的工艺。

AMPERA的公开信息说它有一套自家的专有喷射工艺专造这些钍燃料颗粒，握着六十多项专利。

似乎是暗示用了类似的粘接剂喷射的工艺但可能材料完全不同。

再问用了哪种3D打印技术？

回答这个问题，我们继续研究，发现了一家叫ADDiTEC的公司。

这家公司同样是马修斯创立、并亲自当CEO的兄弟公司。

ADDiTEC总部也在佛罗里达，2023年从施乐手里接过了ElemX液态金属喷射产品线，美国海军就把它的集装箱式打印机搬上军舰，在海上直接打铝合金零件。

延伸阅读：国内尚无竞品的液态金属喷射3D打印前高管访谈：按需制造战场补给模式

显然，那台被反复提到的、约十英尺见方、已经在给航运和国防客户供货的打印机，就是它。

液态金属喷射（LMJ），把金属丝送进坩埚、感应加热熔成液态，再用电磁脉冲把熔融金属一滴滴喷出来叠成零件，专攻铝、铜这类低熔点金属。

另外这家公司还掌握激光定向能量沉积（LDED），用六千瓦激光把金属焊丝熔在熔池里，堆积速度快、适合大件。

这个公司还有个把这两样加CNC铣削合到一起的集装箱式混合平台。

看出问题了吗？

这两套工艺，本质都是把金属熔化再成型。

而前面我们提到的碳化硅是陶瓷，LMJ和LDED都做不出碳化硅件。

可偏偏AMPERA说堆芯就是3D打印打的，有报道也说ADDiTEC供碳化硅部件。

这中间的联系，我们从已知公开信息对不上。

猜测要么用了某种创新材料，要么是不同的部分用了不同的打印技术，比如金属打印的某种金属零部件，比如压力容器相关。

一座能装进集装箱的核电厂

从反应到发电，这台机器处处围着紧凑化和自动化的目标运行。

堆芯烧出来的热，先用氦气带出来，再交给一种特殊的二氧化碳。

它被高温高压压得像液体一样稠密，却仍能像气体一样流动，业内管它叫超临界二氧化碳。

这股又热又高压的气体冲过一台涡轮机，把叶片和转轴吹得飞快旋转，转轴带着发电机一起转，热就变成了电；

用过的二氧化碳冷下来，再打回去接着循环。

关键在于，超临界二氧化碳比蒸汽稠密得多，同样发这么多电，需要的机器却能小得多，所以这台涡轮机连同整个发电部件，整机只有约八十六立方米，正好塞进一个标准集装箱，单个堆芯约发十五兆瓦电，两个并联就是三十兆瓦，差不多刚好喂饱一座数据中心。

集装箱化又用上了许多西方核电企业已经在用的招数，把电源直接贴到机房边上自建，绕开电网的长周期审批和新建。

运维这头，公司搞了个叫NeuralTwin的数字孪生，用AI管设计、优化和运行，产品可以不买断走租赁和购电协议。

这套逻辑之外，西方在国防、海事、工业这些同样缺稳定电力的场景，也都有其他案例。

热闹之外

碳化硅打印进核不是AMPERA首创，AMPERA说的第一，应该指的是全尺寸、堆芯加压力容器的一整个模块。

另外，我们最关心的工艺，堆芯的全尺寸生产到底用了什么设备、怎么做的后处理并不确定。

还有那套聚变裂变混合的中子源要在反应堆里稳定跑几十年，感觉是个极重的工程赌注，聚变裂变混合是否成熟？

眼下摆出来的感觉更多只是一个没装燃料的样件。

PR内容说无燃料原型今年底才敲定，带燃料的据说要等明年底，商业交付说是2028到2029年，很多数字仍是公司自述。

很多事情只能等真正交付的时候再看。

写在最后，回到能源题

AI越往前走，对于西方来说，卡住它的是电。

一座数据中心动辄要吃掉一座城市的用电，而西方电网和大电厂的建设速度，远远追不上AI模型成长的速度。

3D打印微型反应堆之所以诱人，正是冲着这道瓶颈去的。

它把电厂从一座要盖十年、就地浇筑的工程，变成一件能在流水线上论台数复制、按集装箱发货的产品，用制造的速度去追需求的速度。

AMPERA还得先过材料、燃料、辐照和监管这几关，眼下披露的一切都还停在设计和样件上，能不能兑现，我们感觉还差很多细节。

但趋势已经清晰，当电成了AI的天花板，最快的办法是把核反应堆做成独立产品、能被运到数据中心旁边、也能被一台台复制生产的量产产品。

AI催生出新的能源新解决方案，新方案押注核能微型化我们已经看到了许多案例，而近乎每个案例里都有3D打印的参与。

四舍五入看，AI时代离不开3D打印。

AM易道本文许多内容基于公开信息以及对3D打印技术的理解和推测而表述，对于核能专业知识理解有限，可能存在表述错误，欢迎读者评论区指正。