Nearly everyone in the world is part of some community, whether large or small. And all of these communities have similar needs. They need light, they need heat they need air-conditioning. People can't function very well when it's too hot or too cold. They need food to be grown or provided, distributed and stored safely. They need waste products to be collected, removed and processed. People in the community need to be able to get from one place to another as quickly as possible. And a supply of energy is the basis for all of these activities. Energy in the form of electricity provides light and air-conditioning. Energy in the form of heat keeps us warm. And energy in chemical form provides fertilizer; it drives farm machinery and transportation energy.
Casi todos formamos parte de una comunidad en el mundo, grande o pequeña. Y todas estas comunidades tienen necesidades muy parecidas. Necesitan luz, necesitan calor, necesitan refrigeración. La gente no funciona demasiado bien si hace mucho calor o mucho frío. Necesitan cultivar o producir alimentos, y distribuirlos y almacenarlos de forma segura. Los desechos deben recolectarse, eliminarse y procesarse. En una comunidad, la gente necesita trasladarse de un lugar a otro de la forma más rápida posible. Y estas actividades no serían factibles sin suministro de energía. La energía en forma de electricidad genera luz y refrigeración, en forma de calor nos mantiene calientes, en su forma química nos proporciona los fertilizantes, pone en funcionamiento maquinarias agrícolas y de transporte.
Now, I spent 10 years working at NASA. In the beginning of my time there in 2000, I was very interested in communities. But this is the kind of community I was thinking of -- a lunar community It had all of the same needs as a community on Earth would have, but it had some very unique constraints. And we had to think about how we would provide energy for this very unique community. There’s no coal on the Moon. There's no petroleum. There’s no natural gas. There's no atmosphere. There’s no wind, either. And solar power had a real problem: the Moon orbits the Earth once a month. For two weeks, the sun goes down, and your solar panels don't make any energy. If you want to try to store enough energy in batteries for two weeks, it just simply isn't practical. So nuclear energy was really the only choice.
Trabajé 10 años en la NASA, y cuando comencé allí en el año 2000, mi interés eran las comunidades. Pero me interesaba este tipo de comunidad: una comunidad lunar. Tenía las mismas necesidades que una comunidad terrestre, pero con algunas limitaciones muy particulares. Y el desafío era cómo proporcionar energía a esta comunidad tan especial. En la luna, no hay carbón. No hay petróleo. No hay gas natural. No hay atmósfera. Tampoco hay viento. Y la energía solar era un verdadero problema. La luna gira alrededor de la Tierra una vez al mes. Durante dos semanas, el sol queda oculto y los paneles solares no pueden generar energía. Si quisiéramos almacenar energía en baterías para dos semanas, no sería nada práctico. Por eso, la única opción era la energía nuclear.
Now, back in 2000, I didn't really know too much about nuclear power, so I started trying to learn. Almost all of the nuclear power we use on Earth today uses water as a basic coolant. This has some advantages, but it has a lot of disadvantages. If you want to generate electricity, you have to get the water a lot hotter than you normally can. At normal pressures, water will boil at 100 degrees Celsius. This isn't nearly hot enough to generate electricity effectively. So water-cooled reactors have to run at much higher pressures than atmospheric pressure. Some water-cooled reactors run at over 70 atmospheres of pressure, and others have to run at as much as 150 atmospheres of pressure. There's no getting around this; it's simply what you have to do if you want to generate electricity using a water-cooled reactor. This means you have to build a water-cooled reactor as a pressure vessel, with steel walls over 20 centimeters thick. If that sounds heavy, that's because it is.
Pero allá por el 2000, yo no sabía mucho de energía nuclear, así que empecé a investigar. Casi toda la energía nuclear actual se basa en el uso de agua como refrigerante básico. Si bien tiene su ventajas, también presenta muchas desventajas. Para generar electricidad, se debe elevar la temperatura del agua a niveles muy superiores a los normales. Bajo presión normal, el agua hierve a 100 °C, que es muy poca temperatura para generar electricidad de manera efectiva. por eso los reactores refrigerados por agua funcionan a una presión muy superior a la atmosférica. Algunos de estos reactores funcionan a más de 70 atmósferas de presión, y otros llegan a las 150 atmósferas. No hay otra manera. Es lo que se requiere para generar electricidad con un reactor refrigerado por agua. Por eso el reactor debe construirse como un recipiente a presión con paredes de acero de más de 20 cm de espesor. Si parece pesado, pues lo es.
Things get a lot worse if you have an accident where you lose pressure inside the reactor. If you have liquid water at 300 degrees Celsius and suddenly you depressurize it, it doesn't stay liquid for very long; it flashes into steam. So water-cooled reactors are built inside of big, thick concrete buildings called containment buildings, which are meant to hold all of the steam that would come out of the reactor if you had an accident where you lost pressure. Steam takes up about 1,000 times more volume than liquid water, so the containment building ends up being very large, relative to the size of the reactor.
El problema surge cuando se produce un accidente con pérdida de presión en el reactor. Si el agua líquida a 300 °C se despresuriza de repente, se transforma instantáneamente en vapor. Por ello, estos reactores se construyen dentro de edificios de hormigón macizo llamados edificios de contención, capaces de soportar todo el vapor que saldría del reactor en caso de un accidente con pérdida de presión. El vapor ocupa unas 1000 veces más volumen que el agua líquida. Por ello, el edificio de contención es mucho más grande que el reactor. Hay otro gran problema que ocurre si se pierde presión y se evapora el agua.
Another bad thing happens if you lose pressure and your water flashes to steam. If you don't get emergency coolant to the fuel in the reactor, it can overheat and melt. The reactors we have today use uranium oxide as a fuel. It's a ceramic material similar in performance to the ceramics we use to make coffee cups or cookware or the bricks we use to line fireplaces. They're chemically stable, but they're not very good at transferring heat. If you lose pressure, you lose your water, and soon your fuel will melt down and release the radioactive fission products within it.
Sin un refrigerante de emergencia, el combustible en el reactor puede sobrecalentarse y fundirse. El combustible de los reactores actuales es el óxido de uranio. Es un material cerámico de comportamiento muy parecido al que se usa para fabricar tazas u ollas de cocina, o ladrillos para revestir chimeneas domésticas. Son químicamente estables, pero ineficientes para transmitir calor. Si se pierde la presión, se pierde el agua, se funde el combustible y se liberan los productos radiactivos de la fisión. Fabricar un combustible nuclear sólido es un proceso complejo y costoso.
Making solid nuclear fuel is a complicated and expensive process. And we extract less than one percent of the energy for the nuclear fuel before it can no longer remain in the reactor. Water-cooled reactors have another additional challenge: they need to be near large bodies of water, where the steam they generate can be cooled and condensed. Otherwise, they can't generate electrical power. Now, there's no lakes or rivers on the Moon, so if all of this makes it sound like water-cooled reactors aren't such a good fit for a lunar community, I would tend to agree with you.
No podemos extraer más que el 1 % de la energía del combustible, luego de lo cual se agota y hay que sacarlo del reactor. Los reactores refrigerados por agua tienen otro inconveniente: deben estar cerca de grandes espejos de agua, donde el vapor que generan pueda enfriarse y condensarse. Si no, no pueden generar energía eléctrica. En la luna no hay lagos ni ríos, de modo que si les parece que este tipo de reactores no serían ideales para instalar en la luna, les daría la razón.
(Laughter)
(Risas)
I had the good fortune to learn about a different form of nuclear power that doesn't have all these problems, for a very simple reason: it's not based on water-cooling, and it doesn't use solid fuel. Surprisingly, it's based on salt.
He tenido la suerte de conocer otro tipo de energía nuclear que no presenta estos inconvenientes por una razón muy sencilla: no usa agua como refrigerante ni usa combustibles sólidos. Sorprendentemente, funciona a base de sales.
One day, I was at a friend's office at work, and I noticed this book on the shelf, "Fluid Fuel Reactors." I was interested and asked him if I could borrow it. Inside that book, I learned about research in the United States back in the 1950s, into a kind of reactor that wasn't based on solid fuel or on water-cooling. It didn't have the problems of the water-cooled reactor, and the reason why was pretty neat. It used a mixture of fluoride salts as a nuclear fuel, specifically, the fluorides of lithium, beryllium, uranium and thorium. Fluoride salts are remarkably chemically stable. They do not react with air and water. You have to heat them up to about 400 degrees Celsius to get them to melt. But that's actually perfect for trying to generate power in a nuclear reactor.
Una vez, en la oficina de un amigo, vi entre sus libros uno sobre reactores de combustible líquido. Me interesó tanto que se lo pedí prestado. Allí leí sobre una investigación que se hizo en EE. UU. por los años 50 sobre un tipo de reactor que no usaba combustible sólido ni agua como refrigerante. No tenía los problemas del reactor refrigerado por agua, por una sencilla razón. Como combustible nuclear, usaba una mezcla de sales de flúor, específicamente los fluoruros de litio, berilio, uranio y torio. Los fluoruros son sustancias químicamente muy estables. No reaccionan con el aire ni el agua. Para fundirlas, es necesario llevarlas hasta los 400 °C. Pero eso es ideal para generar electricidad en un reactor nuclear.
Here's the real magic: they don't have to operate at high pressure. And that makes the biggest difference of all. This means they don't have to be in heavy, thick steel pressure vessels, they don't have to use water for coolant and there's nothing in the reactor that's going to make a big change in density, like water. So the containment building around the reactor can be much smaller and close-fitting. Unlike the solid fuels that can melt down if you stop cooling them, these liquid fluoride fuels are already melted, at a much, much lower temperature. In normal operation, you have a little plug here at the bottom of the reactor vessel. This plug is made out of a piece of frozen salt that you've kept frozen by blowing cool gas over the outside of the pipe. If there's an emergency and you lose all the power to your nuclear power plant, the little blower stops blowing, the frozen plug of salt melts, and the liquid fluoride fuel inside the reactor drains out of the vessel, through the line and into another vessel called a drain tank. Inside the drain tank, it's all configured to maximize the transfer of heat, so as to keep the salt passively cooled as its heat load drops over time. In water-cooled reactors, you generally have to provide power to the plant to keep the water circulating and to prevent a meltdown, as we saw in Japan. But in this reactor, if you lose the power to the reactor, it shuts itself down all by itself, without human intervention, and puts itself in a safe and controlled configuration.
Y lo más maravilloso de todo es que no necesitan estar a alta presión. Y esa es la mayor diferencia. No se necesitan esos recipientes a presión, de acero grueso y pesado, no se necesita agua para refrigerar, y nada en el reactor cambiará su densidad tan drásticamente como lo hace el agua. Así, el edificio de contención que encierra al reactor puede ser mucho más pequeño. Los combustibles sólidos se funden si no se refrigeran, pero estos combustibles líquidos de fluoruro ya están fundidos, a una temperatura muchísimo menor. En condiciones normales, hay un pequeño tapón aquí en la base del reactor. Este tapón es un trozo de sal congelada que se mantiene en ese estado con un gas refrigerado que circula alrededor del tubo. Si hay una emergencia y se corta el suministro de energía a toda la planta, el gas refrigerado deja de circular, el tapón de sal congelada se funde, y el combustible de fluoruro líquido dentro del reactor empieza a desagotar por la tubería hasta un tanque de drenaje. El interior de este tanque está diseñado para maximizar la transferencia de calor, y así mantener la sal pasivamente refrigerada mientras va perdiendo su carga calórica. En los reactores refrigerados por agua es necesario suministrar energía para que el agua circule y así evitar que se fundan, como ocurrió en Japón. Pero este reactor, si se le corta el suministro de energía, se detiene solo, sin intervención humana, y adopta una configuración segura y controlada.
Now, this was sounding pretty good to me, and I was excited about the potential of using a liquid fluoride reactor to power a lunar community. But then I learned about thorium, and the story got even better. Thorium is a naturally occurring nuclear fuel that is four times more common in the Earth's crust than uranium. It can be used in liquid fluoride thorium reactors to produce electrical energy, heat and other valuable products. It's so energy-dense that you could hold a lifetime supply of thorium energy in the palm of your hand. Thorium is also common on the Moon and easy to find. Here's an actual map of where the lunar thorium is located. Thorium has an electromagnetic signature that makes it easy to find, even from a spacecraft.
Todo esto me parecía perfecto, y me entusiasmaba el potencial de los reactores de fluoruro líquido para dar energía a una comunidad lunar. Luego me enteré del torio, y el panorama fue aún mejor. El torio es un combustible nuclear natural, cuatro veces más común en la corteza terrestre que el uranio. Se lo puede usar en reactores a base de fluoruro de torio para producir energía eléctrica, calor y otros productos de valor. Su densidad energética es tal, que el suministro para toda una vida cabe en la palma de la mano. Además, el torio es común en la luna, y fácil de encontrar. Este mapa lunar muestra los sitios que contienen torio. Tiene una señal electromagnética que facilita su localización, aun desde una nave espacial.
With the energy generated from a liquid fluoride thorium reactor, we could recycle all of the air, water and waste products within the lunar community. In fact, doing so would be an absolute requirement for success. We could grow the crops needed to feed the members of the community even during the two-week lunar night, using light and power from the reactor. It seemed like the liquid fluoride thorium reactor, or LFTR, could be the power source that could make a self-sustainable lunar colony a reality.
Con la energía de un reactor de fluoruro de torio líquido, se podría reciclar todo el aire, el agua y los desechos de la comunidad lunar. De hecho, esto sería crucial para el éxito del proyecto. Se podrían cultivar alimentos aun en las dos semanas de noche lunar, solo con la luz y la energía del reactor. El reactor de fluoruro de torio líquido, parecía ser la fuente de energía que posibilitaría una colonia lunar autosostenible. Me pregunté: "Si esto puede permitirnos instalar una comunidad en la luna,
But I had a simple question: If it was such a great thing for a community on the Moon, why not a community on the Earth, a community of the future, self-sustaining and energy-independent? The same energy generation and recycling techniques that could have a powerful impact on surviving on the Moon could also have a powerful impact on surviving on the Earth. Right now, we're burning fossil fuels because they're easy to find and because we can. Unfortunately, they're making some parts of our planet look like the Moon. Using fossil fuels entangles us in conflict in unstable regions of the world and costs money and lives.
¿por qué no en la Tierra?". Una comunidad del futuro, autosostenible y energéticamente independiente. Las mismas técnicas de generación y reciclaje de energía que pueden permitirnos sobrevivir en la luna, también pueden posibilitar esa realidad en la Tierra. Hoy quemamos combustibles fósiles porque son fáciles de encontrar y porque tenemos los medios. Pero, lamentablemente, ya hay partes del planeta que se parecen a la luna. El uso de combustibles fósiles genera conflictos en zonas inestables del mundo, demanda grandes gastos y se cobra muchas vidas.
Things could be very different if we were using thorium. You see, in a LFTR, we could use thorium about 200 times more efficiently than we're using uranium now. And because the LFTR is capable of almost completely releasing the energy in thorium, this reduces the waste generated over uranium by factors of hundreds, and by factors of millions over fossil fuels. We're still going to need liquid fuels for vehicles and machinery, but we could generate these liquid fuels from the carbon dioxide in the atmosphere and from water, much like nature does. We could generate hydrogen by splitting water and combining it with carbon harvested from CO2 in the atmosphere, making fuels like methanol, ammonia, and dimethyl ether, which could be a direct replacement for diesel fuels. Imagine carbon-neutral gasoline and diesel, sustainable and self-produced.
Sería muy distinto si usáramos torio. En un reactor de sales fundidas el torio sería 200 veces más eficiente que el uranio actualmente en uso. Como este reactor es capaz de liberar la energía casi total del torio, los desechos se reducen en factores de centenas con respecto al uranio, y en factores de millones respecto a los combustibles fósiles. Aún necesitaremos combustibles líquidos para vehículos y maquinarias, pero estos podrían obtenerse a partir del dióxido de carbono atmosférico y del agua, como lo hace la naturaleza. Se podría generar hidrógeno descomponiendo agua, y luego, al combinarlo con carbono extraído del CO2 atmosférico, generar combustibles como el metanol, el amoníaco y el éter dimetílico, que bien podrían reemplazar los combustibles diesel. Imagínense gasolina y diesel neutrales en carbono, sostenibles y autoproducidos.
Do we have enough thorium? Yes, we do. In fact, in the United States, we have over 3,200 metric tons of thorium that was stockpiled 50 years ago and is currently buried in a shallow trench in Nevada. This thorium, if used in LFTRs, could produce almost as much energy as the United States uses in three years. And thorium is not a rare substance, either. There are many sites like this one in Idaho, where an area the size of a football field would produce enough thorium each year to power the entire world.
¿Tenemos suficiente torio? Sí. De hecho, en EE. UU. tenemos más de 3200 toneladas métricas de torio que se acopió hace 50 años y hoy está enterrado en Nevada en una zanja poco profunda. Utilizando este torio en reactores, podríamos abastecer el consumo de energía en EE. UU. durante tres años. Y el torio no es una sustancia rara. Hay muchos sitios como este, en Idaho, donde la superficie de un campo de fútbol produciría en un año suficiente torio para todo el mundo.
Using liquid fluoride thorium technology, we could move away from expensive and difficult aspects of current water-cooled, solid-fueled uranium nuclear power. We wouldn't need large, high-pressure nuclear reactors and big containment buildings that they go in. We wouldn't need large, low-efficiency steam turbines. We wouldn't need to have as many long-distance power transmission infrastructure, because thorium is a very portable energy source that can be located near to where it is needed. A liquid fluoride thorium reactor would be a compact facility, very energy-efficient and safe, that would produce the energy we need day and night, and without respect to weather conditions. In 2007, we used five billion tons of coal, 31 billion barrels of oil and five trillion cubic meters of natural gas, along with 65,000 tons of uranium to produce the world's energy. With thorium, we could do the same thing with 7,000 tons of thorium that could be mined at a single site.
Esta tecnología a base de torio nos libraría de la complejidad y los costos de generar energía con reactores de uranio refrigerados por agua. No necesitaríamos reactores de gran porte a alta presión, ni sus enormes edificios de contención. Tampoco grandes turbinas de vapor de baja eficiencia, ni tampoco una infraestructura de transmisión a larga distancia pues el torio es una fuente de energía fácil de transportar y se puede instalar cerca de donde se requiera. Un reactor de torio sería una instalación compacta, muy eficiente y segura, que produciría la energía necesaria todo el tiempo, en cualquier condición meteorológica. En 2007, usamos 5000 millones de toneladas de carbón, 31 000 millones de barriles de petróleo, 5 billones de m3 de gas natural y 65 000 toneladas de uranio para abastecer el consumo mundial de energía. Usando torio, podríamos hacer lo mismo con solo 7000 toneladas de material extraídas en un mismo sitio.
If all this sounds interesting to you, I invite you to visit our website, where a growing and enthusiastic online community of thorium advocates is working to tell the world about how we can realize a clean, safe and sustainable energy future, based on the energies of thorium.
Si este tema les interesa, los invito a visitar nuestro sitio web, donde una comunidad creciente y entusiasta de defensores del torio trabaja para informar al mundo que podemos hacer realidad un futuro con energía limpia, segura y sostenible a partir de la energía del torio.
Thank you very much. (Applause)
Muchas gracias.