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.
이 세상의 거의 모든 이들은 어떤 공동체에 속합니다. 그것이 작든 크든 간에요. 그리고 모든 공동체는 비슷한 것들을 필요로 합니다. 빛이 필요하고, 난방이 필요하며, 냉방도 필요합니다. 사람들은 너무 덥거나 추우면 제대로 일을 못하기 때문이죠. 재배되거나 공급되고, 유통되고 안전하게 비축된 식량이 필요합니다. 쓰래기들은 모아진 뒤 버려지거나, 처리되어야 하죠. 공동체에 속한 사람들은 최대한 빠르게 한곳에 다른 곳으로 이동할 수 있어야 합니다. 이 모든 활동의 기반은 에너지의 공급입니다. 전기에너지는 빛과 냉방을 공급합니다. 열 에너지는 우리를 따뜻하게 해주죠. 화학에너지는 비료를 제공합니다; 그것은 농업 기계와 수송에너지를 운행하게 해주죠.
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.
저는 10년 동안 NASA에서 일했습니다. 제가 처음 그 곳에서 일하기 시작한 2000년에는 공동체에 굉장히 흥미가 많았습니다. 하지만 제가 생각한 공동체는 달에 있는 사회 그것은 지구에 있는 공동체와 똑같은 것을 필요로 했습니다 하지만 굉장히 독특한 제약을 가지고 있죠. 그리고 우리는 이 사회에 어떻게 에너지를 공급해야 할지 생각해야 합니다. 달에는 석탄이 없습니다. 석유도 없고 천연가스도 없죠. 대기도 없습니다. 바람도 없죠. 태양열 발전은 한 가지 현실적인 문제가 있었습니다: 달은 지구를 한달에 한 번씩 돕니다. 2 주마다 해는 지기 때문에 태양광 패널은 에너지를 생산하지 못하겠죠. 만약 2주동안 배터리 안에 충분한 에너지를 비축하려 한다면 그것은 현실적이지 않겠죠. 따라서 원자에너지가 유일한 선택지이죠.
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.
2000년에 저는 원자력 에너지를 잘 알지 못했습니다. 그래서 공부하기 시작했죠. 현재 우리가 사용하는 거의 모든 핵에너지는 기초적인 냉각수인 물을 사용합니다. 이 것은 몇몇 장점들도 있지만, 여러가지 단점도 있습니다. 만약 전기를 생산하려면 평소보다 훨씬 더 물을 매우 뜨겁게 해야 합니다. 표준 기압에서 물은 섭씨 100도에 끓습니다. 이 온도는 전기를 효율적으로 생산하기에는 부족합니다. 따라서 수냉식 원자로는 대기압보다 훨씬 더 높은 압력에서 가동되어야 합니다. 몇몇 수냉식 원자로는 70 기압 이상에서 가동됩니다, 그리고 다른 수냉식 원자로들은 150기압에서 가동되죠. 이 문제는 해결할 방법이 없습니다; 수냉식 원자로를 이용해 전기를 생산하려면 꼭 해야하는 일이기 때문입니다. 이는 수냉식 원자를 만들 때 20cm가 넘는 두께의 강철로 압력용기를 만들어야 됨을 의미합니다. 이게 무겁게 들린다면, 진짜 그렇기 때문입니다.
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.
만약 원자로 내부에서 압력이 사라지는 사고가 발생할 경우 상황은 훨씬 악화됩니다. 만약 영하 300도인 액체상태의 물을 순식간에 감압한다고 생각해보세요. 그것은 액체로 아주 잠시만 머물러 있을 겁니다. 수증기로 순식간에 변하니까요. 따라서 수냉식 원자로들은 격납건물이라 불리는 크고 두꺼운 콘크리트 건물 안에 짓습니다. 이 건물의 역할은 반응기에서 나오는 모든 증기를 잡아놓는 것입니다. 만약 압력을 잃는 사고를 격게 된다면 증기는 물보다 약 1000배나 많은 부피를 차지하기 때문에 격납건물의 크기가 원자로에 비해 매우 커지게 됩니다.
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.
압력을 잃을 경우 생기는 또 다른 안 좋은 일은 물이 수증기로 변한다는 것입니다. 만약 반응기의 연료에 비상 냉각수를 넣지 못하면, 반응로는 과열되고 녹을 수가 있습니다. 현재 우리가 쓰는 원자로는 산화 우라늄을 연료로 사용합니다. 이것은 세라믹재료로서 커피 컵이나 취사도구를 만들 때 사용하는 세라믹과 비슷한 기능을 합니다 벽난로를 만들 때 사용하는 벽돌과도 비슷한 기능을 합니다. 이 물질은 화학적으로 안정적이지만 열을 효율적으로 전달하지는 못합니다. 만약 압력을 잃으면, 물도 잃습니다, 곧 연료도 녹아버리면서 방사능으로 오염된 핵 분열의 생산물을 배출하겠죠.
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.
고체 핵 연료를 만드는 것은 매우 복잡하고 비쌉니다. 고체연료가 더 이상 원자로에 머무를 수 없을 때까지 핵 연료의 에너지 중에서 1%미만의 에너지만 추출할 수 있습니다 수냉식 원자로는 또 다른 문제점이 있습니다: 물이 많은 곳과 가까이 있어야 되죠. 원자로가 배출한 수증기가 식고 응결될 수 있도록 말이죠. 그렇지 않으면 원자로는 전기에너지를 생산할 수 없습니다. 하지만 달에는 호수나 강이 없습니다. 따라서 위에서 말한 수냉식 원자로는 달 사회와 잘 맞지 않습니다. 저도 동의하는 경향이 있습니다.
(Laughter)
(웃음)
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.
다행히 저는 아주 간단한 이유로 위에서 애기한 문제들이 없는 다른 형태의 원자력을 배울 수 있는 기회를 얻을 수 있었습니다. 이 원자력은 수냉을 사용하지 않고, 고체연료를 사용하지 않습니다. 놀랍게도 그것은 소금을 기반으로 합니다.
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.
어느날 저는 직장에 있는 친구의 사무실에 있었습니다, 그리고 저는 서랍에서 '유체 연료 원자로'라는 책을 발견했죠. 관심이 생긴 저는 제 친구에게 혹시 빌릴 수 있을지 물어보았습니다. 책 안에서, 저는 1950년대에 미국에서 진행된 연구에 대해 알 수 있었습니다. 고체연료나 수냉을 쓰지 않는 원자로에 관한 연구였죠. 그것은 수냉식 원자로가 가지고 있는 문제점들이 없었습니다. 그 이유는 꽤 청조했습니다. 그것은 핵원료로 불화 베릴륜, 리튬, 베릴륨 그리고 토륨과 같은 불화물을 사용합니다. 불소 염들은 화학적으로 매우 안정적입니다. 물과 공기와 반응하지 않으며, 녹이기 위해선 약 400도로 가열해야 합니다. 이것은 원자로에서 전기를 생산하는데에 매우 적합합니다.
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.
진짜 장점은 여기에 있습니다: 불소 염들은 높은 압력에서 가동되지 않아도 됩니다. 이것이 다른 것과 비교했을 때 가장 큰 장접입니다. 이것은 원자로가 무겁고 두꺼운 강철 압력 용기가 필요하지 않단 뜻입니다. 또한, 냉각수로 물이 필요 없습니다. 그렇게 되면 반응로 안에는 물과 같이 밀도에 영향을 미치는 것들이 없게 됩니다. 따라서 발전소 주위의 격납건물이 더 작고 딱 맞을 수 있습니다. 냉각을 중단하면 녹아버리는 고체 연료들과는 다르게, 액체 연료는 아주 낮은 온도에 이미 녹아져 있습니다. 평범한 원자로일 경우, 원자로 바닥에 작은 플러그가 있습니다. 플러그는 파이프 밖에서 뿜어져 나오는 차가운 가스로 냉각된 염제로 만들어져 있습니다 만약 비상사태로 원자력 발전소의 전력을 모두 잃게 된다면 냉각 기체를 배출하는 파이프는 가동을 멈춥니다, 그렇게 되면 냉각된 염제 플러그는 녹게 되고 원자로 안에 있는 액체 불화 염료는 선과 배수 탱크라는 그릇을 통해 밖으로 배수 됩니다. 탱크 안은 열 전달을 극대화하도록 설계되어 있습니다. 따라서 열부하가 시간이 지나 떨어질수록 염제가 식을 수 있게 됩니다. 수냉식 원자로에서는, 물을 계속 순환시키고, 원자로 노심의 용율을 방지하기 위해 전력을 공급해야 합니다, 일본의 사고에서 볼 수 있듯이요. 하지만 이 원자로의 경우, 만약 전력공급이 중단되면 사람의 간섭없이 원자로 스스로 멈춥니다, 그리고 안전하고 제어된 형태로 머물죠.
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.
이것은 제게 매우 좋아 보였습니다, 그리고 저는 달의 사회에 전력공급에 액체 불소 원자로가 쓰여질 가능성을 보고 흥분했습니다. 하지만 그 뒤 저는 토륨에 관해 알게 되었고 상황은 훨씬 더 좋아졌습니다. 토륨은 자연적으로 발생하는 핵 연료로써 지구의 지각에서 우라늄보다 4배 정도 더 흔합니다. 이것은 액체 불소 토륨 반응기에서 전기, 열, 다른 상품을 생산하는데 사용될 수 있습니다. 토륨의 에너지 밀도는 매우 높아서, 손바닥에 있는 양만으로도 여러분이 평생 쓸 수 있는 에너지를 얻을 수 있습니다. 또한, 토륨은 달에서 흔하고 찾기 쉽습니다. 이것은 달의 토륨 위치를 표기한 지도입니다. 토륨은 전자기적 특징을 가지고 있어서 우주선에서도 쉽게 찾을 수 있습니다.
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.
액체 불소 토륨 원자로에서 생산된 에너지로 우리는 공기, 물, 폐기물들을 달 사회내에서 재활용할 수 있습니다. 사실, 그렇게 하는 것이 성공을 위한 필수 요소일 것입니다. 우리는 공동체 구성원들을 위해 2주간의 달의 밤 동안에도 원자로에서 생산된 빛과 에너지를 이용해 공동체 구성원들을 위한 작물들을 제배할 수도 있습니다. 액체 불소 원자로 혹은 LFTR가 자급자족할 수 있는 달 사회의 에너지원이 되는 것이 현실화 되는 것 처럼 보였습니다.
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.
하지만 저는 간단한 질문이 있었습니다. 만약 이것이 달 사회에 매우 좋은 일이라면 지구에 있는 사회, 미래 사회가 자급자족하는 에너지 독립은 왜 안될까요? 달에서 생존하는데 영향력있는 효과를 가진 에너지 생산 및 재활용 기술이 지구에서 생존하는데 쓰여질 수도 있습니다. 지금, 우리는 화석연료를 사용하고 있습니다 찾기 쉽고 사용할 수 있기 때문입니다. 불행하게도, 그것은 우리 행성의 몇몇 부분들을 달처럼 만들고 있습니다. 화석연료의 사용은 우리를 갈등에 지구의 불안정한 지역에서 갈등에 얽매이게 하며 생명과 돈을 필요로 합니다.
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.
우리가 만약 토륨을 사용하게 된다면 이 상황이 매우 달라질 수도 있습니다. LFTR에서 우리는 토륨을 현재 우리가 우라늄을 쓰는 것보다 약 200배더 효율적으로 사용할 수 있습니다. 또한 LFTR은 토륨의 모든 에너지를 방출할 수 있기 떄문에 우라늄으로 인해 생산되는 폐기물들의 양을 몇백 배로 줄일 수 있고 화석연료로 인해 생산되는 폐기물들의 양은 몇백만 배로 줄일 수 있습니다. 우리는 여전히 운송수단과 기계들에 액체연료를 필요로 합니다. 하지만 대기 중의 이산화탄소와 물을 이용해, 자연이 그러듯 그 연료들을 만들어 낼 수 있습니다. 물을 분해해서 수소를 만들 수 있습니다. 이를 대기 중에 있는 이산화탄소로부터 추출된 탄소와 결합으로써 디젤 연료를 완전히 대체할 수 있는 메탄올, 암모니아, 메텔 에티르와 같은 연료를 만들 수 있습니다. 환경 파괴 없이 지속적이고, 스스로 생산이 가능한 탄소 중립적인 휘발유와 디젤을 상상해 보세요,
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.
토륨이 충분히 있을까요? 네, 충분히 있습니다. 사실 미국에는 50년전에 비축된 3200가량의 톤의 토륨이 있고 현재 네바다의 얕은 해구에 매장되어 있습니다. 만약 이 토륨이 LFTR에 사용된다면 미국이 3년 동안 사용할 에너지를 생산할 수 있습니다. 토륨은 희귀한 물질이 아닙니다. 이곳 말고도 아이다호주에는 토륨이 매장되어 있는 곳은 많습니다. 축구장만한 구역에 매년 온 세상에 에너지를 공급할 수 있는 양의 토륨이 매장되어 있죠.
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.
액체 불소 토륨 기술을 이용함으로써 현재 수냉식 고체연료형 우라늄 원자력의 비싸고 어려운 점들을 배제할 수 있습니다. 큰 고압력 원자로들과 그것들이 들어가는 큰 격납건물은 더 이상 필요 없어질 겁니다. 크고 효율성이 떨어지는 증기 터반 역시 필요 없겠죠. 많은 장거리 에너지 전달 인프라도 더 이상 필요 없어 질 겁니다. 왜냐하면 토륨은 필요한 곳에 위치할 수 있는 휴대성이 뛰어난 에너지원이기 때문이죠. 액체 불소 토륨 원자로는 우리가 밤 낮으로 필요할 에너지를 날씨의 영향을 받지 않고 생산할 수 있는 소형 시설로 에너지 효율적이며, 안전할 겁니다. 2007년에 우리는 50억톤의 석탄과 310억 배럴의 석유 5조 입방미터의 천연가스를 65,000톤의 우라늄과 함께 세계에 에너지를 공급하기 위해 사용했습니다. 토륨을 사용함으로써 똑같은 일을 한 주에서 채굴될 수 있는 7,000톤의 토륨으로 할 수 있습니다.
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.
만약 이 모든 것에 관심이 있으시다면 저희 웹사이트를 방문해 주세요. 여기서는 성장하는 열렬한 온라인 커뮤니티의 토륨 옹호자들이 세계를 향해 토륨의 에너지를 기반으로 우리가 어떻게 청결하고, 안전하고 지속 가능한 에너지 미래를 실현하는 방법에 대해 말하고 있습니다.
Thank you very much. (Applause)
감사합니다. (박수)