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.
Aproape oricine din lume face parte dintr-o comunitate, fie mare sau mică Și toate aceste comunități au nevoi similare. Au nevoie de lumină, au nevoie de căldură, au nevoie de aer condiționat. Oamenii nu funcționează prea bine când e prea cald sau prea rece. Au nevoie de hrană care să fie crescută sau furnizată, distribuită și depozitată în siguranță. Au nevoie ca deșeurile să fie colectate, îndepărtate și procesate. Oamenii din comunitate trebuie să poată merge dintr-un loc în altul cât mai repede posibil. Iar furnizarea energiei reprezintă baza tuturor acestor activități. Energia sub formă de electricitate furnizează lumină și aer condiționat. Energia sub formă de căldură ne ține de cald. Energia sub formă chimică furnizează fertilizatori; alimentează utilajele agricole și asigură energia de transport.
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.
Am petrecut 10 ani lucrând la NASA. La începuturile mele acolo, în anul 2000, eram foarte interesat de comunități. Și ăsta e tipul de comunitate la care mă gândeam, o comunitate lunară. Avea aceleași nevoi ca o comunitate de pe Pământ, dar avea unele constrângeri unice. Și a trebuit să ne gândim cum vom furniza energie pentru această comunitate unică. Nu există cărbune pe Lună. Nu există petrol. Nu există gaze naturale. Nu există atmosferă. Nu există vânt, de asemenea. Iar energia solară are o problemă reală: Luna orbitează în jurul Pământului o dată pe lună. Pentru două săptămâni soarele coboară, iar panourile solare nu mai produc energie. Dacă vrei să stochezi suficientă energie în baterii pentru două săptămâni, pur și simplu nu e practic. Deci energia nucleară e singura opțiune.
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.
În 2000 nu știam prea multe despre energia nucleară, deci am început să învăț. Aproape toată energia nucleară utilizată astăzi pe Pământ utilizează apa ca agent principal de răcire. Aceasta are unele avantaje, dar are și multe dezavantaje. Dacă vrei să generezi electricitate, trebuie să obții o apă mai fierbinte decât în mod normal. La o presiune normală, apa va fierbe la 100 de grade Celsius. Asta nu e suficient de fierbinte pentru a genera eficient electricitate. Deci, reactoarele răcite cu apă trebuie să funcționeze la presiuni mai mari decât presiunea atmosferică. Unele reactoare răcite cu apă funcționează la o presiune de peste 70 de atmosfere, iar altele trebuie să funcționeze la o presiune de 150 de atmosfere. Nu există alternativă; asta trebuie făcut pentru a genera electricitate utilizând un reactor răcit cu apă. Asta înseamnă că trebuie construit un reactor răcit cu apă ca un vas sub presiune, cu pereți de oțel de peste 20 de centimetri grosime. Dacă pare greu, e pentru că este.
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.
Lucrurile merg foarte rău dacă apare un accident și se pierde presiunea din interiorul reactorului. Dacă apă lichidă la 300 de grade Celsius se depresurizează brusc, nu rămâne lichidă pentru mult timp; se transformă în aburi. Deci, reactoarele răcite cu apă sunt construite în interiorul unor clădiri mari din ciment gros numite clădiri de izolare, a căror menire e să izoleze tot aburul care iese din reactor, dacă are loc un accident în care se pierde presiunea. Aburul necesită un volum de aproximativ 1.000 de ori mai mare decât apa lichidă, deci clădirea de izolare va fi foarte mare, în comparație cu mărimea reactorului.
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.
Un alt lucru rău se întâmplă dacă se pierde presiunea, iar apa se transformă în abur. Dacă nu se folosește un agent de răcire a combustibilului din reactor, se poate supraîncălzi și topi. Reactoarele pe care le avem astăzi folosesc oxid de uraniu ca combustibil. E un material ceramic similar ca proprietăți cu ceramica folosită la realizarea ceștilor de cafea sau a veselei, sau a cărămizilor folosite pentru șeminee. Ele sunt stabile chimic, dar nu sunt foarte bune în a transfera căldura. Dacă se pierde presiunea, se pierde apa, și curând combustibilul se va topi și va elibera produsele fisiunii nucleare din el.
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.
Realizarea combustibilului nuclear solid e un proces complicat și scump. Și se extrage mai puțin de un procent din energia combustibilului nuclear înainte să fie scos din reactor. Reactoarele răcite cu apă prezintă încă o provocare: trebuie să fie lângă mari cantități de apă, unde aburul pe care îl generează poate fi răcit și condensat. Altfel, nu pot genera energie electrică. Nu există lacuri sau râuri pe Lună, deci toate astea sugerează că reactoarele răcite cu apă nu sunt o alegere potrivită pentru o comunitate lunară. Și sunt acord.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Am avut norocul să aflu despre o altă formă de energie nucleară care nu prezintă toate aceste probleme dintr-un motiv foarte simplu: nu se bazează pe răcirea cu apă, și nu folosește combustibil solid. Surprinzător, se bazează pe sare.
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.
Într-o zi, eram la slujba unui prieten și am observat o carte pe raft, „Reactoare cu Combustibil Lichid.” Eram interesat și l-am întrebat dacă o pot împrumuta. Din acea carte am aflat despre studii de cercetare din SUA din anii 1950, despre un tip de reactor care nu se baza pe combustibil solid sau pe răcirea cu apă. Nu avea problemele reactoarelor răcite cu apă, și din acest motiv era destul de elegant. Utiliza un amestec de săruri de fluor ca combustibil nuclear, în special fluorură de litiu, beriliu, uraniu și toriu. Sărurile de fluor sunt remarcabil de stabile chimic. Ele nu reacționează cu aerul și cu apa. Trebuie să fie încălzite la aproximativ 400 de grade Celsius pentru a putea fi topite. Dar asta e practic perfect pentru generarea electricității într-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.
Aici e adevărata magie: nu trebuie să funcționeze la presiune mare. Și asta face marea diferență între ele. Asta înseamnă că nu trebuie să fie în vase grele, presurizate, din oțel gros, nu trebuie să utilizeze apă pentru răcire și nu există nimic în reactor care să facă o mare schimbare a densității, așa cum e apa. Deci, clădirea de izolare din jurul reactorului poate fi mult mai mică și mai compactă. Față de combustibilii solizi care se pot topi dacă nu sunt răciți, acești combustibili lichizi de fluor sunt deja topiți, la o temperatură mult mai joasă. Când funcționează există un mic dop aici, în partea de jos a vasului reactor. Acest dop e realizat dintr-o bucată de sare înghețată ce trebuie menținut înghețat prin suflarea unui gaz rece pe exteriorul conductei. Dacă există o urgență și se pierde toată energia reactorului nuclear, micul ventilator se oprește, dopul înghețat de sare se topește, iar combustibilul lichid de fluor din interiorul reactorului se scurge din vas, prin conductă într-un alt vas numit rezervor de golire. În interiorul rezervorului de golire, totul e configurat pentru a maximiza transferul căldurii, încât să reducă temperatura pasiv pe măsură ce sarea se răcește. În reactoarele răcite cu apă, în general trebuie să furnizați electricitate reactorului, pentru a păstra circularea apei și prevenirea topirii, așa cum am văzut în Japonia. Dar în acest reactor, dacă se pierde energia reactorului, el se oprește singur fără intervenția omului, și se pune singur într-o configurație controlată și sigură.
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.
Asta a sunat prea frumos pentru mine, și am fost entuziasmat de potențialul utilizării reactorului cu fluor lichid, pentru alimentarea unei comunități lunare. Dar apoi am aflat despre toriu și totul suna și mai bine. Toriul e un combustibil nuclear natural care e de patru ori mai frecvent în scoarța Pământului decât uraniul. Poate fi folosit în reactoarele cu fluorură lichidă de toriu pentru producerea de electricitate, a căldurii și a altor produse valoroase. E atât de dens energetic încât se poate ține în palmă cantitatea necesară pentru 100 de ani. Toriul e de asemenea comun pe Lună și ușor de găsit. Asta e o hartă a locurilor cu toriu de pe Lună. Toriul are o semnătură electromagnetică care-l face ușor de găsit, chiar și dintr-o navă spațială.
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.
Cu energia generată dintr-un reactor cu fluorură lichidă de toriu, putem recicla tot aerul, apa și deșeurile din comunitatea lunară. De fapt, acest lucru ar fi o cerință absolută pentru succes. Am putea crește cerealele necesare pentru hrănirea membrilor comunității, chiar și pe durata celor două săptămâni de noapte lunară, utilizând energia reactorului. Se pare că reactorul cu fluorură lichidă de toriu poate fi sursa de energie care poate realiza o colonie lunară auto-sustenabilă. Dar am o întrebare simplă:
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.
dacă e un lucru atât de bun pentru o comunitate de pe Lună, de ce nu e și pentru una de pe Pământ, pentru o comunitate a viitorului, auto-sustenabilă și independentă energetic? Aceleași tehnici de reciclare și de generare a energiei care ar putea avea un impact puternic asupra supraviețuirii pe Lună, ar putea avea un impact puternic asupra supraviețuirii pe Pământ. Chiar acum, ardem combustibil fosili deoarece ei sunt ușor de obținut și pentru că putem. Din păcate, ei fac ca o parte din planeta noastră să arate ca Luna. Utilizarea combustibililor fosili ne antrenează în conflicte în regiunile instabile ale lumii și costă bani și vieți.
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.
Lucrurile ar putea fi foarte diferite dacă am utiliza toriul. Putem utiliza toriul de aproximativ 200 de ori mai eficient decât utilizăm acum uraniul. Și pentru că reactorul e capabil să elibereze aproape totală energia toriului, asta reduce deșeurile generate de sute de ori față de uraniu, și de milioane de ori față de combustibilii fosili. Vom mai avea nevoie de combustibili lichizi pentru vehicule și utilaje, dar am putea genera acești combustibili lichizi din dioxidul de carbon din atmosferă și din apă, așa cum face natura. Am putea genera hidrogen din descompunerea apei și să-l combinăm cu carbonul obținut din dioxidul din atmosferă, realizând combustibili cum sunt metanolul, amoniacul și eterul dimetilic, care ar putea fi un înlocuitor direct al combustibililor fosili. Imaginați-vă o benzină și o motorină cu emisii neutre, sustenabilă și auto-produsă.
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.
Avem suficient toriu? Da, avem. De fapt, în Statele Unite avem peste 3.200 de tone de toriu care a fost depozitat acum 50 de ani, și momentan sunt îngropate într-un șanț de mică adâncime din Nevada. Acest toriu ar putea produce energia utilizată de Statele Unite în trei ani. Și toriul nu e o substanță rară. Există multe locuri cum e aceasta din Idaho, unde o zonă cât un teren de fotbal va produce suficient toriu în fiecare an pentru a alimenta întreaga lume.
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.
Utilizând tehnologia fluorurii lichide de toriu, ne putem îndepărta de aspectele dificile și scumpe ale reactoarelor nucleare actuale, cu combustibil solid și răcite cu apă. Nu am mai avea nevoie de reactoare mari sub presiune mare, și de uriașe clădiri de izolare. Nu am mai avea nevoie de mari turbine pe aburi cu eficiență scăzută. Nu ar mai trebui să avem o infrastructură de transport atât de mare, deoarece toriul e o sursă de energie portabilă care poate fi localizată acolo unde e nevoie de ea. Un reactor cu fluorură lichidă de toriu va fi foarte compact, foarte eficient energetic și sigur, care va produce energia necesară zi și noapte, indiferent de condițiile de vreme. În 2007, am utilizat cinci miliarde de tone de cărbuni, 31 de miliarde de barili de petrol și cinci trilioane de metri cubi de gaze naturale, și 65.000 de tone de uraniu pentru necesarul energetic al lumii. Cu toriul, am putea face același lucru cu doar 7.000 de tone de toriu care pot fi extrase dintr-un singur loc.
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.
Dacă aceste lucruri vi se par interesante, vă invit să vizitați website-ul nostru, unde o comunitate online entuziastă în creștere ce susține toriului, lucrează pentru a transmite lumii cum putem avea un viitor energetic sustenabil, sigur și curat, bazat pe energia toriului.
Thank you very much. (Applause)
Vă mulțumesc foarte mult! (Aplauze)