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.
Neredeyse dünyadaki herkes, küçük veya büyük bir topluluğun üyesidir ve bütün toplulukların benzer ihtiyaçları vardır. Aydınlatma, ısınma, ve klimaya ihtiyaç duyarlar. İnsanlar çok sıcak ve çok soğuk olduğunda iyi çalışamazlar. Gıdaların üretimi, temini ve güvenle depolanmasına ihtiyaç duyarlar. Atık ürünlerin toplanması, yok edilmesi ve işlenmesine ihtiyaç duyarlar. Ayrıca topluluk üyelerinin bir yerden bir yere olabildiğince hızlı gitmeleri gerekir ve enerji tedariki bütün bu faaliyetlerin temelidir. Elektrik halindeki enerji ışık ve soğutma sağlar. Isı halindeki enerji bizi sıcak tutar. Kimyasal enerji ise gübreleme sağlar; enerji tarım makinelerini çalıştırır taşımayı sağlar.
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.
NASA'da 10 yıl çalıştım. 2000'de ilk başladığım zamanlarda topluluklar konusuyla çok ilgileniyordum. Ancak üzerinde kafa yorduğum topluluk bu türdendi-- bir ay topluluğu. İhtiyaçları Dünya'daki bir toplulukla aynı olacaktı ancak çok benzersiz bazı kısıtlar da vardı. Bu özel topluluğa nasıl enerji sağlayacağımızı düşünmemiz gerekiyordu. Ay'da kömür yok. Petrol yok. Doğal gaz yok. Atmosfer yok. Rüzgâr da yok. Güneş enerjisinin de bir sorunu vardı: Ay, Dünya etrafındaki yörüngesini bir ayda tamamlar. İki hafta boyunca güneş çıkmaz ve güneş panelleriniz hiç enerji üretmez. İki hafta yetecek enerjiyi akülerde depolamak ise uygulanabilir bir şey değil. Bu yüzden tek seçenek nükleer enerjiydi.
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.
2000 yıllarında nükleer enerji hakkında fazla bilgim yoktu, o nedenle öğrenmeye çalıştım. Dünyadaki nükleer santrallerin neredeyse tamamı temel soğutucu olarak su kullanır. Bunun bazı avantajları olsa da pek çok dezavantajı da vardır. Elektrik üretmek için suyu normalde yapabileceğinizden çok daha fazla ısıtmanız gerekir. Normal basınç altında su 100 derecede kaynar. Bu sıcaklık verimli bir şekilde elektrik üretmek için yeterli değildir. Bu nedenle su-soğutmalı reaktörler atmosferik basınçtan çok daha yüksek basınçlarda çalışmalıdır. Bazı su soğutmalı reaktörler 70 atmosfer basınçta, bazıları ise 150 atmosfere varan basınç altında çalışır. Bunun işin kolayı yok, su soğutmalı bir reaktörle elektrik üretmek istiyorsanız böyle yapmak zorundasınız. Bunun anlamı, su soğutmalı reaktörleri 20 cm kalınlığında çelik duvarlı basınçlı bir kap gibi inşa etmek gerekiyor. Bu ağır mı görünüyor, çünkü öyle.
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.
İşler, basınç kaybına neden olan bir kaza olursa daha da sarpa sarar. Eğer 300 derecedeki sıvı suyun aniden basıncı azalırsa, uzun süre sıvı halde kalmaz, bir anda buhara dönüşür. Yani su soğutmalı reaktörler, basınç kaybına neden olacak bir kaza sonucu rektörden çıkacak buharı içeride tutacak, koruma binası denen büyük, kalın duvarlı binaların içine inşa edilirler Buhar, sudan 1000 kat fazla hacme sahiptir bu nedenle muhafaza binalarının boyutları rektöre göre çok daha büyüktür.
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.
Basınç kaybı sonucu suyun aniden buhara dönmesi başka kötü olaylara da yol açar. Reaktördeki yakıta acil soğutma sıvısını ulaştıramazsanız reaktör aşırı ısınıp eriyebilir. Bugünkü reaktörler yakıt olarak uranyum oksit kullanır. Bu, seramik bir malzemedir, porselen kahve fincanı, mutfak eşyası veya şömine tuğlası yapımında kullandığımıza benzer performansta bir malzemedir. Kimyasal olarak kararlı, ancak ısı transferinde iyi değildir. Basıncı kaybederseniz, suyu kaybedersiniz, çok geçmeden yakıtınız erir ve içindeki radyoaktif fizyon ürünlerini dişarı salar.
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.
Katı nükleer yakıt yapmak karmaşık ve pahalı bir işlemdir. Yakıttan, reaktörde kalabildiği süre boyunca içerdiği enerjinin sadece yüzde 1'ini özütleyebiliyoruz. Su soğutmalı reaktörlerin başka zorlukları da var: Ürettikleri buharın soğutulup yoğunlaştırılabilmesi için büyük su kaynaklarına yakın olmaları gerekiyor yoksa elektrik üretemezler. Ay üzerinde ne göl ne de ırmak var, yani su soğutmalı reaktörler bir ay topluluğu için uygun değil gibi, diyorsanız sizinle hemfikir olabilirim.
(Laughter)
(Gülüşmeler)
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.
Bütün bu sorunlara sahip olmayan farklı bir nükleer santral tipini öğrenme şansım oldu ve nedeni çok basitti: Su soğutmalı değildi ve katı yakıt kullanmıyordu. Şaşırtıcı biçimde tuz bazlıydı.
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.
Bir gün işte arkadaşın ofisindeyken raftaki bir kitabı fark ettim: "Sıvı Yakıtlı Reaktörler". İlgimi çekti ve ödünç alabilir miyim diye sordum. Kitaptan, 1950'li yıllarda Amerika'da katı yakıt veya su soğutma ile çalışmayan reaktör türü üzerine olan araştırma hakkında bilgi sahibi oldum. Su soğutmalı reaktörlerin sorunlarına sahip değildi ve nedeni ise oldukça açıktı; nükleer yakıt olarak florürlü tuz kullanıyordu spesifik olmak gerekirse; lityum, berilyum, uranyum ve toryum florür. Florürlü tuzlar kimyasal olarak kararlıdır. Hava ve su ile etkileşime girmezler. Erimeleri için 400 dereceye kadar ısıtmanız gerekir. Bu sıcaklık nükleer reaktörde enerji üretmek için mükemmeldir.
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.
Asıl büyüsü şurada: Yüksek basınçta çalışmaları gerekmez. En büyük farkı yaratan da bu. Yani ağır, kalın çelikten basınç tanklarına sahip olmaları gerekmiyor, soğutucu olarak su kullanmıyorlar ve reaktörün içinde su gibi ani yoğunluk değişimi yaratan hiçbir şey yok. Yani reaktörün çevresindeki muhafaza binası çok daha küçük ve kompakt olabilir. Soğutulmadığında eriyen katı yakıtların aksine sıvı florür yakıtlar çok daha düşük sıcaklıkta zaten erimiş haldedir. Normal işletim sırasında reaktör tankının altında küçük bir tıpa bulunur. Bu tıpa, donmuş tuzdan yapılmıştır ve içindeki borunun üzerine soğuk gaz üflenerek donmuş halde tutulur. Acil bir durum olur ve nükleer santralin bütün elektriği kesilirse bu küçük üfleyici durur ve donmuş tuz tıpa erir ve reaktörün içindeki sıvı florür yakıt bir boru hattıyla tanktan boşalarak drenaj tankı denen başka bir tankın içine akar. Drenaj tankı, ısı transferini maksimize edecek biçimde yapılmıştır ve böylece zamanla ısı yükü düştükçe tuzu pasif biçimde soğuk tutar. Su soğutmalı reaktörlerde su sirkülasyonu ile erimeyi önlemek için santrale elektrik sağlanması şarttır, Japonya'da gördüğümüz gibi. Ama bu reaktörde elektrik kesintisi yaşanırsa, insan müdahalesi olmadan kendini kapatır ve kendini güvenli ve kontrollü bir düzene geçirir.
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.
Bu kulağıma hoş gelmişti ve ay topluluğuna sıvı florürlü bir reaktörle enerji sağlama potensiyeli beni heyecanlandırmıştı. Fakat sonra toryumu öğrendim ve hikaye daha da iyi hale geldi. Toryum doğada bulunun bir nükleer yakıt ve yerkabuğunda uranyumdan dört kat daha yaygın. Elektrik, ısı enerjisi ve değerli ürünler elde etmek için sıvı florürlü toryum reaktöründe yakıt olarak kullanılabilir. O kadar yoğun enerjiye sahip ki size bir ömür yetecek toryum avucunuza sığabilir. Toryum Ay'da da yaygındır ve kolayca bulunabilir. İşte Ay üzerindeki toryumun yerini gösteren gerçek bir harita. Toryumun elektromanyetik izi onu uzay aracından bile kolayca bulunabilir yapar.
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.
Sıvı florürlü toryum reaktörlerinden elde edilen enerjiyle ay topluluğundaki tüm hava, su ve atık ürünler geri dönüştürülebilir. Aslında bunu yapmak başarı için mutlak bir gerekliliktir. İki haftalık ay gecelerinde bile topluluğu beslemek için gerekli ürünleri reaktörden gelen enerji ve ışığı kullanarak büyütebiliriz. Öyle görünüyor ki sıvı florürlü toryum rektörü LFTR'nin kendine yeten bir Ay topluluğu oluşturmada enerji kaynağı olabileceği bir gerçektir.
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.
Ama basit bir sorum vardı: Eğer bu Ay'daki bir topluluk için müthiş bir şeyse Dünya'daki gelecekte kendine yeten ve enerji bağımlılığı olmayan bir toplum için de olamaz mıydı? Ay'da hayatta kalmak konusunda güçlü bir etki yaratacak bu aynı enerji üretimi Dünya'da hayatta kalma konusunda da güçlü bir etki yapamaz mıydı? Şu anda fosil yakıtlar kullanıyoruz çünkü onları bulmak kolay ve bunu yapabiliyoruz. Bu yakıtlar maalesef gezegenin bazı bölgelerini Ay'a benzetiyor. Fosil yakıtlar kullanmak dünyanın istikrarsız kısımlarında bizi çatışmalara sürüklüyor para ve can kaybına neden oluyor.
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.
Eğer toryum kullansak her şey çok farklı olurdu. Bir LFTR'de toryum kullanabilsek bu şu andaki uranyumdan 200 kat daha verimli olurdu. Ve LFTR toryum içindeki enerjiyi neredeyse tamamen açığa çıkardığından bu uranyum kullanımından oluşan atığın yüzlerce kat azını ve fosil yakıtlardan oluşanın milyonlarca kat azını üretecektir. Araçlar ve makineler için yine de sıvı yakıta ihtiyacımız olacak ama bu yakıtı doğanın yaptığı gibi atmosferdeki karbondioksit ve sudan elde edebiliriz. Suyu ayrıştırarak hidrojen üretebiliriz ve bunu atmosferden elde edilen CO2 ile birleştirip metanol, amonyak ve dimetil eter gibi yakıtlar elde edebiliriz ve bunlar doğrudan dizel yakıtların yerine geçebilir. Karbonsuz, sürdürülebilir ve kendinden üretilen benzin ve motorini düşünün
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.
Yeteri kadar toryum var mı? Evet var. Aslında Amerika'da Nevada'da sığ çukurlarda 50 yıl önce depolanmış ve halen gömülü olan 3200 metrik ton toryum var. Eğer bu toryum LFTR ile kullanılırsa Amerika'nın üç yılllık enerjisini üretebilir. Toryum nadir bir madde de değildir. Idaho'daki bu yer gibi pek çok bölge var ve bir futbol sahası büyüklüğündeki yerden çıkan toryum bütün dünyanın yıllık enerjisini üretir
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.
Sıvı toryum florür kullanan teknoloji ile mevcut su soğutmalı, katı yakıtlı uranyum yakıtlı nükleer enerjinin pahalı ve meşakkatli yönlerinden kurtulabiliriz. Yüksek basınçlı, büyük rektörlere ve muhafaza binalarına ihtiyacımız kalmaz. Verimliliği düşük, geniş buhar tirbünlerine gerek kalmaz. Uzun enerji nakil altyapılarına ihtiyaç kalmaz. Toryum taşınmaya çok uygun bir enerji kaynağıdır ve ihtiyaç noktalarına yerleştirilebilir. Bir sıvı florürlü toryum santrali kompakt, enerji tasarruflu ve güvenli bir tesis olacaktır ve hava koşullarından etkilenmeden ihtiyacımız olan enerjyi gece gündüz üretecektir. 2007'de beş milyar ton kömür 31 milyar varil petrol ve beş trilyon metreküp doğal gaz, ayrıca 65.000 ton uranyum kullanıp Dünya'ya enerji sağladık. Tek bir bölgeden elde edilecek 7.000 ton toryum ile de aynı şeyi yapabilirdik.
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.
Eğer bunlar size ilginç geldiyse sizi web sayfamızı ziyarete davet ediyorum orada toryumu destekleyen bir online topluluk var ve toryum enerjisini kullanarak gelecekte nasıl sürdürülebilir temiz ve güvenli bir enerji üretebileceğimizi anlatıyorlar.
Thank you very much. (Applause)
Çok teşekkür ederim. (Alkışlar)