Wow, this is bright. It must use a lot of power. Well, flying you all in here must have cost a bit of energy too. So the whole planet needs a lot of energy, and so far we've been running mostly on fossil fuel. We've been burning gas. It's been a good run. It got us to where we are, but we have to stop. We can't do that anymore.
Hola, wat een sterke lamp. Die zal wel een hoop energie nodig hebben. Jullie allemaal hiernaartoe vliegen, zal ook wel een pak energie hebben gekost. De hele planeet snakt naar energie en tot nu toe was dat bijna allemaal fossiele energie. We verbrandden petroleum. Dat was leuk. Dat bracht ons tot hier, maar zo kan het niet doorgaan. Dat kan zo niet verder.
So we are trying different types of energy now, alternative energy, but it proved quite difficult to find something that's as convenient and as cost-effective as oil, gas and coal. My personal favorite is nuclear energy. Now, it's very energy-dense, it produces solid, reliable power, and it doesn't make any CO2.
We proberen nu andere vormen van energie uit, alternatieve energie. Maar niets bleek zo makkelijk en kosteneffectief als olie, gas en steenkool. Mijn favoriet is kernenergie. Ze heeft een grote energiedichtheid, ze produceert een massa betrouwbaar vermogen en ze stoot geen CO2 uit.
Now we know of two ways of making nuclear energy: fission and fusion. Now in fission, you take a big nucleus, you break it in part, in two, and it makes lots of energy, and this is how the nuclear reactor today works. It works pretty good. And then there's fusion. Now, I like fusion. Fusion's much better. So you take two small nuclei, you put it together, and you make helium, and that's very nice. It makes lots of energy. This is nature's way of producing energy. The sun and all the stars in the universe run on fusion. Now, a fusion plant would actually be quite cost-effective and it also would be quite safe. It only produces short term radioactive waste, and it cannot melt down. Now, the fuel from fusion comes from the ocean. In the ocean, you can extract the fuel for about one thousandth of a cent per kilowatt-hour, so that's very, very cheap. And if the whole planet would run on fusion, we could extract the fuel from the ocean. It would run for billions and billions of years.
Het kan op twee manieren: kernsplijting en kernfusie. Bij kernsplijting vertrek je van een grote kern en je breekt ze in stukken. Dat geeft een pak energie. Zo werkt een kernreactor vandaag. Doet het niet slecht. Maar er is ook kernfusie. Ik ben weg van fusie. Fusie is beter. Je vertrekt van twee kleine kernen, brengt ze samen en je krijgt helium. Dat is fijn, want er komt een hoop energie bij vrij. Dat is de manier waarop de natuur energie maakt. De zon en alle sterren in het heelal lopen op fusie. Een fusiereactor zou heel kosteneffectief en veilig zijn. Er ontstaat alleen maar kortlevend radioactief afval, en kernsmelting is onmogelijk. De brandstof halen we uit zeewater. Uit zeewater kan je brandstof halen aan zo'n 0,001 cent per kilowattuur. Heel, heel goedkoop. Als de hele planeet op kernfusie zou lopen, konden we brandstof winnen uit zeewater. We hadden genoeg voor miljarden jaren.
Now, if fusion is so great, why don't we have it? Where is it? Well, there's always a bit of a catch. Fusion is really, really hard to do. So the problem is, those two nuclei, they are both positively charged, so they don't want to fuse. They go like this. They go like that. So in order to make them fuse, you have to throw them at each other with great speed, and if they have enough speed, they will go against the repulsion, they will touch, and they will make energy. Now, the particle speed is a measure of the temperature. So the temperature required for fusion is 150 billion degrees C. This is rather warm, and this is why fusion is so hard to do.
Nu, als fusie toch zo geweldig is, waarom hebben we ze dan nog niet? Waar blijft ze? Er zit altijd een addertje onder het gras. Fusie is heel, heel moeilijk. Omdat die twee kernen positief geladen zijn, stoten ze elkaar af. Zo gaat dat. Ze bewegen zo. Om ze te doen fuseren, moeten ze met grote snelheid tegen elkaar smakken. Bewegen ze snel genoeg, dan kunnen ze de afstoting overwinnen, elkaar raken en energie vrijgeven. Deeltjessnelheid is een maat voor temperatuur. De benodigde temperatuur bedraagt 150 miljard graden Celsius. Da's nogal warm. En daarom is fusie zo moeilijk. Ik werd door kernfusie aangestoken
Now, I caught my little fusion bug when I did my Ph.D. here at the University of British Columbia, and then I got a big job in a laser printer place making printing for the printing industry. I worked there for 10 years, and I got a little bit bored, and then I was 40, and I got a mid-life crisis, you know, the usual thing: Who am I? What should I do? What should I do? What can I do? And then I was looking at my good work, and what I was doing is I was cutting the forests around here in B.C. and burying you, all of you, in millions of tons of junk mail. Now, that was not very satisfactory. So some people buy a Porsche. Others get a mistress. But I've decided to get my bit to solve global warming and make fusion happen.
tijdens mijn doctoraatsstudie hier aan de universiteit van Brits Columbia. Maar toen kreeg ik een goede job in een groot laserprinterbedrijf. Ze maakten drukwerk voor de printerindustrie. Ik werkte er 10 jaar en raakte er wat op uitgekeken. Op mijn 40ste kreeg ik een midlifecrisis. Je weet wel, de gebruikelijke zaken. Wie ben ik? Wat staat me te doen? Wat kan ik doen? Ik bekeek mijn werk en zag dat ik bezig was met wouden om te leggen, hier in Brits Columbia. Ik begroef jullie allemaal onder miljoenen tonnen ongevraagde reclame. Daar was ik niet blij mee. Sommigen kopen een Porsche. Anderen nemen een minnares. Maar ik wilde mijn steentje bijdragen om de opwarming tegen te houden door fusie mogelijk te maken.
Now, so the first thing I did is I looked into the literature and I see, how does fusion work? So the physicists have been working on fusion for a while, and one of the ways they do it is with something called a tokamak. It's a big ring of magnetic coil, superconducting coil, and it makes a magnetic field in a ring like this, and the hot gas in the middle, which is called a plasma, is trapped. The particles go round and round and round the circle at the wall. Then they throw a huge amount of heat in there to try to cook that to fusion temperature. So this is the inside of one of those donuts, and on the right side you can see the fusion plasma in there.
Eerst ging ik wat grasduinen in de beschikbare literatuur om te weten hoe fusie werkt. De natuurkundigen zijn er al geruime tijd mee bezig. Een van de manieren waarop ze het probeerden, is met een zogenaamde tokamak. Het is een grote ring van magnetische spoelen. Supergeleidende spoelen. Ze maken een magnetisch veld in een ring als deze. Binnenin zit een heet gas opgesloten, een zogenaamd plasma. De plasmadeeltjes draaien er in rond. Ze injecteren een massa warmte-energie waardoor de inhoud op fusietemperatuur wordt gebracht. Hier zie je de binnenkant van zo'n donut en rechts zie je het plasma.
Now, a second way of doing this is by using laser fusion. Now in laser fusion, you have a little ping pong ball, you put the fusion fuel in the center, and you zap that with a whole bunch of laser around it. The lasers are very strong, and it squashes the ping pong ball really, really quick. And if you squeeze something hard enough, it gets hotter, and if it gets really, really fast, and they do that in one billionth of a second, it makes enough energy and enough heat to make fusion. So this is the inside of one such machine. You see the laser beam and the pellet in the center.
Een tweede manier is laserfusie. Een kleine pingpongbal met fusiebrandstof in het midden wordt beschoten met een hele batterij lasers. De lasers zijn uiterst krachtig en persen de pingpongbal supersnel samen. Als je ergens hard genoeg op duwt, wordt het heter. Als dat echt, echt snel gebeurt - ze doen het in een miljardste van een seconde - is dat voldoende energie om de fusie in gang te zetten. Dit is de binnenkant van zo'n machine. Je ziet de laserstralen en de pellet in het midden. De meeste mensen zien geen brood in kernfusie.
Now, most people think that fusion is going nowhere. They always think that the physicists are in their lab and they're working hard, but nothing is happening. That's actually not quite true. This is a curve of the gain in fusion over the last 30 years or so, and you can see that we're making now about 10,000 times more fusion than we used to when we started. That's a pretty good gain. As a matter of fact, it's as fast as the fabled Moore's Law that defined the amount of transistors they can put on a chip. Now, this dot here is called JET, the Joint European Torus. It's a big tokamak donut in Europe, and this machine in 1997 produced 16 megawatts of fusion power with 17 megawatts of heat. Now, you say, that's not much use, but it's actually pretty close, considering we can get about 10,000 times more than we started. The second dot here is the NIF. It's the National Ignition Facility. It's a big laser machine in the U.S., and last month they announced with quite a bit of noise that they had managed to make more fusion energy from the fusion than the energy that they put in the center of the ping pong ball. Now, that's not quite good enough, because the laser to put that energy in was more energy than that, but it was pretty good.
Ze denken dat de natuurkundigen in hun labs wel erg hard werken, maar dat het geen resultaat geeft. Niet helemaal waar. Deze grafiek laat zien hoe fusie verbeterde in de laatste 30 jaar. Je kan zien dat het nu al 10.000 keer beter gaat dan in het begin. Dat is helemaal niet slecht. In feite gaat het even snel vooruit als bij de fabelachtige wet van Moore die weergaf hoe het aantal transistors op één chip toenam. Deze stip hier stelt JET voor, de Joint European Torus. Het is een grote Europese tokamak-donut. Ze produceerde in 1997 16 megawatt fusievermogen voor 17 megawatt warmte-input. Daar hebben we niet veel aan, zal je zeggen, maar we komen in de buurt. Denk eraan dat het ongeveer 10.000 keer beter is dan toen we begonnen. De tweede stip hier is de NIF, de National Ignition Facility. Het is een grote lasermachine in de VS. Ze veroorzaakte vorige maand heel wat ophef toen ze meer energie produceerde uit de fusie dan de energie die ze in de pingpongbal stopte. Dat is natuurlijk nog niet voldoende want de laser vroeg daarvoor meer energie dan dat, maar het was tamelijk goed.
Now this is ITER, pronounced in French: EE-tairh. So this is a big collaboration of different countries that are building a huge magnetic donut in the south of France, and this machine, when it's finished, will produce 500 megawatts of fusion power with only 50 megawatts to make it. So this one is the real one. It's going to work. That's the kind of machine that makes energy.
Dit is ITER, op zijn Frans uitgesproken: ie-tèr. Het is een groot samenwerkingsverband tussen verschillende landen. Ze bouwen een grote magnetische donut in het zuiden van Frankrijk. Als deze machine gaat werken, gaat ze 500 megawatt fusievermogen produceren met slechts 50 megawatt om ze te starten. Dit is een echte. Die gaat werken. Dit soort machine brengt energie voort.
Now if you look at the graph, you will notice that those two dots are a little bit on the right of the curve. We kind of have fallen off the progress. Actually, the science to make those machines was really in time to produce fusion during that curve. However, there has been a bit of politics going on, and the will to do it was not there, so it drifted to the right. ITER, for example, could have been built in 2000 or 2005, but because it's a big international collaboration, the politics got in and it delayed it a bit. For example, it took them about three years to decide where to put it.
Als je de grafiek bekijkt, zie je dat deze twee stippen een beetje naar rechts afwijken. Ze stroken niet met de verwachte vooruitgang. De nodige know-how was aanwezig om fusie-energie te produceren volgens deze verwachting. Maar door politiek getouwtrek en wat minder enthousiasme, week het wat af naar rechts. ITER had bijvoorbeeld al kunnen klaar zijn in 2000 of 2005. Omdat er echter zoveel landen meededen, ging de politiek stokken in de wielen steken. Het duurde al 3 jaar om uit te maken waar ze gebouwd ging worden.
Now, fusion is often criticized for being a little too expensive. Yes, it did cost a billion dollars or two billion dollars a year to make this progress. But you have to compare that to the cost of making Moore's Law. That cost way more than that. The result of Moore's Law is this cell phone here in my pocket. This cell phone, and the Internet behind it, cost about one trillion dollars, just so I can take a selfie and put it on Facebook. Then when my dad sees that, he'll be very proud. We also spend about 650 billion dollars a year in subsidies for oil and gas and renewable energy. Now, we spend one half of a percent of that on fusion. So me, personally, I don't think it's too expensive. I think it's actually been shortchanged, considering it can solve all our energy problems cleanly for the next couple of billions of years.
Fusie wordt vaak veel te duur gevonden. Het kostte inderdaad een paar miljard per jaar om deze vooruitgang te bereiken. Vergelijk dat eens met wat het kostte om de wet van Moore te volgen. Een pak meer. Het resultaat van de wet van Moore is dit mobieltje in mijn zak. Dit mobieltje en het ondersteunend internet kostte zo'n biljoen dollar zodat ik nu een selfie kan nemen en op Facebook gooien. Als mijn pa dat ziet, gaat hij erg trots zijn. We geven ook zo'n 500 miljard euro uit aan subsidies voor olie, gas en hernieuwbare energie. Aan fusie besteden we een half procent daarvan. Ik denk dus niet dat dat teveel is. Ik vind het eerder ondermaats, als je ervan uitgaat dat het al onze energieproblemen voor de volgende miljarden jaren zou kunnen oplossen.
Now I can say that, but I'm a little bit biased, because I started a fusion company and I don't even have a Facebook account. So when I started this fusion company in 2002, I knew I couldn't fight with the big lads. They had much more resources than me. So I decided I would need to find a solution that is cheaper and faster.
Ik ben natuurlijk wat bevooroordeeld omdat ik begon met een fusiemaatschappij en zelfs geen Facebookaccount heb. Toen ik er in 1962 mee begon, wist ik dat ik niet kon optornen tegen de grote jongens. Die hadden veel meer middelen dan ik. Ik moest dus zoeken naar een goedkopere en snellere oplossing.
Now magnetic and laser fusion are pretty good machines. They are awesome pieces of technology, wonderful machines, and they have shown that fusion can be done. However, as a power plant, I don't think they're very good. They're way too big, way too complicated, way too expensive, and also, they don't deal very much with the fusion energy. When you make fusion, the energy comes out as neutrons, fast neutrons comes out of the plasma. Those neutrons hit the wall of the machine. It damages it. And also, you have to catch the heat from those neutrons and run some steam to spin a turbine somewhere, and on those machines, it was all a bit of an afterthought. So I decided that surely there is a better way of doing that.
Nu zijn magnetische en laserfusie wel goede machines. Het zijn geweldige technologieën, prachtig, en ze hebben aangetoond dat fusie mogelijk is. Toch denk ik dat ze als energiecentrale tekortschieten. Ze zijn veel te groot, veel te ingewikkeld, veel te duur en ook gaan ze niet goed om met de fusie-energie. Bij fusie komt de energie tevoorschijn onder de vorm van snelle neutronen uit het plasma. Die raken de wand van de machine en beschadigen die. Je moet iij de warmte-energie van die neutronen opvangen, er stoom mee maken om een turbine te laten draaien. Daar waren ze bij deze machines niet zo direct mee bezig. Ik vond dat het beter kon.
So back to the literature, and I read about the fusion everywhere. One way in particular attracted my attention, and it's called magnetized target fusion, or MTF for short. Now, in MTF, what you want to do is you take a big vat and you fill that with liquid metal, and you spin the liquid metal to open a vortex in the center, a bit like your sink. When you pull the plug on a sink, it makes a vortex. And then you have some pistons driven by pressure that goes on the outside, and this compresses the liquid metal around the plasma, and it compresses it, it gets hotter, like a laser, and then it makes fusion. So it's a bit of a mix between a magnetized fusion and the laser fusion. So those have a couple of very good advantages. The liquid metal absorbs all the neutrons and no neutrons hit the wall, and therefore there's no damage to the machine. The liquid metal gets hot, so you can pump that in a heat exchanger, make some steam, spin a turbine. So that's a very convenient way of doing this part of the process. And finally, all the energy to make the fusion happen comes from steam-powered pistons, which is way cheaper than lasers or superconducting coils.
Terug de literatuur in. Ik ging alles over fusie doornemen. Een bepaalde manier trok mijn aandacht. Ze heette 'magnetic target fusion' (magnetisch doelfusie) of MTF. Bij MTF neem je een grote ton die je vult met een vloeibaar metaal. Dat laat je ronddraaien om in het midden een vortex of kolk te vormen, zoals bij de spoelbak als je de stop eruit trekt. Aan de buitenkant zitten een paar zuigers die het vloeibaar metaal rond het plasma samendrukken. Dat wordt heter, zoals bij een laser, en het komt tot fusie. Het is een tussenvorm tussen gemagnetiseerde fusie en laserfusie. Beide hebben zo hun voordelen. Het vloeibaar metaal absorbeert alle neutronen. Geen neutron raakt de wand en dus wordt de machine niet beschadigd. Het metaal wordt heet. Die warmte gaat naar een warmtewisselaar om een stoomturbine te laten draaien. Dit deel van het proces is heel geschikt. Uiteindelijk komt alle energie voor de fusie van een stoommachine Dat is veel goedkoper dan lasers of supergeleidende spoelen.
Now, this was all very good except for the problem that it didn't quite work. (Laughter) There's always a catch. So when you compress that, the plasma cools down faster than the compression speed, so you're trying to compress it, but the plasma cooled down and cooled down and cooled down and then it did absolutely nothing.
Allemaal goed en wel, maar het werkte niet. (Gelach) Altijd dat addertje onder het gras. Als je dat samendrukt, koelt het plasma sneller af dan de samendruksnelheid. Je probeerde het samen te drukken, maar het plasma bleef maar afkoelen en deed absoluut niets.
So when I saw that, I said, well, this is such a shame, because it's a very, very good idea. So hopefully I can improve on that. So I thought about it for a minute, and I said, okay, how can we make that work better? So then I thought about impact. What about if we use a big hammer and we swing it and we hit the nail like this, in the place of putting the hammer on the nail and pushing and try to put it in? That won't work. So what the idea is is to use the idea of an impact. So we accelerate the pistons with steam, that takes a little bit of time, but then, bang! you hit the piston, and, baff!, all the energy is done instantly, down instantly to the liquid, and that compresses the plasma much faster. So I decided, okay, this is good, let's make that.
Dat vond ik nu erg spijtig, want het was zo'n schitterend idee. Ik hoop dat te verbeteren. Ik dacht er even over na en vroeg me af hoe we het konden verbeteren. Ik dacht aan 'impact'. Wat als we met een grote hamer de nagel op de kop zouden slaan in plaats van met de hamer tegen de nagel te drukken en hem er zo in te duwen? Het idee bestond erin 'impact' te gaan gebruiken. We versnellen de zuigers met stoom, dat duurt even, maar dan ,'Bang!', raak je de zuiger, en gaat alle energie, 'Baf!', ogenblikkelijk naar de vloeistof. Daardoor wordt het plasma veel sneller samengedrukt. Ik besloot eraan te beginnen.
So we built this machine in this garage here. We made a small machine that we managed to squeeze a little bit of neutrons out of that, and those are my marketing neutrons, and with those marketing neutrons, then I raised about 50 million dollars, and I hired 65 people. That's my team here. And this is what we want to build. So it's going to be a big machine, about three meters in diameter, liquid lead spinning around, big vortex in the center, put the plasma on the top and on the bottom, piston hits on the side, bang!, it compresses it, and it will make some energy, and the neutron will come out in the liquid metal, going to go in a steam engine and make the turbine, and some of the steam will go back to fire the piston. We're going to run that about one time per second, and it will produce 100 megawatts of electricity.
We bouwden de machine in deze garage. We maakten een kleintje waar we een beetje neutronen uit konden persen. Die neutronen zijn mijn marketing-neutronen. Met die marketing-neutronen kon ik 50 miljoen dollar bijeenrijven en 65 mensen aannemen. Dit is mijn team. Dit is de grote machine die we willen bouwen, met een doormeter van 3 meter. Vloeibaar lood draait erin rond grote vortex in het midden. Boven- en onderaan plasma, zuiger slaat tegen zijkant, 'Bang!' en drukt alles samen, waardoor wat energie vrijkomt. Het neutron gaat het metaal in. Dat gaat dan naar de stoommachine en laat de machine draaien. Een deel van de stoom wordt gebruikt om de zuiger één keer per seconde aan te drijven. Dat gaat 100 megawatt elektriciteit produceren.
Okay, we also built this injector, so this injector makes the plasma to start with. It makes the plasma at about a lukewarm temperature of three million degrees C. Unfortunately, it doesn't last quite long enough, so we need to extend the life of the plasma a little bit, but last month it got a lot better, so I think we have the plasma compressing now. Then we built a small sphere, about this big, 14 pistons around it, and this will compress the liquid. However, plasma is difficult to compress. When you compress it, it tends to go a little bit crooked like that, so you need the timing of the piston to be very good, and for that we use several control systems, which was not possible in 1970, but we now can do that with nice, new electronics.
We maakten ook deze injector. Die maakt het startplasma aan. Dat plasma heeft een zacht temperatuurtje van zo'n 3.000.000 °C. Spijtig genoeg houdt het dat niet lang genoeg vol zodat we de levensduur van het plasma nog wat moeten opdrijven. De laatste maand ging het veel beter. Ik denk dat we het plasma aan het samendrukken zijn. We bouwden een kleine bol, ongeveer zo groot, met 14 zuigers errond die de vloeistof gaan samendrukken Het plasma is moeilijk samen te drukken. Als je dat doet, gaat het wat vervormen. Je moet dus de timing van de zuiger heel goed maken. Daarvoor benutten we allerlei controlesystemen, wat in 1970 nog niet kon, maar nu kunnen we het met fijne, nieuwe elektronica.
So finally, most people think that fusion is in the future and will never happen, but as a matter of fact, fusion is getting very close. We are almost there. The big labs have shown that fusion is doable, and now there are small companies that are thinking about that, and they say, it's not that it cannot be done, but it's how to make it cost-effectively. General Fusion is one of those small companies, and hopefully, very soon, somebody, someone, will crack that nut, and perhaps it will be General Fusion.
Om te eindigen: veel mensen denken dat fusie nooit gerealiseerd zal worden, maar in feite staat het te gebeuren. We zijn er bijna. De grote labs lieten zien dat het kan en nu zijn kleine bedrijven ermee bezig. Het punt is niet meer dat het niet kan, het gaat erom het betaalbaar te maken. General Fusion is een van die bedrijfjes, en hopelijk zal iemand binnen de kortste keren de noot kraken. Misschien zal dat wel General Fusion zijn.
Thank you very much.
Erg bedankt.
(Applause)
(Applaus)