The key question is, "When are we going to get fusion?" It's really been a long time since we've known about fusion. We've known about fusion since 1920, when Sir Arthur Stanley Eddington and the British Association for the Advancement of Science conjectured that that's why the sun shines.
Câu hỏi chính đặt ra là, " Khi nào chúng ta sẽ có hợp hạch?" Chúng ta đã biết về hợp hạch từ lâu. Cụ thể là từ năm 1920, khi ngài Arthur Stanley Eddington và Hiệp Hội Tiến Bộ Khoa Học Anh đã cho rằng đó chính là lý do tại sao mặt trời tỏa sáng.
I've always been very worried about resource. I don't know about you, but when my mother gave me food, I always sorted the ones I disliked from the ones I liked. And I ate the disliked ones first, because the ones you like, you want to save. And as a child you're always worried about resource. And once it was sort of explained to me how fast we were using up the world's resources, I got very upset, about as upset as I did when I realized that the Earth will only last about five billion years before it's swallowed by the sun. Big events in my life, a strange child. (Laughter)
Tôi luôn lo lắng về tài nguyên. Không bết các bạn thế nào, nhưng khi mẹ cho tôi ăn, tôi luôn gạt những món tôi ghét khỏi những món tôi thích. Và tôi ăn món không ngon trước, vì bạn luôn muốn để dành món ngon sau cùng. Khi còn nhỏ, chúng ta luôn lo lắng về tài nguyên. Và khi biết được tình trạng khai thác kiệt quệ tài nguyên thế giới nhanh đến mức nào, tôi lo lắng vô cùng, như khi tôi nhận ra trái đất chỉ còn sống được 5 tỷ năm nữa trước khi bị mặt trời nuốt chửng. Các sự kiện lớn trong đời tôi, một đứa trẻ lạ lẫm. (Tiếng cười)
Energy, at the moment, is dominated by resource. The countries that make a lot of money out of energy have something underneath them. Coal-powered industrial revolution in this country -- oil, gas, sorry. (Laughter) Gas, I'm probably the only person who really enjoys it when Mister Putin turns off the gas tap, because my budget goes up.
Năng lượng hiện nay chủ yếu dựa vào tài nguyên. Các nước kiếm nhiều tiền từ năng lượng có các mỏ tài nguyên khoáng sản ngầm. Cuộc cách mạng công nghiệp ở nước ta dùng than làm năng lượng -- dầu, khí đốt, xin lỗi. (Tiếng cười) Khí đốt, tôi có thể là người duy nhất vui mừng khi ngài Putin đóng van gas lại, vì ngân sách của tôi sẽ tăng.
We're really dominated now by those things that we're using up faster and faster and faster. And as we try to lift billions of people out of poverty in the Third World, in the developing world, we're using energy faster and faster. And those resources are going away. And the way we'll make energy in the future is not from resource, it's really from knowledge. If you look 50 years into the future, the way we probably will be making energy is probably one of these three, with some wind, with some other things, but these are going to be the base load energy drivers.
Chúng ta đang bị phụ thuộc vào những nguồn năng lượng mà chúng ta khai thác và sử dụng ngày càng nhanh. Và khi chúng ta cố gắng đẩy hàng triệu người khỏi tình cảnh nghèo đói trong thế giới thứ 3, thế giới đang phát triển, chúng ta lại càng sử dụng năng lượng nhanh hơn. Và các nguồn tài nguyên đó sắp cạn kiệt đến nơi. Và việc tạo ra năng lượng trong tương lai không phụ thuộc vào tài nguyên cần có hiểu biết và kiến thức. Trong 50 năm tới, cách chúng ta tạo ra năng lượng sẽ có thể là một trong 3 cách sau đây, bằng gió, bằng một số tài nguyên khác, nhưng đó sẽ là các động cơ năng lượng phụ tải cơ bản.
Solar can do it, and we certainly have to develop solar. But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar the base load energy supply for the world. Fission. Our government is going to put in six new nuclear power stations. They're going to put in six new nuclear power stations, and probably more after that. China is building nuclear power stations. Everybody is. Because they know that that is one sure way to do carbon-free energy.
Năng lượng mặt trời có khả năng và chúng ta nhất định phải phát triển nó. Nhưng chúng ta cần học hỏi nhiều trước khi biến nó thành nguồn cung cấp năng lượng phụ tải cho thế giới. Phân hạch. Chính phủ ta sắp xây dựng 6 nhà máy điện hạt nhân mới. Sáu nhà máy điện hạt nhân mới và còn hơn thế nữa sau đó. Trung Quốc đang xây dựng các nhà máy điện hạt nhân. Thiên hạ ai cũng muốn làm. Vì họ biết đó là một cách chắc ăn để sản xuất năng lượng sạch carbon.
But if you wanted to know what the perfect energy source is, the perfect energy source is one that doesn't take up much space, has a virtually inexhaustible supply, is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere, doesn't leave any long-lived radioactive waste: it's fusion. But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases. Fusion is very hard to do. We've been trying for 50 years.
Nhưng nếu muốn biết nguồn năng lượng hoàn hảo là gì, thì đó là nguồn năng lượng không chiếm dụng nhiều không gian, có nguồn cung cấp vô hạn, an toàn, không thải nhiều carbon vào khí quyển, không thải tí chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài nào, hoàn hảo -- nó chính là năng lượng hợp hạch. Nhưng có một điểm yếu, dĩ nhiên nhân vô thập toàn, Hợp hạch rất khó thực hiện. Chúng ta đã thử trong 50 năm qua.
Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics. And sorry about that, but this is what turns me on. (Laughter) I was a strange child. Nuclear energy comes for a simple reason. The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table. It's a medium-sized nucleus. And you want to go towards iron if you want to get energy. So, uranium, which is very big, wants to split. But small atoms want to join together, small nuclei want to join together to make bigger ones to go towards iron.
Ok. Vậy hợp hạch là gì? Phải kể đến vật lý hạt nhân. Và xin lỗi vì điều đó, nhưng đó là lý do tôi diễn thuyết hôm nay. (Tiếng cười) Tôi là một đứa trẻ kỳ lạ. Năng lượng hạt nhân đến từ một lý do đơn giản. Hạt nhân ổn định nhất là sắt, ngay chính giữa bảng tuần hoàn Mev. Nó là một hạt nhân cỡ trung bình. Và nếu muốn có năng lượng, chúng ta cần hướng tới sắt. Uranium rất lớn và dễ tách. Nhưng các nguyên tử nhỏ lại dễ hợp với nhau. Các hạt nhân nhỏ muốn hợp với nhau để tạo ra hạt nhân lớn hơn để đi tới sắt.
And you can get energy out this way. And indeed that's exactly what stars do. In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium and then helium together to make carbon, to make oxygen, all the things that you're made of are made in the middle of stars. But it's a hard process to do because, as you know, the middle of a star is quite hot, almost by definition. And there is one reaction that's probably the easiest fusion reaction to do. It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen: deuterium, which is heavy hydrogen, which you can get from seawater, and tritium which is super-heavy hydrogen.
Và bạn có thể tạo ra năng lượng bằng cách này. Và quả thực đó chính là công việc của các ngôi sao. Ở giữa các ngôi sao bạn gom hydro lại để tạo ra helium và sau đó helium kết hợp lại tạo thành carbon, thành oxi, các chất cấu tạo lên vạn vật đều được tạo ra từ tâm các ngôi sao. Nhưng đó là một quá trình khó như hái sao vì tâm của ngôi sao rất nóng, lý thuyết thế thì ai cũng biết. Và có một phản ứng. Đó có lẽ là phản ứng hợp hạch dễ làm nhất. Nó ở giữa hai đồng vị của hydro, 2 loại của hydro, đơteri, còn gọi là hydro nặng, có thể chiết xuất từ nước biển, và tritium, hay còn gọi là hydro siêu nặng.
These two nuclei, when they're far apart, are charged. And you push them together and they repel. But when you get them close enough, something called the strong force starts to act and pulls them together. So, most of the time they repel. You get them closer and closer and closer and then at some point the strong force grips them together. For a moment they become helium 5, because they've got five particles inside them.
Đây là hai hạt nhân, khi tách nhau ra sẽ tích điện. Và khi bạn đẩy chúng vào nhau, chúng sẽ cưỡng lại. Nhưng nếu đẩy chúng đủ gần, thì một lực mạnh bắt đầu hoạt động và kéo chúng lại với nhau. Thường thì chúng sẽ cưỡng lại. Bạn cho chúng gần nhau dần dần đến một mức nào đó lực mạnh đó sẽ tóm chúng lại với nhau. Trong chớp mắt, chúng trở thành helium 5, vì chúng có 5 hạt bên trong.
So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together makes helium 5. Helium splits out, and a neutron comes out and lots of energy comes out. If you can get something to about 150 million degrees, things will be rattling around so fast that every time they collide in just the right configuration, this will happen, and it will release energy. And that energy is what powers fusion. And it's this reaction that we want to do.
Vậy, quá trình đó là như vậy. Đơteri và tritium đi cùng nhau. tạo ra helium 5. Helium tách ra và sinh ra một neutron cùng nhiều năng lượng. Nếu nhiệt độ tăng lên 150 triệu độ, quá trình sẽ tăng tốc mỗi lần chúng va chạm đúng kiểu, quá trình sẽ diễn ra và giải phóng năng lượng. Và năng lượng đó nuôi sống hợp hạch. Và đó chính là phản ứng chúng ta mong muốn.
There is one trickiness about this reaction. Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees, but there is a trickiness about the reaction yet. It's pretty hot. The trickiness about the reaction is that tritium doesn't exist in nature. You have to make it from something else. And you make if from lithium. That reaction at the bottom, that's lithium 6, plus a neutron, will give you more helium, plus tritium. And that's the way you make your tritium. But fortunately, if you can do this fusion reaction, you've got a neutron, so you can make that happen.
Phản ứng đó có một điểm hóc búa. Khó ở chỗ làm sao để tăng nhiệt độ lên đạt 150 triệu độ, tuy nhiên nó khá nóng. Cái khó ở phản ứng đó là tritium không tồn tại trong tự nhiên. Bạn phải tìm một cách khác. Cách đó chính là lithium. Phản ứng đó xảy ra ở đáy, lithium 6, cộng với một neutron sẽ cho ta thêm helium, kèm theo tritium. Và đó chính là cách tạo ra tritium. Nhưng may thay, nếu bạn có thể thực hiện phản ứng hợp hạch này, với điều kiện có một neutron, thì sẽ khả thi.
Now, why the hell would we bother to do this? This is basically why we would bother to do it. If you just plot how much fuel we've got left, in units of present world consumption. And as you go across there you see a few tens of years of oil -- the blue line, by the way, is the lowest estimate of existing resources. And the yellow line is the most optimistic estimate.
Nào, tại sao chúng ta phải thực hiện việc đó? Đây là lý do. Nếu vẽ biểu đồ lượng nhiên liệu chúng ta còn lại theo đơn vị tiêu thụ của thế giới hiện nay và khi đi tới đó, bạn thấy vài thập kỷ dầu -- đường màu xanh da trời là ước tính thấp nhất về lượng tài nguyên hiện nay . Và đường màu vàng thể hiện ước tính lạc quan nhất.
And as you go across there you will see that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years of fossil fuels left. And god knows we don't really want to burn all of it, because it will make an awful lot of carbon in the air. And then we get to uranium. And with current reactor technology we really don't have very much uranium. And we will have to extract uranium from sea water, which is the yellow line, to make conventional nuclear power stations actually do very much for us. This is a bit shocking, because in fact our government is relying on that for us to meet Kyoto, and do all those kind of things.
Và khi tới chỗ đó, bạn sẽ thấy chúng ta còn vài thập kỷ, có thể là 100 năm trữ lượng nhiên liệu hóa thạch còn lại. Và chúa mới biết chúng ta có vung tay quá trán hay không. Vì nó sẽ thải vô số khí carbon vào không khí nếu chúng ta dùng hết chỗ đó. Và tiếp đến là uranium. Với công nghệ lò phản ứng hiện tại chúng ta không có nhiều uranium. Và chúng ta sẽ phải chiết xuất uranium từ nước biển, nó được biểu diễn bằng đường màu vàng, để xây dựng các nhà máy điện hạt nhân truyền thống thực sự là rất hữu ích cho chúng ta. Điều này hơi gây shock một chút, vì chính phủ ta đang dựa vào đó để đáp ứng nghị định Kyoto và làm tất cả các việc như thế này.
To go any further you would have to have breeder technology. And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous. The big thing, on the right, is the lithium we have in the world. And lithium is in sea water. That's the yellow line. And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water. Everybody can get it. That's why we want to do fusion. Is it cost-competitive? We make estimates of what we think it would cost to actually make a fusion power plant. And we get within about the same price as current electricity.
Để tiến xa hơn chúng ta cần có công nghệ sản sinh nhanh hơn. Và công nghệ sản sinh là các lò phản ứng sinh ra vật liệu phân hạch nhanh hơn. Khá nguy hiểm. Cái to hơn bên phải là trữ lượng lithium của cả thế giới. Và lithium có trong nước biển. Biểu hiện bằng đường màu vàng. Chúng ta có 30 triệu năm nhiên liệu hợp hạch có trong nước biển. Ai cũng có thể có nó. Đó là lý do tại sao chúng ta muốn làm hợp hạch. Liệu nó có tính cạnh tranh về chi phí không? Chúng ta ước tính chi phí xây dựng một nhà máy điện hợp hạch. Và chúng ta ước tính nó bằng với giá điện hiện nay.
So, how would we make it? We have to hold something at 150 million degrees. And, in fact, we've done this. We hold it with a magnetic field. And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape, right in the middle is 150 million degrees. It boils away in the middle at 150 million degrees. And in fact we can make fusion happen. And just down the road, this is JET. It's the only machine in the world that's actually done fusion.
Vậy, làm cách nào đây? Chúng ta phải giữ cái đó ở 150 triệu độ. Và thực tế, chúng ta đã làm được. Chúng ta giữ được nhiệt độ đó bằng từ trường. Và bên trong, ngay chính giữa hình xuyến này, chính xác là hình vòng, đạt 150 triệu độ. Nó sôi ở chính giữa khi đạt 150 triệu độ. Và chúng ta có thể thực hiện quá trình hợp hạch. Và đây là JET, ngay dưới con đường. Nó là cỗ máy duy nhất trên thế giới thực hiện được hợp hạch.
When people say fusion is 30 years away, and always will be, I say, "Yeah, but we've actually done it." Right? We can do fusion. In the center of this device we made 16 megawatts of fusion power in 1997. And in 2013 we're going to fire it up again and break all those records. But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen. We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor. Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth. This is the device we're building now.
Khi mọi người nói hợp hạch sẽ chỉ có trong 30 năm nữa, thì tôi nói," Vâng,nhưng chúng ta đã làm được rồi đấy chứ." Đúng không? Chúng ta có thể thực hiện hợp hạch. Trong tâm của thiết bị này chúng tôi đã sản xuất được 16 MW điện hợp hạch vào năm 1997. Và tới năm 2013 chúng tôi sẽ lại cho chạy máy và phá vỡ các kỷ lục đó. Nhưng đó không hẳn là điện hợp hạch. Đó chỉ là khiến phản ứng hợp hạch diễn ra. Chúng tôi phải áp dụng nó vào một lò phản ứng hợp hạch, vì chúng tôi muốn 30 triệu năm điện hợp hạch cho trái đất. Đây là thiết bị chúng tôi đang chế tạo.
It gets very expensive to do this research. It turns out you can't do fusion on a table top despite all that cold fusion nonsense. Right? You can't. You have to do it in a very big device. More than half the world's population is involved in building this device in southern France, which is a nice place to put an experiment. Seven nations are involved in building this. It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power. But that's not electricity yet. We have to get to this. We have to get to a power plant. We have to start putting electricity on the grid in this very complex technology. And I'd really like it to happen a lot faster than it is. But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
Nghiên cứu này rất tốn kém. Hóa ra ta không thể thực hiện hợp hạch trên mặt bàn vì việc hợp hạch lạnh thật vô lý, đúng không? Không thể nào. Ta cần thực hiện hợp hạch trong một thiết bị cực lớn. Hơn một nửa dân số thế giới phải tham gia chế tạo thiết bị này ở miền Bắc nước Pháp, một nơi làm thí nghiệm rất phù hợp. Bảy quốc gia đang tham gia chế tạo thiết bị đó. Nó sẽ tốn khoảng 10 tỉ $. Và chúng tôi sẽ sản xuất 0.5 GW điện hợp hạch. Nhưng đó vẫn chưa là điện. Chúng tôi phải làm thêm một bước nữa. Chúng tôi cần một nhà máy điện. Và bắt đầu hòa lưới điện bằng công nghệ rất phức tạp này. Và tôi muốn nó tiến triển nhanh hơn hiện nay. Nhưng tại thời điểm này, chúng tôi chỉ có thể mơ đến điều đó trong những năm 2030.
I wish this were different. We really need it now. We're going to have a problem with power in the next five years in this country. So 2030 looks like an infinity away. But we can't abandon it now; we have to push forward, get fusion to happen. I wish we had more money, I wish we had more resources. But this is what we're aiming at, sometime in the 2030s -- real electric power from fusion. Thank you very much. (Applause)
Tôi mong dự án này sẽ khác. Chúng ta cần nó. Trong 5 năm tới, nước ta sẽ gặp khó khăn về năng lượng. Thế nên năm 2030 tưởng chừng xa xôi quá. Nhưng giờ chúng tôi không thể bỏ nó, chúng tôi cần xúc tiến khiến phản ứng hợp hạch diễn ra. Tôi ước chúng tôi có thêm tiền, có thêm tài nguyên. Nhưng đây là mục tiêu chúng tôi đang nhắm tới, một năm 2030 có lẻ nào đó -- chúng ta có điện hợp hạch thực sự. Xin cảm ơn. (Vỗ tay)