Ich hab eine große Ankündigung zu machen, und freu mich richtig darauf. Dies ist bestimmt eine Überraschung, für die, die meine Forschung und was ich gut gemacht habe, kennen. Ich habe nämlich versucht, ein paar große Probleme zu lösen: Terrorismusbekämpfung, nuklearer Terrorismus, Gesundheitspflege, Krebsdiagnostik-und bekämpfung, aber dann begann ich, über all diese Probleme nachzudenken und erkannte, dass das allergrößte Problem, das all diesen Problemen unterliegt, die Energie ist, die Elektrizität, der Fluss der Elektronen. Und deshalb beschloss ich zu versuchen, dieses Problem zu lösen.
Well, I have a big announcement to make today, and I'm really excited about this. And this may be a little bit of a surprise to many of you who know my research and what I've done well. I've really tried to solve some big problems: counterterrorism, nuclear terrorism, and health care and diagnosing and treating cancer, but I started thinking about all these problems, and I realized that the really biggest problem we face, what all these other problems come down to, is energy, is electricity, the flow of electrons. And I decided that I was going to set out to try to solve this problem.
Und das ist wahrscheinlich nicht, was ihr erwartet. Ihr erwartet vermutlich, dass ich hierher komme, um über Kernfusion zu reden, weil ich das schon immer gemacht habe. Doch dies ist tatsächlich ein Vortrag über, okay – (Lachen) Dies ist ein Vortrag über Kernspaltung. Es geht darum, etwas Altes zu perfektionieren und etwas Altes ins 21. Jahrhundert zu führen.
And this probably is not what you're expecting. You're probably expecting me to come up here and talk about fusion, because that's what I've done most of my life. But this is actually a talk about, okay -- (Laughter) — but this is actually a talk about fission. It's about perfecting something old, and bringing something old into the 21st century.
Lasst uns kurz darüber reden, wie Kernspaltung funktioniert. In einem Atomkraftwerk erzeugt man in einem großen Wasserbehälter einen hohen Druck und mit ein paar Brennstäben, die mit Zirkon verkleidet sind, gibt es kleine Pellets aus einem Brennstoff aus Urandioxid. und eine kontrollierte Kernspaltung, deren Werte kontrolliert werden und die das Wasser erhitzen, das dann zu Dampf wird, eine Turbine beschleunigt und somit Elektrizität erzeugt. Das ist das gleiche Prinzip wie vor 100 Jahren, die Dampfturbinenidee, zur Erzeugung von Strom, und Kernenergie war ein wirklich großer Fortschritt, das Wasser wurde auf neue Weise erhitzt, aber es wird immer noch zu Dampf erhitzt und dies treibt immer noch eine Turbine an.
Let's talk a little bit about how nuclear fission works. In a nuclear power plant, you have a big pot of water that's under high pressure, and you have some fuel rods, and these fuel rods are encased in zirconium, and they're little pellets of uranium dioxide fuel, and a fission reaction is controlled and maintained at a proper level, and that reaction heats up water, the water turns to steam, steam turns the turbine, and you produce electricity from it. This is the same way we've been producing electricity, the steam turbine idea, for 100 years, and nuclear was a really big advancement in a way to heat the water, but you still boil water and that turns to steam and turns the turbine.
Da dachte ich mir, ist das wirklich die beste Weise? Hat die Kernenergie bereits ausgedient, oder gibt es da noch etwas zu verbessern? Da wurde mir klar, dass ich auf etwas gestoßen war, was riesiges Potential barg, die Welt zu verändern. Und das hier ist es.
And I thought, you know, is this the best way to do it? Is fission kind of played out, or is there something left to innovate here? And I realized that I had hit upon something that I think has this huge potential to change the world. And this is what it is.
Das ist ein kleiner Hochtemperaturreaktor (HT-Reaktor). Er ist nicht ganz so groß, wie der dort abgebildete Reaktor. Er erzeugt zwischen 50 und 100 Megawatt. Das ist ein Haufen Strom. Durchschnittlich könnte man damit etwa 25.000 bis 100.000 Häuser versorgen. Das wirklich Spannende an diesen Reaktoren ist, dass sie in einer Fabrik hergestellt werden. Das sind also HT-Reaktoren, die am Fließband gebaut werden, und dann in die ganze Welt transportiert werden. Man stellt sie auf und sie produzieren Strom. Dieser Bereich hier ist der Reaktor.
This is a small modular reactor. So it's not as big as the reactor you see in the diagram here. This is between 50 and 100 megawatts. But that's a ton of power. That's between, say at an average use, that's maybe 25,000 to 100,000 homes could run off that. Now the really interesting thing about these reactors is they're built in a factory. So they're modular reactors that are built essentially on an assembly line, and they're trucked anywhere in the world, you plop them down, and they produce electricity. This region right here is the reactor.
Und der wird tief vergraben, was ganz wichtig ist. Für jemanden, der eine Menge Antiterror-Arbeit leistet, kann ich nicht genug betonen, wie toll es ist, etwas im Boden vergraben zu haben für die Proliferations- und Sicherheitsbedenken.
And this is buried below ground, which is really important. For someone who's done a lot of counterterrorism work, I can't extol to you how great having something buried below the ground is for proliferation and security concerns.
In diesem Reaktor befindet sich geschmolzenes Salz, wer hier Fan von Thorium ist, wird das besonders freuen, denn diese Reaktoren sind auffallend gut darin, den Thorium-Brennstoffkreislauf herzustellen und zu verbrennen: Das Uran-233.
And inside this reactor is a molten salt, so anybody who's a fan of thorium, they're going to be really excited about this, because these reactors happen to be really good at breeding and burning the thorium fuel cycle, uranium-233.
Aber der Kraftstoff macht mir keine Sorge. Versorgt wird der Reaktor durch – die sind wirklich hungrig, besonders mögen sie abgereicherte Waffenendlager, das ist also hoch angereichertes Uran und waffenfähiges Plutonium, das abgereichert wurde. Es wird abgereichert, damit es für nukleare Waffen unbrauchbar wird, aber sie lieben dieses Zeug. Und wir haben viel davon rumliegen, denn dies ist ein großes Problem. Wissen Sie, im Kalten Krieg bauten wir riesige Atomwaffenarsenale auf und das war super, und nun brauchen wir sie nicht mehr, und was machen wir jetzt mit dem ganzen atomaren Müll? Was machen wir mit den ganzen Atomwaffenendlagern? Nun, wir sichern sie, und es wäre toll, wenn wir sie verbrennen könnten, sie auffressen könnten, denn die Reaktoren lieben dieses Zeugs.
But I'm not really concerned about the fuel. You can run these off -- they're really hungry, they really like down-blended weapons pits, so that's highly enriched uranium and weapons-grade plutonium that's been down-blended. It's made into a grade where it's not usable for a nuclear weapon, but they love this stuff. And we have a lot of it sitting around, because this is a big problem. You know, in the Cold War, we built up this huge arsenal of nuclear weapons, and that was great, and we don't need them anymore, and what are we doing with all the waste, essentially? What are we doing with all the pits of those nuclear weapons? Well, we're securing them, and it would be great if we could burn them, eat them up, and this reactor loves this stuff.
Es handelt sich also um einen Reaktor mit geschmolzenem Salz. Er hat einen Kern, und einen Wärmetauscher, der das heiße Salz, das radioaktive Salz, und das kalte Salz welches nicht radioaktiv ist, reguliert. Es ist immer noch sehr heiß, aber nicht mehr radioaktiv. Und dieser Wärmetauscher ist der, der diese Idee so besonders macht, nämlich ein Wärmetauscher, der Gas produziert. Gehen wir zurück zu dem, was ich vorhin über Energie erzählte, dass alles – na ja, außer Fotovoltaik – durch das Erzeugen von Dampf und einer drehenden Turbine erzeugt wird, das ist leider gar nicht so effizient. Ein Reaktor wie dieser ist nur zu etwa 30 bis 35 Prozent effizient. Das ist also die Menge an thermischer Energie, die der Reaktor zu Elektrizität umsetzen und produzieren kann. Der Grund dafür, dass die Effizienz in diesen Reaktoren so niedrig ist, hängt mit den niedrigen Temperaturen zusammen. Die arbeiten ungefähr bei, sagen wir mal, etwa 200 bis 300 Grad Celsius. Und diese Reaktoren werden bei 600 bis 700 Grad Celsius betrieben. Das bedeutet: Je höher die verwendeten Temperaturen – das wissen wir aus der Thermodynamik – desto höher die Effizienz. Und dieser Reaktor benötigt kein Wasser, sondern Gas. Also überkritisches CO2 oder Helium geht in die Turbine, und das wird als Gleichdruckverfahren bezeichnet. Das ist der thermodynamische Zyklus, der Elektrizität produziert und eine fast 50-prozentige Effizienz herstellt, also zwischen 45 und 50 Prozent. Und genau darüber freu ich mich richtig, denn es ist ein sehr kompakter Kern. Von Natur aus sind geschmolzene Salz-Reaktoren sehr kompakt. Aber man kann auch viel mehr Elektrizität aus dem verwendeten Uran gewinnen, und vergessen wir nicht, dabei wird auch alles verbrannt. Der Abbrand ist hier viel höher. In dem Reaktor wird also, für eine gegebene Menge an Brennstoff, viel mehr davon verwendet.
So it's a molten salt reactor. It has a core, and it has a heat exchanger from the hot salt, the radioactive salt, to a cold salt which isn't radioactive. It's still thermally hot but it's not radioactive. And then that's a heat exchanger to what makes this design really, really interesting, and that's a heat exchanger to a gas. So going back to what I was saying before about all power being produced -- well, other than photovoltaic -- being produced by this boiling of steam and turning a turbine, that's actually not that efficient, and in fact, in a nuclear power plant like this, it's only roughly 30 to 35 percent efficient. That's how much thermal energy the reactor's putting out to how much electricity it's producing. And the reason the efficiencies are so low is these reactors operate at pretty low temperature. They operate anywhere from, you know, maybe 200 to 300 degrees Celsius. And these reactors run at 600 to 700 degrees Celsius, which means the higher the temperature you go to, thermodynamics tells you that you will have higher efficiencies. And this reactor doesn't use water. It uses gas, so supercritical CO2 or helium, and that goes into a turbine, and this is called the Brayton cycle. This is the thermodynamic cycle that produces electricity, and this makes this almost 50 percent efficient, between 45 and 50 percent efficiency. And I'm really excited about this, because it's a very compact core. Molten salt reactors are very compact by nature, but what's also great is you get a lot more electricity out for how much uranium you're fissioning, not to mention the fact that these burn up. Their burn-up is much higher. So for a given amount of fuel you put in the reactor, a lot more of it's being used.
Das Problem mit den herkömmlichen Atomkraftwerken sind diese Brennstäbe, die in Zirkonium eingehüllt sind, und darin befinden sich Urandioxid Brennstoff-Pellets. Nun, Urandioxid ist keramisch, und Keramik setzt nicht gerne frei, was es enthält. Man hat nun eine sogenannte Xenon-Grube, einige dieser Spaltprodukte lieben Neutronen. Sie lieben die Neutronen, die dazu beitragen die Reaktion zu unterstützen. Sie fressen sie auf, und das bedeutet, dass die Verkleidung nicht sehr langlebig ist, dass man so einen Reaktor ohne Nachtanken nur 18 Monate betreiben kann. Diese Reaktoren kommen dagegen ohne Nachtanken bis zu 30 Jahre aus. Das ist, meiner Meinung nach, besonders toll, denn das bedeutet, dass es ein geschlossenes System ist. Ohne den Bedarf an Nachschub kann man die Reaktoren versiegeln und sie wären somit nicht mehr vom Risiko der Proliferation betroffen. Es wird auch verhindert, dass nukleares oder radioaktives Material vom Kern austreten kann.
And the problem with a traditional nuclear power plant like this is, you've got these rods that are clad in zirconium, and inside them are uranium dioxide fuel pellets. Well, uranium dioxide's a ceramic, and ceramic doesn't like releasing what's inside of it. So you have what's called the xenon pit, and so some of these fission products love neutrons. They love the neutrons that are going on and helping this reaction take place. And they eat them up, which means that, combined with the fact that the cladding doesn't last very long, you can only run one of these reactors for roughly, say, 18 months without refueling it. So these reactors run for 30 years without refueling, which is, in my opinion, very, very amazing, because it means it's a sealed system. No refueling means you can seal them up and they're not going to be a proliferation risk, and they're not going to have either nuclear material or radiological material proliferated from their cores.
Kehren wir aber nochmal zum Thema Sicherheit zurück, denn nach Fukushima haben alle nochmal über die Sicherheit der Kernenergie nachgedacht. Als ich also diesen Kraftreaktor entwarf, musste dieser passiv und eigensicher sein, und ich freue mich besonders über diesen Reaktor aus zwei Gründen: Erstens, es wird kein hoher Druck benötigt. Herkömmliche Reaktoren wie z.B. ein Druckwasserreaktor oder ein Siedewasserreaktor, benötigen sehr, sehr heißes Wasser unter hohem Druck, und das wiederum bedeutet im Falle eines Unfalls, oder sonst irgendeines Zwischenfalles bei diesem Druckbehälter aus rostfreiem Stahl, dass das Kühlmittel dem Kern entweichen könnte. Diese Reaktoren werden bei atmosphärischem Druck betrieben und dadurch gibt es keinen "Drang" für die Spaltprodukte, den Kern im Falle eines Unfalls zu verlassen. Sie werden auch unter hohen Temperaturen betrieben und somit kann der geschmolzene Kraftstoff keine Kernschmelze erzeugen, aber falls der Reaktor doch irgendwann außer Kontrolle gerät und der Stromfluss unterbrochen wird, oder ähnliches wie Fukushima passiert, gibt es einen Ablagetank. Da der Brennstoff flüssig ist und mit einem Kühlmittel kombiniert wird, könnte man theoretisch einfach den Kern in einer so genannten sub-kritischen Umgebung entleeren, das wäre lediglich ein Gefäß unter dem Reaktor mit ein paar Neutronenabsorber, die ihn abfließen lassen. Das ist sehr wichtig, weil das die Reaktion unterbricht. In so einem Reaktor ist das nicht möglich. Der Brennstoff, wie ich bereits sagte, ist Keramik verkleidet mit Zirkon-Brennstäben, und bei einem Unfall in einem solchen Reaktor, Fukushima und Three Mile Island – zurückblickend auf Three Mile Island, das haben wir lange Zeit nicht entdeckt – aber diese Zirkonverkleidungen an den Brennstäben, wenn die Wasser unter hohem Druck erkennen, Dampf, in einer oxidierenden Umgebung, dann produzieren sie Wasserstoff und dieser Wasserstoff hat die explosive Fähigkeit, Spaltprodukte freizusetzen. Da dieser Reaktor aber nicht unter hohem Druck ist und chemisch nicht so reaktiv ist, bedeutet das, dass die Spaltprodukte nicht dazu neigen, den Reaktor zu verlassen. Also selbst im Falle eines Unfalls, klar, der Reaktor wäre ruiniert, was halt, na ja, schlecht für den Stromlieferanten ist, aber wir würden keine großen Flächen Land verseuchen. Deshalb glaube ich fest daran, dass, in den 20 Jahren, die wir brauchen werden, um die Fusion zu entwickeln und diese Fusion Wirklichkeit zu machen, dies die Quelle der Energie für Kohlenstoff-freien Strom werden wird. Kohlenstofffreier Strom!
But let's go back to safety, because everybody after Fukushima had to reassess the safety of nuclear, and one of the things when I set out to design a power reactor was it had to be passively and intrinsically safe, and I'm really excited about this reactor for essentially two reasons. One, it doesn't operate at high pressure. So traditional reactors like a pressurized water reactor or boiling water reactor, they're very, very hot water at very high pressures, and this means, essentially, in the event of an accident, if you had any kind of breach of this stainless steel pressure vessel, the coolant would leave the core. These reactors operate at essentially atmospheric pressure, so there's no inclination for the fission products to leave the reactor in the event of an accident. Also, they operate at high temperatures, and the fuel is molten, so they can't melt down, but in the event that the reactor ever went out of tolerances, or you lost off-site power in the case of something like Fukushima, there's a dump tank. Because your fuel is liquid, and it's combined with your coolant, you could actually just drain the core into what's called a sub-critical setting, basically a tank underneath the reactor that has some neutrons absorbers. And this is really important, because the reaction stops. In this kind of reactor, you can't do that. The fuel, like I said, is ceramic inside zirconium fuel rods, and in the event of an accident in one of these type of reactors, Fukushima and Three Mile Island -- looking back at Three Mile Island, we didn't really see this for a while — but these zirconium claddings on these fuel rods, what happens is, when they see high pressure water, steam, in an oxidizing environment, they'll actually produce hydrogen, and that hydrogen has this explosive capability to release fission products. So the core of this reactor, since it's not under pressure and it doesn't have this chemical reactivity, means that there's no inclination for the fission products to leave this reactor. So even in the event of an accident, yeah, the reactor may be toast, which is, you know, sorry for the power company, but we're not going to contaminate large quantities of land. So I really think that in the, say, 20 years it's going to take us to get fusion and make fusion a reality, this could be the source of energy that provides carbon-free electricity. Carbon-free electricity.
Und es ist eine geniale Technologie, weil sie nicht nur den Klimawechsel bremst, sondern auch eine Innovation bedeutet. Man kann Entwicklungsländer mit Strom versorgen, weil er in Fabriken hergestellt wird und billig ist. Man kann die Reaktoren irgendwo in der Welt aufbauen.
And it's an amazing technology because not only does it combat climate change, but it's an innovation. It's a way to bring power to the developing world, because it's produced in a factory and it's cheap. You can put them anywhere in the world you want to.
Und vielleicht auch noch etwas anderes. Als kleiner Junge war ich vom Weltall besessen. Also, ich war auch von der nuklearen Wissenschaft besessen, aber davor war ich vom Weltall fasziniert und davon begeistert, ein Astronaut zu werden und Raketen zu entwerfen, was für mich äußerst aufregend war. Und nun glaube ich, dass ich darauf zurückkommen kann. Stellt euch ein Rakete vor, angetrieben von so einem HT-Reaktor der 50 bis 100 Megawatt produziert. Das ist der Traum von jedem Raketen-Ingenieur. Das ist der Traum von jemandem, der einen anderen Planeten besiedeln möchte. Man hat nicht nur 50 bis 100 Megawatt, um etwas anzutreiben oder an einen anderen Ort zu gelangen, man hat auch Strom, wenn man dort ankommt. Raketenbauer, die Solarzellen oder Brennstoffzellen verwenden, also ein paar Watt oder Kilowatt – wow, das ist eine ganze Menge Strom. Das heißt, wir reden nun über 100 Megawatt. Das ist enorm viel Strom. Das könnte Menschen auf dem Mars versorgen. Das könnte die Rakete dorthin betreiben. Deshalb hoffe ich, dass ich die Möglichkeit habe, meine Leidenschaft für Raketen wie auch für Nuklearenergie zu erforschen.
And maybe something else. As a kid, I was obsessed with space. Well, I was obsessed with nuclear science too, to a point, but before that I was obsessed with space, and I was really excited about, you know, being an astronaut and designing rockets, which was something that was always exciting to me. But I think I get to come back to this, because imagine having a compact reactor in a rocket that produces 50 to 100 megawatts. That is the rocket designer's dream. That's someone who is designing a habitat on another planet's dream. Not only do you have 50 to 100 megawatts to power whatever you want to provide propulsion to get you there, but you have power once you get there. You know, rocket designers who use solar panels or fuel cells, I mean a few watts or kilowatts -- wow, that's a lot of power. I mean, now we're talking about 100 megawatts. That's a ton of power. That could power a Martian community. That could power a rocket there. And so I hope that maybe I'll have an opportunity to kind of explore my rocketry passion at the same time that I explore my nuclear passion.
Leute werden sagen: "Oh, wenn ihr dieses radioaktive Ding ins Weltall schießt und ein Unfall passiert, was dann?" Wir starten doch Plutonium-Batterien schon die ganze Zeit. Alle waren von Curiosity äußerst begeistert, und der hatte eine große Plutonium-Batterie an Bord, welche Plutonium-238 enthält, was eine höhere spezifische Aktivität hat als das schwach angereicherte Uran in diesen Flüssig-Salz Reaktoren. Das heißt, dass deren Auswirkungen unbedeutend wären, weil man sie kalt startet und man den Reaktor eigentlich erst im Weltall startet.
And people say, "Oh, well, you've launched this thing, and it's radioactive, into space, and what about accidents?" But we launch plutonium batteries all the time. Everybody was really excited about Curiosity, and that had this big plutonium battery on board that has plutonium-238, which actually has a higher specific activity than the low-enriched uranium fuel of these molten salt reactors, which means that the effects would be negligible, because you launch it cold, and when it gets into space is where you actually activate this reactor.
Ich bin also richtig aufgeregt. Ich bin davon überzeugt, dass der Reaktor, den ich hier entworfen habe, eine innovative Energiequelle sein kann, die tolle wissenschaftliche Projekte mit Strom beliefern wird und ich bin wirklich bereit, dies zu tun. Ich habe die Schule im Mai abgeschlossen und – (Gelächter) (Applaus) – Ich absolvierte die Schule im Mai und beschloss, dass ich eine Firma gründe, um meine Erfindungen zu kommerzialisieren, diese revolutionären Detektoren für das Scannen von Containern und diese Systeme, um medizinische Isotope zu produzieren. Ich möchte aber dies machen und habe langsam begonnen, ein Team mit den unglaublichsten Menschen, mit denen ich jemals arbeiten durfte, zusammenzustellen. und ich bin bereit dies alles zu verwirklichen. Und ich glaube, angesichts der Technologie, dass das gleichwertig oder günstiger als Erdgas sein wird, und man muss fast 30 Jahre lang nichts nachfüllen, was ein großer Vorteil für Entwicklungsländer ist.
So I'm really excited. I think that I've designed this reactor here that can be an innovative source of energy, provide power for all kinds of neat scientific applications, and I'm really prepared to do this. I graduated high school in May, and -- (Laughter) (Applause) — I graduated high school in May, and I decided that I was going to start up a company to commercialize these technologies that I've developed, these revolutionary detectors for scanning cargo containers and these systems to produce medical isotopes, but I want to do this, and I've slowly been building up a team of some of the most incredible people I've ever had the chance to work with, and I'm really prepared to make this a reality. And I think, I think, that looking at the technology, this will be cheaper than or the same price as natural gas, and you don't have to refuel it for 30 years, which is an advantage for the developing world.
Als letztes werde ich noch etwas vielleicht Philosophisches sagen, was für einen Wissenschaftler komisch sein mag. Aber ich glaube, es ist sehr poetisch, nukleare Energie zu verwenden, um zu den Sternen zu gelangen, denn die Sterne sind schließlich große Fusionsreaktoren. Sie sind riesige nukleare Kessel im Himmel. Die Energie, von der ich euch erzähle, die zu einer chemischen Energie in meinem Essen verwandelt wurde, kam ursprünglich aus einer nuklearen Reaktion. Und deshalb glaube ich, dass es ein bisschen poetisch ist, die Kernspaltung zu perfektionieren und sie zukünftig als innovativen Energielieferanten zu verwenden.
And I'll just say one more maybe philosophical thing to end with, which is weird for a scientist. But I think there's something really poetic about using nuclear power to propel us to the stars, because the stars are giant fusion reactors. They're giant nuclear cauldrons in the sky. The energy that I'm able to talk to you today, while it was converted to chemical energy in my food, originally came from a nuclear reaction, and so there's something poetic about, in my opinion, perfecting nuclear fission and using it as a future source of innovative energy.
Vielen Dank.
So thank you guys.
(Applaus)
(Applause)