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.
Oggi devo fare un annuncio importante, e sono molto emozionato. Questo potrà sorprendere molti tra voi che sono al corrente delle mie ricerche e dei buoni risultati che ho conseguito. Mi sono molto applicato alla soluzione di grandi problemi: controterrorismo, terrorismo nucleare, cure sanitarie, diagnosi e trattamento del cancro, ma pensando a tutti questi problemi mi sono reso conto che il problema più grande che dobbiamo affrontare a cui fanno capo tutti gli altri è quello dell'energia, dell'elettricità, il flusso di elettroni. E ho deciso di dedicarmi alla ricerca di una soluzione a questo problema.
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.
Questo probabilmente non è quel che vi aspettavate. Probabilmente pensavate che io fossi qui per parlare di fusione, perché è di questo che mi sono occupato per la maggior parte della mia vita. Ma questa volta invece parlerò, ok - (Risate) - parlerò in realtà di fissione. Si tratta di perfezionare una cosa vecchia e di portarla nel ventunesimo secolo.
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.
Parliamo un po' di come funziona la fissione nucleare. Una centrale nucleare consiste in un grande bacino di acqua sottoposto ad alta pressione, e di barre di combustibile, queste barre di combustibile sono rivestite di zirconio, e poi ci sono piccole pastiglie di diossido di uranio combustibile, e si genera una reazione di fissione controllata e mantenuta a un livello ottimale, e questa reazione riscalda l'acqua, l'acqua si trasforma in vapore, il vapore mette in moto la turbina, e da questo si ottiene elettricità. Si tratta dello stesso metodo che usiamo per produrre elettricità, sfruttando l'idea della turbina a vapore, da cent'anni, e il nucleare ha rappresentato un'enorme evoluzione come metodo per riscaldare l'acqua, ma si tratta comunque di far bollire dell'acqua che si trasforma in vapore e fa girare la turbina.
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.
E così ho pensato, è davvero questa la maniera migliore per farlo? La fissione è un metodo superato, o è ancora possibile apportarvi qualche innovazione? E mi sono reso conto che mi stavo imbattendo in qualcosa che secondo me ha grandi possibilità di trasformare il mondo. Ed ecco di cosa si tratta.
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.
Questo è un piccolo reattore modulare. Non è grande come il reattore che vedete in questo diagramma. Questo è tra i 50 e i 100 megawatt di potenza. Ma si tratta di una potenza enorme. Vuol dire, considerando un consumo medio, che sarebbe sufficiente per un numero di abitazioni compreso tra 25 000 e 100 000. L'aspetto più interessante di questi reattori è che si producono in fabbrica. Quindi si tratta di reattori modulari costruiti essenzialmente in una catena di montaggio, che vengono trasportati in ogni parte del mondo, si installano, e producono energia. Questa che vedete qui è il reattore.
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.
Il reattore deve stare sotto il livello del terreno, questo è molto importante. Essendomi occupato molto di controterrorismo, non potrò mai sottolineare abbastanza quanto sia importante che stia sotto il livello del terreno per evitare rischi di proliferazione e per la sicurezza.
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.
E all'interno di questo reattore c'è un sale fuso, perciò tutti i fan del torio saranno molto entusiasti di questo, perché si dà il caso che questi reattori riescano a riprodurre e a bruciare molto bene il ciclo combustibile del torio, uranio 233.
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.
Ma la mia preoccupazione non riguarda il combustibile. Questi consumano moltissimo, sono affamati, di fosse di armi impoverite cioè uranio altamente arricchito e plutonio per armi nucleari che è stato impoverito. Viene impoverito in modo che non sia utilizzabile come arma nucleare, ma questi congegni adorano questa roba. E ce n'è parecchia in giro, perché è un grosso problema. Durante la guerra fredda abbiamo messo su questo potente arsenale di armi nucleari, benissimo, ma non ne abbiamo più bisogno, e cosa dobbiamo fare di tutti questi avanzi? Cosa dobbiamo fare con le miniere di quelle armi nucleari? Beh, dobbiamo smaltirle, e sarebbe fantastico se potessimo bruciarle, farle mangiare e questo reattore adora questa roba.
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.
Quindi è un reattore a sale fuso. Ha un nucleo, e ha uno scambiatore di calore dal sale riscaldato, il sale radioattivo, a un sale freddo che non è radioattivo. Dal punto di vista termico è caldo ma non è radioattivo. E poi c'è uno scambiatore di calore che rende questo modello davvero interessante, uno scambiatore di calore con un gas. Quindi, ritornando a quanto dicevo prima sulla quantità di potenza prodotta - a parte il sistema fotovoltaico - dalla generazione di vapore con l'ebollizione che mette in moto una turbina, questo non sembra un sistema efficiente, e infatti, in una centrale nucleare come questa, si raggiunge un'efficienza del 30-35% circa. Questa è la quantità di energia termica emessa dal reattore in rapporto alla quantità di energia che produce. E la ragione per cui l'efficienza di questi reattori è così bassa è che operano a basse temperature. Operano a temperature comprese tra i 200 e i 300 gradi Celsius. Mentre questi reattori operano tra i 600 e i 700 gradi Celsius, il che significa che più alta è la temperatura raggiunta, maggiore sarà l'efficienza secondo la termodinamica. E questo reattore non utilizza acqua, ma gas, il famigerato CO2 oppure elio, che entra in una turbina, e si chiama "ciclo di Brayton". È il ciclo termodinamico che produce l'elettricità, e raggiunge un'efficienza vicina al 50%, tra il 45 e il 50%. E questo secondo me è fantastico, perché si tratta di un nucleo molto compatto. I reattori a sale fuso sono per natura molto compatti, ma l'altro aspetto notevole è che che si ottiene molta più elettricità in proporzione alla quantità di uranio fissionato, senza contare che questi reattori sono in grado di smaltire. Il loro potere di smaltimento è molto superiore. Perciò, per una data quantità di combustibile immessa nel reattore, ne viene usata molta di più.
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.
Il problema con una centrale nucleare tradizionale come questa sono queste barre rivestite di zirconio, che contengono pastiglie di diossido di uranio combustibile. Ora, il diossido di uranio è una ceramica, e la ceramica non lascia fuoriuscire ciò che è al suo interno. Così avremo una cosa che si chiama avvelenamento da xeno e alcuni di questi prodotti della fissione amano molto i neutroni. Amano i neutroni che si trovano in giro e che facilitano l'innesco di questa reazione. E li mangiano, e questo, insieme al fatto che il rivestimento ha una durata limitata, significa che un reattore di questo tipo ogni 18 mesi circa richiede un nuovo rifornimento. Mentre questi reattori sono in grado di funzionare per 30 anni senza richiedere rifornimento, cosa che io trovo davvero sorprendente, perché significa che si tratta di un sistema sigillato. Il fatto che non richiedano rifornimento significa che possono essere sigillati e che non comportano rischi di proliferazione, e non producono dispersione di materiale nucleare o radioattivo dal loro nucleo.
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.
Ma torniamo alla questione della sicurezza, perché tutti dopo Fukushima abbiamo dovuto riconsiderare la questione della sicurezza del nucleare, e quando ho deciso di progettare un reattore uno degli obiettivi che mi sono posto era che fosse passivamente e intrinsecamente sicuro, e sono molto entusiasta di questo reattore principalmente per due ragioni. Primo, non funziona ad alta pressione. I reattori tradizionali, come i reattori ad acqua pressurizzata o ad acqua bollente utilizzano acqua molto, molto calda ad altissima pressione, e questo significa, in sostanza, che in caso di incidente, se si aprisse una falla in questo contenitore in acciaio inossidabile, il liquido refrigerante fuoriuscirebbe dal nucleo. Questi reattori funzionano alla pressione atmosferica, perciò i prodotti della fissione non tendono a fuoriuscire dal reattore in caso di incidente. Inoltre, funzionano ad alte temperature e il combustibile è fuso, perciò non possono fondersi, ma anche nel caso in cui il reattore dovesse uscire dai limiti di tolleranza, o fosse interrotta l'alimentazione esterna come nel caso di Fukushima, abbiamo un serbatoio di scarico. Dal momento che il carburante è liquido, e che è mescolato al refrigerante, sarebbe possibile drenare semplicemente il nucleo in condizioni, come si dice, sottocritiche, cioé in sostanza un serbatoio posto sotto al reattore dotato di elementi in grado di assorbire i neutroni. E questo è molto importante, perché in questo modo la reazione si arresta. In questo tipo di reattore, non si può fare. Il combustibile, come dicevo, è ceramica all'interno di barre rivestite in zirconio, e in caso di incidente in un reattore di questo tipo, come quelli di Fukushima e di Three Mile Island - quella di Three Mile Island è un'evenienza alla quale non si assisteva da molto tempo - ma i rivestimenti in zirconio su queste barre di combustibile, quando entrano in contatto con acqua ad alta pressione, vapore, in un ambiente ossidante, producono idrogeno, e questo idrogeno ha un'incredibile capacità di rilasciare prodotti di fissione. Mentre il nucleo di questo reattore, che non è sotto pressione e non genera questa reattività chimica, non tende a rilasciare prodotti di fissione all'esterno del reattore stesso. Perciò anche in caso di incidente per quanto il reattore possa uscirne inutilizzabile, il che potrà essere un problema per la compagnia energetica, non si avranno contaminazioni di ampie aree di paesaggio. Quindi penso davvero che da qui a, diciamo, vent'anni dovremo riuscire a realizzare la fusione e renderla una realtà concreta, questa potrebbe essere la fonte energetica in grado di fornire elettricità senza ricorrere al carbone. Elettricità senza uso di carbone.
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.
E si tratta di una tecnologia sorprendente perché non solo contrasta il cambiamento climatico, ma è anche innovativa. È un modo per fornire energia al mondo in via di sviluppo, perché si può produrre in fabbrica e a basso costo. Si possono installare in qualunque posto del mondo.
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.
E forse anche oltre. Quando ero bambino ero fissato con lo spazio. Beh, ero anche fissato con la scienza nucleare, a un certo punto, ma prima ero fissato con lo spazio, ed ero tutto preso dall'idea di diventare astronauta e progettare razzi, una prospettiva che mi è sempre sembrata eccitantissima. Ma finirei per tornare comunque a questo discorso, perché pensate a come sarebbe poter dotare un razzo di un reattore compatto che produce dai 50 ai 100 megawatt. È il sogno di qualunque progettatore di razzi. Il sogno di chiunque debba progettare un habitat su un altro pianeta. Non solo avere da 50 a 100 megawatt in grado di fornire a qualunque mezzo l'energia di propulsione necessaria per arrivare a destinazione, ma anche per avere energia disponibile sul posto. Avete presente i progettatori che usano pannelli solari o cellule di carburante, insomma una manciata di watt o kilowatt - wow, questa è una quantità di energia formidabile. Dico, stiamo parlando di circa 100 megawatt. Una tonnellata di energia. Sarebbe sufficiente per una comunità su Marte. Che potrebbe anche fornire energia a un razzo. E quindi spero in futuro di avere la possibilità di sperimentare in qualche modo la mia passione per i razzi insieme alla mia passione per il nucleare.
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.
La gente dice, "Bene, lanciamo pure questa cosa radioattiva nello spazio, e se poi capita un incidente?" Ma non facciamo che lanciare continuamente nello spazio batterie al plutonio. Tutti erano entusiasti del rover Curiosity, e aveva una grossa batteria al plutonio a bordo fatta con plutonio 238, che in realtà ha un'attività specifica più alta rispetto al carburante a base di uranio a basso arricchimento di questi reattori a sale fuso, il che significa che gli effetti sarebbero trascurabili, perché verrebbe lanciato freddo, e solo una volta arrivato nello spazio si attiverebbe il reattore.
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.
Perciò sono molto emozionato. Credo che questo reattore che ho progettato possa essere una fonte energetica innovativa, in grado di fornire energia pulita per applicazioni scientifiche di ogni genere, e sono pronto a dedicarmi a questo. Mi sono diplomato alla scuola superiore in maggio, e - (Risate) (Applausi) - Mi sono diplomato alla scuola superiore in maggio, e ho deciso di avviare una società per commercializzare queste tecnologie che ho sviluppato, rilevatori rivoluzionari per controllare i container dei cargo, sistemi per la produzione di isotopi medici, ma voglio occuparmi di questo, e lentamente sto mettendo insieme una squadra con alcune delle persone più incredibili con le quali mi sia mai capitato di lavorare, e mi sento pronto per realizzare questo progetto concretamente. E sono convinto, per quanto concerne la tecnologia, che sarà più economica se non a pari costo rispetto al gas naturale, e non richiede rifornimento per 30 anni, che è un grande vantaggio per il mondo in via di sviluppo.
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.
E voglio dire un'altra cosa forse un po' filosofica per finire, anche se è strano per uno scienziato. Ma io vedo della poesia nell'usare energia nucleare per farci viaggiare verso le stelle, perché le stelle sono giganteschi reattori nucleari. Sono giganteschi calderoni nucleari nel cielo. L'energia che mi rende in grado di parlare a voi oggi, che è stata convertita in energia chimica nel cibo che ho mangiato, proviene originariamente da una razione nucleare, e quindi c'è della poesia, secondo me, nel perfezionare la fissione nucleare e usarla in futuro come fonte di energia innovativa.
So thank you guys.
Perciò, grazie a voi tutti.
(Applause)
(Applausi)