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.
Ik ga jullie vandaag iets vertellen waarover ik echt enthousiast ben. Dit kan wat verrassend zijn voor wie iets afweet van mijn vorig onderzoek. Ik heb echt geprobeerd om een aantal grote problemen op te lossen: de strijd tegen terrorisme, nucleair terrorisme, gezondheidszorg en diagnose en behandeling van kanker. Toen ik hierover nadacht, besefte ik dat het grootste probleem waar we voor staan, waar al deze problemen op neer komen, energie is, elektriciteit, de stroom van elektronen. Ik besloot te proberen dit probleem op te lossen.
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.
Waarschijnlijk dachten jullie dat ik het over kernfusie zou gaan hebben, Waarschijnlijk dachten jullie dat ik het over kernfusie zou gaan hebben, Waarschijnlijk dachten jullie dat ik het over kernfusie zou gaan hebben, want daar ben ik het grootste deel van mijn leven mee bezig geweest. Maar dit gaat eigenlijk over, oké - (Gelach) — over kernsplijting. Het gaat om het perfectioneren van iets dat in de 21ste eeuw al passé lijkt.
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.
Laten we iets zeggen over hoe kernsplijting werkt. In een kerncentrale heb je een grote ketel water onder hoge druk en enkele brandstofstaven. Deze brandstofstaven zitten gehuld in zirkonium. Het zijn korreltjes uraniumdioxidebrandstof. De kernsplijtingreactie wordt geregeld en op een juist niveau gehouden. Die reactie verwarmt water, het water wordt stoom, de stoom doet de turbine draaien en zo maak je elektrische energie. Met de stoomturbine maken we zo al 100 jaar elektriciteit. Met de stoomturbine maken we zo al 100 jaar elektriciteit. Nucleaire energie was een grote vooruitgang om water te verwarmen, maar nog steeds brengen we water aan de kook om de turbine te laten draaien.
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.
Ik vroeg me af of dit niet beter kon. Weten we al alles over kernsplijting of kan het beter? Ik besefte dat dit idee van mij mogelijk de wereld enorm zou kunnen veranderen. Hier is het.
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.
Dit is een kleine modulaire reactor. Lang niet zo groot als de reactor op de afbeelding. Hij levert tussen 50 en 100 megawatt. Dat is een enorm vermogen. Genoeg stroom bij gemiddeld gebruik voor 25.000 tot 100.000 huisgezinnen. Interessant is dat deze reactoren in een fabriek kunnen worden gemaakt. Je maakt ze aan de lopende band, vervoert ze naar waar ook ter wereld, installeert ze en ze produceren elektriciteit. Dat hier is de reactor.
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.
Hij zit onder de grond, wat belangrijk is. Voor iemand die al heel wat aan contraterrorisme heeft gedaan, kan ik niet genoeg benadrukken hoe belangrijk het is dat iets onder de grond zit uit oogpunt van proliferatie en veiligheid.
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.
In de reactor zit een gesmolten zout. Wie al 'n fan van thorium is, gaat hier echt enthousiast over zijn. Deze reactoren zijn echt goed voor het kweken en het branden van de thoriumsplijtstofcyclus, uraan-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.
Maar ik maak me geen zorgen over de brandstof. Ze verteren van alles. Ze houden van verarmd splijtingsmateriaal: hoogverrijkt uranium en plutonium voor atoombommen dat verarmd werd. Het is dan niet meer bruikbaar voor een nucleair wapen, maar zij houden van dit spul. We hebben er een hele hoop van liggen, het is zelfs een groot probleem. In de koude oorlog hebben wij een enorme arsenaal aan kernwapens opgebouwd. Dat was geweldig, maar nu zitten we ermee. Wat doen we met al dat overschot? Wat doen we met die kernwapens? We stellen ze veilig. Het zou geweldig zijn als we ze konden verbranden of opgebruiken. Maar deze reactor houdt van dit spul.
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.
Een gesmolten-zoutreactor heeft een reactorkern en een warmtewisselaar van het 'hete' zout, het radioactieve zout, naar een 'koud' zout dat niet radioactief is. Wel nog steeds thermisch heet, maar niet radioactief. De warmtewisselaar maakt dit ontwerp pas echt interessant. Hij brengt de warmte over naar een gas. Ik zei al eerder dat alle vermogen - behalve dan fotovoltaïsch vermogen - voortkomt uit stoomturbines, wat niet efficiënt is. Een kerncentrale als deze is slechts voor 30 tot 35% efficiënt. Dat geeft aan hoeveel procent elektrische energie gewonnen wordt uit de thermische energie van de reactor. Dat komt doordat deze reactoren bij een vrij lage temperatuur werken. Ze werken overal bij 200 à 300 graden Celsius. Maar deze reactoren werken bij 600 à 700 graden Celsius. Thermodynamica vertelt je dat je bij die hogere temperaturen hogere rendementen haalt. Thermodynamica vertelt je dat je bij die hogere temperaturen hogere rendementen haalt. Deze reactor maakt geen gebruik van water. Hij gebruikt gassen als superkritisch CO2 of helium. Die doorlopen een turbine. Dat heet de Braytoncyclus. Die thermodynamische cyclus produceert elektriciteit, met een efficiëntie van bijna 50 procent. met een efficiëntie van bijna 50 procent. Ik vind het fantastisch omdat de reactorkern zo compact is. Gesmolten-zoutreactoren zijn uit zichzelf zeer compact, maar je krijgt er ook nog veel meer elektriciteit uit voor dezelfde hoeveelheid uranium. Ook wordt het veel meer opgebruikt. De ‘burn-up’ is veel hoger. Voor een bepaalde hoeveelheid brandstof in de reactor, wordt er veel meer van opgebruikt.
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.
Het probleem met een traditionele kerncentrale als deze is dat de staven bekleed zijn met zirkonium. Daarin zitten de uraniumdioxide-brandstofkorrels. Uraniumdioxide is een keramisch materiaal. Dat betekent dat wat erin zit, er niet gemakkelijk uit komt. Je krijgt een zogenaamde ‘xenonput’. Een aantal producten van kernsplijting ‘houden van’ neutronen. Ze absorberen de neutronen die de reactie aan de gang houden. Ze ‘eten’ ze op. Dat betekent, gecombineerd met het feit dat de omhulling het niet lang volhoudt, dat je deze reactoren maar ongeveer 18 maanden aan de gang kunt houden zonder ‘bij te tanken’. Deze reactoren kunnen 30 jaar zonder bijtanken, wat geweldig is omdat het een gesloten systeem is. Je kunt ze dus helemaal afsluiten zodat er geen risico op proliferatie bestaat. Je kan er geen nucleair of radioactief materiaal meer uithalen.
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.
Na Fukushima moest iedereen de veiligheid van kernenergie opnieuw gaan inschatten. Na Fukushima moest iedereen de veiligheid van kernenergie opnieuw gaan inschatten. Toen ik een kernreactor ging ontwikkelen, was een van de voorwaarden dat hij passief en intrinsiek veilig moest zijn. Ik ben echt enthousiast over deze reactor en wel om twee redenen. Eén: hij werkt niet onder hoge druk. Traditionele reactoren zoals een drukwaterreactor of kokend-waterreactor bevatten zeer, zeer heet water bij zeer hoge druk. Dat betekent dat bij een ongeval, waarbij het drukvat van roestvrij staal barst, Dat betekent dat bij een ongeval, waarbij het drukvat van roestvrij staal barst, de koelvloeistof de reactorkern uitstroomt. Deze reactoren werken bij atmosferische druk. De kernsplijtingproducten verlaten de reactorkern dus nooit. Ze werken ook bij hoge temperaturen, en de brandstof is al gesmolten. Een ‘melt-down’ is dus uitgesloten. In geval er toch iets misgaat, of als hij geen energie meer geeft of er gebeurt iets als in Fukushima, dan is er een opvangkuip. Omdat je brandstof vloeibaar is en gecombineerd met je koelstof kan je de kern laten wegvloeien naar een onderkritische toestand. Dat is een tank onder de reactor met neutronabsorbeerders. Daardoor stopt de reactie. Bij dit soort reactor gaat dat niet. Ik zei al dat de brandstof keramisch materiaal binnen een zirkoniumomhulling is. Bij een ongeval in een reactor van dit type, zoals Fukushima en Three Mile Island - iets als Three Mile Island hebben we al een tijdje niet meer gezien — gaan de zirkoniumomhullingen met water onder hoge druk, stoom dus, in een oxiderende omgeving, waterstof produceren. Dat waterstof kan ontploffen en daardoor kernsplijtingsproducten vrijgeven. Aangezien de kern van deze reactor niet onder druk staat en deze chemische reactiviteit niet vertoont, kunnen de kernsplijtingsproducten van deze reactor niet ontsnappen. Bij een ongeval is de reactor natuurlijk naar de vaantjes. Bij een ongeval is de reactor natuurlijk naar de vaantjes. Spijtig voor het bedrijf, maar grote oppervlakken land zullen er niet besmet worden. Daarom denk ik dat in de 20 jaar voordat we fusie gaan kunnen gebruiken, dit de energiebron zou kunnen zijn waarmee we koolstofvrije elektriciteit kunnen opwekken.
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.
Het is een verbazende technologie omdat ze niet alleen klimaatverandering tegengaat, maar ook innovatief is. Ze geeft energie aan de ontwikkelingslanden, omdat ze in een fabriek en goedkoop geproduceerd wordt. Je kunt ze overal in de wereld toepassen.
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.
Misschien nog iets. Als kind was ik geobsedeerd door de ruimte. Ook wel door de nucleaire wetenschap, maar eerst en vooral door de ruimte. Echt enthousiast om astronaut te worden en raketten te ontwerpen. Dat heeft me altijd geboeid. Maar stel je voor wat het zou betekenen om in een raket een compacte reactor te hebben die 50 tot 100 megawatt produceert. Dat is de droom van elke raketontwerper. Ook die van de ontwerper van een habitat op een andere planeet. Niet alleen heb je 50 tot 100 megawatt om je tot daar te brengen, maar daar aangekomen beschik je ook over dat vermogen. om je tot daar te brengen, maar daar aangekomen beschik je ook over dat vermogen. Ontwerpers van raketten maken gebruik van zonnepanelen of brandstofcellen, met slechts enkele watt of kilowatt. Wow, wat een vermogen. Maar 100 megawatt, dat is pas een heleboel vermogen. Genoeg energie voor een kolonie op Mars en voor de raket om ernaartoe te gaan. Genoeg energie voor een kolonie op Mars en voor de raket om ernaartoe te gaan. Dus hoop ik dat ik misschien ooit de kans krijg om mijn passie voor raketten te combineren met mijn nucleaire passie.
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.
Mensen zeggen: "Alles goed en wel, maar je lanceert dit radioactieve ding de ruimte in. Wat als het misgaat?" Maar we lanceren de hele tijd plutoniumbatterijen. Iedereen was echt enthousiast over Curiosity en die had een grote plutoniumbatterij bij. Met plutonium-238, veel radioactiever dan het laagverrijkte uranium van gesmolten-zoutreactoren. Dat betekent te verwaarlozen gevolgen, want bij de start is het nog niet actief. Dat betekent te verwaarlozen gevolgen, want bij de start is het nog niet actief. Pas in de ruimte activeer je de reactor.
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.
Daarom ben ik echt enthousiast. Ik ontwierp deze reactor als een innovatieve bron van energie, voor allerlei soorten fijne wetenschappelijke toepassingen. Daar wil ik voor gaan. In mei beëindig ik mijn middelbare school, en - (Gelach) (Applaus) — ik besloot een bedrijf op te starten voor de commercialisering van een door mij ontwikkelde technologie: revolutionaire detectoren voor het scannen van cargocontainers en systemen voor de productie van medische isotopen. Ik wil dit en ik bouw langzaamaan een team op met de meest ongelooflijke mensen waar ik ooit mee heb samengewerkt. Ik ben echt bereid om dit te verwezenlijken. Ik denk dat deze technologie goedkoper of toch niet duurder zal zijn dan aardgas, en je hoeft in 30 jaar niet bij te tanken. Dat is zeker een voordeel voor de derde wereld.
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.
Ik ga eindigen met een filosofische noot - een beetje raar voor een wetenschapper. Ik zie iets poëtisch in het gebruik van kernenergie om ons naar de sterren te brengen, omdat de sterren zelf reusachtige fusiereactoren zijn. Het zijn gigantische nucleaire ovens in de ruimte. De energie die het mij mogelijk maakt om hier te praten, kwam van de chemische energie in mijn eten. Maar die was dan weer afkomstig van kernreacties. Er zit dus iets poëtisch in het perfectioneren van kernsplijting en het gebruik ervan als een toekomstige bron van innovatieve energie.
So thank you guys.
Bedankt allemaal.
(Applause)
(Applaus)