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.
Mam ważne ogłoszenie i bardzo się z tego cieszę. Może to trochę zaskoczy tych z was, którzy znają moje badania i osiągnięcia. Próbowałem rozwiązać poważne problemy, jak walka z terroryzmem, terroryzm jądrowy, opieka zdrowotna, diagnozowanie i leczenie raka. Po zastanowieniu zdałem sobie sprawę, że największym problemem, z którego wynikają wszystkie inne, jest energia, elektryczność, przepływ elektronów. Zdecydowałem się spróbować rozwiązać ten problem.
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.
Pewnie nie tego się spodziewacie. Spodziewacie się pewnie, że będę mówić o reakcji termojądrowej, bo tym zajmowałem się większość życia. Ale to w zasadzie prelekcja o... (Śmiech) Prelekcja o rozszczepieniu jądra atomowego, dopracowaniu do perfekcji czegoś starego i wprowadzenie go do XXI wieku.
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.
Pomówmy, na czym polega rozszczepienie jądra atomowego. W elektrowni atomowej znajduje się wielki kocioł z wodą pod wysokim ciśnieniem i pręty paliwowe, które są obłożone cyrkonem i znajdują się tam małe kulki paliwa z dwutlenku uranu, Rozszczepienie jądra atomu kontroluje się i utrzymuje na prawidłowym poziomie, ta reakcja podgrzewa wodę, woda zamienia się w parę, która obraca turbinę i wytwarza prąd elektryczny. Właśnie tak wytwarzamy elektryczność za pomocą turbiny parowej od 100 lat. Reakcja nuklearna była wielkim postępem w podgrzewaniu wody, ale nadal podgrzewamy wodę i para obraca turbiną.
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.
Pomyślałem, czy to jest najlepszy sposób? Czy rozszczepienie atomu to już wszystko, czy da się jeszcze coś wynaleźć w tej dziedzinie? Zdałem sobie sprawę, że natrafiłem na coś, co ma ogromny potencjał zmienić świat. I to jest właśnie to.
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.
To mały reaktor modułowy. Nie jest tak duży, jak reaktor na diagramie. Ten ma od 50 do 100 megawatów. Ale to ogromna ilość mocy. Przy przeciętnym użyciu to energia dla około 25 000 do 100 000 gospodarstw. Najciekawsze w tych reaktorach jest to, że powstają w fabryce. To reaktory modułowe, powstające na linii produkcyjnej. Można je zawieźć w dowolne miejsce na świecie, postawić - i prąd zaczyna płynąć. Ten obszar tutaj to reaktor.
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.
Co ważne, zakopano go pod ziemią. Jako ktoś, kto zajmował się walką z terroryzmem, nie mogę się tego nachwalić, bo pod względem bezpieczeństwa zakopywanie pod ziemią to dobry pomysł.
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.
Wewnątrz tego reaktora jest roztopiona sól, więc każdy, kto jest fanem toru będzie tym podekscytowany, bo te reaktory są naprawdę dobre w powielaniu i spalaniu cyklu paliwowego toru, uranu-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.
Ale paliwo tak naprawdę mnie nie martwi. Reaktory są naprawdę żarłoczne, są jak zubożone jądra broni nuklearnej, czyli wysoce wzbogacony uran i pluton do zastosowań bojowych, które zubożono i przetworzono tak dalece, że nie nadają się na broń atomową, ale i tak mają amatorów. Mnóstwo tego leży odłogiem, bo jest to wielki problem. Podczas zimnej wojny powstał wielki arsenał broni nuklearnej, wspaniale, ale już jej nie potrzebujemy. Co teraz zrobić z odpadami? Co zrobić z jądrami broni nuklearnej? Zabezpieczamy je, ale byłoby lepiej, gdyby dało się je spalić, zużyć, a ten reaktor uwielbia te materiały.
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.
To reaktor wykorzystujący stopioną sól. Ma rdzeń, ma też wymiennik ciepła z gorącej soli, radioaktywnej soli, na zimną sól, która nie jest radioaktywna. Jest wciąż termicznie ciepła, ale nieradioaktywna. Produkt tego wymiennika ciepła to naprawdę interesująca strona projektu, bo ciepło wymienia się na gaz. Wracając do produkcji energii innej niż fotowoltaiczna, produkowanej przez parę i obroty turbiny. To wcale nie jest wydajne. W elektrowni jądrowej takiej jak ta wydajność sięga tylko od 30 do 35%. To stosunek energii termicznej oddawanej przez reaktor do ilości wyprodukowanej energii elektrycznej. Powodem tak niskiej wydajności jest to, że reaktory działają w niskiej temperaturze. Pracują w przedziale od 200 do 300 stopni Celsjusza. Moje reaktory działają w temperaturze 600 do 700 stopni Celsjusza, co oznacza, że im wyższa temperatura, tym, według termodynamiki, większa wydajność. Ten reaktor nie używa wody, używa gazu. Nadkrytyczny dwutlenek węgla lub hel trafia do turbiny, co nazywamy obiegiem Braytona-Joule’a. To cykl termodynamiczny, który produkuje elektryczność, osiągając prawie 50% wydajności, od 45 do 50% wydajności. To fantastyczne, bo to bardzo kompaktowy rdzeń. Reaktory na stopioną sól są bardzo kompaktowe z natury, a w dodatku produkują znacznie więcej elektryczności w stosunku do ilości rozszczepionego uranu, nie wspominając o fakcie ich spalania. Ich spalanie jest dużo wyższe. Znacznie większa część paliwa jest zużywana. W tradycyjnej elektrowni jądrowej, jak ta,
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.
mamy pręty platerowane w cyrkonie, a w środku kulki tlenku uranu. Tlenek uranu jest ceramiczny, a ceramika nie lubi wypuszczania zawartości. To tak zwane jądro ksenonowe, a niektóre z produktów rozszczepienia lubią neutrony. Uwielbiają neutrony, które poruszają się i pomagają w zajściu tej reakcji. Pożerają je, a ponieważ powłoka nie wytrzymuje zbyt długo, taki reaktor może działać może 18 miesięcy bez uzupełniania paliwa. Moje reaktory działają przez 30 lat bez uzupełniania paliwa, co moim zdaniem jest niesamowite, bo oznacza zapieczętowany system. Brak tankowania oznacza, że można je zaplombować usuwając ryzyko rozprzestrzeniania się. Nie będzie ani nuklearnego ani radiologicznego materiału rozprzestrzeniającego się z ich rdzeni.
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.
Wróćmy jednak do kwestii bezpieczeństwa. Po Fukushimie należało ocenić ponownie bezpieczeństwo nuklearne. W planach reaktora założyłem, że ma być pasywny i iskrobezpieczny. Jestem podekscytowany z dwóch powodów. Po pierwsze, nie pracuje pod wysokim ciśnieniem. Tradycyjne reaktory, jak reaktor wodny ciśnieniowy lub reaktor wodny wrzący, stosują bardzo gorącą wodę pod wysokim ciśnieniem, czyli że w razie wypadku, jeśli dojdzie do rozerwania nierdzewnej stali naczynia ciśnieniowego, chłodziwo opuszcza rdzeń. Moje reaktory pracują zasadniczo przy ciśnieniu atmosferycznym, więc produkty rozszczepienia nie mają tendencji do opuszczania reaktora w razie wypadku. Pracują także w wysokich temperaturach, paliwo jest płynne, więc nie może się przetopić, ale gdyby reaktor wyszedł kiedyś poza wartości tolerancji lub stracił zasilanie, jak w Fukushimie, istnieje zbiornik zrzutu. Ponieważ paliwo jest płynne i połączone z chłodziwem, można właściwie po prostu spuścić rdzeń do tak zwanego ustawienia sub-krytycznego. Jest to zbiornik umieszczony pod reaktorem, który ma pochłaniacze neutronów. To bardzo ważne, bo reakcja zostaje zahamowana. W dawnym rodzaju reaktora nie można tego zrobić. Paliwo jest ceramiczne, zanurzone w cyrkonowych prętach paliwowych, a w razie wypadku reaktora tego typu, jak Fukushima i Three Mile Island... Analizując Three Mile Island, nie dostrzegaliśmy tego przez jakiś czas, ale cyrkonowe okładziny na prętach paliwowych, w zestawieniu z wysokociśnieniową wodą, parą, w środowisku utleniającym, produkują wodór, który ma właściwości wybuchowe. Dochodzi do uwolnienia produktów rozszczepienia. Rdzeń mojego reaktora nie jest pod ciśnieniem i nie ma takiej reaktywności chemicznej, a produkty rozszczepienia nie będą próbowały wyciekać z reaktora. Nawet jeśli dojdzie do wypadku, reaktor, owszem, może ulec zniszczeniu, co będzie przykre dla firmy energetycznej, ale nie zanieczyści ogromnych połaci ziemi. Uważam, że przez te 20 lat, jakie zajmie nam urzeczywistnienie syntezy termojądrowej, to mogłoby być źródłem energii, które dostarcza elektryczność bez potrzeby użycia węgla. Elektryczność bez węgla. To niesamowita technologia,
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.
ponieważ nie tylko walczy ze zmianami klimatu, ale jest innowacją. Jest sposobem dostarczenia energii dla rozwijającego się świata, bo jest tania i produkowana fabrycznie. Może stanąć w dowolnym miejscu. No i może coś jeszcze.
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.
Gdy byłem dzieckiem, fascynował mnie kosmos. Fascynowała mnie również fizyka nuklearna, ale przedtem miałem obsesję na punkcie kosmosu. Bardzo chciałem zostać astronautą i projektować rakiety, to zawsze mnie fascynowało. Chyba muszę do tego wrócić, bo wyobraźcie sobie taki niewielki reaktor w rakiecie, który produkuje od 50 do 100 megawatów. To marzenie projektantów rakiet. Kogoś, kto projektuje środowisko na innej planecie. Otrzymujemy nie tylko od 50 do 100 megawatów do zasilania napędu środka transportu, ale także energię na miejscu. Projektanci rakiet używają paneli słonecznych lub ogniw paliwowych o mocy kilku watów czy kilowatów. Wydaje się, że to dużo energii. Tu mowa o prawie 100 megawatach. To ogrom mocy. To mogłoby zasilić marsjańską osadę, zasilić rakietę, by tam dotrzeć. Zatem mam nadzieję, że może będę miał okazję rozwijać równocześnie pasję do rakiet i do fizyki nuklearnej.
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.
Słyszę pytania: "Wysyłasz to coś radioaktywne w kosmos, a co z wypadkami?". Ale cały czas wysyłamy plutonowe baterie jądrowe. Wszyscy się cieszyli łazikiem Curiosity, zasilanym plutonowymi bateriami, z plutonu-238, choć ma większą określoną aktywność niż nisko wzbogacone paliwo z uranu ze stopionych reaktorów solnych. Oznacza to, że efekty byłyby nieistotne, bo wysyłamy zimny reaktor i aktywujemy go dopiero w przestrzeni kosmicznej.
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.
Jestem naprawdę podekscytowany. Uważam, że zaprojektowałem reaktor, który będzie innowacyjnym źródłem energii, zapewni zasilanie wielu aplikacji naukowych. Jestem naprawdę gotów to zrobić. Ukończyłem liceum w maju i... (Śmiech) (Brawa) Ukończyłem liceum w maju i zdecydowałem, że otworzę firmę, by skomercjalizować technologie mojego projektu, rewolucyjne czujniki do skanowania kontenerów i systemy do produkcji izotopów medycznych. Ale naprawdę chcę robić to i powoli zacząłem zbierać zespół niesamowitych ludzi, z którymi miałem już szansę współpracować i jesteśmy gotowi to urzeczywistnić. Patrząc na tę technologię, uważam, że będzie tańsza lub w podobnej cenie co gaz naturalny i nie trzeba uzupełniać paliwa przez 30 lat, co jest zaletą dla rozwijającego się świata.
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.
Zakończę może trochę filozoficznie, co jest trochę dziwne dla naukowca. Ale myślę, że jest coś naprawdę poetyckiego w używaniu energii jądrowej do wysłania nas w gwiazdy, bo gwiazdy są ogromnymi reaktorami termojądrowymi, gigantycznymi nuklearnymi kotłami na niebie. Energia, dzięki której mogę dzisiaj mówić, zanim zmieniła się w energię chemiczną w pokarmie, pierwotnie pochodziła z reakcji nuklearnej. Zatem jest coś poetyckiego w doskonaleniu rozszczepienia jądrowego i używaniu go jako źródła innowacyjnej energii.
So thank you guys.
Dzięki.
(Applause)
(Brawa)