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.
Tenho um grande anúncio a fazer hoje e isso deixa-me entusiasmado. Isto pode ser uma surpresa para muitos que conhecem a minha pesquisa e aquilo que já fiz, e bem. Já tentei resolver alguns grandes problemas: contraterrorismo, terrorismo nuclear, cuidados de saúde, diagnóstico e tratamento do cancro, mas quando comecei a pensar nestes problemas todos, percebi que o maior problema que enfrentamos, aquele a que se resumem todos os outros problemas, é a energia, a eletricidade, a corrente de eletrões. E decidi que iria começar a tentar resolver este 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.
Provavelmente não estavam à espera disto. Provavelmente esperavam que viesse aqui falar sobre fusão, porque é aquilo que fiz quase toda a minha vida. Mas esta será uma conversa sobre... (Risos) ... mas isto será uma conversa sobre fissão. É sobre aperfeiçoar uma coisa antiga, e trazer uma coisa antiga para o século XXI.
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.
Conversemos um pouco sobre como funciona a fissão nuclear. Numa central nuclear, temos um grande recipiente de água a altas pressões e alguns bastões de combustível. Estes bastões estão encerrados em zircónio. São pequenas pastilhas de dióxido de urânio. Uma reação de fissão é controlada e mantida a um nível adequado e essa reação aquece a água. A água evapora-se, o vapor roda a turbina, e assim se produz a eletricidade. É o mesmo método com que temos produzido eletricidade, a ideia da turbina de vapor, desde há 100 anos. A energia nuclear foi um avanço mesmo grande, no modo de aquecer água, mas ainda se ferve a água, ela evapora-se e faz rodar a 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.
Então pensei: "Será esta a melhor forma de fazê-lo? "Estará a fissão ultrapassada, "ou ainda haverá espaço para inovar aqui?" Percebi que tinha atingido uma coisa que penso ter um enorme potencial para mudar o mundo. E é isto.
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.
Este é um pequeno reator modular. Não é tão grande como o reator que se vê neste diagrama. Este tem entre 50 e 100 megawatts. Mas isso é imensa energia. Com um consumo médio, talvez 25 000 a 100 000 casas possam funcionar a partir disto. O que é mesmo interessante nestes reatores é serem feitos numa fábrica. São reatores modulares que são feitos essencialmente numa linha de montagem, e são transportados para qualquer parte do mundo, são instalados e eles produzem eletricidade. Esta região aqui é o reator.
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.
Isto está enterrado no solo, o que é muito importante. Para alguém que fez tanto trabalho de contraterrorismo, não consigo exaltar suficientemente como é bom ter isto enterrado debaixo do solo por questões de proliferação e segurança.
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.
Dentro deste reator está um sal fundido, pelo que qualquer adepto do tório, vai ficar mesmo entusiasmado com isto, porque estes reatores são mesmo bons a criar e queimar o urânio-233. no ciclo combustível do tório.
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.
Mas eu não estou preocupado com o combustível. Estes podem funcionar — e são esfomeados, são como núcleos de armas empobrecidas, como o urânio altamente enriquecido e o plutónio das armas, depois de empobrecidos. São transformados a um nível em que não podem ser usados para armas nucleares, mas eles adoram isso. E temos montes disto armazenado, porque é um grande problema. Como sabem, na Guerra Fria, construímos um enorme arsenal de armas nucleares. Isso foi fantástico, mas já não precisamos delas. O que fazemos com todo o desperdício? O que fazemos com as ogivas dessas armas nucleares? Protegemo-las, e seria fantástico se pudéssemos queimá-las, consumi-las, e este reator adora isto.
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.
É um reator de sal fundido. Tem um núcleo, e tem um permutador de calor do sal quente, o sal radioativo, para um sal frio que não é radioativo. Continua termicamente quente, mas não é radioativo. Portanto, isto é um permutador de calor para aquilo que torna este projeto mesmo interessante, ou seja, um permutador de calor para um gás. Voltando ao que estava a dizer sobre toda aquela energia — bem, para além da fotovoltaica — produzida pelo vapor da água a ferver e o rodar da turbina, isso não é tão eficiente. numa central nuclear como esta, é apenas cerca de 30 a 35% eficiente. É quanta energia térmica o reator está a debitar relativamente à eletricidade que produz. A razão para a baixa eficiência é que estes reatores funcionam a baixas temperaturas. Funcionam em todo o lado, talvez a 200 ou 300 graus Celsius. E estes reatores funcionam a 600 ou 700 graus Celsius, o que significa que, quanto maior for a temperatura atingida — a termodinâmica o diz — maior é a eficiência. Este reator não usa água. Usa gás, como o supercrítico CO2 ou hélio, e isso vai para uma turbina, no chamado ciclo de Brayton, que é o ciclo termodinâmico que produz eletricidade, Isso aumenta a eficiência do processo quase para 50%, entre 45 a 50% eficiente. Estou mesmo entusiasmado com isto, porque é um núcleo muito compacto. Os reatores de sal fundido são muito compactos, por natureza, mas o que também é ótimo é que se obtém muito mais eletricidade em relação à quantidade de urânio que sofre fissão. Além de que estes reatores se consomem. A sua combustão é mais alta. Por cada quantidade de combustível colocada no reator, estamos a usar muito mais.
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.
O problema com as centrais nucleares tradicionais como esta é que elas têm estes bastões revestidos a zircónio e dentro deles estão pastilhas de dióxido de urânio. Ora, o dióxido de urânio é cerâmico, e a cerâmica não gosta de libertar o seu conteúdo. Temos assim as chamadas ogivas de xénon, e há produtos das fissões que adoram neutrões. Eles adoram os neutrões que vagueiam e ajudam a provocar a reação. E consomem-nos, o que significa que, como o revestimento não é duradouro, apenas se pode funcionar com estes reatores durante 18 meses sem reabastecimento. Mas estes reatores funcionam durante 30 anos sem reabastecer o que, na minha opinião, é mesmo espantoso, porque significa que é um sistema selado. Não reabastecer significa que podemos selá-los e não constituem um risco de proliferação, e não terão material nuclear nem material radiológico a proliferar a partir dos seus núcleos.
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.
Mas voltemos à segurança, porque, depois de Fukushima, toda a gente teve de reavaliar a segurança do nuclear. Quando comecei a projetar um reator de energia, uma das coisas que estabeleci era que tinha de ser seguro, passiva e intrinsecamente. Eu estou entusiasmado com este reator essencialmente por duas razões. Primeiro, não funciona a altas pressões. Habitualmente os reatores, como o reator a água pressurizada ou o reator a água fervente, têm água muito, muito quente a muito altas pressões. Isso significa a possibilidade de um acidente. Se houvesse uma fenda neste tubo de aço inox pressurizado, o refrigerante sairia do núcleo. Estes reatores funcionam à pressão atmosférica pelo que não há tendência para os produtos da fissão saírem do reator na eventualidade de um acidente. Além disso, funcionam a altas temperaturas. O combustível está fundido, pelo que não podem derreter mas, na eventualidade de o reator alguma vez ultrapassar as tolerâncias, ou de se perder a energia, como no caso de Fukushima, existe um tanque de despejo. Porque como o combustível é líquido e está combinado com o refrigerante, podemos apenas drenar o núcleo para uma coisa que se chama instalação subcrítica, um tanque por baixo do reator que tem absorventes de neutrões. Isto é realmente importante, porque a reação para. Neste tipo de reator, não podemos fazer isto. O combustível, como disse, é cerâmico dentro de bastões de zircónio e, na eventualidade de um acidente num destes tipos de reator, como os de Fukushima e da Ilha de Três Milhas — no caso da Ilha de Três Milhas, não se percebeu logo isso — o revestimento de zircónio nestes bastões de combustível, na presença de água a altas pressões, de vapor, num ambiente oxidante, vai produzir hidrogénio. Esse hidrogénio tem uma capacidade explosiva de libertar produtos da fissão. Como o núcleo desta reação, não está sob pressão e não tem esta reatividade química, significa que não existe tendência para os produtos da fissão saírem do reator. Mesmo na eventualidade de um acidente, o reator pode queimar, o que é um problema para a companhia de eletricidade, mas não haverá contaminação de grandes quantidades de solo. Penso mesmo que, no espaço de uns 20 anos que levaremos a obter a fusão, a tornar a fusão em realidade, esta podia ser a fonte de energia que proporciona eletricidade livre de carbono. Eletricidade livre de carbono!
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.
É uma tecnologia espantosa porque combate as alterações climáticas, e também é uma inovação. É uma forma de levar a energia ao mundo em desenvolvimento, porque é produzido numa fábrica e é barato. Podemos pô-los em qualquer lugar do mundo que queiramos.
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 talvez ainda outra coisa. Em miúdo, eu era obcecado pelo espaço. Estava obcecado com a ciência nuclear também, até certo ponto, mas antes disso era obcecado pelo espaço. Entusiasmava-me vir a ser astronauta e projetar foguetões. Era uma coisa que me entusiasmava. Mas penso que tenho de voltar a isto, porque imaginem ter um reator compacto num foguetão que produz 50 a 100 megawatts. Isso é o sonho de um projetista de foguetões. É o sonho de alguém que está a projetar um "habitat" noutro planeta. Não só teríamos 50 a 100 megawatts para abastecer o que quer que desse propulsão para lá chegar, como teríamos energia quando lá chegássemos. Os projetistas de foguetões usam painéis solares ou células de combustível, de alguns watts ou kilowatts — uau, é imensa energia! Mas agora estamos a falar de 100 megawatts. Isso é imensa energia. Podia abastecer de energia uma comunidade em Marte. Levaria um foguetão até lá. Por isso, espero ter talvez a oportunidade de explorar a minha paixão por foguetões ao mesmo tempo que exploro a minha paixão pelo nuclear.
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.
As pessoas dizem: "Tu lanças isto para o espaço, isto é radioativo, e se houver acidentes?" Mas estamos sempre a lançar baterias de plutónio. Toda a gente ficou entusiasmada com o Curiosity, e ele tinha uma grande bateria de plutónio a bordo que tem plutónio-238, que tem uma atividade específica mais alta do que o urânio empobrecido destes reatores de sal fundido, o que significa que os efeitos seriam negligenciáveis, porque seriam lançados frios. Só quando chegasse ao espaço é que este reator seria ativado.
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.
Portanto, estou muito entusiasmado. Penso que projetei este reator que pode ser uma fonte de energia inovadora, fornecer energia a todos os tipos de aplicações científicas, e estou mesmo preparado para fazer isto. Acabei o secundário em maio... (Risos) (Aplausos) Acabei o secundário em maio, e decidi que ia abrir uma empresa para comercializar estas tecnologias que desenvolvi, detetores revolucionários para examinar contentores de carga e sistemas de produção de isótopos médicos, mas quero fazer isto, e tenho lentamente montado uma equipa de pessoas incríveis com quem tive a oportunidade de trabalhar, e estou preparado para torná-lo realidade. Penso que, olhando para a tecnologia, esta será mais barata ou ao mesmo preço que o gás natural, e não precisa de ser reabastecida durante 30 anos,
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.
o que é uma vantagem para o mundo em desenvolvimento. Para acabar, só digo mais uma coisa. possivelmente filosófica. o que é estranho para um cientista. Mas penso que há algo poético em usar energia nuclear para nos impulsionar até às estrelas, porque as estrelas são gigantes reatores de fusão. São gigantescos caldeirões nucleares no céu. A energia de que posso falar-vos hoje, embora fosse convertida em energia química na minha comida, originalmente veio de uma reação nuclear, e, na minha opinião, há algo poético em aperfeiçoar a fissão nuclear e usá-la como futura fonte de energia inovadora.
So thank you guys.
Por isso, obrigado.
(Applause)
(Aplausos)