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.
Bom, tenho um grande anúncio para fazer hoje, e estou muito animado com isso. E isso pode ser meio surpreendente para muitos dos que conhecem minha pesquisa e o que eu fiz bem. Eu realmente tentei resolver grandes problemas: antiterrorismo, terrorismo nuclear, e assistência médica e diagnosticar e tratar câncer, mas comecei a pensar sobre esses problemas todos e percebi que na verdade o maior problema que enfrentamos, a que todos esses outros problemas se resumem, é energia, eletricidade, o fluxo de electrons. E eu decidi que eu ia me propor a tentar resolver esse 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.
E provavelmente isso não é o que vocês esperam. Vocês provavelmente estão esperando que eu venha aqui e fale sobre fusão, porque isso é o que andei fazendo a maior parte da minha vida. Mas na verdade é uma conversa sobre, ok -- (Risos) — mas essa é mesmo uma conversa sobre fissão. Se trata de aperfeiçoar algo antigo, e trazer algo novo 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.
Vamos conversar um pouco sobre como a fissão nuclear funciona. Em uma usina nuclear, você tem Um grande recipiente com água que está sob alta pressão, e você tem uns bastões de combustível, e esses bastões de combustível estão revestidos com zircônio, e eles são pequenas pelotas de combustível de dióxido de urânio e uma reação de fissão é controlada e mantida a um nível adequado, e essa reação aquece a água, a água se transforma em vapor, o vapor gira a turbina, e você produz eletricidade assim. Esse é o mesmo jeito que vimos produzindo eletricidade, a ideia da turbina a vapor, por 100 anos, e nuclear foi mesmo um grande avanço na maneira de aquecer a água, mas você ainda ferve a água e ela se transforma em vapor e gira 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.
E eu pensei, sabe, será que esse é o melhor jeito de fazer isso? Será que a fissão está sendo aproveitada ao máximo, ou há ainda algo que se inovar aqui? E eu percebi que eu tinha esbarrado em algo que eu penso que tem esse enorme potencial para mudar o mundo. E é isso do que se trata.
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. Portanto não é tão grande quanto o reator que vocês vêem no diagrama aqui. Este é de entre 50 e 100 megawatts. Mas isso é muita potência. Está entre, digamos com um uso médio, é talvez o que 25.000 a 100.000 casas poderiam precisar para funcionar. E a coisa realmente interessante sobre esses reatores é que eles são construídos em uma fábrica. Então eles são reatores modulares que são construídos essencialmente numa linha de produção, e são enviados para qualquer lugar de mundo, você os liga, e eles produzem eletricidade. Essa parte bem 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.
E ela enterrada sob o chão, o que é muito importante. Para alguém que já fez muito trabalho antiterrorismo, Não consigo enfatizar para vocês como é bom ter algo enterrado sob o chão por questões de proliferação e de 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.
E dentro deste reator tem sal fundido, Então quem for fã de tório, ficará muito empolgado com isto, pois estes reatores são muito bons em reproduzir e queimar o ciclo de combustão do tório, urânio-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.
Mas não estou muito procupado com o combustível. Você pode esgotá-los -- eles consomem muito, Eles são mesmo como poços de armas fracamente enriquecidas, e isso seria urânio extremamente enriquecido e plutônio altamente puro que tenham sido fracamente enriquecidos. Transformados numa classe onde não são utilizáveis como armas nucleares, mas eles adoram essas coisas. E nós temos muito disso sem uso, porque esse é um grande problema. Sabem, na Guerra Fria, nós construimos esse arsenal enorme de armas nucleares, e foi muito bom, e não precisamos mais delas, e o que estamos fazendo com todas as sobras, essencialmente? O que estamos fazendo com todos os poços daquelas armas nucleares? Bem, estamos protegendo-os, e seria muito bom se pudéssemos queimá-los, consumi-los totalmente, e esse reator adora essas coisas.
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.
E é um reator de sal fundido. Tem um núcleo, e tem um permutador de energia térmica proveniente do sal aquecido, do sal radioativo, para um sal resfriado que não é radioativo. Ainda é termicamente quente, mas não é radioativo. E então é esse o permutador de calor que torna esse design realmente muito interessante, e esse é um permutador de calor com um gás. Voltando para o que eu estava falando antes sobre toda a energia sendo produzida -- bem, que não seja fotovoltaica -- sendo produzida pela ebulição desse vapor e a rotação da turbina, não é exatamente muito eficiente, e de fato, numa usina nuclear como essa, só é aproximadamente 30 a 35% eficiente. É essa a razão da energia térmica que o reator está consumindo pela eletricidade que está sendo produzida. E a razão que torna a eficiência tão baixa é que esses reatores operam a uma temperatura razoavelmente baixa. Eles operam em qualquer temperatura entre, sabem, talvez 200 a 300 graus Celsius. E esses reatores funcionam entre 600 a 700 graus Celsius, o que significa que quanto mais alta a temperatura a que você chega, a termodinâmica diz que você terá uma eficiência maior. E esse reator não usa água. Ele usa gás, CO2 supercrítico ou hélio, e esse gás vai para a turbina, e isso chama ciclo de Brayton. Esse é o ciclo termodinâmico que produz eletricidade, E isso o deixa quaso 50% eficiente, entre 45 e 50% de eficiência. E eu estou muito empolgado com isso, porque é um núcleo muito compacto. Reatores de sal fundido são muito compactos por natureza, mas o que também é ótimo é que você consegue muito mais eletricidade pela quantidade de urânio sendo fissionado, sem falar do fato de que eles queimam completamente. Seu grau de queima é muito maior. Portanto, para uma dada quantidade de combustível que você coloque no reator, uma maior parte dele está sendo usada.
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.
E o problema com uma usina nuclear tradicional como esta aqui é, você tem esses bastões que são revestidos em zircônio, e dentro deles estão pelotas de combustível de dióxido de urânio. Bem, dióxido de urânio é uma cerâmica, e cerâmicas não gostam de liberar o que elas têm por dentro. Então você tem o chamado poço de xenônio, e alguns desse produtos da fissão adoram nêutrons. Eles adoram os nêutrons que estão passando e ajudando essa reação a acontecer. e eles os consomem, o que significa, combinado com o fato de que o revestimento não dura muito, você só pode usar um desses reatores por aproximadamente, digamos, 18 meses sem reabastecê-lo. E estes reatores funcionam por 30 anos sem reabastecimento, o que é, na minha opinião, muito incrível, porque significa que é um sistema selado. Sem reabastecimento significa que você pode selá-lo e eles não serão um risco de proliferação, e eles não terão nem material nuclear nem material radiológico emitidos do seu núcleo.
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 todo mundo depois de Fukushima teve que reavaliar a segurança da energia nuclear, e uma das coisas quando me propus a projetar um reator de energia foi que ele tinha que ser passivamente e intrinsicamente seguro, e estou muito empolgado com este reator por essencialmente duas razões. Uma, ele não opera em alta pressão. E reatores tradicionais como reatores de água pressurizada ou reatores de água fervente, usam água muito, muito quente a pressões muito altas, e isso significa, essencialmente, no caso de um acidente, se você tiver qualquer rachadura que seja nesse reservatório pressurizado de aço inoxidável, o refrigerante vazaria do núcleo. Esse reatores operam essencialmente à pressão atmosférica, portante não há qualquer tendência dos produtos da fissão de sair do reator no caso de um acidente. Além disso, eles operam em altas temperaturas, e o combustível é fundido, portanto ele não pode derreter, mas no caso do reator ultrapassar os limites de tolerância, ou de você perder energia de fora do local no caso de algo como Fukushima, há um tanque de depósito. Porque o seu combustível é líquido e está misturado com seu refrigerante, você pode simplesmente drenar o núcleo no que chamamos de configuração subcrítica, basicamente um tanque embaixo do reator que tem alguns absorvedores de nêutrons. E isso é muito importante, porque a reação pára. Neste tipo de reator não dá para fazer isso. O combustível, como eu disse, é cerâmica dentro de bastões de combustível de zircônio, e no caso de um acidente em um reator desse tipo, Fukushima e Three Mile Island -- analisando a Three Mile Island, nós realmente não vimos isso por um momento -- mas esses revestimentos de zircônio nesses bastões de combustível, o que acontece é que, quando eles vêem água em alta pessão, vapor, em um ambiente oxidante, eles produzirão realmente hidrogênio, e esse hidrogênio tem a capacidade explosiva de liberar produtos de fissão. O núcleo do reator, já que não está sob pressão e não tem essa reatividade química, significa que não há qualquer tendência para os produtos da fissão saírem do reator. Então mesmo no caso de um acidente, É, o reator pode ficar tostado, o que é, sabem, azar da empresa de energia, mas não vamos contaminar grandes quantidades de terra. Bem, eu realmente acho que em, digamos, 20 anos vamos demorar para pegar a fusão e fazer dela uma realidade, essa poderia ser a fonte de energia que fornece 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.
E é uma tecnologia incrível porque não só combate as mudanças climáticas, mas é uma inovação. é uma maneira de trazer energia para o mundo em desenvolvimento, porque é produzida numa fábrica e é barata. Você pode colocá-los em qualquer lugar no mundo que queira.
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 algo mais. Quando criança, eu era obcecado com o espaço. Bem, eu era obcecado com ciência nuclear também, até um ponto, mas antes disso eu era obcecado com o espaço, e eu era muito animado para, sabem, ser um astronauta e projetar foguetes, que era algo que sempre foi empolgante para mim. Mas acho que eu vou ter a chance de voltar a isso, porque imaginem ter um reator compacto em um foguete que produz de 50 a 100 megawatts. Esse é o sonho do projetista do foguete. Esse é o sonho de alguém que esteja projetando uma habitação em outro planeta. Não somente você tem de 50 a 100 megawatts para abastecer o que quer que você queira para proporcionar propulsão para te levar lá, mas você tem energia uma vez que chegue lá. Sabem, projetistas de foguete que usam paineis solares ou células de combustível, quero dizer, alguns watts ou quilowatts -- uau, é muita energia. Quero dizer, agora estamos falando de 100 megawatts. É muita energia. Isso poderia abastecer uma comunidade marciana. Podeira abastecer um foguete lá. Então eu espero que talvez eu tenha a oportunidade de explorar minha paixão por foguetes ao mesmo tempo que exploro minha paixão 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.
E as pessoas dizem, "Oh, bem, você lançou essa coisa, e é radioativo, no espaço, e os acidentes?" Mas nós lançamos baterias de plutônio toda hora. Todo mundo estava muito empolgado com a Curiosity, e ela tinha essa grande bateria de plutônio a bordo que tem plutônio-238, que na verdade tem uma atividade específica mais alta que o combustível de urânio fracamente enriquecido desses reatores de sal fundido, o que significa que os efeitos seriam pouco importantes, porque você os lança frios, e quando ele chega no espaço é onde você realmente os ativa.
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.
Então estou muito empolgado. Acho que eu projetei esse reator aqui que pode ser uma fonte inovadora de energia, fornecer energia para todos os tipos de aplicações científicas puras, e estou realmente preparado para fazer isso. Eu terminei o colegial em maio e -- (Risos) (Aplausos) — eu terminei o colegial em maio, e decidi que ia abrir uma empresa para comercializar essas tecnologias que eu desenvolvi, esses detectores revolucionários para escanear contêiners de carga e esses sistemas para produzir isótopos médicos, mas eu quero fazer isso, e aos poucos eu vim construindo uma equipe com algumas das pessoas mais incríveis com quem eu já tive a chance de trabalhar, e estou realmente preparado para tornar isso uma realidade. E eu acho, eu acho, que olhando para a tecnologia, isso vai ser mais barato ou vai custar o mesmo que gás natural, e você não precisa reabastecer por 30 anos, o que é uma vantagem para o mundo em desenvolvimento.
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 eu só vou dizer mais uma coisa talvez filosófica para terminar, o que é estranho para um cientista. Mas eu acho que há algo realmente poético em usar energia nuclear para nos enviar para as estrelas, porque as estrelas são gigantes reatores de fusão. Elas são gigantes caldeirões nucleares no céu. A energia que eu sou capaz de falar para vocês hoje, enquanto foi convertida em energia química na minha comida, originalmente veio de uma reação nuclear, e por isso há algo poético, na minha opinião, sobre o aperfeiçoamento da fissão nuclear e usá-la como uma futura fonte de energia inovadora.
So thank you guys.
Obrigado, pessoal.
(Applause)
(Aplausos)