Min radikale plan for små nukleare fissionsreaktorer

Taylor Wilson var 14 da han byggede en nuklear fussionsreaktor i sin forældres garage. Nu 19, vender han tilbage til TED scenen for at præsentere et nyt syn på et gammelt emne: fission. Wilson, der har vundet støtte til at skabe et firma der kan virkeliggøre hans vision, forklarer hvorfor han er så begejstret for dette innovative design for små modulære fissionsreaktorer -- og hvorfor det kunne være det næste store skridt i at løse den globale energikrise.

Jamen, jeg kommer med en
stor bekendtgørelse i dag,

og jeg er virkelig begejstret for dette.

Og det er måske lidt af en overraskelse

for mange af jer der kender min forskning

og det jeg har gjort godt.

Jeg har virkelig prøvet at løse
nogle store problemer:

antiterror, nuklear terrorisme,

og sundhedspleje og diagnosticere
og behandle kræft,

men jeg begyndte at tænke
over alle disse problemer,

og jeg blev klar over at det
største problem vi står overfor,

hvad alle disse problemer i
deres essens handler om,

er energi, er elektricitet,
elektronernes flow.

Og jeg besluttede mig for at jeg ville prøve

at løse dette problem.

Og det er sikkert ikke hvad I forventer.

I forventer sikkert at jeg kommer herop

og taler om fusion,

fordi det er det har jeg
gjort det meste af mit liv.

Men dette er faktisk et foredrag om, okay --

(Latter) --

men dette er faktisk et foredrag om fission.

Det er om at perfektionere
noget der er gammelt,

og tage noget gammelt med
ind i det 21. århundrede.

Lad os tale en lille smule om
hvordan nuklear fission fungerer.

I et kernekraftværk, har man

en stor kedel med vand der
står under et højt tryk,

og man har nogle brændselsstave,

og disse brændselsstave
er indstøbt i zirconium,

og det er små kugler af
urandioxid brændstof,

og en fissionsreaktion bliver kontrolleret
og vedligeholdt på et korrekt niveau,

og den reaktion varmer vandet,

vandet bliver forvandlet til damp,
dampen driver turbinen,

og man producerer elektricitet fra det.

Det er den samme måde har vi
produceret elektricitet,

dampturbine ideen, i 100 år,

og nuklear var et virkelig stort fremskridt

i måden man varmer vandet op på,

men man koger stadig vand og
det bliver til damp og det driver turbinen.

Og jeg tænkte, du ved, er dette
den bedste måde at gøre det på?

Har fission udspillet sin rolle,

eller er der noget tilbage man
kan innovere på det?

Og jeg blev klar over,
at jeg havde ramt noget

som jeg mener har et kæmpestort
potentiale for at ændre verden.

Og dette er hvad det er.

Dette er en lille modulær reaktor.

Den er ikke så stor som den store
reaktor man kan se i diagrammet her.

Denne er mellem 50 og 100 megawatt.

Men det er virkelig meget energi.

Det er i mellem, hvis vi siger
gennemsnitligt forbrug,

det er måske 25.000 til 100.000
husstande der kunne drives af den.

Det virkelig interessante ved disse reaktorer

er at de bliver bygget i en fabrik.

Det er modulære reaktorer
der bliver dybest set

bliver bygget på et samlebånd,

og de bliver transporteret i
lastvogn hvor som helst i verden,

man sætter dem ned,
og de producerer elektricitet.

Det område lige her er reaktoren.

Og den er begravet under jorden,
hvilket er virkelig vigtigt.

For en der har arbejdet meget
med antiterrorisme,

kan jeg ikke forklare

hvor fedt det er at have noget
begravet under jorden

på grund af sprednings-
og sikkerhedshensyn.

Og inden i reaktoren er der smeltet salt,

og alle der er fan af thorium,

vil være virkelig begejstret for dette,

fordi disse reaktorer er virkelig gode til

at forædle og brænde i thorium
brændselscyklussen,

uran-233.

Men jeg er ikke særlig
bekymret for brændstoffet.

Man kan køre disse på --
de er virkelig sultne,

de kan virkelig lide nedgraderede
våbenmateriale,

det er højt beriget uran og og våbenplutonium

der er blevet nedgraderet.

Det bliver beriget på en måde hvor
det ikke kan bruges til nukleare våben,

men de elsker dette stads.

Og vi har meget af det liggende,

fordi dette er et stort problem.

I ved, i den Kolde Krig, byggede vi
dette kæmpestore arsenal

af nukleare våben op, og det var fedt,

og vi har ikke brug for dem mere,

og hvad gør vi i bund og
grund med al det affald?

Hvad gør vi med alle de mængder
fra de nukleare våben?

Jamen, vi sikrer dem, og det ville være fedt

hvis vi kunne brænde dem, fortære dem,

ville denne reaktor elske det.

Det er altså en reaktor der kører
på smeltet salt. Den har en kerne,

og den har en varmeveksler fra varmt salt,

det radioaktive salt, til en koldt salt
som ikke er radioaktiv.

Den er stadig termisk varm
men den er ikke radioaktiv.

Og så er det en varmeveksler

hvilket gør dette design virkelig,
virkelig interessant,

og det er en varmeveksler til gas.

For at gå tilbage til det jeg
sagde før om al den energi

der bliver produceret --
jamen, for andet end fotovoltaisk --

bliver produceret af denne kogning
af damp og drive en turbine,

det er faktisk ikke så effektivt, og faktisk,

i et atomkraftværk som dette,

er det groft set 30 til 35 procent effektivt.

Det er så meget termisk energi
som reaktoren sender ud

til hvor meget elektricitet den producerer.

Og grunden til at effektiviteten
er så lav er at disse reaktorer

opererer ved en temmelig lav temperatur.

De opererer helt fra, I ved,

måske 200 til 300 grader celsius.

Og disse reaktorer opererer ved
600 til 700 grader celsius,

hvilket betyder at jo højere temperaturen bliver,

fortæller termodynamikken
os at man får en højere effektivitet.

Og denne reaktor bruger ikke vand.
Den bruger gas,

så superkritisk CO2 eller helium,

og det går ind i en turbine,

og det kaldes for en Brayton cyklus.

Dette er den termodynamiske
cyklus der producerer elektricitet,

og det gør den næsten 50 procent effektiv,

mellem 45 og 50 procent effektiv.

Og jeg er virkelig begejstret for dette,

fordi det er en meget kompakt kerne.

Smeltede salt reaktorer er
meget kompakte af natur,

men det der også er fedt er at
man får meget mere elektricitet ud

i forhold til hvor meget uran man fissionerer,

for ikke at nævne det faktum at disse brænder.

Deres burn-up er meget højere.

For den givne mængde brændstof
man putter i reaktoren,

bliver der brugt meget mere af det.

Og problemet med et traditionelt
atomkraftværk som dette

er, at man har disse stave der
er beklædte med zirconium,

og indeni dem er uran dioxid brændstof kugler.

Jamen, uran dioxid er keramisk,

og keramisk kan ikke lide at
frigive det der er inden i det.

Så man har det man
kaldes en xenonbrønd,

og nogle af disse fissionsprodukter
elsker neutroner.

De elsker neutronerne der er i gang

og hjælper med at få denne
reaktion til at finde sted.

Og de spiser dem, hvilket betyder at,
kombineret med

den faktum at beklædningen
ikke holder særlig længe,

kan man kun køre en af disse reaktorer

i groft set, 18 måneder uden at genoptanke den.

Disse reaktorer kører i 30 år
uden at skulle genoptanke,

hvilket er, efter min mening,
meget, meget utroligt,

fordi det betyder at det er et lukket system.

Skal man ikke tanke op,
betyder det at man kan forsegle dem

og der vil ikke være nogen fare for spredning,

og der kommer ikke til at være noget

hverken nukleart materiale
eller radiologisk materiale

der bliver spredt fra deres kerne.

Men lad os kigge på sikkerhed igen,
fordi alle folk skulle

efter Fukushima revurdere
sikkerheden ved kernekraft,

og en af de ting som jeg satte mig for
da jeg designede en reaktor,

var at den skulle være sikker
både passivt og i sig selv,

og jeg er virkelig begejstret for denne reaktor,

dybest set på grund af to ting.

Et, den opererer ikke under højt tryk.

Traditionelle reaktorer som en
trykbaseret vand reaktor

eller kogende vand reaktor,
det er meget, meget varmt vand

under meget højt tryk,
og det betyder, dybest set,

at i tilfælde af et uheld,
hvis der er nogen form for brud

på de rustfrie trykkamre,

så vil kølevæsken forsvinde fra kernen.

Disse reaktorer opererer
dybest set ved atmosfærisk tryk,

så der er ikke nogen tendens
til at fissions produkter

forlader reaktorer i tilfælde af et uheld.

Og, de opererer ved høje temperaturer,

og brændstoffet er smeltet,
så de kan ikke nedsmelte,

men for det tilfælde at reaktoren
kommer uden for sine tolerancer,

eller man mistede strømmen på stedet ligesom

Fukushima, er der en tank.

Fordi ens brændstof er flydende,
og det er kombineret med ens kølevæske,

kunne man faktisk bare tømme kernen

ned i det der hedder en sub-kritisk indstilling,

dybest set en tank under reaktoren

der har nogle neutronabsorbere.

Og dette er virkelig vigtigt,
fordi reaktionen stopper.

Men denne slags reaktor,
kan man ikke gøre det.

Brændstoffet, som jeg sagde, er keramisk
inden i brændselsstave af zirconium,

og i tilfælde af et uheld i en
reaktor af denne type,

Fukushima og Three Mile Island --

ser man tilbage på Three Mile Island,
så så vi ikke dette i lang tid --

men zirconiumbeklædninger
på brændselsstavene,

det der sker er, når de ser vand under højt tryk,

damp, i et oxiderende miljø,

vil de faktisk producere hydrogen,

og den hydrogen har en eksplosiv kapabilitet

til at frigive fissionsprodukter.

Kernen af denne reaktor,
siden den ikke er under tryk

og ikke har denne kemiske reaktivitet,

betyder det at der ikke er nogen
tilbøjelighed til at fissionsprodukterne

forlader denne reaktor.

Selv i tilfælde af et uheld,

ja, reaktoren er måske færdig, hvilket er, I ved,

ærgerligt for energiselskabet,

men vi kommer ikke til at
forurene store landområder.

Jeg tror virkelig at vi i løbet af
de næste, lad os sige,

20 år det vil tage os at få fusion

og gøre fusion til en realitet,

kunne dette være den kilde til energi

som forsyner kulstoffri elektricitet.

Kulstoffri elektricitet.

Og det er en fantastisk teknologi, fordi

ikke nok med at det bekæmper
klimaforandringerne,

men det er en innovation.

Det er en måde til at bringe
energi til den udviklende verden,

fordi det bliver produceret i
en fabrik og det er billigt.

Man kan sætte dem hvor som helst i verden.

Og måske noget andet.

Som barn var jeg besat af verdensrummet.

Det vil sige, jeg var også besat af
nuklear videnskab, til et vist punkt,

men inden det var jeg besat af verdensrummet,

og jeg var virkelig begejstret for, I ved,

at være astronaut og designe raketter,

hvilket var noget der altid begejstrede mig.

Men jeg tror jeg får lov til at vende tilbage til dette,

fordi forestil jer at have en
kompakt reaktor i en raket,

der producerer 50 til 100 megawatt.

Det er raket designerens drøm.

Det er nogen der designer et
levested på en anden planets drøm.

Ikke nok med at man har 50 til 100 megawatt

til at drive det der giver en
fremdrift til hvor man skal hen,

men man har også energi når man når frem.

I ved, raket designere der bruger solpaneler

eller brændselsceller,
jeg mener et par watt eller kilowatt --

wow, det er meget energi.

Jeg mener, nu taler vi om 100 megawatt.

Det er masser af energi.

Det kunne drive et helt marsboersamfund.

Det kunne drive raketten derhen.

Så jeg håber at

jeg måske får en mulighed for
på en måde at udforske

min passion for raketter samtidig med at
jeg udforsker min passion for det nukleare.

Og mennesker siger,
"Jamen, okay, vi har opsendt denne ting,

og den er radioaktiv, ud i verdensrummet,
og hvad med uheld?"

Men vi opsendt plutonium batterier hele tiden.

Alle var virkelig begejstrede for Curiosity,

og den havde dette store plutoniumbatteri om bord

der har plutonium-238,

hvilket faktisk har en højere specifik aktivitet

end det mindre berigede uranbrændstof
i disse smeltede salt reaktorer,

hvilket betyder at effekterne ville være ubetydelige,

fordi man sender den kold op,

og når den kommer ud i verdensrummet
er det faktisk der man aktiverer denne reaktor.

Så jeg er virkelig begejstret.

Jeg mener at jeg har denne reaktor

der kan være en innovativ energikilde,

der kan levere energi til alle mulige
fede videnskabelige formål,

og jeg er virkelig forberedt på at gøre dette.

Jeg blev færdig på gymnasiet i maj, og --

(Latter) (Bifald) --

jeg blev færdig på gymnasiet i maj,

og jeg besluttede at jeg ville starte et firma

til at kommercialisere disse
teknologier som jeg har udviklet,

disse revolutionerende detektorer
til at skanne lastcontainere

og disse systemer til at producere
medicinske isotoper,

men jeg vil gøre dette,
og jeg har langsomt opbygget

et team af nogle af de mest
utrolige mennesker

jeg nogensinde har haft
chancen for at arbejde med,

og jeg er virkelig klar på at gøre
dette til en virkelighed.

Og jeg mener, jeg mener,
at når man ser på denne teknologi,

vil den være billigere end eller
den samme pris som naturgas,

og man skal ikke tanke den op før om 30 år,

hvilket er en fordel for den udviklingslandene.

Og jeg vil bare sige endnu
en måske filosofisk ting

til at slutte af med, hvilket er
mærkeligt for en forsker.

Men jeg mener at der er
noget virkelig poetisk

ved at bruge kernekraft til at
drive os ud blandt stjernerne,

fordi stjernerne er gigantiske fusionsreaktorer.

De er kæmpestore nukleare heksekedler i himlen.

Den energi som jeg er i stand
til at tale til jer i dag,

mens den blev lavet om til
kemisk energi i min mad,

kom det oprindeligt fra en kernereaktion,

og der er noget poetisk om,
efter min mening,

at perfektionere nuklear fission

og at bruge det som en fremtidig
kilde til innovativ energi.

Mange tak.

(Bifald)