Taylor Wilson: Mein radikaler Plan für kleine Kernspaltungsreaktoren

Taylor Wilson war 14, als er in der Garage seiner Eltern einen Fusionsreaktor baute. Mit 19 kehrt er jetzt auf die TED-Bühne zurück, um neues Licht auf ein altes Thema zu werfen: Die Kernspaltung. Wilson hat Unterstützung erhalten, um sein eigenes Unternehmen zu gründen und somit seine Vision zu verwirklichen. Er erklärt, warum er sich so über sein neues Design für einen kleinen Hochtemperatur- Kernreaktor freut – und warum dieser möglicherweise sogar der nächste große Schritt zur Lösung der globalen Energiekrise sein könnte.

Ich hab eine große Ankündigung zu machen,

und freu mich richtig darauf.

Dies ist bestimmt eine Überraschung,

für die, die meine Forschung

und was ich gut gemacht habe, kennen.

Ich habe nämlich versucht,
ein paar große Probleme zu lösen:

Terrorismusbekämpfung,
nuklearer Terrorismus,

Gesundheitspflege,
Krebsdiagnostik-und bekämpfung,

aber dann begann ich, über
all diese Probleme nachzudenken

und erkannte, dass
das allergrößte Problem,

das all diesen Problemen unterliegt,

die Energie ist, die Elektrizität,
der Fluss der Elektronen.

Und deshalb beschloss ich zu versuchen,

dieses Problem zu lösen.

Und das ist wahrscheinlich nicht,
was ihr erwartet.

Ihr erwartet vermutlich,
dass ich hierher komme,

um über Kernfusion zu reden,

weil ich das schon immer gemacht habe.

Doch dies ist tatsächlich
ein Vortrag über, okay –

(Lachen)

Dies ist ein Vortrag über Kernspaltung.

Es geht darum,
etwas Altes zu perfektionieren

und etwas Altes
ins 21. Jahrhundert zu führen.

Lasst uns kurz darüber reden,
wie Kernspaltung funktioniert.

In einem Atomkraftwerk erzeugt man

in einem großen Wasserbehälter
einen hohen Druck

und mit ein paar Brennstäben,

die mit Zirkon verkleidet sind,

gibt es kleine Pellets
aus einem Brennstoff aus Urandioxid.

und eine kontrollierte Kernspaltung,
deren Werte kontrolliert werden und die

das Wasser erhitzen,

das dann zu Dampf wird,
eine Turbine beschleunigt

und somit Elektrizität erzeugt.

Das ist das gleiche Prinzip
wie vor 100 Jahren,

die Dampfturbinenidee,
zur Erzeugung von Strom,

und Kernenergie war
ein wirklich großer Fortschritt,

das Wasser wurde
auf neue Weise erhitzt,

aber es wird immer noch zu Dampf erhitzt
und dies treibt immer noch eine Turbine an.

Da dachte ich mir,
ist das wirklich die beste Weise?

Hat die Kernenergie
bereits ausgedient,

oder gibt es da
noch etwas zu verbessern?

Da wurde mir klar,
dass ich auf etwas gestoßen war,

was riesiges Potential barg,
die Welt zu verändern.

Und das hier ist es.

Das ist ein kleiner
Hochtemperaturreaktor (HT-Reaktor).

Er ist nicht ganz so groß,
wie der dort abgebildete Reaktor.

Er erzeugt zwischen
50 und 100 Megawatt.

Das ist ein Haufen Strom.

Durchschnittlich könnte man damit etwa

25.000 bis 100.000 Häuser versorgen.

Das wirklich Spannende
an diesen Reaktoren ist,

dass sie in einer Fabrik hergestellt werden.

Das sind also HT-Reaktoren,

die am Fließband gebaut werden,

und dann in die ganze Welt
transportiert werden.

Man stellt sie auf
und sie produzieren Strom.

Dieser Bereich hier ist der Reaktor.

Und der wird tief vergraben,
was ganz wichtig ist.

Für jemanden, der eine Menge
Antiterror-Arbeit leistet,

kann ich nicht genug betonen,

wie toll es ist, etwas
im Boden vergraben zu haben

für die Proliferations- und
Sicherheitsbedenken.

In diesem Reaktor befindet sich
geschmolzenes Salz,

wer hier Fan von Thorium ist,

wird das besonders freuen,

denn diese Reaktoren
sind auffallend gut darin,

den Thorium-Brennstoffkreislauf
herzustellen und zu verbrennen:

Das Uran-233.

Aber der Kraftstoff
macht mir keine Sorge.

Versorgt wird der Reaktor durch
– die sind wirklich hungrig,

besonders mögen sie
abgereicherte Waffenendlager,

das ist also hoch angereichertes Uran
und waffenfähiges Plutonium,

das abgereichert wurde.

Es wird abgereichert, damit es für
nukleare Waffen unbrauchbar wird,

aber sie lieben dieses Zeug.

Und wir haben viel davon rumliegen,

denn dies ist ein großes Problem.

Wissen Sie, im Kalten Krieg
bauten wir riesige

Atomwaffenarsenale auf
und das war super,

und nun brauchen wir sie nicht mehr,

und was machen wir jetzt
mit dem ganzen atomaren Müll?

Was machen wir mit
den ganzen Atomwaffenendlagern?

Nun, wir sichern sie, und es wäre toll,

wenn wir sie verbrennen könnten,
sie auffressen könnten,

denn die Reaktoren
lieben dieses Zeugs.

Es handelt sich also um einen Reaktor
mit geschmolzenem Salz. Er hat einen Kern,

und einen Wärmetauscher,
der das heiße Salz,

das radioaktive Salz, und das kalte Salz
welches nicht radioaktiv ist, reguliert.

Es ist immer noch sehr heiß,
aber nicht mehr radioaktiv.

Und dieser Wärmetauscher ist der,

der diese Idee so besonders macht,

nämlich ein Wärmetauscher,
der Gas produziert.

Gehen wir zurück zu dem, was ich
vorhin über Energie erzählte,

dass alles –
na ja, außer Fotovoltaik –

durch das Erzeugen von Dampf
und einer drehenden Turbine erzeugt wird,

das ist leider gar nicht so effizient.

Ein Reaktor wie dieser

ist nur zu etwa 30 bis 35 Prozent effizient.

Das ist also die Menge
an thermischer Energie, die der Reaktor

zu Elektrizität umsetzen und produzieren kann.

Der Grund dafür, dass die Effizienz
in diesen Reaktoren so niedrig ist,

hängt mit den
niedrigen Temperaturen zusammen.

Die arbeiten ungefähr bei,
sagen wir mal,

etwa 200 bis 300 Grad Celsius.

Und diese Reaktoren werden bei
600 bis 700 Grad Celsius betrieben.

Das bedeutet: Je höher
die verwendeten Temperaturen –

das wissen wir aus der Thermodynamik –
desto höher die Effizienz.

Und dieser Reaktor benötigt
kein Wasser, sondern Gas.

Also überkritisches
CO2 oder Helium

geht in die Turbine,

und das wird als Gleichdruckverfahren bezeichnet.

Das ist der thermodynamische Zyklus,
der Elektrizität produziert

und eine fast 50-prozentige Effizienz herstellt,

also zwischen 45 und 50 Prozent.

Und genau darüber freu ich mich richtig,

denn es ist ein sehr kompakter Kern.

Von Natur aus sind geschmolzene
Salz-Reaktoren sehr kompakt.

Aber man kann auch viel mehr Elektrizität

aus dem verwendeten Uran gewinnen,

und vergessen wir nicht,
dabei wird auch alles verbrannt.

Der Abbrand ist hier viel höher.

In dem Reaktor wird also,
für eine gegebene Menge an Brennstoff,

viel mehr davon verwendet.

Das Problem mit den
herkömmlichen Atomkraftwerken

sind diese Brennstäbe, die in
Zirkonium eingehüllt sind,

und darin befinden sich
Urandioxid Brennstoff-Pellets.

Nun, Urandioxid ist keramisch,

und Keramik setzt nicht gerne frei,
was es enthält.

Man hat nun
eine sogenannte Xenon-Grube,

einige dieser Spaltprodukte
lieben Neutronen.

Sie lieben die Neutronen,
die dazu beitragen

die Reaktion zu unterstützen.

Sie fressen sie auf,
und das bedeutet,

dass die Verkleidung
nicht sehr langlebig ist,

dass man so einen Reaktor

ohne Nachtanken nur
18 Monate betreiben kann.

Diese Reaktoren kommen dagegen
ohne Nachtanken bis zu 30 Jahre aus.

Das ist, meiner Meinung nach,
besonders toll,

denn das bedeutet,
dass es ein geschlossenes System ist.

Ohne den Bedarf an Nachschub
kann man die Reaktoren versiegeln

und sie wären somit nicht mehr vom
Risiko der Proliferation betroffen.

Es wird auch verhindert,

dass nukleares oder radioaktives Material

vom Kern austreten kann.

Kehren wir aber nochmal
zum Thema Sicherheit zurück,

denn nach Fukushima haben alle nochmal
über die Sicherheit der Kernenergie nachgedacht.

Als ich also diesen Kraftreaktor entwarf,

musste dieser passiv und eigensicher sein,

und ich freue mich
besonders über diesen Reaktor

aus zwei Gründen:

Erstens, es wird kein hoher Druck benötigt.

Herkömmliche Reaktoren
wie z.B. ein Druckwasserreaktor

oder ein Siedewasserreaktor,
benötigen sehr, sehr heißes Wasser

unter hohem Druck,
und das wiederum bedeutet

im Falle eines Unfalls,
oder sonst irgendeines Zwischenfalles

bei diesem Druckbehälter
aus rostfreiem Stahl,

dass das Kühlmittel
dem Kern entweichen könnte.

Diese Reaktoren werden
bei atmosphärischem Druck betrieben

und dadurch gibt es keinen
"Drang" für die Spaltprodukte,

den Kern im Falle eines Unfalls zu verlassen.

Sie werden auch unter
hohen Temperaturen betrieben

und somit kann der geschmolzene Kraftstoff
keine Kernschmelze erzeugen,

aber falls der Reaktor doch irgendwann
außer Kontrolle gerät und

der Stromfluss unterbrochen wird,

oder ähnliches wie Fukushima passiert,
gibt es einen Ablagetank.

Da der Brennstoff flüssig ist
und mit einem Kühlmittel kombiniert wird,

könnte man theoretisch einfach den Kern

in einer so genannten
sub-kritischen Umgebung entleeren,

das wäre lediglich ein Gefäß
unter dem Reaktor

mit ein paar Neutronenabsorber,
die ihn abfließen lassen.

Das ist sehr wichtig,
weil das die Reaktion unterbricht.

In so einem Reaktor ist das nicht möglich.

Der Brennstoff, wie ich bereits sagte,
ist Keramik verkleidet mit Zirkon-Brennstäben,

und bei einem Unfall
in einem solchen Reaktor,

Fukushima und Three Mile Island –

zurückblickend auf Three Mile Island,
das haben wir lange Zeit nicht entdeckt –

aber diese Zirkonverkleidungen
an den Brennstäben,

wenn die Wasser unter hohem Druck erkennen,

Dampf, in einer oxidierenden Umgebung,

dann produzieren sie Wasserstoff

und dieser Wasserstoff
hat die explosive Fähigkeit,

Spaltprodukte freizusetzen.

Da dieser Reaktor aber nicht unter hohem Druck ist

und chemisch nicht so reaktiv ist,

bedeutet das, dass die Spaltprodukte
nicht dazu neigen,

den Reaktor zu verlassen.

Also selbst im Falle eines Unfalls,

klar, der Reaktor wäre ruiniert, was halt, na ja,

schlecht für den Stromlieferanten ist,

aber wir würden keine großen Flächen Land verseuchen.

Deshalb glaube ich fest daran, dass,

in den 20 Jahren, die wir brauchen werden,
um die Fusion zu entwickeln

und diese Fusion Wirklichkeit zu machen,

dies die Quelle der Energie

für Kohlenstoff-freien Strom werden wird.

Kohlenstofffreier Strom!

Und es ist eine geniale Technologie, weil sie

nicht nur den Klimawechsel bremst,

sondern auch eine Innovation bedeutet.

Man kann Entwicklungsländer mit Strom versorgen,

weil er in Fabriken hergestellt wird und billig ist.

Man kann die Reaktoren
irgendwo in der Welt aufbauen.

Und vielleicht auch noch etwas anderes.

Als kleiner Junge war ich vom Weltall besessen.

Also, ich war auch von der
nuklearen Wissenschaft besessen,

aber davor war ich vom Weltall fasziniert

und davon begeistert, ein Astronaut zu werden

und Raketen zu entwerfen,

was für mich äußerst aufregend war.

Und nun glaube ich, dass ich
darauf zurückkommen kann.

Stellt euch ein Rakete vor, angetrieben
von so einem HT-Reaktor

der 50 bis 100 Megawatt produziert.

Das ist der Traum von jedem Raketen-Ingenieur.

Das ist der Traum von jemandem,
der einen anderen Planeten besiedeln möchte.

Man hat nicht nur 50 bis 100 Megawatt,

um etwas anzutreiben oder
an einen anderen Ort zu gelangen,

man hat auch Strom,
wenn man dort ankommt.

Raketenbauer, die Solarzellen
oder Brennstoffzellen

verwenden, also ein paar Watt oder Kilowatt –

wow, das ist eine ganze Menge Strom.

Das heißt, wir reden nun über 100 Megawatt.

Das ist enorm viel Strom.

Das könnte Menschen auf dem Mars versorgen.

Das könnte die Rakete dorthin betreiben.

Deshalb hoffe ich,

dass ich die Möglichkeit habe,
meine Leidenschaft

für Raketen wie auch
für Nuklearenergie zu erforschen.

Leute werden sagen:
"Oh, wenn ihr dieses radioaktive Ding

ins Weltall schießt
und ein Unfall passiert, was dann?"

Wir starten doch Plutonium-Batterien
schon die ganze Zeit.

Alle waren von Curiosity äußerst begeistert,

und der hatte eine große Plutonium-Batterie an Bord,

welche Plutonium-238 enthält,

was eine höhere spezifische Aktivität hat

als das schwach angereicherte Uran
in diesen Flüssig-Salz Reaktoren.

Das heißt, dass deren Auswirkungen
unbedeutend wären,

weil man sie kalt startet

und man den Reaktor eigentlich
erst im Weltall startet.

Ich bin also richtig aufgeregt.

Ich bin davon überzeugt, dass der Reaktor,
den ich hier entworfen habe,

eine innovative Energiequelle sein kann,

die tolle wissenschaftliche Projekte
mit Strom beliefern wird

und ich bin wirklich bereit, dies zu tun.

Ich habe die Schule
im Mai abgeschlossen und –

(Gelächter) (Applaus) –

Ich absolvierte die Schule im Mai

und beschloss,
dass ich eine Firma gründe,

um meine Erfindungen
zu kommerzialisieren,

diese revolutionären Detektoren
für das Scannen von Containern

und diese Systeme,
um medizinische Isotope zu produzieren.

Ich möchte aber dies machen
und habe langsam begonnen,

ein Team mit den unglaublichsten Menschen,

mit denen ich jemals arbeiten durfte,
zusammenzustellen.

und ich bin bereit
dies alles zu verwirklichen.

Und ich glaube,
angesichts der Technologie,

dass das gleichwertig oder
günstiger als Erdgas sein wird,

und man muss fast 30 Jahre lang
nichts nachfüllen,

was ein großer Vorteil für Entwicklungsländer ist.

Als letztes werde ich noch etwas
vielleicht Philosophisches sagen,

was für einen Wissenschaftler komisch sein mag.

Aber ich glaube, es ist sehr poetisch,

nukleare Energie zu verwenden,
um zu den Sternen zu gelangen,

denn die Sterne sind schließlich
große Fusionsreaktoren.

Sie sind riesige nukleare Kessel im Himmel.

Die Energie, von der ich euch erzähle,

die zu einer chemischen Energie
in meinem Essen verwandelt wurde,

kam ursprünglich aus einer nuklearen Reaktion.

Und deshalb glaube ich,
dass es ein bisschen poetisch ist,

die Kernspaltung zu perfektionieren

und sie zukünftig
als innovativen Energielieferanten zu verwenden.

Vielen Dank.

(Applaus)