Mój radykalny plan małych reaktorów jądrowych

Taylor Wilson miał 14 lat, kiedy zbudował nuklearny reaktor jądrowy w garażu swoich rodziców. Teraz, mając 19 lat, powraca na scenę TED, by zaprezentować nowe spojrzenie na stary temat: rozszczepienie jądra atomowego. Wilson, który wygrał wsparcie na stworzenie firmy i realizację swojej wizji, wyjaśnia, dlaczego jest tak podekscytowany swoim innowacyjnym projektem dla małych modułowych reaktorów jądrowych i dlaczego mógłby to być kolejny wielki krok w rozwiązaniu globalnego kryzysu energetycznego.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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,

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.

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,

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.

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.

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.

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.

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.

Dzięki.

(Brawa)