021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

تیلور ویلسون: ایده‌ی جنجالی من در مورد رآکتورهای شکافت هسته‌ای

Taylor Wilson

My radical plan for small nuclear fission reactors

Taylor Wilson was 14 when he built a nuclear fusion reactor in his parents' garage. Now 19, he returns to the TED stage to present a new take on an old topic: fission. Wilson, who has won backing to create a company to realize his vision, explains why he's so excited about his innovative design for small modular fission reactors -- and why it could be the next big step in solving the global energy crisis.


تگ های مرتبط :

Innovation, Nuclear Energy, Physics
من امروز خبر بزرگی را اعلام خواهم کرد، و به همین دلیل واقعاً هیجان زده هستم. وشاید این خبر کمی برای کسانی که در جریان تحقیقات و کارهای من هستند و شاید این خبر کمی برای کسانی که در جریان تحقیقات و کار های من هستند کمی غافلگیر کننده باشد. من به طور جدی بر روی چند مسئله ی بزرگ کار می کنم: مبارزه با تروریسم، تروریسم هسته ای، و بهداشت و تشخیص و درمان سرطان، اما وقتی من شروع به کار بر روی این موضوعات کردم، متوجه شدم که اصلی ترین مشکلی که با آن مواجه هستیم، و سایر مشکلات در مقایسه با آن در درجه‌ی دوم اهمیت قرار می گیرند، انرژی است، الکتریسیته، جریان الکترون ها.
و من تصمیم گرفتم که این مشکل را حل کنم. و من تصمیم گرفتم که این مشکل را حل کنم. و این موضوع احتمالاً چیزی نیست که شما انتظار دارید درباره ی آن صحبت کنم. احتمالاً انتظار دارید روی صحنه بیایم، و درباره ی هم جوشی (یکی از فرآیند های هسته ای) صحبت کنم، زیرا این کاری است که در بیشتر زندگیم انجام داده ام. اما این سخنرانی درباره ی، خیلی خب -- (خنده ی حاضرین) -- اما این سخنرانی درباره ی شکافت (یک فرآیند دیگر هسته ای) است. این ایده درباره ی بهبود سازی یک ایده ی قدیمی، و تحقق بخشیدن به آن در قرن ۲۱ است. اجازه بدهید کمی درباره ی نحوه ی عملکرد شکافت هسته ای صحبت کنیم.
در یک نیروگاه هسته ای، ظرف بزرگی از آب تحت فشار بالا، و چند میله ی سوختی با پوشش زیرکونیم وجود دارند، و چند میله ی سوختی با پوشش زیرکونیم وجود دارند، و درون آن ها قرص هایی از جنس اورانیم دی اکسید وجود دارند، و یک واکنش شکافت در سطح مشخصی رخ می دهد، و آن واکنش آب را گرم می کند، آب تبدیل به بخار می شود، بخار توربین را می چرخاند، و شما از این حرکت انرژی الکتریکی به دست می آورید. این همان روشی است که ما در صد سال اخیر با آن الکتریسیته تولید کرده ایم، یعنی همان ایده ی موتور بخار، و انرژی هسته ای پیشرفت بسیار بزرگی در گرم کردن آب است،
اما شما همچنان آب را می جوشانید و آب به بخار تبدیل می شود و توربین را می چرخاند. و من با خودم فکر کردم، آیا این بهترین روش بری انجام این کار است؟ آیا تکنولوژی شکافت جای بیشتری برای ابتکار ندارد، یا همچنان می توان ایده ای برای بهبود سازی این ایده داد؟ و من فهمیدم که به نکته‌ای دست پیدا کرده ام، که به نظر من چنان قدرت نهفته ای دارد که می تواند دنیا را دگرگون کند. و این ایده ی من است. این یک رآکتور قابل حمل است. این رآکتور به بزرگی رآکتوری که در تصویر اسلاید می بینید نیست. این رآکتور بین ۵۰ تا ۱۰۰ مگاوات برق تولید می کند. این میزان از قدرت واقعاً زیاد است. این قدرت می تواند به طور متوسط،
برق ۲۵٫۰۰۰ تا ۱۰۰٫۰۰۰ خانه را تأمین کند. اما نکته ی بسیار جالب درباره ی این رآکتور ها این است که، آن ها درون یک کارخانه ساخته می شوند. بنابراین آن ها رآکتور های قابل حملی هستند که در یک خط تولید ساخته می شوند، بنابراین آن ها رآکتور های قابل حملی هستند که در یک خط تولید ساخته می شوند، و می توانند به هر نقطه ای از دنیا منتقل شوند، و در هر جایی که نصب شوند، می توانند برق تولید کنند. این قسمت در این جا رآکتور است. و رآکتور در زیر زمین مدفون است، و این نکته بسیار مهم است. کسانی که فعالیت های زیادی بر علیه تروریسم انجام داده اند، به خوبی می دانند که مدفون بودن یک سیستم تا چه حد به مسائل امنیتی کمک می کند.
که مدفون بودن یک سیستم تا چه حد به مسائل امنیتی کمک می کند. و درون این رآکتور یک نوع نمک مذاب قرار دارد، بنابراین کسانی که با توریوم آشنا هستند، از شنیدن این خبر خوشحال خواهند شد، چون این رآکتور ها به خوبی می توانند چرخه ی سوخت توریوم را به وجود بیاورند و از آن به عنوان سوخت استفاده کنند، اورانیم-۲۳۳. اما من واقعاً در مورد سوخت نگران نیستم. شما می توانید این دستگاه ها را تغذیه کنید -- اما آن ها مصرف بسیار بالایی دارند، آن ها مانند کوره های سوزاندن اسلحه هستند، به عبارت دیگر آن ها از اورانیوم غنی شده و پلوتونیم مخصوصا سلاح های هسته ای که خلوص آن ها پایین آمده است استفاده می کنند.
میزان خلوص این ماده به حدی می رسد که دیگر برای یک سلاح هسته ای قابل استفاده نیست، اما آن ها از این ماده به خوبی انرژی تولید می کنند. سلاح های هسته ای زیادی در کشور ما روی دست دولت مانده اند، و یک دغدغه ی بزرگ شده اند. می دانید، در جنگ سرد، ما زرّاد خانه ی بزرگی از سلاح های هسته ای ساختیم، خیلی خب، اما دیگر به آن ها نیاز نداریم، اما با این مواد زائد چه کار باید کرد؟ ما باید با این توده‌ی عظیم از سلاح های هسته ای چه کار کنیم؟ خیلی خب، ما آن ها را بی خطر می کنیم، و بهترین کار این است که آن ها را بسوزانیم، از آن ها استفاده کنیم، و این رآکتور می تواند از این مواد انرژی تولید کند.
پس این رآکتور از نمک مذاب استفاده می کند. این رآکتور یک مغزه دارد، که در آن حرارت از نمک داغ، یا همان نمک رادیواکتیو، به نمک سرد که رادیواکتیو نیست داده می شود. نمک بیرون از لحاظ حرارتی گرم است ولی رادیواکتیو نیست. اما سیستم مبادله گر حرارتی که در این دستگاه وجود دارد آن را فوق العاده جالب می کند، این تبادل حرارتی از طریق یک گاز صورت می گیرد. بنابراین دوباره به اصل تمامی روش های تولید برق باز می گردیم، -- خب، البته به غیر از انرژی خورشیدی -- یعنی تولید برق از طریق تولید بخار با جوشاندن آب و چرخاندن پره ی توربین به وسیله ی آن، این روش بازده چندان بالایی ندارد، و در حقیقت، در یک نیروگاه هسته ای مثل این،
این روش کمتر از ۳۰ تا ۳۵ درصد بازدهی دارد. این بازده میزان برق تولیدی از سیستم، به میزان انرژی حرارتی تولید شده از رآکتور است. و دلیل این که در این رآکتور ها بازده تا این حد پایین است کار کردن در دما های بسیار پایین است. این رآکتور ها در بازه ی دمایی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه ی سانتیگراد کار می کنند. این رآکتور ها در بازه ی دمایی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه ی سانتیگراد کار می کنند. اما رآکتور های ابداعی من در بازه ی ۶۰۰ تا ۷۰۰ درجه ی سانتیگراد کار می کنند، و هر چه شما در دمای بیشتری کار کنید، طبق قوانین ترمودینامیک بازده بیشتری خواهید داشت. (قانون کارنو) و این رآکتور از آب استفاده نمی کند. بلکه از گاز استفاده می کند،
کربن دی اکسید یا هلیم در شرایط فوق بحرانی (فشار و دمای بسیار بالا)، و این سیال به درون یک توربین می رود، و به این سیستم چرخه ی برایتون گفته می شود. این چرخه ی ترمودینامیکی است که برق تولید می کند، و این سیستم چیزی در حدود ۵۰ درصد بازدهی دارد، بین ۴۵ تا ۵۰ درصد. و من واقعاً از این بابت هیجان زده هستم، چون این رآکتور مغزه ی بسیار فشرده ای دارد. رآکتور های نمک مذاب نیز به همین دلیل خیلی جمع و جور هستند، اما نکته ی جالب دیگری که وجود دارد این است که شما الکتریسیته ی خیلی بیشتری به ازای اورانیومی که در فرآیند شکافت استفاده می کنید، و تازه به این مسئله که این سوخت می سوزد اشاره ای نکردم.
سوختن این سوخت به مراتب انرژی بیشتری تولید می کند. پس به ازای میزان مشخصی از این سوخت که در رآکتور قرار می دهید، میزان بیشتری انرژی تولید خواهید کرد. و این که مشکل نیروگاه های هسته ای سابق مثل این تصویر درون اسلاید این است که، سوخت شما میله هایی هستند که پوششی از جنس زیرکونیم دارند، و درون آن ها قرص های سوختی اورانیم دی اکسید قرار دارند. خب، اورانیوم دی اکسید از جنس سرامیک است، و سرامیک به تبع ذاتش چیزی که درون آن است را آزاد نمی کند. بنابراین شما چیزی خواهید داشت به نام ظرف زنون (به معنای ناشناخته)، و بعضی از این محصولات شکافت، نوترون ها را به شدت جذب می کنند. آن ها نوترون هایی که در این فضا در حرکت هستند
و کمک می کنند که این واکنش رخ دهد را به شدت جذب می کنند. و آن ها این نوترون ها را جذب می کنند، و با اضافه کردن این مورد که، پوشش آن ها مدت زیادی باقی نمی ماند، نتیجه می گیریم که شما می توانید این رآکتور ها را به زحمت به مدت ۱۸ ماه بدون جایگزین کردن سوخت آن استفاده کنید. اما رآکتور های ابداعی من به مدت ۳۰ سال بدون جایگزین کردن سوخت کار خواهند کرد، که به نظر من، خیلی خیلی فوق العاده است، زیرا این به این معناست که این دستگاه می تواند یک سیستم بسته و مستقل باشد. عدم نیاز به جایگزین کردن سوخت به این معناست که شما می توانید این سیستم را ایزوله کنید و خطرات احتمالی هنگام تعویض سوخت از بین خواهد رفت، و آن ها دیگر مواد هسته ای یا پرتوزای باقی مانده در درون مغزه هایشان را نخواهند داشت.
و آن ها دیگر مواد هسته ای یا پرتوزای باقی مانده در درون مغزه هایشان را نخواهند داشت. و آن ها دیگر مواد هسته ای یا پرتوزای باقی مانده در درون مغزه هایشان را نخواهند داشت. اما اجازه بدهید مجدداً درباره ی امنیت صحبت کنم، زیرا همه بعد از حادثه ی فوکوشیما [در ژاپن] مجبور شدند درباره ی ایمنی نیروگاه های هسته ای تجدید نظر کنند، و یکی از مواردی که من در طراحی این رآکتور در نظر گرفتم این بود که این رآکتور باید به طور اساسی و کاملاً بی خطر باشد، و من به دو دلیل نسبت به این رآکتور هیجان زده هستم. و من به دو دلیل نسبت به این رآکتور هیجان زده هستم. اول، این که تحت فشار بالا کار نمی کند. رآکتور های قدیمی مانند رآکتور هایی که با آب تحت فشار کار می کنند یا راکتور هایی که با آب جوش کار می کنند،
در سیستم خود آب بسیار داغی در فشار بسیار بالا دارند، و در نتیجه اگر در اثر اتفاق، شکافی در این لوله های فولادی ضد خش به وجود بیاید، و در نتیجه اگر در اثر حادثه، شکافی در این لوله های فولادی ضد خش به وجود بیاید، سیال مبادله گر حرارتی از سیستم خارج می شود. اما این رآکتور های ابداعی من در فشار اتمسفری کار می کنند، بنابراین مواد مورد استفاده در فرآیند شکافت هسته ای در صورت رخ دادن حادثه هیچ تمایلی برای خارج شدن از رآکتور ندارند. اگرچه این سیستم در دمای بسیار بالایی کار می کند، و سوخت آن مذاب است، بنابراین دیگر ذوب نخواهد شد، اما اگر به هر دلیلی رآکتور دچار مشکل شود، یا این که کنترل دستگاه را از دست بدهید،
مثل اتفاقی که در فوکوشیما افتاد، یک مخزن ضایعات وجود دارد. چون سوخت رآکتور مایع است، و این مایع با سیال خنک کننده مخلوط می شود، می توانید مواد هسته ای را به درون تجهیزات ویژه ی شرایط بحرانی انتقال دهید، می توانید مواد هسته ای را به درون تجهیزات ویژه ی شرایط بحرانی انتقال دهید، که به طور خیلی ساده یک مخزن حاوی مواد جاذب نوترون در زیر رآکتور است. که به طور خیلی ساده یک مخزن حاوی مواد جاذب نوترون در زیر رآکتور است. و این تجهیزات خیلی مهم هستند، زیرا واکنش متوقف خواهد شد. در رآکتور های سنتی، شما نمی توانید چنین کاری انجام دهید. سوخت آن ها، همان طور که گفتم، میله های سوختی شامل سرامیک با پوشش زیرکونیم است، و در صورتی که حادثه ای در یکی از نوع رآکتور ها رخ دهد، مثل فوکوشیما و تری مایل آیلند (نیروگاه هسته ای در سه مایلی پنسیلوانیا که در ۱۹۹۷ دچار حادثه شد و بخشی از آن بدون تلفات جانی ذوب شد.)
اجازه بدهید دوباره به حادثه ی تری مایل آیلند نگاهی بیندازیم، مدتی است که این حادثه را مرور نکرده ایم -- اما این پوشش های زیرکونیم روی میله های سوختی، وقتی در معرض آب تحت فشار یا بخار یا محیط مرطوب قرار می گیرند، وقتی در معرض آب تحت فشار یا بخار یا محیط مرطوب قرار می گیرند، شروع به آزاد کردن هیدروژن می کنند، و این هیدروژن تولید شده به حدی خاصیت انفجاری دارد، که می تواند محصولات فرآیند های شکافت هسته ای را آزاد کند. بنابراین تا زمانی که مغزه ی این رآکتور تحت فشار نیست و در نتیجه واکنش شیمیایی رخ نمی دهد، به این معناست که محصولات شکافت هسته ای هیچ تمایلی برای خروج از رآکتور ندارند. به این معناست که محصولات شکافت هسته ای هیچ تمایلی برای خروج از رآکتور ندارند.
بنابراین حتی اگر اتفاقی بیفتد، البته رآکتور ممکن است ذوب می شود، و شرکت تولید کننده ی دستگاه متضرر می شود، اما سطح وسیعی از زمین آلوده نخواهد شد. به نظر من، در ۲۰ سال اخیر ما مسیری را برای به حقیقت پیوستن واکنش هم جوشی طی می کردیم، به نظر من، در ۲۰ سال اخیر ما مسیری را برای به حقیقت پیوستن واکنش هم جوشی طی می کردیم، به نظر من، در ۲۰ سال اخیر ما مسیری را برای به حقیقت پیوستن واکنش هم جوشی طی می کردیم، انرژی هسته ای منبعی است که می تواند به ما الکتریسیته ی غیر فسیلی بدهد. انرژی هسته ای منبعی است که می تواند به ما الکتریسیته ی غیر فسیلی بدهد. الکتریسیته ی غیر فسیلی. و این یک تکنولوژی فوق العاده است،
نه تنها به این دلیل که با گرمایش زمین مبارزه می کند، بلکه یک نوآوری بی نظیر است. این روش می تواند انرژی هسته ای را به کشور های در حال توسعه بیاورد، زیرا در کارخانه تولید می شود و ارزان است. شما می توانید آن را به هر جایی از جهان که می خواهید ببرید. یا در جا های دیگر. وقتی بچه بودم، خیلی به فضا علاقمند بودم. خب، من به انرژی هسته ای هم علاقمند بودم، اما پیش تر به فضا علاقمند بودم، و خیلی دوست داشتم یک فضانورد باشم و سفینه های فضایی را طراحی کنم، و خیلی دوست داشتم یک فضانورد باشم و سفینه های فضایی را طراحی کنم، این ها چیز هایی بودند که همیشه مرا به خود جذب می کردند.
اما دوست دارم دوباره به کار روی آن موضوع برگردم، تصور کنید این سفینه تنها یک رآکتور کوچک دارد که ۵۰ تا ۱۰۰ مگاوات برق تولید می کند. تصور کنید این سفینه تنها یک رآکتور کوچک دارد که ۵۰ تا ۱۰۰ مگاوات برق تولید می کند. این رؤیای یک طراح سفینه ی فضایی است. این آرزوی کسی است که شهری در سیاره ای دیگر را برای سکونت طراحی می کند. در این صورت نه تنها ۵۰ تا ۱۰۰ مگاوات برق برای تأمین نیروی پیشرانه ی سفینه ی خود دارید، در این صورت نه تنها ۵۰ تا ۱۰۰ مگاوات برق برای تأمین نیروی پیشرانه ی سفینه ی خود دارید، بلکه وقتی هم به سیاره ی دیگری برسید در آن جا برق خواهید داشت. می دانید، سفینه های فضایی که در طراحی از صفحات خورشیدی یا سلول های سوختی استفاده می کنند، تنها می توانند چند وات یا کیلو وات برق تولید کنند --
وای، این حجم بسیار زیادی از قدرت است. منظور من این است که، ۱۰۰ مگاوات واقعاً قدرت بسیار زیادی است. منظور من این است که، ۱۰۰ مگاوات واقعاً قدرت بسیار زیادی است. این میزان از قدرت می تواند برق یک شهر مریخی را تأمین کند. همین طور می تواند برق یک سفینه ی فضایی را تأمین کند. و امیدوارم شانس این را داشته باشم که درباره ی علاقه ام درباره ی فضا، هم زمان با علاقه ام درباره ی انرژی هسته ای بپردازم. شانس این را داشته باشم که درباره ی علاقه ام درباره ی فضا، هم زمان با علاقه ام درباره ی انرژی هسته ای بپردازم. و شاید بعضی ها بگویند، "خیلی خب، شاید تو این ایده را عملی کردی، اما این دستگاه رادیواکتیوی است، اگر در فضا اتفاقی بیفتد چه کار خواهی کرد؟" اما ما همیشه از باتری های پلوتونیومی استفاده می کنیم.
همه به پروژه ی مریخ نورد کیوریوستی (کنجکاوی) علاقمند هستند، اما این مریخ پیما یک باتری پلوتونیومی بزرگ بر روی خود داشت که از جنس پلوتونیوم-۲۳۸ بود، که فعالیت هسته ای بیشتری در مقایسه با سوخت اورانیمی با میزان غنی سازی پایین این رآکتور های نمک مذاب دارند، که به این معناست که آثار آن قابل چشم پوشی هستند، زیرا شما آن را در حالتی که از ابتدا سرد است راه اندازی می کنید، و وقتی که به فضا فرستاده می شود تازه رآکتور راه اندازی می شود. من خیلی در مورد این طرح هیجان زده هستم. به نظر من رآکتوری که طراحی کرده ام می تواند منبع جدیدی از انرژی باشد، که انرژی مورد نیاز برای تمامی کار های علمی که نیاز به تمیز بودن انرژی است را تأمین خواهد کرد،
و من آمادگی کامل اجرای چنین پروژه ای را دارم. من ماه می از مدرسه فارغ التحصیل شدم، و -- (خنده ی حاضرین) (تشویق حاضرین) -- من ماه می از مدرسه فارغ التحصیل شدم، و تصمیم گرفتم کارخانه ای را راه اندازی کنم تا تکنولوژی هایی که طراحی کرده ام را اقتصادی کند، مثل سنسور های نسل جدید برای تشخیص میزان هسته ای بودن محموله ها و سیستم های تولید کننده ی ایزوتوپ های پزشکی، اما من بیشتر به این پروژه علاقمند هستم، و کم کم دارم تیمی از بهترین افرادی که شانس کار با آن ها را داشته ام تشکیل می دهم، و کم کم دارم تیمی از بهترین افرادی که شانس کار با آن ها را داشته ام تشکیل می دهم، و کاملاً آماده هستم تا این ایده را به واقعیت تبدیل کنم.
و به نظر من، این روش می تواند ارزان تر و یا هم قیمت گاز طبیعی باشد، و شما نیازی نخواهد داشت که سوخت این دستگاه را تا مدت ۳۰ سال جایگزین کنید، که برای کشور های در حال توسعه یک مزیت بسیار بزرگ است. و برای پایان این سخنرانی تنها یک مسئله ی فلسفی را مطرح خواهم کرد، که شاید برای یک دانشمند عجیب باشد. اما به نظر من مسئله ای بسیار شاعرانه‌ای در مورد استفاده از انرژی هسته ای وجود دارد که ما را به سوی ستاره ها سوق می دهد، زیرا ستاره ها رآکتور های هم جوشی عظیمی هستند. آن ها مخازن عظیم هسته ای در آسمان هستند. انرژی که امروز من با آن با شما صحبت می کنم، قبل از این که به انرژی شیمیایی در غذای من تبدیل شود،
در اصل از یک واکنش هسته ای به وجود آمده بود، و بنابراین به نظر من یک بحث شاعرانه درباره ی بهبود سازی شکافت هسته ای و بنابراین به نظر من یک بحث شاعرانه درباره ی بهبود سازی شکافت هسته ای و استفاده از آن به عنوان یک منبع انرژی در آینده وجود دارد. خیلی ممنونم. (
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. 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. 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.
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. So thank you guys. (Applause)