Hôm nay tôi đang đưa ra một thông báo lớn và tôi thực sự rất vui mừng. Nhiều người trong số các bạn trong phòng này biết về nghiên cứu và công việc đang diễn ra của tôi có thể hơi ngạc nhiên. Tôi đã cố gắng giải quyết một số vấn đề lớn: như chống khủng bố, khủng bố hạt nhân, cũng như chăm sóc sức khỏe, chẩn đoán và điều trị ung thư, nhưng khi tôi bắt đầu nghĩ về những vấn đề đó, tôi nhận ra rằng vấn đề lớn nhất mà chúng tôi gặp phải là tất cả các vấn đề khác. Gốc là dòng năng lượng, điện, electron. Tôi quyết định sẽ bắt đầu cố gắng giải quyết vấn đề này.
Điều này có thể hơi bất ngờ. Bạn có thể nghĩ rằng tôi đang đứng đây nói về sự hợp nhất, bởi vì đó là điều tôi đã làm trong phần lớn cuộc đời mình. Nhưng điều tôi muốn nói đến là, được rồi. Thực ra, điều tôi muốn nói đến là sự phân hạch hạt nhân. Đó là về cách hoàn thiện những thứ cũ kỹ và đưa chúng vào thế kỷ 21, nơi quá khứ phục vụ hiện tại.
Đầu tiên chúng ta hãy nói sơ qua về các nguyên tắc phân hạch hạt nhân. Trong một nhà máy điện hạt nhân, bạn sẽ thấy một nồi nước lớn, và trong một hệ thống áp suất cao, bạn sẽ thấy một số thanh nhiên liệu, và những thanh nhiên liệu này được bọc trong zirconium, và chúng là những quả bóng nhỏ bằng uranium dioxide nhiên liệu, các phản ứng phân hạch. Nó được kiểm soát, duy trì ở mức phù hợp và phản ứng này làm nóng nước, và nước biến thành hơi nước và hơi nước làm quay tuabin, sau đó có thể tạo ra điện. Sử dụng hơi nước để quay tua-bin cũng giống như cách chúng ta sản xuất điện trong 100 năm, nhưng sử dụng năng lượng hạt nhân để làm nóng nước là một bước tiến vượt bậc, nhưng chúng ta vẫn cần đun sôi nước và biến nó thành hơi nước để cung cấp năng lượng cho tua-bin.
Tôi đang nghĩ, đây có thực sự là cách tốt nhất? Sự phân hạch có thực sự tận dụng tốt nhất nó trong quá trình này không, hay nó để lại một số chỗ cho sự đổi mới? Tôi nhận ra rằng tôi đã bắt gặp một thứ mà tôi cảm thấy có tiềm năng to lớn để thay đổi thế giới. Đây là những gì tôi sẽ cho thấy.
Đây là một lò phản ứng đơn vị nhỏ. Nó không lớn bằng lò phản ứng mà bạn thấy trong bức ảnh này. Sản lượng điện nằm trong khoảng 50-100 megawatt. Nhưng đó đã là rất nhiều năng lượng. Theo mức tiêu thụ điện trung bình, lượng
điện này có thể cung cấp cho khoảng 25.000 đến 100.000 hộ gia đình. Điều thực sự thú vị về những lò phản ứng này là chúng được xây dựng trong các nhà máy. Vì vậy, về cơ bản chúng là những lò phản ứng đơn vị được lắp ráp trên một dây chuyền lắp ráp, và sau đó được vận chuyển khắp thế giới bằng những chiếc xe tải lớn, "đập mạnh" trên mặt đất, và chúng bắt đầu tạo ra điện. Khu vực này là lò phản ứng.
Nó được chôn dưới đất, điều này rất quan trọng. Đối với những người trong các bạn làm công tác chống khủng bố, tôi không cần phải giảng, các bạn cũng biết việc chôn vùi mọi thứ trong lòng đất tốt như thế nào, vì những lo ngại về an ninh.
Bên trong lò phản ứng này là một loại muối nóng chảy, và nếu ai thực sự thích thorium, họ sẽ rất hào hứng với điều này, bởi vì lò phản ứng này hoạt động rất tốt trong một chu trình chuyển đổi đốt cháy bằng nhiên liệu thorium, thông qua một loạt các thay đổi thành thori - Sản phẩm cuối cùng là uranium-233.
Nhưng tôi không quan tâm đến nhiên liệu. Chúng có thể được tiêu thụ dễ dàng. Những gì tôi đang nói đến là những lò phản ứng này bị "bỏ đói" và chúng thích những đầu đạn được trộn với lượng doping thấp, đầu đạn hạt nhân có nồng độ uranium cao và plutonium cấp độ vũ khí, nhưng chúng đã được trộn với lượng doping thấp, vì vậy chúng không còn thích hợp để sử dụng làm vũ khí hạt nhân. Nhưng những lò phản ứng này yêu thích chúng. Và chúng ta hiện có rất nhiều đầu đạn hạt nhân nhàn rỗi, đó là một vấn đề lớn. Ai cũng biết thời Chiến tranh lạnh, chúng ta đã xây dựng một kho vũ khí hạt nhân khổng lồ, thời đó rất tuyệt vời, nhưng bây giờ không cần nữa, vậy về cơ bản chúng ta phải giải quyết như thế nào với lượng rác thải hạt nhân này? Làm gì với những đầu đạn hạt nhân đó? Chà, chúng ta có thể bảo vệ chúng, nhưng sẽ thật tuyệt nếu chúng ta có thể đốt chúng, hoặc "ăn" chúng, và lò phản ứng này yêu chúng.
Lò phản ứng này là một lò phản ứng muối nóng chảy. Nó có một lõi và một bộ trao đổi nhiệt giữa muối nóng phóng xạ và muối lạnh không phóng xạ. Về mặt nhiệt động lực học thì nó nóng, nhưng nó không thực sự là chất phóng xạ. Chính bộ trao đổi nhiệt này đã làm cho thiết kế của lò phản ứng này trở nên đặc biệt thú vị, và nó là một bộ trao đổi nhiệt khí. Quay trở lại với những gì tôi đã nói trước đây, tất cả điện năng, trừ tế bào quang điện, đều được tạo ra bởi chuyển động quay của tua bin chạy bằng hơi nước. Thực tế, phương pháp này không hiệu quả lắm. Đối với một nhà máy điện hạt nhân như thế này, hiệu suất phát điện là chỉ khoảng 30% đến 35%, có nghĩa là nhiệt năng do lò phản ứng
tạo ra chỉ có thể chuyển hóa thành 30% đến 35% điện năng. Nguyên nhân của hiệu suất thấp là do các lò phản ứng này hoạt động ở nhiệt độ rất thấp. Nhiệt độ hoạt động của nó là từ 200 đến 300 độ C. Nhiệt độ hoạt động của một lò phản ứng như vậy là từ 600 đến 700 độ C, và về mặt nhiệt động lực học, nhiệt độ càng cao thì hiệu suất càng cao. Và lò phản ứng này không cần nước. Nó sử dụng khí, là carbon dioxide siêu tới hạn và heli, sau đó đến tuabin trong một quá trình được gọi là chu trình Brayton. Đó là một chu trình nhiệt động lực học tạo ra một dòng điện có thể tạo ra điện với hiệu suất gần 50%, khoảng từ 45% đến 50%. Điều này làm tôi phấn khích vì nó là một lõi rất nhỏ. Các lò phản ứng muối nóng chảy vốn đã nhỏ, và điều tốt hơn nữa là cùng một lượng uranium có thể được phân hạch để tạo ra nhiều điện hơn, chưa kể đến những lần đốt cháy đó. Mức tiêu thụ nhiên liệu của chúng cao hơn nhiều. Vì vậy, nếu một lượng nhiên liệu nhất định được đưa vào lò phản ứng, lượng nhiên liệu sẽ được tiêu thụ nhiều hơn.
Một vấn đề với nhà máy điện hạt nhân thông thường như thế này là các thanh nhiên liệu này được bọc bằng hợp kim zirconium, và bên trong các thanh nhiên liệu là các viên nhiên liệu uranium dioxide. Uranium dioxide là một vật liệu gốm, tuy nhiên vật liệu gốm không dễ dàng giải phóng những gì bên trong nó. Vì vậy, chúng ta có một cái gì đó gọi là miệng núi lửa xenon, và một số sản phẩm phân hạch này như neutron, và chúng thích neutron giúp phản ứng tiếp tục. Chúng “ăn” các neutron này, và lớp kim loại phủ trên các thanh nhiên liệu không bền, đồng nghĩa với việc các lò phản ứng này chỉ có thể hoạt động trong khoảng 18 tháng mà không cần đổ thêm nhiên liệu. Và những lò phản ứng này, không cần đổ thêm nhiên liệu, có thể hoạt động trong 30 năm, điều này theo tôi là khá ngạc nhiên, vì điều đó có nghĩa là nó sẽ là một hệ thống kín. Không tiếp nhiên liệu có nghĩa là các lò phản ứng này có thể được niêm phong và khi đó không có nguy cơ phổ biến hạt nhân, không có hạt nhân hoặc chất phóng xạ nào có thể khuếch tán ra khỏi lõi.
Nhưng hãy nói lại về vấn đề an toàn, bởi vì mọi người, sau tai nạn Fukushima ở Nhật Bản, đều muốn đánh giá lại mức độ an toàn của năng lượng hạt nhân, vì vậy một trong những điều tôi nghĩ đến khi bắt tay vào thiết kế một lò phản ứng năng lượng hạt nhân là, bản thân lò phản ứng đã an toàn và nhẹ nhàng, và tôi hào hứng với lò phản ứng này vì hai lý do. Thứ nhất, áp suất vận hành cần thiết cho lò phản ứng không cao. Các lò phản ứng truyền thống, giống như các lò phản ứng nước có áp hoặc lò phản ứng nước sôi, sử dụng nước rất nóng và áp suất cao, có nghĩa là trong trường hợp xảy ra tai nạn, chỉ cần bình áp suất bằng
thép không gỉ có một khe hở nhỏ, chất làm lạnh sẽ thoát ra khỏi cốt lõi. Và các lò phản ứng của tôi về cơ bản hoạt động ở áp suất khí quyển, vì vậy trong một vụ tai nạn, những sản phẩm phân hạch đó khó có thể rời khỏi lò phản ứng. Ngoài ra, các lò phản ứng này hoạt động ở nhiệt độ rất cao, và nhiên liệu đã nóng chảy nên sẽ không xảy ra hiện tượng nóng chảy, nhưng nếu phản ứng vượt quá khả năng chịu đựng của lò phản ứng hoặc mất điện bên ngoài cơ sở, như trong vụ tai nạn Fukushima, thì phải làm bể chứa chất thải hạt nhân. Bởi vì nhiên liệu là chất lỏng và nó cùng với chất làm lạnh, chúng ta thực sự có thể xả chất lỏng trong lõi vào một môi trường được gọi là dưới tới hạn, đó là một bể chứa bên dưới lò phản ứng với một số chất hấp thụ nơtron trong đó. Điều này rất quan trọng vì sau đó phản ứng sẽ kết thúc. Chúng tôi không thể làm điều đó với loại lò phản ứng này. Nhiên liệu mà nó sử dụng, như tôi đã nói trước đây, là vật liệu gốm được bọc trong các thanh nhiên liệu hợp kim zirconium, và trong vụ tai nạn, loại lò phản ứng này giống như Fukushima và Three Mile Island - nhìn lại vụ rò rỉ hạt nhân Three Mile Island, chúng tôi ' Đã lâu rồi chưa gặp thêm vụ tai nạn nào như thế này nữa - nhưng với lớp phủ hợp kim zirconi bao bọc xung quanh các thanh nhiên liệu này, điều sẽ xảy ra là khi chúng gặp nước, hơi nước áp suất cao, trong môi trường oxy hóa, chúng sẽ tạo ra hydro, hydro Nổ, giải phóng các sản phẩm phân hạch. Vì vậy, lõi của lò phản ứng này, bởi vì nó không bị nén và không hoạt động về mặt hóa học, các sản phẩm phân hạch không có xu hướng rời khỏi lò phản ứng. Vì vậy, ngay cả trong một vụ tai nạn, ồ, vâng, lò phản ứng có thể bị cháy, và đó sẽ là điều đáng tiếc cho nhà máy điện hạt nhân, nhưng ô nhiễm hạt nhân trên diện rộng sẽ không xảy ra. Vì vậy, tôi thực sự nghĩ rằng chúng ta sẽ mất 20 năm để biến nhiệt hạch thành hiện thực có thể trở thành một nguồn năng lượng cung cấp điện không có carbon. điện không carbon,
Đó là một công nghệ thực sự tuyệt vời, bởi vì nó không chỉ chống chịu với khí hậu mà còn là một sự đổi mới. Đó là một cách để mang năng lượng đến các nước đang phát triển vì nó có thể được sản xuất với giá rẻ trong các nhà máy. Bạn có thể đặt nó ở bất cứ đâu trên thế giới mà bạn muốn.
Vâng, có thể có một số công dụng khác. Tôi đã bị mê hoặc bởi không gian khi tôi còn là một đứa trẻ. Chà, ở một giai đoạn nào đó, tôi cũng bị cuốn hút bởi khoa học hạt nhân, nhưng trước đó, tôi đã bị mê hoặc bởi không gian, và tôi rất phấn khích, bạn biết đấy, muốn trở thành một phi hành gia hoặc một nhà thiết kế tên lửa, điều này đã luôn khiến tôi rất vui mừng và phấn khích. Vì vậy, tôi nghĩ rằng tôi đang trở lại giấc mơ thời thơ ấu của mình, hãy tưởng tượng nếu bạn đặt
lò phản ứng nhỏ di động này trên một tên lửa và nó có thể tạo ra 50-100 megawatt điện. Đó là giấc mơ của một nhà thiết kế tên lửa. Đó là ước mơ của một người muốn thiết kế một môi trường sống trên một hành tinh khác. Bạn không chỉ có 50-100 megawatt điện để cung cấp sức đẩy cần thiết để đưa bạn đến đó bao nhiêu tùy thích, mà khi bạn đến đó, bạn vẫn có rất nhiều sức mạnh. Bạn biết đấy, một số nhà thiết kế tên lửa với tấm pin mặt trời hoặc pin nhiên liệu chỉ nhận được vài watt hoặc vài kilowatt điện. Chà, thật là nhiều điện. Nhưng bây giờ chúng ta đang nói về 100 megawatt. Đó là quá nhiều quyền lực. Điều đó có thể cung cấp sức mạnh cho một cộng đồng trên sao Hỏa. Điều đó có thể thúc đẩy một tên lửa đến cộng đồng này. Vì vậy, tôi hy vọng rằng có lẽ tôi cũng sẽ có cơ hội khám phá giấc mơ tên lửa của mình, trong khi tôi đang khám phá giấc mơ hạt nhân của mình.
Có những người nói, “Ồ, bạn đã phóng thứ này vào không gian, và nó phóng xạ, vậy nếu có tai nạn thì sao?” Nhưng không phải lúc nào chúng ta cũng phóng pin plutonium. Mọi người đều hào hứng về chiếc tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity, có một pin plutonium lớn, sử dụng plutonium-238, thực sự có nồng độ uranium cao hơn so với nhiên liệu uranium nồng độ thấp trong các lò phản ứng muối nóng chảy này. Hoạt động cụ thể, có nghĩa là những các hiệu ứng hầu như không đáng kể, bởi vì chúng tôi khởi động nó trước khi nó được kích hoạt, và khi chúng tôi lên không gian, chúng tôi thực sự kích hoạt các lò phản ứng này. Vì vậy, tôi rất hào hứng. Tôi cảm thấy như lò phản ứng do tôi thiết kế này có thể là một cuộc cách mạng năng lượng, cung cấp năng lượng cho tất cả các loại ứng dụng khoa học tuyệt vời và tôi đã sẵn sàng để phát triển công nghệ này. Tôi tốt nghiệp trung học vào tháng Năm, và tôi quyết định thành lập một công ty để thương mại hóa nhiều phát minh của mình, chẳng hạn như máy dò mang tính cách mạng để quét container hàng hóa và những hệ thống có thể sản xuất đồng vị y tế, nhưng tôi vẫn muốn làm điều này ngay bây giờ và tôi đã từ từ xây dựng một đội ngũ những người đáng kinh ngạc mà tôi chưa bao giờ có cơ hội làm việc cùng. Bây giờ tôi đã sẵn sàng biến điều này thành hiện thực. Tôi nghĩ từ quan điểm kỹ thuật, nó sẽ rẻ hơn khí đốt tự nhiên, hoặc ngang bằng giá. Và 30 năm không tiếp nhiên liệu, đó là một lợi ích cho các nước đang phát triển.
Cuối cùng, tôi sẽ kết thúc bài nói chuyện của mình bằng một điều gì đó triết học hơn, có lẽ nó hơi lạ đối với một nhà khoa học, nhưng tôi nghĩ đó là một điều rất thi vị, sử dụng năng lượng hạt nhân để đưa con người đến các hành tinh khác, vì bản thân những hành tinh đó đã khổng lồ. lò phản ứng nhiệt hạch. Chúng giống như những nồi hơi hạt nhân khổng lồ đang sôi sục trong không gian. Năng
lượng cần thiết để tôi có thể nói ở đây ngày hôm nay, mặc dù nó đến từ năng lượng hóa học trong thức ăn của tôi, năng lượng ban đầu đến từ một phản ứng hạt nhân, vì vậy đối với tôi, nó dường như là một điều gì đó khá thơ mộng: sự phân hạch hoàn hảo hơn và sau đó sử dụng nó như một năng lượng mới trong tương lai.