TEDGlobal 2009
Steven Cowley: Fusion is energy's future
Steven Cowley: La fusió és l'energia del futur
Filmed:
Readability: 3.4
821,041 views
El físic Steven Cowley està convençut que la fusió nuclear és la única i veritable solució sostenible a la crisi energètica. Ens explica per què creu que la fusió funcionarà i els projectes als quals tant ell com molta altra gent dediquen les seves vides, treballant contra rellotge per crear una nova font d'energia.
Steven Cowley - Physicist
Steven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale. Full bio
Steven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
The key question is, "When are we going to get fusion?"
0
0
5000
La pregunta clau és, "Quan tindrem la fusió?"
00:20
It's really been a long time since we've known about fusion.
1
5000
3000
Realment fa molt de temps que sabem de la fusió.
00:23
We've known about fusion since 1920,
2
8000
2000
Sabem de la fusió des de 1920,
00:25
when Sir Arthur Stanley Eddington
3
10000
2000
quan Sir Arthur Stanley Eddington
00:27
and the British Association for the Advancement of Science
4
12000
3000
i la Associació Britànica per a l'Avenç de la Ciència
00:30
conjectured that that's why the sun shines.
5
15000
3000
van arribar a la conclusió que és degut a això que el sol brilla.
00:33
I've always been very worried about resource.
6
18000
3000
Sempre he estat molt preocupat pels recursos.
00:36
I don't know about you, but
7
21000
2000
No sé vosaltres, però
00:38
when my mother gave me food,
8
23000
2000
quan la meva mare em donava el menjar
00:40
I always sorted the ones I disliked
9
25000
3000
jo sempre separava el que no m'agradava
00:43
from the ones I liked.
10
28000
2000
del que m'agradava.
00:45
And I ate the disliked ones first,
11
30000
2000
I em menjava el que no m'agradava primer,
00:47
because the ones you like, you want to save.
12
32000
4000
perquè el que t'agrada, ho vols guardar.
00:51
And as a child you're always worried about resource.
13
36000
3000
I de nen sempre estàs preocupat pels recursos.
00:54
And once it was sort of explained to me
14
39000
3000
I un cop em van explicar
00:57
how fast we were using up the world's resources,
15
42000
4000
com de ràpid estàvem acabant els recursos del món,
01:01
I got very upset,
16
46000
2000
em va afectar molt.
01:03
about as upset as I did when I realized
17
48000
2000
Em va afectar tant com quan vaig saber
01:05
that the Earth will only last about five billion years
18
50000
2000
que la Terra només durarà uns cinc milions d'anys
01:07
before it's swallowed by the sun.
19
52000
3000
abans de ser engolida pel sol.
01:10
Big events in my life,
20
55000
3000
Grans esdeveniments a la meva vida,
01:13
a strange child.
21
58000
2000
un nen estrany.
01:15
(Laughter)
22
60000
1000
(Rialles)
01:16
Energy, at the moment, is dominated by resource.
23
61000
3000
L'energia, actualment, està dominada pels recursos.
01:19
The countries that make a lot of money out of energy
24
64000
3000
Els països que fan molts diners amb l'energia
01:22
have something underneath them.
25
67000
3000
tenen alguna cosa sota seu.
01:25
Coal-powered industrial revolution in this country --
26
70000
4000
El carbó va impulsar la revolució industrial en aquest país.
01:29
oil, gas, sorry.
27
74000
4000
Petroli, gas, perdó.
01:33
(Laughter)
28
78000
3000
(Rialles)
01:36
Gas, I'm probably the only person
29
81000
2000
Gas, probablement sóc la única persona
01:38
who really enjoys it when Mister Putin
30
83000
2000
que realment s'alegra quan el senyor Putin
01:40
turns off the gas tap, because my budget goes up.
31
85000
3000
tanca l'aixeta del gas, perquè el meu presupost augmenta.
01:43
We're really dominated now
32
88000
5000
Ara per ara estem dominats
01:48
by those things that we're using up faster and faster and faster.
33
93000
5000
per aquelles coses que estem consumint més i més i més de pressa.
01:53
And as we try to lift billions of people out of poverty
34
98000
3000
I mentre intentem treure milers de milions de persones de la pobresa
01:56
in the Third World, in the developing world,
35
101000
4000
al tercer món, al món en vies de desenvolupament,
02:00
we're using energy faster and faster.
36
105000
2000
nosaltres estem gastant energia cada cop més de pressa.
02:02
And those resources are going away.
37
107000
2000
I aquests recursos estan desapareixent.
02:04
And the way we'll make energy in the future
38
109000
2000
I la forma com generarem energia en el futur
02:06
is not from resource,
39
111000
3000
no serà a partir dels recursos,
02:09
it's really from knowledge.
40
114000
2000
sinó a partir del coneixement.
02:11
If you look 50 years into the future,
41
116000
3000
Si mireu 50 anys endavant,
02:14
the way we probably will be making energy
42
119000
2000
la forma en què probablement estarem generant energia
02:16
is probably one of these three,
43
121000
3000
serà probablement una d'aquestes tres,
02:19
with some wind, with some other things,
44
124000
2000
amb una mica de vent, amb algunes altres coses,
02:21
but these are going to be the base load energy drivers.
45
126000
3000
però aquestes seran les fonts principals d'energia.
02:24
Solar can do it, and we certainly have to develop solar.
46
129000
5000
L'energia solar pot ser-ho, i per suposat hem de desenvolupar-la.
02:29
But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar
47
134000
3000
Però encara hem d'adquirir molt coneixement abans de poder fer de l'energia solar
02:32
the base load energy supply for the world.
48
137000
4000
la principal subministradora d'energia per al món.
02:36
Fission.
49
141000
3000
Fissió.
02:39
Our government is going to put in six new nuclear power stations.
50
144000
4000
El nostre govern instal·larà sis noves centrals nuclears.
02:43
They're going to put in six new nuclear power stations,
51
148000
2000
Instal·laran sis noves centrals nuclears,
02:45
and probably more after that.
52
150000
2000
i probablement més després d'aquestes.
02:47
China is building nuclear power stations. Everybody is.
53
152000
2000
China està construint plantes nuclears. Tothom n'està fent.
02:49
Because they know that that is one sure way
54
154000
3000
Perquè saben que és una manera segura
02:52
to do carbon-free energy.
55
157000
4000
de generar energia lliure de carboni.
02:56
But if you wanted to know what the perfect energy source is,
56
161000
3000
Però si voleu saber quina és la font d'energia perfecta,
02:59
the perfect energy source is one
57
164000
2000
la font d'energia perfecta és aquella
03:01
that doesn't take up much space,
58
166000
3000
que no ocupa gaire espai,
03:04
has a virtually inexhaustible supply,
59
169000
3000
té un subministrament virtualment inesgotable,
03:07
is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere,
60
172000
4000
és segura, no emet gens de carboni a l'atmosfera,
03:11
doesn't leave any long-lived radioactive waste:
61
176000
4000
no deixa residus radioactius de llarga durada,
03:15
it's fusion.
62
180000
2000
és la fusió.
03:17
But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases.
63
182000
2000
Però hi ha una trampa. Naturalment, sempre hi ha una trampa en aquests casos.
03:19
Fusion is very hard to do.
64
184000
3000
La fusió és molt difícil de fer.
03:22
We've been trying for 50 years.
65
187000
3000
Portem 50 anys intentant-ho.
03:25
Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics.
66
190000
3000
Bé. Què és la fusió? Ara ve la física nuclear.
03:28
And sorry about that, but this is what turns me on.
67
193000
3000
I ho sento, però això és el que m'apassiona.
03:31
(Laughter)
68
196000
2000
(Rialles)
03:33
I was a strange child.
69
198000
4000
Vaig ser un nen estrany.
03:37
Nuclear energy comes for a simple reason.
70
202000
4000
L'energia nuclear es dóna per una senzilla raó.
03:41
The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table.
71
206000
4000
El nucli més estable és el ferro, al bell mig de la taula periòdica.
03:45
It's a medium-sized nucleus.
72
210000
2000
És un nucli de grandària mitjana.
03:47
And you want to go towards iron if you want to get energy.
73
212000
4000
I volem anar cap al ferro si volem obtenir energia.
03:51
So, uranium, which is very big, wants to split.
74
216000
3000
De manera que l'urani, que és molt gran, vol dividir-se.
03:54
But small atoms want to join together,
75
219000
3000
Però els àtoms petits volen unir-se,
03:57
small nuclei want to join together
76
222000
2000
els nuclis petits volen ajuntar-se
03:59
to make bigger ones to go towards iron.
77
224000
2000
per a formar-ne de més grans i apropar-se al ferro.
04:01
And you can get energy out this way.
78
226000
2000
I es pot obtenir energia d'aquesta manera.
04:03
And indeed that's exactly what stars do.
79
228000
2000
I això és exactament el que fan les estrelles.
04:05
In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium
80
230000
4000
Al centre de les estrelles l'hidrogen s'uneix per formar heli
04:09
and then helium together to make carbon,
81
234000
2000
i després l'heli s'uneix per a donar lloc al carboni,
04:11
to make oxygen, all the things that you're made of
82
236000
2000
oxigen, tot allò de què estem fets
04:13
are made in the middle of stars.
83
238000
3000
es forma al centre de les estrelles.
04:16
But it's a hard process to do
84
241000
2000
Però és un procés difícil de fer
04:18
because, as you know, the middle of a star is quite hot,
85
243000
3000
perquè, com sabeu, el centre d'una estrella és bastant calent,
04:21
almost by definition.
86
246000
4000
gairebé per definició.
04:25
And there is one reaction
87
250000
3000
I hi ha una reacció
04:28
that's probably the easiest fusion reaction to do.
88
253000
5000
que és probablement la reacció de fusió més fàcil de fer.
04:33
It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen:
89
258000
4000
És entre dos isòtops d'hidrogen, dos tipus d'hidrogen,
04:37
deuterium, which is heavy hydrogen,
90
262000
3000
deuteri, que és hidrogen pesat
04:40
which you can get from seawater,
91
265000
2000
que es pot obtenir de l'aigua marina,
04:42
and tritium which is super-heavy hydrogen.
92
267000
4000
i triti, que és hidrogen extremadament pesat.
04:46
These two nuclei, when they're far apart, are charged.
93
271000
4000
Aquests dos nuclis, quan estan ben separats, estan carregats.
04:50
And you push them together and they repel.
94
275000
3000
I en apropar-se, es repelen.
04:53
But when you get them close enough,
95
278000
2000
Però si els apropem prou,
04:55
something called the strong force starts to act
96
280000
2000
quelcom anomenat la força forta entra en acció
04:57
and pulls them together.
97
282000
2000
i els atrau fins que s'uneixen.
04:59
So, most of the time they repel.
98
284000
2000
Així que normalment es repelen.
05:01
You get them closer and closer and closer and then at some point
99
286000
2000
Però si es van apropant més i més i més, arriba un moment
05:03
the strong force grips them together.
100
288000
3000
en què la força forta els uneix.
05:06
For a moment they become helium 5,
101
291000
2000
Per un instant es converteixen en heli 5,
05:08
because they've got five particles inside them.
102
293000
2000
perquè tenen cinc partícules a dins.
05:10
So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together
103
295000
2000
Així que aquest és el procés. Deuteri i triti s'uneixen
05:12
makes helium 5.
104
297000
2000
per a formar heli 5.
05:14
Helium splits out, and a neutron comes out
105
299000
3000
L'heli se separa i s'allibera un neutró
05:17
and lots of energy comes out.
106
302000
2000
i s'emet molta energia.
05:19
If you can get something to about 150 million degrees,
107
304000
3000
Si poden portar alguna cosa a uns 150 milions de graus,
05:22
things will be rattling around so fast
108
307000
2000
les coses vibrarant tan ràpid
05:24
that every time they collide in just the right configuration,
109
309000
4000
que cada cop que xoquin en la configuració correcta,
05:28
this will happen, and it will release energy.
110
313000
2000
passarà això, i s'alliberarà energia.
05:30
And that energy is what powers fusion.
111
315000
4000
I aquesta energia és la que proporciona la fusió.
05:34
And it's this reaction that we want to do.
112
319000
3000
I aquesta és reacció la que volem fer.
05:37
There is one trickiness about this reaction.
113
322000
3000
Hi ha un problema amb aquesta reacció.
05:40
Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees,
114
325000
3000
Bé, el problema és que s'ha de fer a 150 milions de graus,
05:43
but there is a trickiness about the reaction yet.
115
328000
3000
però encara hi ha un altre inconvenient.
05:46
It's pretty hot.
116
331000
2000
Sí, és bastant calent.
05:48
The trickiness about the reaction is that
117
333000
2000
L'inconvenient de la reacció és que
05:50
tritium doesn't exist in nature.
118
335000
2000
el triti no es troba a la natura.
05:52
You have to make it from something else.
119
337000
2000
S'ha de produir a partir d'alguna altra cosa.
05:54
And you make if from lithium. That reaction at the bottom,
120
339000
3000
I es fa a partir de liti. La reacció de la part inferior,
05:57
that's lithium 6, plus a neutron,
121
342000
4000
això és liti 6 més un neutró,
06:01
will give you more helium, plus tritium.
122
346000
2000
que ens donarà més heli i triti.
06:03
And that's the way you make your tritium.
123
348000
2000
I així és com s'obté el triti.
06:05
But fortunately, if you can do this fusion reaction,
124
350000
3000
Afortunadament, si s'aconsegueix la reacció de fusió,
06:08
you've got a neutron, so you can make that happen.
125
353000
4000
s'obté un neutró, de manera que es pot fer.
06:12
Now, why the hell would we bother to do this?
126
357000
3000
Ara, per què dimonis ens hauria d'interessar fer tot això?
06:15
This is basically why we would bother to do it.
127
360000
3000
Bàsicament ens interessa per això.
06:18
If you just plot how much fuel
128
363000
4000
Si representem gràficament la quantitat de combustible
06:22
we've got left, in units of
129
367000
2000
que ens queda, en unitats de
06:24
present world consumption.
130
369000
2000
consum global actual.
06:26
And as you go across there you see
131
371000
3000
I a mesura que avancem, podem veure
06:29
a few tens of years of oil -- the blue line, by the way,
132
374000
2000
que ens queden unes poques dècades de petroli, la línea blava, per cert,
06:31
is the lowest estimate of existing resources.
133
376000
3000
és l'estimació més baixa dels recursos existents.
06:34
And the yellow line is the most optimistic estimate.
134
379000
4000
I la línia groga és la estimació més optimista.
06:38
And as you go across there you will see
135
383000
2000
i a mesura que avancem podem veure
06:40
that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years
136
385000
2000
que ens queden unes dècades, potser 100 anys
06:42
of fossil fuels left.
137
387000
3000
de combustibles fòssils.
06:45
And god knows we don't really want to burn all of it,
138
390000
2000
I Déu sap que en realitat no volem cremar-los tots,
06:47
because it will make an awful lot of carbon in the air.
139
392000
2000
ja que emetrien una terrible quantitat de carboni a l'aire.
06:49
And then we get to uranium.
140
394000
3000
I ara arribem a l'urani.
06:52
And with current reactor technology
141
397000
2000
I amb l'actual tecnologia de reactors
06:54
we really don't have very much uranium.
142
399000
3000
realment no tenim gaire urani.
06:57
And we will have to extract uranium from sea water,
143
402000
2000
I haurem d'extreure urani de l'aigua del mar,
06:59
which is the yellow line,
144
404000
2000
que és la línia groga,
07:01
to make conventional nuclear power stations
145
406000
3000
per fer que les plantes nuclears convencionals
07:04
actually do very much for us.
146
409000
2000
realment facin molt per nosaltres.
07:06
This is a bit shocking, because in fact our government
147
411000
2000
Això resulta una mica xocant, perquè de fet el nostre govern
07:08
is relying on that for us to meet Kyoto,
148
413000
3000
confia en això per a cumplir Kyoto,
07:11
and do all those kind of things.
149
416000
2000
i fa tota aquesta mena de coses.
07:13
To go any further you would have to have breeder technology.
150
418000
2000
Per anar més enllà hauriem de tenir reactor autoregeneratius.
07:15
And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous.
151
420000
4000
i la tecnologia autoregenerativa és la de reactors ràpids. I això és bastant perillós.
07:19
The big thing, on the right,
152
424000
2000
la cosa gran, a la dreta
07:21
is the lithium we have in the world.
153
426000
2000
és el liti que tenim al món.
07:23
And lithium is in sea water. That's the yellow line.
154
428000
3000
I el liti es troba a l'aigua de mar. És la linea groga.
07:26
And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water.
155
431000
4000
I tenim 30 milions d'anys de combustible de fusió a l'aigua de mar.
07:30
Everybody can get it. That's why we want to do fusion.
156
435000
3000
Tothom pot tenir-lo. És per això que volem la fusió.
07:33
Is it cost-competitive?
157
438000
3000
És competitiu en termes de cost?
07:36
We make estimates of what we think it would cost
158
441000
2000
Hem fet estimacions del que creiem que podria costar
07:38
to actually make a fusion power plant.
159
443000
2000
construir realment una planta de fusió.
07:40
And we get within about the same price
160
445000
3000
I anem a parar a aproximadament el mateix preu
07:43
as current electricity.
161
448000
2000
que l'electricitat actual.
07:45
So, how would we make it?
162
450000
2000
I doncs, com ho faríem?
07:47
We have to hold something at 150 million degrees.
163
452000
3000
Hem de aguantar quelcom a 150 milions de graus.
07:50
And, in fact, we've done this.
164
455000
3000
I, de fet, això ja ho hem fet.
07:53
We hold it with a magnetic field.
165
458000
2000
L'hem aguantat amb un camp magnètic.
07:55
And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape,
166
460000
5000
i dins d'ell, just al mig d'aquesta forma toroidal, forma de donut,
08:00
right in the middle is 150 million degrees.
167
465000
2000
just al mig hi ha 150 milions de graus.
08:02
It boils away in the middle at 150 million degrees.
168
467000
4000
Això bull al mig a 150 milions de graus.
08:06
And in fact we can make fusion happen.
169
471000
2000
I, de fet, podem fer que la fusió passi.
08:08
And just down the road, this is JET.
170
473000
2000
I just a baix de la carretera, això és JET.
08:10
It's the only machine in the world that's actually done fusion.
171
475000
2000
És la unica màquina de món que realment ha fet fusió.
08:12
When people say fusion is 30 years away, and always will be,
172
477000
3000
Quan la gent diu que la fusió és a 30 anys vista, i sempre ho serà,
08:15
I say, "Yeah, but we've actually done it." Right?
173
480000
3000
Jo dic, "Si, però realment, ja l'hem feta". D'acord?
08:18
We can do fusion. In the center of this device
174
483000
2000
Podem fer fusió. Al centre d'aquest dispositiu
08:20
we made 16 megawatts of fusion power in 1997.
175
485000
3000
Vam fer 16 megawatts d'energia de fusió el 1997.
08:23
And in 2013 we're going to fire it up again
176
488000
3000
I el 2013 l'engegarem un altra vegada
08:26
and break all those records.
177
491000
2000
I trencarem tots aquest rècords.
08:28
But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen.
178
493000
3000
Però això no és realment energia de fusió. És simplement fer que hagi una mica de fusió.
08:31
We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor.
179
496000
3000
Hem d'agafar això, hem de fer això dins un reactor de fusió.
08:34
Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth.
180
499000
5000
Perquè 30 milions d'anys d'energia de fusió per a la Terra s'ho valen.
08:39
This is the device we're building now.
181
504000
2000
Aquest és el dispositiu que estem construint ara
08:41
It gets very expensive to do this research.
182
506000
2000
És molt car fer aquesta recerca.
08:43
It turns out you can't do fusion on a table top
183
508000
2000
Resulta que no pots fer fusió damunt d'una taula.
08:45
despite all that cold fusion nonsense. Right?
184
510000
3000
tot i aquestes bagenades de la fusió freda. D'acord?
08:48
You can't. You have to do it in a very big device.
185
513000
3000
No és pot. S'ha de fer en un dispositiu molt gran.
08:51
More than half the world's population is involved in building this device
186
516000
3000
Més de la meitat de la població mundial està involucrada en construir aquest dispositiu.
08:54
in southern France, which is a nice place to put an experiment.
187
519000
3000
al sud de França, que és un lloc ben bonic per fer un experiment.
08:57
Seven nations are involved in building this.
188
522000
4000
Set nacions estan involucrades en construir això.
09:01
It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power.
189
526000
4000
Vindrà a costar uns 10 mil milions. I produirem mig gigawatt d'energia de fusió.
09:05
But that's not electricity yet.
190
530000
3000
Però això encara no és electricitat.
09:08
We have to get to this.
191
533000
2000
Hem d'arribar a això.
09:10
We have to get to a power plant.
192
535000
2000
Hem de portar-ho a una planta d'energia.
09:12
We have to start putting electricity on the grid
193
537000
2000
Hem de començar a posar electricitat a la xarxa
09:14
in this very complex technology.
194
539000
2000
amb aquesta tecnologia tan complexa.
09:16
And I'd really like it to happen a lot faster than it is.
195
541000
3000
I jo realment voldria que això fos molt més ràpid del que és.
09:19
But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
196
544000
5000
Però de moment només podem pensar en els voltants del 2030.
09:24
I wish this were different. We really need it now.
197
549000
2000
M'agradaria que fos diferent. Realment la necessitem ara.
09:26
We're going to have a problem with power
198
551000
2000
Tindrem problemes amb l'energia.
09:28
in the next five years in this country.
199
553000
2000
en els propers cinc anys en aquest país.
09:30
So 2030 looks like an infinity away.
200
555000
4000
Així que el 2030 es veu infinitament lluny.
09:34
But we can't abandon it now; we have to push forward,
201
559000
2000
Però no podem abandonar ara, hem de seguir endavant.
09:36
get fusion to happen.
202
561000
2000
fent realitat la fusió.
09:38
I wish we had more money, I wish we had more resources.
203
563000
2000
M'agradaria que tinguéssim més diners, més recursos.
09:40
But this is what we're aiming at,
204
565000
2000
Però aquest és el nostre punt de mira:
09:42
sometime in the 2030s --
205
567000
2000
pels voltants de 2030
09:44
real electric power from fusion. Thank you very much.
206
569000
2000
electricitat de veritat obtinguda de la fusió. Moltes gràcies.
09:46
(Applause)
207
571000
3000
(Aplaudiments)
ABOUT THE SPEAKER
Steven Cowley - PhysicistSteven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale.
Why you should listen
The promise of fusion seems to have inspired more science-fiction novels than it has real developments in renewable energy, but Steven Cowley has begun to upset that balance. As director of the Culham Fusion Science Center, he's collaborating with the UK Atomic Energy Authority and researchers on the France-based ITER fusion device on projects that may lead to cheap, nearly limitless carbon-free energy.
Fusion (the process by which lightweight atoms under pressure are fused to form heavier atoms, releasing energy) has long been the Holy Grail of renewable energy, but at the moment it only occurs in the cores of stars. Yet Cowley isn't too shy to proclaim that harnessing its power on an Earthly scale is now inevitable. At UCLA, he made observations on some of the most violent phenomena in the local universe -- solar flares, storms in the Earth's magnetosphere -- and now his research is coming directly into play as he plans devices that, theoretically, would contain 100-million-degree gas using powerful magnetic fields.
Steven Cowley | Speaker | TED.com