TEDGlobal 2009
Steven Cowley: Fusion is energy's future
Steven Cowley: Fusión es el futuro de la energía
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El físico Steven Cowley está seguro que la fusión nuclear es realmente la única solución sostenible a la crisis de combustible. Explica por qué la fusión funcionará -- y detalla los proyectos a los que él y muchos otros han dedicado sus vidas, trabajando contra el reloj para crear una nueva fuente de energía.
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
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The key question is, "When are we going to get fusion?"
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La pregunta clave es, "¿Cuándo vamos a tener fusión?"
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It's really been a long time since we've known about fusion.
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5000
3000
Realmente ha pasado bastante tiempo desde que sabemos acerca de la fusión.
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We've known about fusion since 1920,
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8000
2000
Sabemos acerca de la fusión desde 1920,
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when Sir Arthur Stanley Eddington
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10000
2000
cuando Sir Arthur Stanley Eddington
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and the British Association for the Advancement of Science
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12000
3000
y la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia
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conjectured that that's why the sun shines.
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15000
3000
conjeturaron que es por esto que el sol brilla.
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I've always been very worried about resource.
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18000
3000
Siempre he estado bastante preocupado por los recursos.
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I don't know about you, but
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21000
2000
Y no se si ustedes, pero
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when my mother gave me food,
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cuando mi madre me daba comida
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I always sorted the ones I disliked
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25000
3000
siempre sorteaba los que no me gustaban
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from the ones I liked.
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2000
de los que me gustaban.
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And I ate the disliked ones first,
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30000
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Y comía los que no me gustaban primero,
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because the ones you like, you want to save.
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32000
4000
porque los que te gustan, quieres guardarlos.
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And as a child you're always worried about resource.
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36000
3000
Y de niño siempre estás preocupado por los recursos.
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And once it was sort of explained to me
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39000
3000
Y una vez me fue explicado de cierta forma
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how fast we were using up the world's resources,
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42000
4000
que tan rápido estamos usando los recursos del mundo,
01:01
I got very upset,
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46000
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me sentí bastante mal,
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about as upset as I did when I realized
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48000
2000
tan mal como cuando me di cuenta
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that the Earth will only last about five billion years
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que la Tierra sólo durará alrededor de cinco billones de años
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before it's swallowed by the sun.
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antes de que sea tragada por el sol.
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Big events in my life,
20
55000
3000
Grandes eventos en mi vida,
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a strange child.
21
58000
2000
un niño extraño.
01:15
(Laughter)
22
60000
1000
(Risas)
01:16
Energy, at the moment, is dominated by resource.
23
61000
3000
Energía, en este momento, está dominada por el recurso.
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The countries that make a lot of money out of energy
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64000
3000
Los países que hacen bastante dinero de la energía
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have something underneath them.
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67000
3000
tienen algo debajo de ellos.
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Coal-powered industrial revolution in this country --
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4000
El carbón impulsó la revolución industrial en este país --
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oil, gas, sorry.
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74000
4000
petróleo, gas, perdón.
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(Laughter)
28
78000
3000
(Risas)
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Gas, I'm probably the only person
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81000
2000
Gas, soy probablemente la única persona
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who really enjoys it when Mister Putin
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2000
que realmente disfruta cuando el Señor Putin
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turns off the gas tap, because my budget goes up.
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85000
3000
cierra la llave del gas, porque mi presupuesto se eleva.
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We're really dominated now
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88000
5000
Ahora realmente estamos dominados
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by those things that we're using up faster and faster and faster.
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93000
5000
por aquellas cosas que estamos consumiendo cada vez más rápido y más rápido y más rápido.
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And as we try to lift billions of people out of poverty
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98000
3000
Y mientras tratamos de liberar de la pobreza a billones de personas
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in the Third World, in the developing world,
35
101000
4000
en el Tercer Mundo, en el mundo en desarrollo,
02:00
we're using energy faster and faster.
36
105000
2000
estamos usando energía cada vez más rápido y más rápido.
02:02
And those resources are going away.
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107000
2000
Y estos recursos están desapareciendo.
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And the way we'll make energy in the future
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109000
2000
Y la forma en que haremos energía en el futuro
02:06
is not from resource,
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111000
3000
no es a partir del recurso,
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it's really from knowledge.
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114000
2000
sino realmente del conocimiento.
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If you look 50 years into the future,
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116000
3000
Si miran 50 años hacia el futuro,
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the way we probably will be making energy
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119000
2000
la manera en que probablemente estaremos haciendo energía
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is probably one of these three,
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121000
3000
será probablemente una de estas tres,
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with some wind, with some other things,
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124000
2000
con algo de viento, con algunas otras cosas,
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but these are going to be the base load energy drivers.
45
126000
3000
pero estos van a ser los mínimos generadores de energía.
02:24
Solar can do it, and we certainly have to develop solar.
46
129000
5000
La energía solar puede hacerlo, y seguramente tendremos que desarrollarla.
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But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar
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134000
3000
Pero tenemos que incrementar mucho el conocimiento antes de que podamos hacer de la energía solar
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the base load energy supply for the world.
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137000
4000
la base mínima de suministro de energía para el mundo.
02:36
Fission.
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141000
3000
Fisión.
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Our government is going to put in six new nuclear power stations.
50
144000
4000
Nuestro gobierno va a colocar seis nuevas estaciones nucleares.
02:43
They're going to put in six new nuclear power stations,
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148000
2000
Van a colocar seis nuevas estaciones nucleares,
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and probably more after that.
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150000
2000
y probablemente más después.
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China is building nuclear power stations. Everybody is.
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152000
2000
China está haciendo estaciones nucleares. Todos lo están haciendo.
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Because they know that that is one sure way
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154000
3000
Porque saben que esta es una manera segura
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to do carbon-free energy.
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157000
4000
de generar energía libre de carbono.
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But if you wanted to know what the perfect energy source is,
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161000
3000
Pero si quisieran saber cuál es la fuente de energía perfecta,
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the perfect energy source is one
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164000
2000
la fuente de energía perfecta es aquella
03:01
that doesn't take up much space,
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166000
3000
que no ocupa mucho espacio,
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has a virtually inexhaustible supply,
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169000
3000
tiene una fuente virtualmente inagotable,
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is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere,
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172000
4000
es segura, no emite carbono a la atmósfera,
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doesn't leave any long-lived radioactive waste:
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176000
4000
no deja residuos radioactivos de larga duración,
03:15
it's fusion.
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180000
2000
es la fusión.
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But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases.
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182000
2000
Pero hay una trampa. Claro, siempre hay una trampa en estos casos.
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Fusion is very hard to do.
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184000
3000
La fusión es muy difícil de hacer.
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We've been trying for 50 years.
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187000
3000
Hemos estado tratando por 50 años.
03:25
Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics.
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190000
3000
Bien. ¿Qué es fusión? Aquí viene la física nuclear.
03:28
And sorry about that, but this is what turns me on.
67
193000
3000
Y lo siento por esto, pero es lo que me emociona.
03:31
(Laughter)
68
196000
2000
(Risas)
03:33
I was a strange child.
69
198000
4000
Fui un niño extraño.
03:37
Nuclear energy comes for a simple reason.
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202000
4000
La energía nuclear sucede por una simple razón.
03:41
The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table.
71
206000
4000
El núcleo más estable es hierro, justo en la mitad de la tabla periódica.
03:45
It's a medium-sized nucleus.
72
210000
2000
Es un núcleo de tamaño medio.
03:47
And you want to go towards iron if you want to get energy.
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212000
4000
Y queremos ir hacia el hierro si queremos obtener energía.
03:51
So, uranium, which is very big, wants to split.
74
216000
3000
Entonces, uranio, que es muy grande, quiere dividirse.
03:54
But small atoms want to join together,
75
219000
3000
Pero átomos pequeños quieren juntarse,
03:57
small nuclei want to join together
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222000
2000
pequeños núcleos quieren juntarse
03:59
to make bigger ones to go towards iron.
77
224000
2000
para hacer núcleos más grandes que se acerquen al de hierro.
04:01
And you can get energy out this way.
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226000
2000
Y ustedes pueden obtener energía de esta manera.
04:03
And indeed that's exactly what stars do.
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228000
2000
Y efectivamente, esto es exactamente lo que las estrellas hacen.
04:05
In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium
80
230000
4000
En el centro de las estrellas se está uniendo hidrógeno para hacer helio
04:09
and then helium together to make carbon,
81
234000
2000
y luego helio se une para hacer carbono,
04:11
to make oxygen, all the things that you're made of
82
236000
2000
para hacer oxígeno, todas las cosas de las que estamos hechos
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are made in the middle of stars.
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238000
3000
se hacen en el centro de las estrellas.
04:16
But it's a hard process to do
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241000
2000
Pero es un proceso difícil de hacer
04:18
because, as you know, the middle of a star is quite hot,
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243000
3000
porque, como saben, el centro de una estrella es bastante caliente,
04:21
almost by definition.
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246000
4000
casi por definición.
04:25
And there is one reaction
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250000
3000
Y hay una reacción
04:28
that's probably the easiest fusion reaction to do.
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253000
5000
que es probablemente la reacción de fusión más fácil de hacer.
04:33
It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen:
89
258000
4000
Es entre dos isotopos de hidrógeno, dos tipos de hidrógeno,
04:37
deuterium, which is heavy hydrogen,
90
262000
3000
deuterio, que es hidrógeno pesado,
04:40
which you can get from seawater,
91
265000
2000
que se puede obtener del agua de mar,
04:42
and tritium which is super-heavy hydrogen.
92
267000
4000
y tritio que es hidrógeno súper pesado.
04:46
These two nuclei, when they're far apart, are charged.
93
271000
4000
Estos dos núcleos, cuando están bien separados, están cargados.
04:50
And you push them together and they repel.
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275000
3000
Y al acercarlos se repelen.
04:53
But when you get them close enough,
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278000
2000
Pero cuando se acercan lo suficiente,
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something called the strong force starts to act
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280000
2000
algo llamado la fuerza fuerte comienza a actuar
04:57
and pulls them together.
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282000
2000
y los hace acercarse más.
04:59
So, most of the time they repel.
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284000
2000
Entonces, la mayoría del tiempo se repelen.
05:01
You get them closer and closer and closer and then at some point
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286000
2000
Y al ponerlos más cerca y más cerca y más cerca en algún momento
05:03
the strong force grips them together.
100
288000
3000
la fuerza fuerte los amarra juntos.
05:06
For a moment they become helium 5,
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291000
2000
Por un momento se convierten en helio 5,
05:08
because they've got five particles inside them.
102
293000
2000
porque tienen cinco partículas dentro de ellos.
05:10
So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together
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295000
2000
Entonces, éste es el proceso. Deuterio y tritio se unen
05:12
makes helium 5.
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297000
2000
haciendo helio 5.
05:14
Helium splits out, and a neutron comes out
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299000
3000
Helio se separa, y un neutrón se libera
05:17
and lots of energy comes out.
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302000
2000
y mucha energía es liberada.
05:19
If you can get something to about 150 million degrees,
107
304000
3000
Si pueden hacer que algo esté a alrededor de 150 millones de grados,
05:22
things will be rattling around so fast
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307000
2000
las cosas estarán vibrando tan rápido
05:24
that every time they collide in just the right configuration,
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309000
4000
que cada vez que colisionen en la configuración precisa,
05:28
this will happen, and it will release energy.
110
313000
2000
esto sucederá, y liberará energía.
05:30
And that energy is what powers fusion.
111
315000
4000
Y esa energía es la que genera la fusión.
05:34
And it's this reaction that we want to do.
112
319000
3000
Y es esta reacción la que queremos hacer.
05:37
There is one trickiness about this reaction.
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322000
3000
Hay un problema con esta reacción.
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Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees,
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325000
3000
Bien, el problema es que se tiene que hacer a 150 millones de grados,
05:43
but there is a trickiness about the reaction yet.
115
328000
3000
pero hay otro problema acerca de la reacción.
05:46
It's pretty hot.
116
331000
2000
Es demasiado caliente.
05:48
The trickiness about the reaction is that
117
333000
2000
El problema acerca de la reacción es que
05:50
tritium doesn't exist in nature.
118
335000
2000
tritio no existe en la naturaleza.
05:52
You have to make it from something else.
119
337000
2000
Hay que hacerlo de alguna otra cosa.
05:54
And you make if from lithium. That reaction at the bottom,
120
339000
3000
Y se hace del litio. La reacción en la parte inferior,
05:57
that's lithium 6, plus a neutron,
121
342000
4000
es litio 6, más un neutrón,
06:01
will give you more helium, plus tritium.
122
346000
2000
dará más helio, más tritio.
06:03
And that's the way you make your tritium.
123
348000
2000
Y esa es la forma de hacer tritio.
06:05
But fortunately, if you can do this fusion reaction,
124
350000
3000
Pero afortunadamente, si pueden hacer esta reacción de fusión,
06:08
you've got a neutron, so you can make that happen.
125
353000
4000
tienen un neutrón, así que lo pueden hacer.
06:12
Now, why the hell would we bother to do this?
126
357000
3000
Ahora, ¿por qué diablos nos interesa hacer esto?
06:15
This is basically why we would bother to do it.
127
360000
3000
Esto es básicamente por lo que nos interesa hacerlo.
06:18
If you just plot how much fuel
128
363000
4000
Si hacen una gráfica de cuánto combustible
06:22
we've got left, in units of
129
367000
2000
nos queda, en unidades de
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present world consumption.
130
369000
2000
consumo global actual.
06:26
And as you go across there you see
131
371000
3000
Y a medida que cruzamos esto vemos
06:29
a few tens of years of oil -- the blue line, by the way,
132
374000
2000
unas cuantas décadas de petroleo -- la línea azul, por cierto,
06:31
is the lowest estimate of existing resources.
133
376000
3000
es el estimado más bajo de recursos existentes.
06:34
And the yellow line is the most optimistic estimate.
134
379000
4000
Y la línea amarilla es el estimado más optimista.
06:38
And as you go across there you will see
135
383000
2000
Y a medida que cruzamos esto ustedes verán
06:40
that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years
136
385000
2000
que nos quedan unas cuantas décadas, tal vez 100 años
06:42
of fossil fuels left.
137
387000
3000
de combustibles fósiles disponibles.
06:45
And god knows we don't really want to burn all of it,
138
390000
2000
Y Dios sabe que realmente no queremos consumir todo esto.
06:47
because it will make an awful lot of carbon in the air.
139
392000
2000
Porque emitirá una gran cantidad de carbono al aire.
06:49
And then we get to uranium.
140
394000
3000
Y luego llegamos al uranio.
06:52
And with current reactor technology
141
397000
2000
Y con la tecnología actual de reactores
06:54
we really don't have very much uranium.
142
399000
3000
realmente no tenemos mucho uranio.
06:57
And we will have to extract uranium from sea water,
143
402000
2000
Y tendremos que extraer uranio del agua de mar.
06:59
which is the yellow line,
144
404000
2000
que es la línea amarilla,
07:01
to make conventional nuclear power stations
145
406000
3000
para hacer que las estaciones nucleares de poder convencionales
07:04
actually do very much for us.
146
409000
2000
realmente hagan mucho más por nosotros.
07:06
This is a bit shocking, because in fact our government
147
411000
2000
Esto es un poco sorprendente, porque de hecho nuestro gobierno
07:08
is relying on that for us to meet Kyoto,
148
413000
3000
está dependiendo de esto para que podamos cumplir con Kyoto,
07:11
and do all those kind of things.
149
416000
2000
y hacer toda esta clase de cosas.
07:13
To go any further you would have to have breeder technology.
150
418000
2000
Para lograr avanzar más tendríamos que utilizar tecnología de reproducción.
07:15
And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous.
151
420000
4000
Y la tecnología de reproducción son reproductores rápidos. Y eso es bastante peligroso.
07:19
The big thing, on the right,
152
424000
2000
La cosa grande, a la derecha,
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is the lithium we have in the world.
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426000
2000
es el litio que tenemos en el mundo.
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And lithium is in sea water. That's the yellow line.
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428000
3000
Y el litio está en el agua de mar. Esa es la línea amarilla.
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And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water.
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431000
4000
Y tenemos 30 millones de años en combustible de fusión del agua de mar.
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Everybody can get it. That's why we want to do fusion.
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435000
3000
Todos lo pueden obtener. Es por esto que queremos hacer fusión.
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Is it cost-competitive?
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438000
3000
Y ¿es costo-competitivo?
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We make estimates of what we think it would cost
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441000
2000
Hacemos estimados de lo que creemos podría costar
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to actually make a fusion power plant.
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443000
2000
hacer una planta de poder de fusión.
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And we get within about the same price
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445000
3000
Y obtenemos un precio alrededor
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as current electricity.
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448000
2000
del de la electricidad actual.
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So, how would we make it?
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450000
2000
Entonces, ¿cómo lo haríamos?
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We have to hold something at 150 million degrees.
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452000
3000
Tenemos que mantener algo a 150 millones de grados.
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And, in fact, we've done this.
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455000
3000
Y, de hecho, lo hemos logrado.
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We hold it with a magnetic field.
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458000
2000
Lo mantenemos con un campo magnético.
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And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape,
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460000
5000
Y dentro de el, justo en el centro de esta forma anular, forma de dona,
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right in the middle is 150 million degrees.
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465000
2000
justo en el centro está a 150 millones de grados.
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It boils away in the middle at 150 million degrees.
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4000
Hierve en el centro a 150 millones de grados.
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And in fact we can make fusion happen.
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471000
2000
Y de hecho podemos hacer que suceda la fusión.
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And just down the road, this is JET.
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473000
2000
Y justo al final del camino, esto es JET.
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It's the only machine in the world that's actually done fusion.
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475000
2000
Es la única máquina en el mundo que realmente ha hecho fusión.
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When people say fusion is 30 years away, and always will be,
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477000
3000
Cuando la gente dice que la fusión está a 30 años, y siempre lo estará,
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I say, "Yeah, but we've actually done it." Right?
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480000
3000
Yo digo, "Claro, pero realmente lo hemos logrado." ¿Cierto?
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We can do fusion. In the center of this device
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483000
2000
Podemos hacer fusión. En el centro de este aparato
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we made 16 megawatts of fusion power in 1997.
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485000
3000
logramos 16 mega vatios de poder de fusión en 1997.
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And in 2013 we're going to fire it up again
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488000
3000
Y en el 2013, lo vamos a prender de nuevo
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and break all those records.
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491000
2000
y romper todos los registros.
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But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen.
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493000
3000
Pero esto no es realmente poder de fusión. Esto es sólo hacer algo de fusión.
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We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor.
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496000
3000
Tenemos que llevar esto, tenemos que hacer esto en un reactor de fusión.
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Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth.
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499000
5000
Porque queremos 30 millones de años de poder de fusión para la tierra.
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This is the device we're building now.
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504000
2000
Éste es el aparato que estamos construyendo ahora.
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It gets very expensive to do this research.
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506000
2000
Se vuelve muy costoso hacer esta investigación.
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It turns out you can't do fusion on a table top
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508000
2000
Resulta que no se puede hacer fusión sobre una mesa
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despite all that cold fusion nonsense. Right?
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510000
3000
a pesar de todos esos disparates de fusión fría. ¿Cierto?
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You can't. You have to do it in a very big device.
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513000
3000
No se puede. Hay que hacerlo en un aparato muy grande.
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More than half the world's population is involved in building this device
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516000
3000
Más de la mitad de la población mundial está involucrada en la construcción de este aparato
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in southern France, which is a nice place to put an experiment.
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519000
3000
en el sur de Francia. Que es un lugar bonito para hacer un experimento.
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Seven nations are involved in building this.
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522000
4000
Siete naciones están involucradas en esto.
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It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power.
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526000
4000
Y nos va a costar 10 billones. Y produciremos medio giga vatio de poder de fusión.
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But that's not electricity yet.
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530000
3000
Pero esto no es electricidad todavía.
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We have to get to this.
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533000
2000
Tenemos que llegar a esto.
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We have to get to a power plant.
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535000
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Tenemos que llegar a una planta de poder.
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We have to start putting electricity on the grid
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537000
2000
Tenemos que empezar a poner electricidad en la red
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in this very complex technology.
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539000
2000
en esta tecnología muy compleja.
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And I'd really like it to happen a lot faster than it is.
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541000
3000
Y realmente quiero que suceda mucho más rápido de lo que se ha logrado.
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But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
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544000
5000
Pero ahora todo lo que podemos imaginar es en algún momento de los 2030s.
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I wish this were different. We really need it now.
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549000
2000
Desearía que esto fuera diferente. Realmente lo necesitamos ya.
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We're going to have a problem with power
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551000
2000
Vamos a tener un problema con la energía
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in the next five years in this country.
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553000
2000
en los próximos cinco años en este país.
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So 2030 looks like an infinity away.
200
555000
4000
Así que el 2030 se ve infinitamente lejos.
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But we can't abandon it now; we have to push forward,
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559000
2000
Pero no podemos abandonarlo ahora; tenemos que empujar hacia adelante,
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get fusion to happen.
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561000
2000
lograr que la fusión suceda.
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I wish we had more money, I wish we had more resources.
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Deseo que tuviéramos más dinero, deseo que tuviéramos más recursos.
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But this is what we're aiming at,
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Pero esto es a lo que estamos apuntando,
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sometime in the 2030s --
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en algún momento de los 2030s --
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real electric power from fusion. Thank you very much.
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poder eléctrico real de la fusión. Muchas gracias.
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(Applause)
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3000
(Aplauso)
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