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TED2013

Taylor Wilson: My radical plan for small nuclear fission reactors

テイラー・ウィルソン: 「僕のラジカルな計画―小型核分裂炉で世界を変える」

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テイラー・ウィルソンが 自宅ガレージで核融合炉を作ったのは14歳のとき。19歳となった今、彼は再びTEDのステージに立ち、既存技術である「核分裂」の新たな活用法を提示します。ウィルソンは、支援を取り付けて起業し、彼のビジョン実現に向けて動いています。なぜ 小型のモジュール式核分裂炉を製作する革新的な計画に燃えているのか―そして、なぜ それが 世界のエネルギー危機を救う大きな一歩となりうるのか、語ります。

- Nuclear scientist
At 14, Taylor Wilson became the youngest person to achieve fusion -- with a reactor born in his garage. Now he wants to save our seaports from nuclear terror. Full bio

Well, I have a big announcement to make today,
今日は 重大発表があるので
00:12
and I'm really excited about this.
すごくワクワクしています
00:14
And this may be a little bit of a surprise
僕の研究や
00:17
to many of you who know my research
これまでの成果を ご存知の方々には
00:19
and what I've done well.
ちょっと驚きの内容かもしれません
00:22
I've really tried to solve some big problems:
僕は 今まで いくつかの大きな問題―
00:24
counterterrorism, nuclear terrorism,
テロ 核テロ対策や
保健やガンの診断・治療といった
00:28
and health care and diagnosing and treating cancer,
問題を解決すべく 取り組んできました
00:30
but I started thinking about all these problems,
でも これらの問題を考え始めて
00:34
and I realized that the really biggest problem we face,
気づいたんです
今 我々が直面している最大の問題―
00:36
what all these other problems come down to,
こうした個々の問題が行きつく先は
00:41
is energy, is electricity, the flow of electrons.
エネルギーであり 電気
つまり電子の流れです
00:43
And I decided that I was going to set out
そこで 僕はこの問題を
00:47
to try to solve this problem.
解決しようと決めたのです
00:50
And this probably is not what you're expecting.
これは 皆さんが期待しているものとは
おそらく違うでしょう
00:53
You're probably expecting me to come up here
僕がここで 核融合について
00:57
and talk about fusion,
話すと思っているでしょうから
00:59
because that's what I've done most of my life.
核融合に人生を捧げてきましたからね
01:01
But this is actually a talk about, okay --
でも 今日の話はですね―
01:02
(Laughter) —
(笑)―
01:06
but this is actually a talk about fission.
でも 今日の話は 核分裂についてです
01:08
It's about perfecting something old,
古くからある技術を極めて
01:11
and bringing something old into the 21st century.
21世紀に持ち込むのです
01:13
Let's talk a little bit about how nuclear fission works.
まず 核分裂の仕組みについて
少し紹介します
01:16
In a nuclear power plant, you have
原子力発電所には
01:20
a big pot of water that's under high pressure,
水の入った大きな加圧容器と
01:22
and you have some fuel rods,
燃料棒があり
01:25
and these fuel rods are encased in zirconium,
この燃料棒はジルコニウムで被覆された
01:26
and they're little pellets of uranium dioxide fuel,
小さな二酸化ウラン燃料ペレットからなります
01:28
and a fission reaction is controlled and maintained at a proper level,
核分裂反応は 適切なレベルで
制御 維持されています
01:31
and that reaction heats up water,
核分裂反応によって 水が熱され
01:35
the water turns to steam, steam turns the turbine,
水が蒸気に変わり
蒸気がタービンを回すことで
01:39
and you produce electricity from it.
電気を得られるのです
01:41
This is the same way we've been producing electricity,
100年も前から
この方法―蒸気タービン発電で
01:43
the steam turbine idea, for 100 years,
電力を作ってきました
01:46
and nuclear was a really big advancement
原子力は 水を熱する方法を
01:50
in a way to heat the water,
大きく進化させはしましたが
01:53
but you still boil water and that turns to steam and turns the turbine.
水を熱して 蒸気に変え
それでタービンを回すところは同じです
01:54
And I thought, you know, is this the best way to do it?
そこで思ったのです
これが一番いいやり方なのか?
01:59
Is fission kind of played out,
核分裂は 枯れた技術になったのか?
02:02
or is there something left to innovate here?
それとも まだ何か革新できることが
残っているのか?
02:05
And I realized that I had hit upon something
そこで 僕は世界を変える―
02:08
that I think has this huge potential to change the world.
大きな可能性があることを思いつきました
02:11
And this is what it is.
これです
02:15
This is a small modular reactor.
小型モジュール式原子炉です
02:19
So it's not as big as the reactor you see in the diagram here.
あちらの図に示したような原子炉ほど
大きくありません
02:21
This is between 50 and 100 megawatts.
でも 50~100メガワットという
02:26
But that's a ton of power.
大きな電力を作れます
02:28
That's between, say at an average use,
これは そう 平均的な家庭で
02:30
that's maybe 25,000 to 100,000 homes could run off that.
2万5千から10万世帯分の電力です
02:33
Now the really interesting thing about these reactors
この原子炉が 魅力的なのは
02:38
is they're built in a factory.
工場で作れることです
02:41
So they're modular reactors that are built
これら モジュール式原子炉は
02:43
essentially on an assembly line,
基本的に 組立ラインで作れ
02:45
and they're trucked anywhere in the world,
世界中 どこへでも運べ
02:47
you plop them down, and they produce electricity.
設置さえすれば 発電ができます
02:50
This region right here is the reactor.
ちょうど この部分が原子炉で
02:52
And this is buried below ground, which is really important.
ここが重要なのですが
地下に埋められています
02:55
For someone who's done a lot of counterterrorism work,
テロ対策に通じている人なら
02:58
I can't extol to you
地下に埋めることが
03:00
how great having something buried below the ground is
どれだけ核拡散防止や警備の上で
素晴らしいことか
03:03
for proliferation and security concerns.
言うまでもないでしょう
03:06
And inside this reactor is a molten salt,
原子炉内には 融解塩があり
03:10
so anybody who's a fan of thorium,
トリウムの信奉者には
03:13
they're going to be really excited about this,
大変うれしいことですが
03:16
because these reactors happen to be really good
この種の原子炉は
トリウムの燃料サイクルによる
03:18
at breeding and burning the thorium fuel cycle,
増殖と燃焼 つまり
ウラン233に
03:23
uranium-233.
適しています
03:25
But I'm not really concerned about the fuel.
でも 燃料については あまり心配していません
03:27
You can run these off -- they're really hungry,
この原子炉に使える燃料は―
大好物の燃料は
03:30
they really like down-blended weapons pits,
核爆弾コアを希釈したものです
03:33
so that's highly enriched uranium and weapons-grade plutonium
高濃度ウランと兵器級プルトニウムを
03:36
that's been down-blended.
希釈したものです
03:39
It's made into a grade where it's not usable for a nuclear weapon,
こうすると核兵器には使えませんが
03:40
but they love this stuff.
この原子炉には最適です
03:44
And we have a lot of it sitting around,
古い核兵器は 大きな問題で
03:47
because this is a big problem.
こうしたものが溜まっています
03:49
You know, in the Cold War, we built up this huge arsenal
冷戦時代 この核兵器を
03:50
of nuclear weapons, and that was great,
大量に作りました
当時は大事なことでしたが
03:52
and we don't need them anymore,
もはや そんなものは要りません
03:55
and what are we doing with all the waste, essentially?
そもそも こんな廃棄物をどうしろと
言うのでしょう
03:57
What are we doing with all the pits of those nuclear weapons?
核兵器が大量にあるのです
04:01
Well, we're securing them, and it would be great
安全に保管するわけですが
04:03
if we could burn them, eat them up,
燃やして使い切れたらよいですよね
04:05
and this reactor loves this stuff.
この原子炉は それができます
04:07
So it's a molten salt reactor. It has a core,
これは融解塩炉で
炉心があり
04:09
and it has a heat exchanger from the hot salt,
熱交換器でホットな
つまり放射性の塩から
04:12
the radioactive salt, to a cold salt which isn't radioactive.
コールドな
つまり放射能のない塩に熱を移します
04:15
It's still thermally hot but it's not radioactive.
温度は高いけれど
放射能のない塩です
04:20
And then that's a heat exchanger
この設計を 本当に面白くするのは
04:22
to what makes this design really, really interesting,
熱交換器で
04:24
and that's a heat exchanger to a gas.
気体への熱交換を行います
04:27
So going back to what I was saying before about all power
さて さきほど 電力は全て
04:30
being produced -- well, other than photovoltaic --
まあ 太陽光発電を除けば
04:33
being produced by this boiling of steam and turning a turbine,
蒸気を熱して
タービンを回すことで作られると言いました
04:36
that's actually not that efficient, and in fact,
実は これはそれほど効率はよくないんです
04:40
in a nuclear power plant like this,
図のような原子力発電でも
04:42
it's only roughly 30 to 35 percent efficient.
大体 30~35%の効率なんです
04:45
That's how much thermal energy the reactor's putting out
この数字は 炉が出力する熱エネルギーと
04:49
to how much electricity it's producing.
実際に発電できる電力の割合で
04:52
And the reason the efficiencies are so low is these reactors
熱効率が悪いのはこれらの炉が
04:54
operate at pretty low temperature.
低温で稼働しているからです
04:56
They operate anywhere from, you know,
炉の温度は せいぜい
04:58
maybe 200 to 300 degrees Celsius.
摂氏200~300度くらいなんです
05:00
And these reactors run at 600 to 700 degrees Celsius,
でも 新しい炉は 摂氏600~700度で稼働します
05:04
which means the higher the temperature you go to,
温度を高くすれば
05:08
thermodynamics tells you that you will have higher efficiencies.
より高い熱効率を得られます
05:10
And this reactor doesn't use water. It uses gas,
そして この炉は水を使わず
05:13
so supercritical CO2 or helium,
超臨界のCO2やヘリウムといった気体を使い
05:17
and that goes into a turbine,
それでタービンを回すのです
05:19
and this is called the Brayton cycle.
これは ブレイトンサイクルと言います
05:21
This is the thermodynamic cycle that produces electricity,
電気を作る熱力学のサイクルで
05:23
and this makes this almost 50 percent efficient,
熱効率は ほぼ50%
05:25
between 45 and 50 percent efficiency.
45%~50%の効率になります
05:28
And I'm really excited about this,
素晴らしいと思うのは
05:30
because it's a very compact core.
炉心がかなりコンパクトなことです
05:32
Molten salt reactors are very compact by nature,
融解塩炉は もともと小さなものですが
05:35
but what's also great is you get a lot more electricity out
さらに すごいのは
核分裂させたウランから
05:39
for how much uranium you're fissioning,
より多くの電気を生み出せることです
05:42
not to mention the fact that these burn up.
おまけに 燃焼してなくなる
05:45
Their burn-up is much higher.
この燃焼度は かなり高いです
05:47
So for a given amount of fuel you put in the reactor,
同じ量の燃料でも この炉なら
05:49
a lot more of it's being used.
より多くの割合が使えるのです
05:51
And the problem with a traditional nuclear power plant like this
こうした 今までの原子力発電の問題点は
05:53
is, you've got these rods that are clad in zirconium,
ジルコニウムで被覆された燃料棒があり
05:56
and inside them are uranium dioxide fuel pellets.
中に 二酸化ウランの燃料ペレットがあることです
06:00
Well, uranium dioxide's a ceramic,
二酸化ウランはセラミックで
06:03
and ceramic doesn't like releasing what's inside of it.
セラミックの中のものは
放出されにくいのです
06:05
So you have what's called the xenon pit,
するとキセノンピットという現象が起きます
06:08
and so some of these fission products love neutrons.
核分裂生成物の中には
中性子を好むものもあります
06:11
They love the neutrons that are going on
飛び回って―
06:13
and helping this reaction take place.
この反応を起こしている中性子を
捉えてしまうのです
06:14
And they eat them up, which means that, combined with
中性子が食われてしまうことや
06:16
the fact that the cladding doesn't last very long,
被覆材も それほど長持ちしないことからも
06:19
you can only run one of these reactors
燃料補給なしに稼働できるのは
06:22
for roughly, say, 18 months without refueling it.
せいぜい 18ヶ月といったところです
06:23
So these reactors run for 30 years without refueling,
新しい原子炉は 燃料補給なしで
30年も稼働できる
06:28
which is, in my opinion, very, very amazing,
これは 僕は本当に
素晴らしいことだと思うんです
06:33
because it means it's a sealed system.
密封されたシステムということですから
06:35
No refueling means you can seal them up
燃料を補給しなくて良いので 密封できます
06:37
and they're not going to be a proliferation risk,
核拡散の危険もなく
06:40
and they're not going to have
炉心から
06:43
either nuclear material or radiological material
核物質や放射性物質が
06:45
proliferated from their cores.
外に漏れることもないのです
06:48
But let's go back to safety, because everybody
安全の問題に戻りましょう
06:50
after Fukushima had to reassess the safety of nuclear,
フクシマ事故のあと 誰もが
原子力の安全性見直しを迫られました
06:53
and one of the things when I set out to design a power reactor
僕が 原子炉を設計するときに
考えたことの一つは
06:57
was it had to be passively and intrinsically safe,
そのままでも 本質的に
安全であることでしたから
06:59
and I'm really excited about this reactor
僕が この原子炉に
大いに期待しているのは
07:03
for essentially two reasons.
主に 二つの理由からです
07:06
One, it doesn't operate at high pressure.
まず 高圧下で稼働しないこと
07:08
So traditional reactors like a pressurized water reactor
加圧水型炉 沸騰水型原子炉といった
07:11
or boiling water reactor, they're very, very hot water
これまでの原子炉は非常に高温の水を
07:14
at very high pressures, and this means, essentially,
高圧下で使います
すなわち
07:16
in the event of an accident, if you had any kind of breach
事故が起こったとき
07:20
of this stainless steel pressure vessel,
もし ステンレス鋼圧力容器が破損したら
07:23
the coolant would leave the core.
冷却剤が 炉心から流れ出すのです
07:26
These reactors operate at essentially atmospheric pressure,
新しい原子炉は
ほぼ大気圧で稼働しますから
07:28
so there's no inclination for the fission products
事故のときにも核分裂の生成物が
07:31
to leave the reactor in the event of an accident.
炉の外に出ることはありません
07:35
Also, they operate at high temperatures,
さらに 高温で稼働し
07:38
and the fuel is molten, so they can't melt down,
燃料も融解されているので
メルト・ダウンも起こりません
07:40
but in the event that the reactor ever went out of tolerances,
原子炉が許容範囲を超えたり
07:43
or you lost off-site power in the case
フクシマのように
電力供給が断たれたりしたときは
07:47
of something like Fukushima, there's a dump tank.
排出タンクがあります
07:50
Because your fuel is liquid, and it's combined with your coolant,
燃料は液体で
冷却剤と一緒になっているので
07:53
you could actually just drain the core
炉心を流し出して
07:57
into what's called a sub-critical setting,
臨界以下の条件に落とせます
08:00
basically a tank underneath the reactor
基本的には反応炉の下にある
08:02
that has some neutrons absorbers.
中性子吸収剤の入ったタンクに落とすのです
08:04
And this is really important, because the reaction stops.
これは本当に重要なことです
核反応を止められるのですから
08:06
In this kind of reactor, you can't do that.
古いタイプの原子炉では
それができないのです
08:10
The fuel, like I said, is ceramic inside zirconium fuel rods,
さっき言った通り
燃料はジルコニウム燃料棒内のセラミックで
08:12
and in the event of an accident in one of these type of reactors,
この原子炉で事故が起こったとき
08:16
Fukushima and Three Mile Island --
フクシマや
―その前のスリー・マイル島の事故では
08:19
looking back at Three Mile Island, we didn't really see this for a while —
解明するまでに時間がかかりましたが―
08:21
but these zirconium claddings on these fuel rods,
燃料棒のジルコニウム被覆は
08:24
what happens is, when they see high pressure water,
高圧の水や蒸気に
08:27
steam, in an oxidizing environment,
酸化環境でさらされたとき
08:30
they'll actually produce hydrogen,
水素を発生します
08:33
and that hydrogen has this explosive capability
水素は爆発する可能性があり
08:35
to release fission products.
核分裂の生成物を放出することになります
08:38
So the core of this reactor, since it's not under pressure
新しい原子炉の炉心には
圧力は加わっていないので
08:40
and it doesn't have this chemical reactivity,
化学的な反応は起こらず
08:42
means that there's no inclination for the fission products
中の核分裂の生成物が
08:44
to leave this reactor.
炉の外に出ることもないのです
08:48
So even in the event of an accident,
事故が起こったとしても
08:49
yeah, the reactor may be toast, which is, you know,
まあ 原子炉はダメになるかもしれない
08:52
sorry for the power company,
それは電力会社には気の毒だけど
08:55
but we're not going to contaminate large quantities of land.
でも 多くの土地を汚染することはないんです
08:57
So I really think that in the, say,
僕は思うんです
08:59
20 years it's going to take us to get fusion
核融合が実用化されるには
09:03
and make fusion a reality,
あと20年ぐらいかかるでしょう
09:05
this could be the source of energy
新しい原子炉がその間のエネルギー源として
09:08
that provides carbon-free electricity.
カーボンフリーの電気を提供するでしょう
09:10
Carbon-free electricity.
カーボンフリーの電気です
09:13
And it's an amazing technology because
素晴らしい技術ですよ
09:15
not only does it combat climate change,
何と言っても気候変動を阻止するだけでなく
09:18
but it's an innovation.
イノベーションなんですから
09:21
It's a way to bring power to the developing world,
これは 発展途上国に
電力を提供する方法でもあります
09:22
because it's produced in a factory and it's cheap.
工場で作れる上に 安いですから
09:25
You can put them anywhere in the world you want to.
世界中の 好きなところに設置できます
09:28
And maybe something else.
もしかすると 他のことにも使えます
09:30
As a kid, I was obsessed with space.
子どもの頃 僕は宇宙に夢中でした
09:33
Well, I was obsessed with nuclear science too, to a point,
原子核科学にも夢中でしたよ
それなりに
09:36
but before that I was obsessed with space,
でも その前は 宇宙だったんです
09:38
and I was really excited about, you know,
本当に大好きで
09:41
being an astronaut and designing rockets,
宇宙飛行士になり
ロケットを設計する
09:43
which was something that was always exciting to me.
それで ずっと胸を躍らせていました
09:45
But I think I get to come back to this,
僕は ここに戻ってきたんだなと思います
09:47
because imagine having a compact reactor in a rocket
小型原子炉をロケットに積めば
09:50
that produces 50 to 100 megawatts.
50~100メガワットの電力を
供給できるわけですから
09:53
That is the rocket designer's dream.
これは ロケット設計者の夢
09:56
That's someone who is designing a habitat on another planet's dream.
異星への移住も夢じゃない
09:59
Not only do you have 50 to 100 megawatts
50~100メガワットの電力で
10:03
to power whatever you want to provide propulsion to get you there,
行きたいところに行けるだけでなく
10:05
but you have power once you get there.
着いてからも 電力があるのです
10:10
You know, rocket designers who use solar panels
ロケット設計にソーラーパネルや
10:11
or fuel cells, I mean a few watts or kilowatts --
燃料電池を使えば
数ワット 数キロワットが出せます
10:15
wow, that's a lot of power.
それは たくさんの電力です
10:17
I mean, now we're talking about 100 megawatts.
でも ここで話しているのは 100メガワット
10:19
That's a ton of power.
すごい電力ですよ
10:22
That could power a Martian community.
火星の街に電力供給できるし
10:23
That could power a rocket there.
そこのロケットにも供給できます
10:25
And so I hope that
だから―
10:27
maybe I'll have an opportunity to kind of explore
僕は 原子力に情熱を捧げると同時に
10:29
my rocketry passion at the same time that I explore my nuclear passion.
ロケットへの情熱も燃やせればと思っています
10:31
And people say, "Oh, well, you've launched this thing,
みんな 言うでしょう
「この放射性物質を
10:36
and it's radioactive, into space, and what about accidents?"
宇宙に飛ばして
事故があったらどうするの?」
10:39
But we launch plutonium batteries all the time.
でも もう 我々はずっと
プルトニウム電池を使っています
10:42
Everybody was really excited about Curiosity,
火星探査機キュリオシティは
皆さん 大好きですけど
10:45
and that had this big plutonium battery on board
そこには プルトニウム電池が搭載されていて
10:47
that has plutonium-238,
プルトニウム-238が使われています
10:49
which actually has a higher specific activity
でも そのプルトニウムよりも
10:52
than the low-enriched uranium fuel of these molten salt reactors,
融解塩炉の低濃度ウラン燃料の方が
比放射能は低く
10:54
which means that the effects would be negligible,
その影響は無視できる程度です
10:58
because you launch it cold,
この炉を稼働させるのは
11:01
and when it gets into space is where you actually activate this reactor.
宇宙に出てからで
発射時には核分裂反応は起きていないからです
11:03
So I'm really excited.
僕は 本当に張り切っています
11:06
I think that I've designed this reactor here
僕が設計した この原子炉は
11:08
that can be an innovative source of energy,
エネルギーの革新的な供給源となり
11:10
provide power for all kinds of neat scientific applications,
様々な 素晴らしい科学活動に
使えると思うからです
11:14
and I'm really prepared to do this.
僕は もう準備万端です
11:18
I graduated high school in May, and --
僕は 5月に高校を卒業して―
11:20
(Laughter) (Applause) —
(笑)(拍手)-
11:23
I graduated high school in May,
僕は 5月に高校を卒業して
11:27
and I decided that I was going to start up a company
起業をすると決めました
11:29
to commercialize these technologies that I've developed,
僕が開発した これらの技術
11:32
these revolutionary detectors for scanning cargo containers
貨物コンテナの革新的な検知器
そして―
11:34
and these systems to produce medical isotopes,
医療用アイソトープの生産システムを
商業化するのです
11:37
but I want to do this, and I've slowly been building up
でも コイツもやりたくて
今まで一緒に仕事をする機会のあった
11:40
a team of some of the most incredible people
大変素晴らしい人たちを集めて
11:43
I've ever had the chance to work with,
徐々にチームを作ってきました
11:45
and I'm really prepared to make this a reality.
本当に実現できると思っています
11:47
And I think, I think, that looking at the technology,
僕は思うのですが技術を見て
11:50
this will be cheaper than or the same price as natural gas,
これは 天然ガスと同じかそれよりも安く
11:53
and you don't have to refuel it for 30 years,
30年もの間 燃料補給は不要です
11:59
which is an advantage for the developing world.
これは 発展途上国にとって
大きなメリットになります
12:00
And I'll just say one more maybe philosophical thing
科学者としては おかしいですが
一つ 哲学的なことを言って
12:03
to end with, which is weird for a scientist.
終わりにしたいと思います
12:06
But I think there's something really poetic
でも 原子力を使って他の星に飛んでいくのは
12:08
about using nuclear power to propel us to the stars,
これは とても詩的なところがあると思うんです
12:11
because the stars are giant fusion reactors.
宇宙の星は巨大な融合炉ですから
12:15
They're giant nuclear cauldrons in the sky.
空に浮かぶ巨大な原子炉です
12:17
The energy that I'm able to talk to you today,
今日お話ししている僕のエネルギー源も
12:20
while it was converted to chemical energy in my food,
元々は核反応から由来して
12:23
originally came from a nuclear reaction,
食物の化学エネルギーに変換されたもの
12:25
and so there's something poetic about, in my opinion,
ですから 核分裂の技術を極め
12:28
perfecting nuclear fission
将来の革新的エネルギー源とすることは
12:31
and using it as a future source of innovative energy.
やっぱり 詩的なんだと思います
12:34
So thank you guys.
ありがとうございました
12:38
(Applause)
(拍手)
12:40
Translated by Yuko Yoshida
Reviewed by Natsuhiko Mizutani

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About the speaker:

Taylor Wilson - Nuclear scientist
At 14, Taylor Wilson became the youngest person to achieve fusion -- with a reactor born in his garage. Now he wants to save our seaports from nuclear terror.

Why you should listen

Physics wunderkind Taylor Wilson astounded the science world when, at age 14, he became the youngest person in history to produce fusion. The University of Nevada-Reno offered a home for his early experiments when Wilson’s worried parents realized he had every intention of building his reactor in the garage.

Wilson now intends to fight nuclear terror in the nation's ports, with a homemade radiation detector priced an order of magnitude lower than most current devices. In 2012, Wilson's dreams received a boost when he became a recipient of the $100,000 Thiel Prize. Wilson now intends revolutionize the way we produce energy, fight cancer, and combat terrorism using nuclear technology.

More profile about the speaker
Taylor Wilson | Speaker | TED.com