Un informe de la comunidad de fusión recomienda tres impulsores científicos y varias instalaciones nuevas para acelerar hacia la energía de fusión comercialmente relevante. Crédito:Centro de Fusión y Ciencia del Plasma
El creciente sentido de urgencia en torno al desarrollo de la tecnología de fusión para la producción de energía en los Estados Unidos recibió otro impulso esta semana con la publicación de un informe de consenso comunitario por parte de un grupo diverso de investigadores del mundo académico. laboratorios gubernamentales, e industria. Entre sus recomendaciones destaca el desarrollo de una planta piloto de energía de fusión, un objetivo ambicioso que sería un paso importante hacia una industria estadounidense de energía de fusión.
El informe, el primero de su tipo en casi 20 años y producto de un proceso de colaboración novedoso de 15 meses, identifica las necesidades científicas de alta prioridad que pueden ayudar a llenar las lagunas en el conocimiento de la fusión y facilitar el impulso para hacer de la fusión una fuente de energía práctica. Será utilizado por el Comité Asesor de Ciencias de la Energía de Fusión (FESAC) del Departamento de Energía de EE. UU., Ya que emprende una nueva fase de planificación estratégica para su programa de Ciencias de la Energía de Fusión. la principal fuente estadounidense de financiación para la investigación de la fusión.
Si se aprovecha con éxito, la fusión cambiaría fundamentalmente la red energética mundial al ofrecer seguridad, abundante, producción de electricidad libre de carbono.
Unos 300 miembros de la comunidad de fusión lograron llegar a un consenso durante tres importantes reuniones de talleres y cientos de sesiones de grupos de trabajo en línea. utilizando un proceso de votación anónimo que dio a todos los participantes la oportunidad de expresarse libremente. Las principales prioridades relacionadas con la energía incluyen:
También se identificaron varias "oportunidades y necesidades de investigación" que son ampliamente aplicables a los campos de fusión y plasma:uso de tecnologías informáticas avanzadas para una mejor comprensión y modelado; desarrollo de diagnósticos de plasma mejorados; mayor apoyo a las asociaciones público-privadas; y abrazando la diversidad, capital, e inclusión, junto con el desarrollo de una fuerza laboral más multidisciplinaria.
"Esta es la primera vez en una generación en la que se ha pedido a la comunidad de la fusión que se autoorganice y descubra sus principales prioridades para pasar de la ciencia de la fusión a la energía de fusión, "dice Bob Mumgaard, director ejecutivo de Commonwealth Fusion Systems (CFS), spinout del MIT, una de un número creciente de empresas privadas que buscan la fusión. "¿Cómo podemos prepararnos? con datos, experiencia, instalaciones de prueba:las cosas que se necesitan para respaldar la ciencia, y eventualmente una industria.
"Las Academias Nacionales de Ciencias (NAS) emitieron un buen informe [a fines de 2018], Dicho esto, deberíamos ser audaces y fusionarnos ahora y crear instalaciones de prueba, "agrega Mumgaard." Pero esto es diferente porque es toda la comunidad, reunirse en un esfuerzo de base muy transparente para responder preguntas sobre lo que estamos haciendo, lo que hay que hacer, y lo que estamos dispuestos a no hacer. No fue hecho en una habitación trasera, sino por los propios científicos, y salieron con un plan y prioridades, es algo genial ".
Nathan Howard, un científico investigador en el Plasma Science and Fusion Center del MIT, fue uno de los siete copresidentes que compartieron la supervisión del desarrollo del informe, que se utilizará en el desarrollo de planes estratégicos a largo plazo para programas de ciencia de la fusión en respuesta a una solicitud de FESAC emitida en noviembre de 2018.
"La División de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física tomó la iniciativa y nos reunió a los siete para recopilar datos de la comunidad, "explica Howard. Además de la energía de fusión, El esfuerzo también generó amplias recomendaciones para Discovery Plasma Science, un campo diverso de investigación más básica con impacto en astrofísica, física de plasma de alta densidad de energía, y otras disciplinas.
Un informe de la comunidad de fusión recomienda un mayor esfuerzo en las tecnologías de fusión que serán necesarias para aprovechar la producción de energía de fusión, una transición de un programa históricamente centrado en la producción de plasmas de grado de fusión. Crédito:Alex Creely / Plasma Science and Fusion Center-Commonwealth Fusion Systems
Un avance importante en el camino fue la creación de vínculos más profundos entre el grupo centrado en la fusión por confinamiento magnético y el centrado en materiales y tecnologías relacionados con la fusión.
"Realmente no tenía sentido que esos estuvieran separados, "señala Howard." La fusión se produjo de forma natural durante el proceso y fue motivada en parte por el informe de NAS quemando plasma, que decía que EE. UU. debería seguir construyendo una planta piloto de fusión, un reactor que demostrará la creación de electricidad a partir de la fusión y un ciclo de combustible de fusión cerrado. La comunidad de fusión adoptó la construcción de una planta piloto como su misión durante el proceso "
Si bien la investigación adicional sobre el plasma es importante para lograr ese objetivo, agrega Howard, "la comunidad reconoció con bastante claridad que necesitamos más énfasis en los materiales y la tecnología de fusión. Donde más nos falta el progreso hacia una planta de energía es en áreas como el diseño de la manta [el área que rodea el reactor, utilizado para generar combustible de fusión] y materiales relevantes para la fusión ".
Muchos de los problemas de materiales pendientes son aplicables no solo a la fusión por confinamiento magnético, incluidos los reactores de tipo tokamak que han recibido la mayor atención hasta la fecha, sino también al confinamiento inercial y otros enfoques, que ofrecen diferentes oportunidades y desafíos.
El destinatario oficial del informe es un subcomité de FESAC presidido por Troy Carter, profesor de física en la Universidad de California en Los Ángeles y director del Instituto de Ciencia y Tecnología del Plasma Básico de la universidad. Elogió a Howard y a los otros copresidentes por "trabajar increíblemente duro para organizar el esfuerzo y unir a tanta gente. El informe es muy convincente, y se debe elogiar a toda la comunidad; esto establece un ejemplo para futuras iteraciones del proceso y hace que el trabajo de mi subcomité sea mucho más fácil ".
En particular, dice Carter, "Los miembros jóvenes de la comunidad realmente dieron un paso al frente. Los copresidentes son, en su mayor parte, personas jóvenes y de mitad de carrera, y es importante que sea su plan, porque dada la escala de tiempo, ellos serán los que lo implementen ".
Carter señala que, aunque sabía que el concepto de conducir agresivamente hacia una planta piloto tenía apoyo, "Me sorprendió un poco la fuerza con la que se adoptó en el proceso. Es ambicioso, y nos apunta en la dirección de utilizar la innovación para llevar la energía de fusión a la red mucho más rápido. Todavía hay mucho trabajo por hacer en la física del plasma central, pero también tenemos que trabajar en materiales y otras tecnologías, en el que no estamos poniendo suficiente esfuerzo ahora. Es reconfortante ver ese amplio apoyo para cambiar de dirección ".
El grupo de Carter ahora incorporará los hallazgos del informe en planes estratégicos que reflejan varios escenarios presupuestarios que se le han dado.
"Lo haremos todo para aprovechar las oportunidades de la ciencia y avanzar hacia el objetivo de realizar una planta piloto. Tenemos muy buena información sobre iniciativas y orientación sobre la priorización, ", dice." Pero muchas de las iniciativas no están en el nivel de diseño conceptual, así que tendremos que trabajar un poco para averiguar cuánto costarán. Contamos con expertos en gestión de proyectos con los que trabajar, y también gente del lado privado:tenemos tres miembros conectados a empresas de fusión privadas, y también involucrará otros puntos de vista externos ".
Se espera que ese proceso demore unos ocho meses, dice Carter, y los resultados se enviarán a FESAC a finales de año. Después de una votación, se convertiría en el consejo oficial de FESAC al Departamento de Energía. "Es algo que le interesa a mucha gente en el Congreso, "señala Carter.
Mumgaard de CFS dice que la entrega del informe podría llegar a ser un momento clave para Estados Unidos, con el potencial de conducir a una nueva política de fusión, Acción del Congreso para apoyar a la naciente industria de la fusión y prepararse para la regulación y licenciamiento de centrales eléctricas, y financiamiento continuo que daría confianza a los líderes académicos y de laboratorios nacionales para contratar personal y construir infraestructura. "Parece que las cosas van en la dirección correcta, ", dice." La comunidad científica tiene que hablar con una sola voz, y este es el proceso que crea esa voz ".
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.
