Un nuevo estudio sugiere que las universidades tienen un papel esencial que cumplir en el crecimiento continuo y el éxito de cualquier industria moderna de alta tecnología, y especialmente de la naciente industria de la fusión; sin embargo, la importancia de esa función no se refleja en la cantidad de canales educativos y docentes orientados a la fusión disponibles actualmente.

La capacidad de respuesta de la academia al nacimiento de otros campos científicos modernos, como la aeronáutica y la fisión nuclear, proporciona un modelo para los pasos que las universidades pueden tomar para permitir una industria de fusión sólida.

Escrito por Dennis Whyte, profesor de ingeniería de Hitachi America y director del Centro de Fusión y Ciencia del Plasma del MIT; Carlos Paz-Soldán, profesor asociado de física aplicada y matemáticas aplicadas de la Universidad de Columbia; y Brian D. Wirth, profesor de Ingeniería Nuclear Computacional de la Universidad de Tennessee, el artículo se publicó recientemente en la revista Physics of Plasmas. .

Con contribuciones de autores del mundo académico, gubernamental y de la industria privada, la colección describe un marco para asociaciones público-privadas que serán esenciales para el éxito de la industria de la fusión.

Ahora vista como una fuente potencial de energía verde ilimitada, la fusión es el mismo proceso que alimenta el sol:los átomos de hidrógeno se combinan para formar helio, liberando grandes cantidades de energía limpia en forma de luz y calor.

El entusiasmo que rodea la llegada de la fusión ha resultado en la proliferación de docenas de empresas con fines de lucro que se posicionan a la vanguardia de la industria comercial de la energía de fusión. En un futuro próximo, esas empresas necesitarán una importante red de trabajadores con experiencia en fusión para asumir diversas tareas que requieren una variedad de habilidades.

Si bien los autores reconocen el papel de la industria privada, especialmente como fuente cada vez más dominante de financiación de la investigación, también muestran que la academia es y seguirá siendo fundamental para el desarrollo de la industria y no puede desvincularse del crecimiento de la industria privada. A pesar de la evidencia de este creciente interés, el tamaño y la escala de la red académica del campo en las universidades con sede en Estados Unidos es escasa.

Whyte afirma:"Un paso importante es diversificar el campo [de fusión] agregando más carreras para estudiantes de maestría y estudiantes universitarios que puedan hacer la transición a la industria más rápidamente".

Un análisis encontró que, si bien hay 57 universidades en los Estados Unidos activas en la investigación sobre plasma y fusión, el número promedio de profesores titulares o titulares de plasma/fusión en cada institución es solo dos. En comparación, una muestra de los 10 principales programas de fisión nuclear y aeronáutica/astronáutica de US News and World Report encontró un promedio de casi 20 profesores dedicados a la fisión y 32 a aero/astro.

"Los programas universitarios sobre fusión y sus patrocinadores necesitan mejorar y contratar profesores adicionales si quieren proporcionar la fuerza laboral necesaria para apoyar una creciente industria de fusión en Estados Unidos", añade Paz-Soldan.

El crecimiento y la proliferación de esos campos y otros, como la informática y la biotecnología, estuvieron históricamente a la par de la creación de programas académicos que ayudaron a impulsar el progreso y la aceptación generalizada de esos campos. Crear un camino similar para la fusión es esencial para garantizar su crecimiento sostenible y, como señala Wirth, "este crecimiento debe perseguirse de una manera interdisciplinaria en numerosas disciplinas de ingeniería y ciencia".

En el MIT, un ejemplo de ese camino se ve en el Centro de Fusión y Ciencia del Plasma.

El centro tiene profundos vínculos históricos con programas de investigación gubernamentales, y la empresa de fusión más grande del mundo, Commonwealth Fusion Systems (CFS), fue escindida del PSFC por antiguos alumnos de Whyte y un postdoctorado del MIT. Whyte también se desempeña como investigador principal en la investigación colaborativa con CFS en SPARC, una plataforma de fusión de prueba de concepto para el avance de la ciencia del tokamak cuya finalización está prevista para 2025.

"Los roles públicos y privados en la comunidad de la fusión están evolucionando rápidamente en respuesta al crecimiento del desarrollo de productos comerciales con financiación privada", afirma Michael Segal, director de innovación abierta del CFS. "La industria de la fusión dependerá cada vez más de sus socios universitarios para capacitar a los estudiantes, trabajar en diversas disciplinas y ejecutar programas pequeños y medianos a gran velocidad".

Según los autores, otra razón fundamental por la que la academia seguirá siendo esencial para el crecimiento y desarrollo continuo de la fusión es porque no genera conflictos. Whyte comenta:"Nuestro mandato es compartir información y educación, lo que significa que no tenemos conflictos competitivos y la innovación puede fluir libremente".

Además, la ciencia de la fusión es inherentemente multidisciplinaria:"[Requiere] físicos, informáticos, ingenieros, químicos, etc., y es fácil aprovechar todas esas disciplinas en un entorno académico donde todos se codean y colaboran naturalmente".

Sin embargo, la creación de una nueva industria energética también requerirá una fuerza laboral capacitada en disciplinas distintas a STEM, dicen los autores. A medida que las empresas de fusión sigan creciendo, necesitarán experiencia en finanzas, seguridad, licencias y análisis de mercado. Cualquier empresa de fusión exitosa también tendrá importantes impactos geopolíticos, sociales y económicos, todos los cuales deben gestionarse.

En última instancia, hay varios pasos que los autores identifican para ayudar a construir conexiones entre la academia y la industria que serán importantes en el futuro. El primero es que las universidades reconozcan el panorama de fusión que cambia rápidamente y comiencen a adaptarse. "Las universidades deben acoger el crecimiento del sector privado en fusión, reconocer las oportunidades que ofrece y buscar asociaciones mutuamente beneficiosas", afirma Paz-Soldan.

El segundo paso es conciliar la misión de las instituciones educativas (acceso abierto sin conflictos) con cronogramas condensados ​​y resultados patentados que vienen con asociaciones privadas. Al mismo tiempo, los autores señalan que las empresas privadas de fusión deberían adoptar la transparencia del mundo académico publicando y compartiendo sus hallazgos a través de revistas revisadas por pares, lo que será una parte necesaria para construir la credibilidad de la industria.

El último paso, dicen los autores, es que las universidades se vuelvan más flexibles y creativas en sus estrategias de concesión de licencias de tecnología para garantizar que las ideas y las innovaciones lleguen del laboratorio a la industria.

"Como industria, estamos en una posición única porque todo es nuevo", afirma Whyte. "Pero somos suficientes estudiantes de historia como para ver lo que se necesita para tener éxito; cuantificar el estado del panorama privado y académico es una piedra de toque estratégica importante. Al llamar la atención sobre la trayectoria actual, con suerte, estaremos en una mejor situación". Estamos en posición de trabajar con nuestros colegas del sector público y privado y tomar decisiones mejor informadas sobre cómo proceder".

Más información: D. G. Whyte et al, El ecosistema de investigación académica necesario para apoyar el desarrollo de la energía de fusión, Física de los plasmas (2023). DOI:10.1063/5.0167369

Información de la revista: Física de los plasmas

Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.