Um novo relatório sobre o desenvolvimento da fusão como fonte de energia, escrito a pedido do Secretário de Energia dos Estados Unidos, propõe a adoção de uma estratégia de fusão nacional que se alinha de perto com o curso traçado nos últimos anos pelo Plasma Science and Fusion Center (PSFC) do MIT e Commonwealth Fusion Systems (CFS) financiado pelo setor privado, um spinout recente do MIT.

A tecnologia de fusão há muito mantém a promessa de produção segura, abundante, eletricidade sem carbono, enquanto lutam para superar os desafios assustadores de criar e aproveitar as reações de fusão para produzir ganho líquido de energia. Mas o Relatório de Estudo de Consenso da National Academies of Science, Engenharia, e a Medicina afirma que a tecnologia de fusão por confinamento magnético (um foco do MIT desde os anos 1970) está agora "suficientemente avançada para propor um caminho para demonstrar a energia gerada por fusão nas próximas décadas".

Recomenda a participação continuada dos EUA no projeto internacional de instalação de fusão ITER e "um programa nacional de acompanhamento de pesquisa e tecnologia levando à construção de uma planta piloto compacta que produz eletricidade a partir da fusão ao menor custo de capital possível."

Essa abordagem (que o relatório diz que exigiria até US $ 200 milhões em financiamento anual adicional por várias décadas) alavanca as oportunidades apresentadas por ímãs supercondutores de nova geração, materiais do reator, simuladores, e outras tecnologias relevantes. De particular ênfase do comitê são os avanços em ímãs supercondutores de alta temperatura que podem acessar campos maiores e máquinas menores. O relatório recomenda um programa dos EUA para provar ímãs de grande porte de alto campo. Eles são vistos como permitindo ciclos mais rápidos e menos onerosos de aprendizado e desenvolvimento do que experimentos extremamente grandes como o ITER, que não estará online até 2025, enquanto ainda se beneficia do conhecimento que emerge desses programas.

Esta abordagem menor, mais rápida e mais barata está incorporada no conceito de reator SPARC, que foi desenvolvido no PSFC e constitui a base do esforço agressivo do CFS para demonstrar a fusão de ganho de energia em meados da década de 2020 e produzir projetos de reatores práticos no início de 2030. Essa abordagem é baseada na conclusão semelhante de que os ímãs de alto campo e alta temperatura representam uma tecnologia revolucionária. Um programa de US $ 30 milhões entre o CFS e o MIT para demonstrar os ímãs supercondutores de grande diâmetro de alto campo está em andamento no MIT e é um passo fundamental para um sistema compacto de energia de fusão. Apesar de um punhado de outras empresas de fusão com financiamento privado terem oferecido cronogramas aproximadamente comparáveis, o relatório das Academias Nacionais não prevê reatores de fusão de demonstração aparecendo até o período de 2050.

O relatório também afirma que os fundamentos científicos da abordagem tokamak foram fortalecidos na década anterior, dando cada vez mais confiança de que esta abordagem, que é a base do ITER e SPARC, é capaz de obter ganho líquido de energia e formar a base para uma usina de energia. Com base neste aumento de confiança, o comitê recomenda avançar com os desenvolvimentos de tecnologia para uma usina piloto que colocaria energia na rede.

"As Academias Nacionais são uma organização muito atenciosa, e eles são tipicamente muito conservadores, "diz Bob Mumgaard, CEO da CFS. "Estamos felizes em vê-los com uma mensagem de que é hora de entrar na fusão, e que compacto e econômico é o caminho a percorrer. Achamos que o desenvolvimento deve ser mais rápido, mas dá validação para as pessoas que querem enfrentar o desafio e apresenta coisas que podemos fazer nos EUA que levarão a colocar energia na rede. "

Andrew Holland, diretor da recém-formada Fusion Industry Association e Senior Fellow para Energia e Clima no American Security Project, observa que os autores do relatório foram encarregados de criar "um relatório científico de consenso que reflita os caminhos atuais, e o caminho atual é construir o ITER e passar pelo processo experimental lá, enquanto projeta uma planta piloto, DEMO. "

Mudando o consenso para uma maneira mais rápida de avançar, adiciona a Holanda, exigirá resultados experimentais de empresas como a CFS. "É por isso que é notável ter empresas com financiamento privado nos Estados Unidos e em todo o mundo buscando os resultados científicos que sustentam isso. E é certamente importante que este estudo tenha como objetivo fazer com que a comunidade científica governamental pense em um plano estratégico . Deve ser visto como parte de um ponto de partida para a comunidade de fusão se unir e organizar seu próprio processo. "

Ou, como Martin Greenwald, vice-diretor do PSFC e um veterano pesquisador de fusão, coloca isso, "Há uma tendência em nossa comunidade de discutir sobre um plano de 20 ou 30 anos, mas não queremos tirar nossos olhos do que precisamos fazer nos próximos três a cinco anos. Podemos não ter consenso em longa escala, mas precisamos de um para saber o que fazer agora, e essa tem sido a mensagem consistente desde que anunciamos o projeto SPARC - envolvendo a comunidade em geral e tomando a iniciativa.

"O mais importante para nós é que, se a fusão vai ter um impacto nas mudanças climáticas, precisamos de respostas rapidamente, não podemos esperar até o final do século, e isso está conduzindo a programação. O dinheiro privado que está entrando ajuda, mas o financiamento público deve envolver e complementar isso. Cada lado tem uma função apropriada. Laboratórios nacionais não constroem usinas de energia, e empresas privadas não fazem pesquisa básica. "

Enquanto várias abordagens para a fusão estão sendo buscadas em organizações públicas e privadas, o relatório da National Academies se concentra exclusivamente na tecnologia de confinamento magnético. Isso reflete o papel do relatório na resposta do Departamento de Energia a uma solicitação do Congresso de 2016 para obter informações sobre a participação dos EUA no ITER, um projeto de confinamento magnético. Os 19 especialistas do comitê de relatório, que conduziu dois anos de pesquisa, também foram encarregados de explorar questões relacionadas de "a melhor forma de fazer avançar as ciências de fusão nos EUA". e "a justificativa científica e as necessidades para fortalecer as bases para a realização da energia de fusão, dada a possibilidade de escolha de participação dos EUA ou não no projeto ITER."

A publicação do relatório chega em um momento de renovada atividade e interesse na energia de fusão, com cerca de 20 empresas privadas buscando seu desenvolvimento, aumentou o financiamento no orçamento federal mais recente, e a formação da Fusion Industry Association para defender a comunidade como um todo. Mas o relatório adverte que “a ausência de uma estratégia de pesquisa de longo prazo para os Estados Unidos é particularmente evidente quando comparada aos planos de nossos parceiros internacionais”.

Essa situação pode estar evoluindo. "Tivemos uma reunião muito agradável com as partes interessadas um mês e meio atrás em DC, e houve muita ressonância entre as empresas privadas, a comunidade de pesquisa, o Departamento de Energia, e funcionários do Congresso de ambos os partidos, "diz Greenwald." Parece que há impulso, embora ainda não saibamos exatamente que forma terá. "Ele acrescenta que o estabelecimento de uma associação da indústria é muito útil para navegar e se comunicar em Washington.

“Gostaríamos muito de ver o governo desempenhando um papel nas coisas que elevam todas as empresas de fusão, como laboratórios de materiais avançados, o processo de extração de calor dos reatores, manufatura aditiva, simulações, e outras ferramentas, "diz Mumgaard." Existem muitas oportunidades de colaboração e cooperação; cada empresa terá um mix diferente de parcerias, mesmo na troca de pessoal, como fazemos com o MIT. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.