Um novo estudo sugere que as universidades têm um papel essencial a cumprir no crescimento contínuo e no sucesso de qualquer indústria moderna de alta tecnologia, e especialmente da nascente indústria de fusão; no entanto, a importância desse papel não se reflecte no número de docentes orientados para a fusão e de canais educativos actualmente disponíveis.



A capacidade de resposta da academia ao nascimento de outros campos científicos modernos, como a aeronáutica e a fissão nuclear, fornece um modelo para as medidas que as universidades podem tomar para permitir uma indústria de fusão robusta.

De autoria de Dennis Whyte, professor de engenharia da Hitachi America e diretor do Plasma Science and Fusion Center do MIT; Carlos Paz-Soldan, professor associado de física aplicada e matemática aplicada na Universidade de Columbia; e Brian D. Wirth, professor titular de engenharia nuclear computacional da Universidade do Tennessee, o artigo foi publicado recentemente na revista Physics of Plasmas .

Com contribuições de autores da academia, do governo e da indústria privada, a coleção descreve uma estrutura para parcerias público-privadas que serão essenciais para o sucesso da indústria de fusão.

Sendo agora vista como uma fonte potencial de energia verde ilimitada, a fusão é o mesmo processo que alimenta o Sol – os átomos de hidrogénio combinam-se para formar hélio, libertando grandes quantidades de energia limpa sob a forma de luz e calor.

A excitação em torno da chegada da fusão resultou na proliferação de dezenas de empresas com fins lucrativos que se posicionaram na vanguarda da indústria comercial de energia de fusão. Num futuro próximo, essas empresas necessitarão de uma rede significativa de trabalhadores fluentes em fusão para assumirem tarefas variadas que exigem uma série de competências.

Embora os autores reconheçam o papel da indústria privada, especialmente como uma fonte cada vez mais dominante de financiamento da investigação, também mostram que a academia é e continuará a ser fundamental para o desenvolvimento da indústria e não pode ser dissociada do crescimento da indústria privada. Apesar da evidência deste interesse crescente, o tamanho e a escala da rede acadêmica da área nas universidades sediadas nos EUA são escassos.

Whyte afirma:"Diversificar o campo [de fusão] adicionando mais cursos para alunos de mestrado e graduação que podem fazer a transição para a indústria mais rapidamente é um passo importante."

Uma análise descobriu que, embora existam 57 universidades nos Estados Unidos ativas na pesquisa de plasma e fusão, o número médio de professores titulares ou titulares de plasma/fusão em cada instituição é de apenas dois. Em comparação, uma amostra dos 10 principais programas do US News and World Report para fissão nuclear e aeronáutica/astronáutica encontrou uma média de quase 20 professores dedicados à fissão e 32 à aero/astro.

“Os programas universitários de fusão e seus patrocinadores precisam melhorar e contratar professores adicionais se quiserem fornecer a força de trabalho necessária para apoiar uma crescente indústria de fusão nos EUA”, acrescenta Paz-Soldan.

O crescimento e a proliferação desses e de outros campos, como a computação e a biotecnologia, estiveram historicamente em sintonia com a criação de programas académicos que ajudaram a impulsionar o progresso dos campos e a aceitação generalizada. Criar um caminho semelhante para a fusão é essencial para garantir o seu crescimento sustentável e, como observa Wirth, "este crescimento deve ser perseguido de uma forma que seja interdisciplinar em numerosas disciplinas de engenharia e ciências".

No MIT, um exemplo desse caminho é visto no Plasma Science and Fusion Center.

O centro tem laços históricos profundos com programas de pesquisa governamentais, e a maior empresa de fusão do mundo, a Commonwealth Fusion Systems (CFS), foi desmembrada do PSFC pelos ex-alunos de Whyte e um pós-doutorado do MIT. Whyte também atua como investigador principal em pesquisa colaborativa com o CFS no SPARC, uma plataforma de fusão de prova de conceito para o avanço da ciência do tokamak com conclusão prevista para 2025.

“As funções públicas e privadas na comunidade de fusão estão evoluindo rapidamente em resposta ao crescimento do desenvolvimento de produtos comerciais com financiamento privado”, diz Michael Segal, chefe de inovação aberta do CFS. "A indústria de fusão dependerá cada vez mais de suas universidades parceiras para treinar estudantes, trabalhar em diversas disciplinas e executar programas de pequeno e médio porte com rapidez."

Segundo os autores, outra razão crítica pela qual a academia continuará a ser essencial para o crescimento e desenvolvimento contínuos da fusão é porque ela não apresenta conflitos. Whyte comenta:“Nosso mandato é compartilhar informações e educação, o que significa que não temos conflitos competitivos e a inovação pode fluir livremente”.

Além disso, a ciência da fusão é inerentemente multidisciplinar:"[Ela] requer físicos, cientistas da computação, engenheiros, químicos, etc., e é fácil explorar todas essas disciplinas em um ambiente acadêmico onde todos estão naturalmente se acotovelando e colaborando."

A criação de uma nova indústria energética, no entanto, também exigirá uma força de trabalho qualificada em outras disciplinas além das STEM, afirmam os autores. À medida que as empresas de fusão continuam a crescer, necessitarão de conhecimentos especializados em finanças, segurança, licenciamento e análise de mercado. Qualquer empresa de fusão bem-sucedida terá também grandes impactos geopolíticos, sociais e económicos, que devem ser geridos.

Em última análise, os autores identificam vários passos para ajudar a construir as ligações entre a academia e a indústria que serão importantes no futuro. A primeira é que as universidades reconheçam o panorama da fusão em rápida mudança e comecem a adaptar-se. “As universidades precisam de abraçar o crescimento do sector privado na fusão, reconhecer as oportunidades que este proporciona e procurar parcerias mutuamente benéficas”, afirma Paz-Soldan.

O segundo passo é conciliar a missão das instituições educativas – acesso aberto e sem conflitos – com prazos condensados ​​e resultados proprietários que vêm com parcerias privadas. Ao mesmo tempo, os autores observam que as empresas privadas de fusão devem abraçar a transparência do meio académico, publicando e partilhando as suas conclusões através de revistas especializadas, o que será uma parte necessária da construção da credibilidade da indústria.

O último passo, dizem os autores, é que as universidades se tornem mais flexíveis e criativas nas suas estratégias de licenciamento de tecnologia para garantir que as ideias e inovações passem do laboratório para a indústria.

“Como indústria, estamos numa posição única porque tudo é totalmente novo”, diz Whyte. "Mas somos estudantes de história suficientes para podermos ver o que é necessário para ter sucesso; quantificar o status do cenário privado e acadêmico é uma pedra de toque estratégica importante. Ao chamar a atenção para a trajetória atual, esperamos estar em uma situação melhor. posição para trabalhar com nossos colegas do setor público e privado e fazer escolhas mais informadas sobre como proceder."

Mais informações: D. G. Whyte et al, O ecossistema de pesquisa acadêmica necessário para apoiar o desenvolvimento da energia de fusão, Física dos Plasmas (2023). DOI:10.1063/5.0167369
Informações do diário: Física dos Plasmas

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts

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