Een nieuwe studie suggereert dat universiteiten een essentiële rol moeten vervullen in de aanhoudende groei en het succes van elke moderne hightech-industrie, en vooral van de opkomende fusie-industrie; het belang van die rol wordt echter niet weerspiegeld in het aantal op fusie gerichte faculteits- en onderwijskanalen dat momenteel beschikbaar is.

Het reactievermogen van de academische wereld op de opkomst van andere moderne wetenschapsgebieden, zoals de luchtvaart en kernsplijting, biedt een sjabloon voor de stappen die universiteiten kunnen zetten om een ​​robuuste fusie-industrie mogelijk te maken.

Geschreven door Dennis Whyte, de Hitachi America Professor of Engineering en directeur van het Plasma Science and Fusion Center aan het MIT; Carlos Paz-Soldan, universitair hoofddocent toegepaste natuurkunde en toegepaste wiskunde aan Columbia University; en Brian D. Wirth, de Governor's Chair Professor of Computational Nuclear Engineering aan de Universiteit van Tennessee, werd het artikel onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Physics of Plasmas .

Met bijdragen van auteurs uit de academische wereld, de overheid en de particuliere sector schetst de collectie een raamwerk voor publiek-private partnerschappen die essentieel zullen zijn voor het succes van de fusie-industrie.

Kernfusie wordt nu gezien als een potentiële bron van onbeperkte groene energie en is hetzelfde proces dat de zon aandrijft:waterstofatomen vormen samen helium, waardoor enorme hoeveelheden schone energie vrijkomen in de vorm van licht en warmte.

De opwinding rond de komst van fusie heeft geresulteerd in de proliferatie van tientallen bedrijven met winstoogmerk die zichzelf positioneren in de voorhoede van de commerciële fusie-energie-industrie. In de nabije toekomst zullen deze bedrijven een aanzienlijk netwerk van fusie-vaardige werknemers nodig hebben om gevarieerde taken uit te voeren waarvoor een scala aan vaardigheden vereist is.

Hoewel de auteurs de rol van de particuliere industrie erkennen, vooral als een steeds dominantere bron van onderzoeksfinanciering, laten ze ook zien dat de academische wereld van cruciaal belang is en zal blijven voor de ontwikkeling van de industrie, en dat deze niet kan worden losgekoppeld van de groei van de particuliere industrie. Ondanks het bewijs van deze groeiende belangstelling zijn de omvang en schaal van het academische netwerk van Amerikaanse universiteiten schaars.

Whyte stelt:"Het diversifiëren van het [fusie]veld door meer tracks toe te voegen voor masterstudenten en studenten die sneller naar de industrie kunnen overstappen, is een belangrijke stap."

Uit een analyse is gebleken dat, hoewel er in de Verenigde Staten 57 universiteiten actief zijn op het gebied van plasma- en fusieonderzoek, het gemiddelde aantal vaste of tenure track plasma/fusiefaculteiten bij elke instelling slechts twee bedraagt. Ter vergelijking:uit een steekproef van de top 10 programma's van US News en World Report voor kernsplijting en luchtvaart/astronautica bleek dat gemiddeld bijna 20 faculteiten gewijd waren aan kernsplijting en 32 aan luchtvaart/astro.

"Universitaire programma's op het gebied van fusie en hun sponsors moeten hun spel verbeteren en extra docenten inhuren als ze het nodige personeel willen leveren om een ​​groeiende Amerikaanse fusie-industrie te ondersteunen", voegt Paz-Soldan toe.

De groei en proliferatie van deze en andere vakgebieden, zoals informatica en biotechnologie, stonden historisch gezien in lijn met de creatie van academische programma's die de vooruitgang en de brede acceptatie van deze vakgebieden hielpen stimuleren. Het creëren van een soortgelijk pad voor fusie is essentieel om de duurzame groei ervan te garanderen, en zoals Wirth opmerkt:"deze groei moet worden nagestreefd op een manier die interdisciplinair is in tal van technische en wetenschappelijke disciplines."

Bij MIT zie je een voorbeeld van dat pad in het Plasma Science and Fusion Center.

Het centrum heeft diepe historische banden met onderzoeksprogramma's van de overheid, en het grootste fusiebedrijf ter wereld, Commonwealth Fusion Systems (CFS), werd uit de PSFC voortgebracht door voormalige studenten van Whyte en een postdoc van het MIT. Whyte fungeert ook als de primaire onderzoeker in gezamenlijk onderzoek met CVS naar SPARC, een proof-of-concept fusieplatform voor het bevorderen van de tokamak-wetenschap dat naar verwachting in 2025 voltooid zal zijn.

"Publieke en private rollen in de fusiegemeenschap evolueren snel als reactie op de groei van particulier gefinancierde commerciële productontwikkeling", zegt Michael Segal, hoofd open innovatie bij CFS. "De fusie-industrie zal steeds meer afhankelijk zijn van haar universitaire partners om studenten op te leiden, in verschillende disciplines te werken en kleine en middelgrote programma's snel uit te voeren."

Volgens de auteurs is een andere cruciale reden waarom de academische wereld essentieel zal blijven voor de voortdurende groei en ontwikkeling van fusie het feit dat er geen conflicten zijn. Whyte merkt op:"Ons mandaat is het delen van informatie en onderwijs, wat betekent dat we geen concurrentieconflicten hebben en dat innovatie vrijelijk kan stromen."

Bovendien is fusiewetenschap inherent multidisciplinair:"[Het] vereist natuurkundigen, computerwetenschappers, ingenieurs, scheikundigen, enz., en het is gemakkelijk om al die disciplines aan te boren in een academische omgeving waar ze allemaal van nature over elkaar heen wrijven en samenwerken."

Het creëren van een nieuwe energie-industrie zal echter ook personeel vereisen dat bekwaam is in andere disciplines dan STEM, zeggen de auteurs. Naarmate fusiebedrijven blijven groeien, zullen ze expertise nodig hebben op het gebied van financiën, veiligheid, licentieverlening en marktanalyse. Elke succesvolle fusie-onderneming zal ook grote geopolitieke, maatschappelijke en economische gevolgen hebben, die allemaal moeten worden beheerd.

Uiteindelijk zijn er verschillende stappen die de auteurs identificeren om de verbindingen tussen de academische wereld en de industrie te helpen opbouwen die in de toekomst belangrijk zullen zijn. De eerste is dat universiteiten het snel veranderende fusielandschap onderkennen en zich beginnen aan te passen. "Universiteiten moeten de groei van de particuliere sector in fusie omarmen, de kansen die deze biedt erkennen en op zoek gaan naar wederzijds voordelige partnerschappen", zegt Paz-Soldan.

De tweede stap is het verzoenen van de missie van onderwijsinstellingen – ongeconflicteerde open toegang – met compacte tijdlijnen en eigen resultaten die gepaard gaan met particuliere partnerschappen. Tegelijkertijd merken de auteurs op dat particuliere fusiebedrijven de transparantie van de academische wereld moeten omarmen door hun bevindingen te publiceren en te delen via peer-reviewed tijdschriften, wat een noodzakelijk onderdeel zal zijn van het opbouwen van de geloofwaardigheid van de industrie.

De laatste stap is volgens de auteurs dat universiteiten flexibeler en creatiever worden in hun technologielicentiestrategieën om ervoor te zorgen dat ideeën en innovaties hun weg vinden van het laboratorium naar de industrie.

"Als sector bevinden we ons in een unieke positie omdat alles gloednieuw is", zegt Whyte. ‘Maar we zijn voldoende geschiedenisstudenten om te kunnen zien wat er nodig is om te slagen; het kwantificeren van de status van het particuliere en academische landschap is een belangrijke strategische toetssteen. Door de aandacht te vestigen op het huidige traject, komen we hopelijk in een betere positie. positie om samen te werken met onze collega's in de publieke en private sector en beter geïnformeerde keuzes te maken over hoe verder te gaan."

Meer informatie: D. G. Whyte et al, Het academische onderzoeksecosysteem dat nodig is om de ontwikkeling van fusie-energie te ondersteunen, Physics of Plasmas (2023). DOI:10.1063/5.0167369

Journaalinformatie: Fysica van plasma's

Aangeboden door Massachusetts Institute of Technology

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.