No caminho certo para a energia de fusão: O estudo da National Academies recomenda um programa piloto de energia de fusão que se alinha com a abordagem de fusão do MIT e o projeto SPARC

Um novo relatório sobre o desenvolvimento da fusão como fonte de energia, escrito a pedido dos Estados Unidos. secretário de energia, propõe a adoção de uma estratégia nacional de fusão que se alinhe estreitamente com o curso traçado nos últimos anos pelo Plasma Science and Fusion Center do MIT (PSFC) e Commonwealth Fusion Systems com financiamento privado (CFS), um spin-out recente do MIT.

A tecnologia de fusão há muito que promete produzir produtos seguros, abundante, eletricidade sem carbono, enquanto luta para superar os desafios assustadores de criar e aproveitar reações de fusão para produzir ganho líquido de energia. Mas o Relatório de Estudo de Consenso das Academias Nacionais de Ciências, Engenharia, e Medicina afirma que a tecnologia de fusão por confinamento magnético (um foco do MIT desde a década de 1970) está agora “suficientemente avançado para propor um caminho para demonstrar a energia gerada por fusão nas próximas décadas”.

Recomenda a continuação dos EUA. participação no projecto internacional da instalação de fusão ITER e “num programa nacional de investigação e tecnologia de acompanhamento que conduz à construção de uma central piloto compacta que produz electricidade a partir da fusão ao menor custo de capital possível”.

Essa abordagem (que o relatório diz que exigiria até $200 milhões em financiamento anual adicional durante várias décadas) aproveita as oportunidades apresentadas pelos ímãs supercondutores de nova geração, materiais do reator, simuladores, e outras tecnologias relevantes. De particular ênfase da comissão é os avanços em de alta temperatura ímanes supercondutores que possam aceder aos campos superiores e máquinas mais pequenas. O relatório recomenda uma U.S. programa para provar para fora de alto campo grande calibre ímãs. Eles são vistos como permitindo ciclos mais rápidos e menos dispendiosos de aprendizagem e desenvolvimento de extremamente grandes experiências como ITER, que não vai entrar em operação até 2025, enquanto ainda beneficiando do conhecimento que emerge a partir 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 com ganho de energia até meados da década de 2020 e produzir projetos práticos de reatores até o início da década de 2030. Esta abordagem baseia-se na conclusão semelhante de que os ímãs de alto campo e alta temperatura representam uma tecnologia revolucionária. UMA $30 Um programa de milhões de dólares entre o CFS e o MIT para demonstrar os ímãs supercondutores de alto campo e grande diâmetro 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 prazos aproximadamente comparáveis, o relatório das Academias Nacionais não prevê reatores de fusão de demonstração aparecendo até o 2050 prazo.

O relatório também afirma que os fundamentos científicos da abordagem tokamak foram fortalecidos ao longo da década anterior, dando cada vez mais confiança de que esta abordagem, que é a base do ITER e do SPARC, é capaz de obter ganho líquido de energia e formar a base para uma usina. Com base nesta maior confiança, o comité recomenda avançar com o desenvolvimento tecnológico para uma central eléctrica piloto que colocaria energia na rede..

“As Academias Nacionais são uma organização muito atenciosa, e eles são normalmente muito conservadores,”diz Bob Mumgaard, diretor executivo do CFS. “Estamos felizes em vê-los transmitir a mensagem de que é hora de avançar para a fusão, e que compacto e econômico é o caminho a seguir. Achamos que o desenvolvimento deveria ser mais rápido, mas dá validação às pessoas que querem enfrentar o desafio e descreve o que podemos fazer nos EUA. isso levará à colocação de energia na rede.”

André Holanda, diretor da recém-formada Fusion Industry Association e membro sênior de energia e clima do 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 isso projetamos uma planta piloto, DEMONSTRAÇÃO.”

Mudando o consenso para um caminho mais rápido, acrescenta Holanda, exigirá resultados experimentais de empresas como a CFS. “É por isso que é notável ter empresas com financiamento privado nos EUA. e em todo o mundo em busca de resultados científicos que comprovem isso. E é certamente importante que este estudo tenha como objetivo fazer com que a comunidade científica governamental pense num plano estratégico.. Deve ser visto como parte de um ponto de partida para a comunidade de fusão se unir e organizar o seu próprio processo.”

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

“O principal para nós é que se a fusão tiver um impacto nas alterações climáticas, precisamos de respostas rapidamente, mal podemos esperar até o final do século, e isso está impulsionando o cronograma. O dinheiro privado que está entrando ajuda, mas o financiamento público deve envolver-se e complementar isso. Cada lado tem um papel apropriado. Laboratórios nacionais não constroem usinas de energia, e as empresas privadas não fazem pesquisa básica.”

Embora diversas abordagens à fusão estejam a ser seguidas em organizações públicas e privadas, o relatório das Academias Nacionais concentra-se exclusivamente na tecnologia de confinamento magnético. Isto reflecte o papel do relatório na resposta do Departamento de Energia a uma 2016 Pedido do Congresso de informações sobre os EUA. participação no ITER, um projeto de confinamento magnético. A comissão de relatório 19 especialistas, que conduziu dois anos de pesquisa, também foram encarregados de explorar questões relacionadas sobre “qual a melhor forma de avançar as ciências da fusão nos EUA”. e “a justificativa científica e as necessidades para fortalecer as bases para a realização da energia de fusão, dada a escolha potencial dos EUA. participação ou não no projeto ITER.”

A publicação do relatório surge num momento de atividade e interesse renovados na energia de fusão, com algum 20 empresas privadas que buscam seu desenvolvimento, aumento do 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 investigação a longo prazo para os Estados Unidos é particularmente evidente quando comparada com os planos dos nossos parceiros internacionais”.

Essa situação pode estar evoluindo. “Tivemos uma reunião muito agradável de partes interessadas há um mês e meio 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 qual será a forma que assumirá.” Ele acrescenta que o estabelecimento de uma associação industrial é muito útil para navegar e comunicar em Washington..

“Adoraríamos ver o governo ter um papel nas coisas que levantam todas as empresas de fusão, como laboratórios de materiais avançados, o processo de extração de calor dos reatores, fabricação aditiva, simulações, e outras ferramentas,” diz Mumgaard. “Existem muitas oportunidades de colaboração e cooperação; cada empresa terá um mix diferente de parcerias, até mesmo no intercâmbio de pessoal, como fazemos com o MIT.”

Fonte: news.mit.edu, por Peter Dunn