Un nuovo studio suggerisce che le università hanno un ruolo essenziale da svolgere nella crescita continua e nel successo di qualsiasi industria moderna ad alta tecnologia, e in particolare della nascente industria della fusione; tuttavia, l'importanza di tale ruolo non si riflette nel numero di docenti e canali educativi orientati alla fusione attualmente disponibili.
La reattività del mondo accademico alla nascita di altri campi scientifici moderni, come l'aeronautica e la fissione nucleare, fornisce un modello per i passi che le università possono intraprendere per realizzare un solido settore della fusione.
Scritto da Dennis Whyte, professore di ingegneria di Hitachi America e direttore del Plasma Science and Fusion Center al MIT; Carlos Paz-Soldan, professore associato di fisica applicata e matematica applicata alla Columbia University; e Brian D. Wirth, professore ordinario di ingegneria nucleare computazionale presso l'Università del Tennessee, l'articolo è stato recentemente pubblicato sulla rivista Physics of Plasmas .
Con il contributo di autori del mondo accademico, governativo e dell'industria privata, la raccolta delinea un quadro per i partenariati pubblico-privato che sarà essenziale per il successo dell'industria della fusione.
Considerata ora come una potenziale fonte di energia verde illimitata, la fusione è lo stesso processo che alimenta il sole:gli atomi di idrogeno si combinano per formare elio, rilasciando grandi quantità di energia pulita sotto forma di luce e calore.
L'entusiasmo per l'arrivo della fusione ha portato alla proliferazione di dozzine di aziende a scopo di lucro che si posizionano in prima linea nel settore commerciale dell'energia da fusione. Nel prossimo futuro, queste aziende avranno bisogno di una rete significativa di lavoratori con competenze in materia di fusione per svolgere vari compiti che richiedono una vasta gamma di competenze.
Sebbene gli autori riconoscano il ruolo dell’industria privata, soprattutto come fonte sempre più dominante di finanziamento della ricerca, mostrano anche che il mondo accademico è e continuerà a essere fondamentale per lo sviluppo del settore e non può essere disaccoppiato dalla crescita dell’industria privata. Nonostante l'evidenza di questo crescente interesse, le dimensioni e la portata della rete accademica del settore nelle università con sede negli Stati Uniti sono scarse.
Whyte afferma:"Diversificare il campo [della fusione] aggiungendo più percorsi per gli studenti di master e gli studenti universitari che possono passare all'industria più rapidamente è un passo importante."
Da un’analisi è emerso che, sebbene ci siano 57 università negli Stati Uniti attive nella ricerca sul plasma e sulla fusione, il numero medio di docenti di ruolo o di ruolo presso ciascuna istituzione è solo due. In confronto, un campione dei 10 principali programmi di US News e World Report per la fissione nucleare e l'aeronautica/astronautica ha rilevato una media di quasi 20 docenti dedicati alla fissione e 32 all'aeronautica/astronautica.
"I programmi universitari sulla fusione e i loro sponsor devono migliorare il loro gioco e assumere ulteriori docenti se vogliono fornire la forza lavoro necessaria per sostenere un'industria della fusione statunitense in crescita", aggiunge Paz-Soldan.
La crescita e la proliferazione di questi campi e di altri, come l’informatica e la biotecnologia, sono state storicamente di pari passo con la creazione di programmi accademici che hanno contribuito a stimolare il progresso e l’accettazione diffusa di questi campi. Creare un percorso simile per la fusione è essenziale per garantirne la crescita sostenibile e, come osserva Wirth, "questa crescita dovrebbe essere perseguita in modo interdisciplinare tra numerose discipline ingegneristiche e scientifiche".
Al MIT, un esempio di questo percorso è visto al Plasma Science and Fusion Center.
Il centro ha profondi legami storici con i programmi di ricerca governativi e la più grande azienda di fusione del mondo, la Commonwealth Fusion Systems (CFS), è stata creata dal PSFC dagli ex studenti di Whyte e da un postdoc del MIT. Whyte è anche il ricercatore principale nella ricerca collaborativa con CFS su SPARC, una piattaforma di fusione proof-of-concept per il progresso della scienza del tokamak, il cui completamento è previsto nel 2025.
"I ruoli pubblici e privati nella comunità della fusione si stanno evolvendo rapidamente in risposta alla crescita dello sviluppo di prodotti commerciali finanziati da privati", afferma Michael Segal, responsabile dell'innovazione aperta presso CFS. "L'industria della fusione farà sempre più affidamento sui suoi partner universitari per formare gli studenti, lavorare in diverse discipline ed eseguire rapidamente programmi di piccole e medie dimensioni."
Secondo gli autori, un altro motivo fondamentale per cui il mondo accademico rimarrà essenziale per la crescita e lo sviluppo continui della fusione è perché non vi sono conflitti. Whyte commenta:"Il nostro mandato è condividere informazioni e istruzione, il che significa che non abbiamo conflitti competitivi e che l'innovazione può fluire liberamente".
Inoltre, la scienza della fusione è intrinsecamente multidisciplinare:"[Richiede] fisici, informatici, ingegneri, chimici, ecc., ed è facile attingere a tutte quelle discipline in un ambiente accademico in cui sono tutti naturalmente gomito a gomito e collaborano".
La creazione di una nuova industria energetica, tuttavia, richiederà anche una forza lavoro qualificata in discipline diverse dalle STEM, affermano gli autori. Poiché le società di fusione continuano a crescere, avranno bisogno di competenze in materia di finanza, sicurezza, licenze e analisi di mercato. Qualsiasi impresa di fusione di successo avrà anche importanti impatti geopolitici, sociali ed economici, che dovranno essere tutti gestiti.
In definitiva, gli autori identificano diversi passaggi per contribuire a costruire connessioni tra il mondo accademico e l’industria che saranno importanti in futuro. Il primo è che le università riconoscano il panorama in rapida evoluzione della fusione e inizino ad adattarsi. "Le università devono abbracciare la crescita del settore privato nel contesto della fusione, riconoscere le opportunità che offre e cercare partenariati reciprocamente vantaggiosi", afferma Paz-Soldan.
Il secondo passo è conciliare la missione delle istituzioni educative – accesso aperto e senza conflitti – con tempistiche ridotte e risultati proprietari forniti da partenariati privati. Allo stesso tempo, gli autori sottolineano che le società private di fusione dovrebbero abbracciare la trasparenza del mondo accademico pubblicando e condividendo i propri risultati attraverso riviste sottoposte a revisione paritaria, che sarà una parte necessaria per costruire la credibilità del settore.
L'ultimo passo, affermano gli autori, è che le università diventino più flessibili e creative nelle loro strategie di licenza tecnologica per garantire che idee e innovazioni trovino la loro strada dal laboratorio all'industria.
"Come settore, siamo in una posizione unica perché tutto è nuovo di zecca", afferma Whyte. "Ma siamo abbastanza studenti di storia da poter vedere cosa è necessario per avere successo; quantificare lo status del panorama privato e accademico è un'importante pietra di paragone strategica. Attirando l'attenzione sulla traiettoria attuale, si spera, saremo in una situazione migliore posizione per lavorare con i nostri colleghi del settore pubblico e privato e fare scelte più informate su come procedere."
Ulteriori informazioni: D. G. Whyte et al, L'ecosistema di ricerca accademica necessario per supportare lo sviluppo dell'energia da fusione, Fisica dei plasmi (2023). DOI:10.1063/5.0167369
Informazioni sul giornale: Fisica dei plasma
Fornito dal Massachusetts Institute of Technology
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca, l'innovazione e l'insegnamento del MIT.
