Caracteristici cheie precum temperatura și densitatea influențează în mod direct posibilitatea susținerii reacțiilor de fuziune, potrivit ScienceDaily.

Măsurarea acestor condiții extreme necesită instrumente avansate, cunoscute sub numele de dispozitive de diagnosticare, care acționează ca ochii și urechile în interiorul unui dispozitiv de fuziune.

Un nou raport susținut de Departamentul Energiei al Statelor Unite (DOE) solicită investiții mai mari în capacitățile naționale de diagnosticare a fuziunii. Documentul susține că îmbunătățirea acestor instrumente este esențială pentru a oferi DOE și Congresului datele necesare pentru a accelera dezvoltarea centralelor comerciale de energie de fuziune.

Atelierul DOE privind inovarea în domeniul măsurătorilor

Raportul provine din Atelierul DOE privind necesitățile de cercetare fundamentală în domeniul inovării în măsurători pentru 2024, organizat prin programul Fusion Energy Sciences (FES) al Oficiului pentru Știință.

Luis Delgado-Aparicio, șeful proiectelor avansate la Laboratorul de Fizică a Plasmei Princeton (PPPL) al DOE, a prezidat efortul, iar Sean Regan, directorul Diviziei Experimentale la Laboratorul de Energetică Laser al Universității din Rochester, a fost copreședinte.

Printre participanți s-au numărat specialiști de la universități, companii private și laboratoare naționale, precum PPPL. Obiectivul lor a fost de a determina care sunt tehnologiile de diagnosticare și măsurare cele mai urgente pentru menținerea poziției de lider a SUA în domeniul energiei de fuziune și al științei plasmei.

Atelierul a susținut, de asemenea, obiectivele Planului de acțiune pentru știința și tehnologia fuziunii al DOE, care „vizează acțiuni și etape importante până la jumătatea anilor 2030, oferind baza științifică și tehnologică pentru a susține o industrie competitivă a energiei de fuziune în SUA”.

„Inovațiile în domeniul măsurătorilor au condus și vor continua să conducă la progrese științifice și inginerești în activitățile de știință și tehnologie a plasmei susținute de FES al DOE, în special în științele energiei de fuziune”, a declarat Delgado-Aparicio.

„Acest nou raport oferă concluzii substanțiale în șapte domenii cheie ale științei și tehnologiei plasmei și fuziunii. Credem că va avea un impact semnificativ atât asupra comunităților publice, cât și private din domeniul fuziunii”.

„Concluziile din acest raport sunt o dovadă a rolului esențial al diagnosticării în promovarea științei energiei de fuziune”, a declarat Regan. „Investind în tehnologii inovatoare de măsurare, putem accelera progresul către energia de fuziune comercială și putem consolida poziția de lider a Americii în știința plasmei”.

Șapte domenii prioritare în fizica plasmei

Șaptezeci de cercetători au contribuit la raport, analizând șapte teme majore din fizica plasmei finanțate de programul FES al DOE:

• Plasma la temperatură scăzută
• Plasma cu densitate energetică ridicată
• Interacțiunea dintre plasmă și materiale
• Plasma arzătoare creată prin fuziune cu confinare magnetică (MCF)
• Plasma arzătoare creată prin fuziune cu confinare inerțială (ICF)
• Centrale electrice pilot de fuziune bazate pe MCF
• Centrale electrice de fuziune bazate pe ICF

Împreună, aceste domenii acoperă știința fundamentală a plasmei până la proiectarea viitoarelor instalații de energie de fuziune.

Senzori mai rezistenți, măsurători mai rapide și instrumente IA

Experții au identificat mai multe modalități prin care guvernul federal ar putea consolida capacitatea națională de a măsura plasma în mod eficient. Una dintre priorități este dezvoltarea de instrumente de diagnosticare care să poată rezista la nivelurile intense de radiații preconizate în viitoarele centrale electrice cu fuziune. O altă prioritate este crearea de noi tehnici capabile să capteze evenimentele extrem de rapide care au loc în timpul experimentelor ICF.

Raportul evidențiază, de asemenea, utilizarea inteligenței artificiale (IA) pentru a eficientiza proiectarea sistemelor avansate de măsurare. În plus, acesta solicită crearea unei rezerve solide de forță de muncă pentru a atrage și forma următoarea generație de oameni de știință în domeniul diagnosticării. Aceste capacități nu numai că susțin energia de fuziune, dar și consolidează un ecosistem mai larg al tehnologiei plasmei, care contribuie la competitivitatea economică a SUA.

Recomandări majore pentru accelerarea inovării în domeniul fuziunii

Raportul prezintă câteva recomandări cheie:

• Accelerarea inovării: accelerarea progresului în tehnologiile de măsurare prin validarea și verificarea codurilor de modelare, a instrumentelor de inteligență artificială și de învățare automată și a gemenilor digitali
• Crearea unei rețele naționale: crearea unei comunități coordonate de inovare în domeniul măsurării, după modelul LaserNetUS, care ar putea fi denumită CalibrationNetUS
• Formarea de echipe naționale: constituirea de grupuri naționale pentru a transforma în mod eficient noile concepte de măsurare în diagnostice funcționale
• Standardizarea calibrărilor: Adoptarea unei abordări mai sistematice pentru calibrarea instrumentelor de diagnosticare
• Transferul cunoștințelor către sectorul privat: Partajarea expertizei în diagnosticare și a experienței operaționale din instituțiile publice cu companiile private din domeniul fuziunii
• Investiții în forța de muncă: Extinderea eforturilor de dezvoltare a forței de muncă pentru a răspunde nevoilor instalațiilor pilot de fuziune
• Planificarea operațiunilor la distanță: Abordarea instrumentelor de diagnosticare necesare pentru operarea și întreținerea la distanță a viitoarelor instalații de fuziune în cadrul atelierelor viitoare