Tehnologia de diagnosticare esențială pentru realizarea energiei de fuziune comerciale
Temperatura și densitatea reprezintă factori decisivi în menținerea reacțiilor de fuziune, potrivit ScienceDaily.
Monitorizarea acestor condiții extreme necesită instrumente sofisticate numite dispozitive de diagnosticare, care funcționează ca simțurile interne ale instalațiilor de fuziune.
Un nou raport susținut de Departamentul Energiei al Statelor Unite (DOE) evidențiază necesitatea creșterii investițiilor în capacitățile naționale de diagnosticare a fuziunii. Documentul subliniază că perfecționarea acestor instrumente este vitală pentru a furniza DOE și Congresului datele care să accelereze dezvoltarea centralelor comerciale de energie de fuziune.
Raportul a fost elaborat în cadrul Atelierului DOE privind necesitățile de cercetare fundamentală în domeniul inovării în măsurători pentru anul 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.
La atelier au participat experți din mediul universitar, companii private și laboratoare naționale, inclusiv PPPL. Scopul lor a fost identificarea tehnologiilor de diagnosticare și măsurare prioritare pentru păstrarea poziției de lider a SUA în domeniul energiei de fuziune și al științei plasmei.
De asemenea, atelierul a susținut 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
Raportul, la care au contribuit 70 de cercetători, analizează 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 rezistenți, măsurători rapide și inteligență artificială
Experții au identificat mai multe metode prin care guvernul federal ar putea întări capacitatea națională de a măsura plasma eficient. O prioritate este dezvoltarea de instrumente de diagnosticare capabile să reziste nivelurilor intense de radiații anticipate în viitoarele centrale electrice cu fuziune.
O altă prioritate o reprezintă conceperea unor tehnici noi, care să surprindă evenimentele extrem de rapide ce se petrec în timpul experimentelor ICF.
Raportul mai pune accent pe integrarea inteligenței artificiale pentru optimizarea proiectării sistemelor avansate de măsurare. Totodată, se cere înființarea unei rezerve solide de specialiști, pentru a forma următoarea generație de experți în diagnosticarea plasmei.
Aceste capacități susțin nu doar energia de fuziune, ci și întreg ecosistemul tehnologiei plasmei, contribuind astfel la competitivitatea economică a SUA.
Recomandări principale pentru impulsionarea inovării în fuziune
Raportul propune o serie de recomandări esențiale:
• Accelerarea inovării prin validarea și verificarea codurilor de modelare, a instrumentelor de inteligență artificială și de învățare automată, precum și a gemenilor digitali.
• Crearea unei rețele naționale de inovare în domeniul măsurării, după modelul LaserNetUS, ce ar putea fi denumită CalibrationNetUS.
• Formarea unor echipe naționale pentru transformarea eficientă a noilor concepte de măsurare în diagnostice funcționale.
• Standardizarea calibrărilor prin adoptarea unei abordări sistematice pentru instrumentele de diagnosticare.
• Transferul cunoștințelor către sectorul privat, prin partajarea expertizei și a experienței operaționale din instituțiile publice cu companiile private din domeniul fuziunii.
• Investiții în forța de muncă, extinzând eforturile de dezvoltare a specialiștilor necesari pentru instalațiile pilot de fuziune.
• Planificarea operațiunilor la distanță, abordând instrumentele de diagnosticare necesare pentru operarea și întreținerea viitoarelor instalații de fuziune, în cadrul atelierelor care vor urma.
