En ny rapport om utvecklingen av fusion som energikälla, skriven på begäran av USA:s energisekreterare, föreslår antagande av en nationell fusionsstrategi som stämmer överens med kursen som kartlagt under de senaste åren av MIT:s Plasma Science and Fusion Center (PSFC) och privatfinansierade Commonwealth Fusion Systems (CFS), en ny MIT -spinout.

Fusionstekniken har länge hållit löftet att producera säkra, riklig, kolfri el, samtidigt som de kämpar för att övervinna de skrämmande utmaningarna att skapa och utnyttja fusionsreaktioner för att producera netto energivinst. Men rapporten från Consensus Study från National Academy of Science, Teknik, och medicin säger att fusionsteknik med magnetisk inneslutning (ett MIT-fokus sedan 1970-talet) nu är "tillräckligt avancerad för att föreslå en väg för att demonstrera fusionsgenererad energi inom de närmaste decennierna."

Det rekommenderar fortsatt amerikanskt deltagande i det internationella ITER -fusionsanläggningsprojektet och "ett nationellt program för åtföljande forskning och teknik som leder till byggandet av en kompakt pilotanläggning som producerar el från fusion till lägsta möjliga kapitalkostnad."

Det tillvägagångssättet (vilket enligt rapporten skulle kräva upp till 200 miljoner dollar i ytterligare årlig finansiering i flera decennier) utnyttjar möjligheter som nya generationens supraledande magneter ger, reaktormaterial, simulatorer, och annan relevant teknik. Av särskild vikt från kommittén är framstegen inom högtemperaturledande magneter som kan nå högre fält och mindre maskiner. Rapporten rekommenderar ett amerikanskt program för att bevisa stora fält med stora hålmagneter. De ses som möjliggör snabbare och billigare cykler av lärande och utveckling än extremt stora experiment som ITER, som inte kommer på nätet förrän 2025, samtidigt som de drar nytta av den kunskap som kommer fram från dessa program.

Detta mindre-snabbare-billigare tillvägagångssätt förkroppsligas i SPARC-reaktorkonceptet, som utvecklades vid PSFC och utgör grunden för CFS:s aggressiva ansträngningar för att demonstrera fusion av energivinster i mitten av 2020-talet och producera praktiska reaktordesigner i början av 2030-talet. Detta tillvägagångssätt är baserat på liknande slutsats att högfältshögtemperaturmagneter representerar en teknik som förändrar spelet. Ett program på 30 miljoner dollar mellan CFS och MIT för att demonstrera de högt ledande superledande magneterna på högfält pågår vid MIT och är ett viktigt steg i ett kompakt fusionsenergisystem. Trots att en handfull andra privatfinansierade fusionsföretag har erbjudit ungefär jämförbara tidslinjer, National Academies -rapporten föreställer sig inte att demonstrationsfusionsreaktorer dyker upp förrän tidsramen 2050.

Rapporten bekräftar också att de vetenskapliga grunderna för tokamakmetoden har stärkts under det senaste decenniet, ger ökat förtroende för att detta tillvägagångssätt, som är grunden för ITER och SPARC, kan uppnå netto energivinst och utgöra grunden för ett kraftverk. Baserat på detta ökade förtroende rekommenderar kommittén att gå vidare med teknikutvecklingen för ett pilotkraftverk som skulle sätta ström på nätet.

"National Academies är en mycket omtänksam organisation, och de är vanligtvis mycket konservativa, säger Bob Mumgaard, verkställande direktör för CFS. "Vi är glada att se dem komma ut med ett meddelande om att det är dags att gå in i fusion, och att kompakt och ekonomisk är vägen att gå. Vi tycker att utvecklingen borde gå snabbare, men det ger validering till människor som vill hantera utmaningen och lägger ut saker vi kan göra i USA som kommer att leda till att sätta ström på nätet. "

Andrew Holland, chef för den nyligen bildade Fusion Industry Association och Senior Fellow för energi och klimat vid American Security Project, noterar att rapportens författare anklagades för att skapa "en vetenskaplig konsensusrapport som återspeglar nuvarande vägar, och den nuvarande vägen är att bygga ITER och gå igenom den experimentella processen där, samtidigt som vi designar en pilotanläggning, DEMO. "

Flytta konsensus mot en snabbare väg framåt, tillägger Holland, kommer att kräva experimentella resultat från företag som CFS. "Det är därför det är anmärkningsvärt att privatfinansierade företag i USA och runt om i världen driver de vetenskapliga resultat som kommer att visa detta. Och det är verkligen viktigt att denna studie syftar till att få det regeringsbaserade vetenskapssamfundet att tänka på en strategisk plan . Det ska ses som en del av en startpistol för fusionsgemenskapen som går samman och organiserar sin egen process. "

Eller, som Martin Greenwald, biträdande chef för PSFC och en veteran fusionsforskare, sätter det, "Det finns en tendens i vårt samhälle att argumentera om en 20-årsplan eller en 30-årsplan, men vi vill inte ta bort ögonen på vad vi behöver göra de närmaste tre till fem åren. Vi kanske inte har enighet på lång sikt, men vi behöver en för vad vi ska göra nu, och det har varit det konsekventa budskapet sedan vi tillkännagav SPARC -projektet - att engagera det bredare samhället och ta initiativ.

"Det viktigaste för oss är att om fusion kommer att påverka klimatförändringarna, vi behöver svar snabbt, vi kan inte vänta till slutet av seklet, och det driver schemat. De privata pengarna som kommer in hjälper till, men offentlig finansiering bör engagera sig i och komplettera det. Varje sida har en lämplig roll. Nationella laboratorier bygger inte kraftverk, och privata företag gör inte grundforskning. "

Medan flera metoder för fusion eftersträvas i offentliga och privata organisationer, National Academies -rapporten fokuserar uteslutande på magnetisk inneslutningsteknik. Detta återspeglar rapportens roll i energidepartementets svar på en begäran från kongressen 2016 om information om USA:s deltagande i ITER, ett magnetiskt inneslutningsprojekt. Rapportkommitténs 19 experter, som bedrev två års forskning, anklagades också för att ha undersökt relaterade frågor om "hur man bäst kan fusionsvetenskaperna i USA." och "den vetenskapliga motiveringen och behoven för att stärka grunden för att förverkliga fusionsenergi med tanke på ett potentiellt val av amerikanskt deltagande eller inte i ITER -projektet."

Rapportens publicering kommer vid en tid av förnyad aktivitet och intresse för fusionsenergi, med ett 20 -tal privata företag som fortsätter utvecklingen, ökad finansiering i den senaste federala budgeten, och bildandet av Fusion Industry Association för att förespråka samhället som helhet. Men rapporten varnar för att "frånvaron av en långsiktig forskningsstrategi för USA är särskilt tydlig jämfört med våra internationella partners planer".

Den situationen kan utvecklas. "Vi hade ett mycket trevligt möte med intressenter för en och en halv månad sedan i DC, och det var mycket resonans bland privata företag, forskarsamhället, energidepartementet, och kongresspersonal från båda parter, "säger Greenwald." Det verkar som om det finns fart, även om vi ännu inte vet vilken form det kommer att ta. ”Han tillägger att bildandet av en branschorganisation är till stor hjälp för att navigera och kommunicera i Washington.

"Vi skulle gärna se att regeringen har en roll i saker som lyfter alla fusionsföretag, som avancerade materiallaboratorier, processen att utvinna värme från reaktorer, additiv tillverkning, simuleringar, och andra verktyg, "säger Mumgaard." Det finns många möjligheter till samarbete och samarbete; varje företag kommer att ha en annan blandning av partnerskap, även på personalutbyte som vi gör med MIT. "

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.