George Tynan seguiu um caminho não linear para a fusão.

Após concluir sua graduação em engenharia aeroespacial, o trabalho de Tynann na indústria despertou seu interesse pela tecnologia de propulsão de foguetes. Como a maioria dos métodos de propulsão envolve a manipulação de matéria ionizada quente, ou plasmas, Tynan concentrou sua atenção na física de plasmas.

Foi então que ele percebeu que os plasmas também poderiam impulsionar a fusão nuclear. "Como uma fonte potencial de energia, poderia ser realmente transformadora, e a ideia de poder trabalhar em algo que pudesse ter esse tipo de impacto no futuro era realmente atraente para mim", diz ele.

Essa mesma motivação, de concretizar a promessa da fusão por meio da pesquisa em física de plasma e engenharia de fusão, impulsiona Tynan hoje. É o trabalho que ele desenvolverá como Professor Adjunto Norman C. Rasmussen no Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear (NSE) e no Centro de Ciência e Fusão de Plasma (PSFC) do MIT.

O entusiasmo de Tynan pela ciência e engenharia remonta à infância. Seu pai, engenheiro elétrico, conseguiu emprego no programa espacial dos EUA e mudou-se com a família para Cabo Canaveral, na Flórida.

"Isso foi nos anos 60, quando lançamos o Saturno V para a Lua, e eu pude assistir a todos os lançamentos da praia", lembra Tynan. Essa experiência foi formativa, e Tynan ficou fascinado pela forma como os fluidos fluem.

"Eu colocava a mão para fora da janela e fingia que era uma asa de avião, inclinava-a com o vento contrário e observava como a força mudava na minha mão", ri Tynan. O interesse acabou me levando a uma graduação em engenharia aeroespacial na Universidade Politécnica Estadual da Califórnia, em Pomona.

A mudança para uma nova carreira aconteceria após trabalhar no setor privado, quando Tynan descobriu interesse no uso de plasmas para sistemas de propulsão. Ele se mudou para a Universidade da Califórnia em Los Angeles para cursar a pós-graduação, e foi lá que a percepção de que os plasmas também poderiam ancorar a fusão o levou a essa área.

Isso foi nos anos 80, quando as mudanças climáticas não eram tão conhecidas pela população quanto hoje. Mesmo assim, "eu sabia que não havia uma quantidade infinita de petróleo e gás por aí e que, em algum momento, teríamos que adotar amplamente fontes nucleares", lembra Tynan. Ele também se sentia atraído pelo esforço contínuo que seria necessário para tornar a fusão uma realidade.

Para gerar energia a partir da fusão, é importante obter uma medição precisa do "tempo de confinamento energético", que é uma medida de quanto tempo o combustível quente leva para esfriar quando todas as fontes de calor são desligadas. Quando Tynan começou a pós-graduação, essa medida ainda era uma suposição empírica. Ele decidiu concentrar sua pesquisa na física do tempo de confinamento observável.

Foi durante esta pesquisa de doutorado que Tynan pôde estudar as diferenças fundamentais no comportamento da turbulência no plasma em comparação com fluidos convencionais. Tipicamente, quando um fluido comum é agitado com vigor crescente, o movimento do fluido eventualmente se torna caótico ou turbulento. No entanto, os plasmas podem agir de uma maneira surpreendente: plasmas confinados, quando aquecidos com força suficiente, extinguiriam espontaneamente o transporte turbulento na fronteira do plasma.

Um experimento na Alemanha descobriu inesperadamente esse comportamento do plasma. Embora trabalhos subsequentes em outros dispositivos experimentais tenham confirmado essa descoberta surpreendente, todos os experimentos anteriores não conseguiram medir a turbulência em detalhes.

Brian LaBombard , agora pesquisador sênior na PSFC, era pós-doutorando na UCLA na época. Sob a direção de LaBombard, Tynan desenvolveu um conjunto de sondas de Langmuir, que são diagnósticos razoavelmente simples para estudos de turbulência de plasma, para investigar mais a fundo esse fenômeno incomum. Isso serviu de base para sua tese de doutorado. "Aconteceu de eu estar no lugar certo na hora certa, então pude estudar esse fenômeno de extinção de turbulência com muito mais detalhes do que qualquer outra pessoa até então", diz Tynan.

Como aluno de doutorado e depois de pós-doutorado, Tynan estudou o fenômeno em profundidade, viajando entre instalações de pesquisa na Alemanha, o Laboratório de Física de Plasma da Universidade de Princeton e a UCLA.

Após concluir seu doutorado e pós-doutorado, Tynan trabalhou em uma startup por alguns anos, quando soube que a Universidade da Califórnia em San Diego estava lançando um novo grupo de pesquisa em fusão na escola de engenharia. Quando a instituição entrou em contato, Tynan se juntou ao corpo docente e desenvolveu um programa de pesquisa focado em turbulência de plasma e interações plasma-material em sistemas de fusão. Posteriormente, tornou-se reitor associado de engenharia e, posteriormente, chefe do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, atuando nessas funções por quase uma década.

Tynan visitou o MIT em um ano sabático em 2023, quando suas conversas com os professores da NSE, Dennis Whyte , Zach Hartwig e Michael Short, o entusiasmaram com os desafios que o setor privado enfrenta para tornar a fusão uma realidade. Ele viu oportunidades para resolver problemas importantes no MIT que complementavam seu trabalho na UC San Diego.

Tynan está animado para enfrentar o que ele chama de "os grandes desafios da física e da engenharia dos plasmas de fusão" na NSE: como remover o calor e a exaustão gerados pela queima do plasma para que não danifiquem as paredes do dispositivo de fusão e o plasma não se engasgue com as cinzas de hélio. Ele também espera explorar soluções robustas de engenharia para energia de fusão prática, com foco particular no desenvolvimento de melhores materiais para uso em dispositivos de fusão que os tornem mais duráveis, minimizando a produção de resíduos radioativos.

Em 2021, por exemplo, o PSFC e o CFS do MIT deram um passo significativo em direção à geração comercial de energia sem carbono. Eles projetaram e construíram um ímã supercondutor de alta temperatura , o ímã de fusão mais forte do mundo.

O marco foi especialmente emocionante porque a promessa de realizar o sonho da energia de fusão parecia mais próxima. E estar no MIT "parecia uma maneira muito rápida de me conectar profundamente com o que está acontecendo nos esforços para desenvolver a energia de fusão", diz Tynan.

Além disso, “durante meu período sabático no MIT, vi como a equipe de pesquisa e os alunos podem capitalizar rapidamente uma sugestão de uma nova ideia, e isso me intrigou”, acrescenta.

Tynan traz sua combinação especial de expertise para a mesa. Além da vasta experiência em física de plasma, ele também dedicou muito mais tempo a questões de engenharia complexas, como materiais. "A chave é integrar tudo em um sistema funcional e viável", diz Tynan.