Talento

De olho no futuro da fusão
A carreira de graduação de Daniel Korsun no MIT o preparou para examinar mais profundamente a tecnologia e o design de ímãs de fusão.
Por Paul Rivenberg - 23/02/2021


O estudante de pós-graduação do MIT Daniel Korsun segura um carretel da fita supercondutora de alta temperatura que tem sido o foco de sua pesquisa, ao lado do ciclotron que usa em seus experimentos. Créditos: Foto: Steve Jepeal

“Esse foi o seu aquecimento. Agora estamos realmente no meio disso. ” 

Daniel Korsun '20 está refletindo sobre seus quatro anos de preparação e pesquisa para graduação no MIT, enquanto entra no "grosso" dos estudos de pós-graduação no Centro de Ciência e Fusão de Plasma do Instituto (PSFC). O “aquecimento” do estudante de ciência nuclear e engenharia incluiu pesquisa de fusão suficiente no tokamak SPARC para estabelecê-lo como parte da comunidade PSFC.

“Já tenho essa rede de colegas, professores e funcionários”, observa ele com entusiasmo. “Tenho treinado para isso há quatro anos.”

Korsun chegou ao campus do MIT em 2016 preparado para se concentrar na química, mas rapidamente desenvolveu um fascínio pelo lado nuclear da física. Adiando um dos requisitos de seu curso de graduação, ele se entregou à aula de Introdução à Ciência Nuclear do Professor Mike Short. Depois disso, ele ficou “super fisgado”, especialmente pelo assunto da fusão, uma fonte de energia sem carbono e potencialmente infinita.

Aprendendo com sua colega de classe Monica Pham '19 sobre a abertura do Programa de Oportunidade de Pesquisa de Graduação (UROP) no PSFC, Korsun se inscreveu e rapidamente se encontrou no laboratório de aceleração do centro, que é cooperado em conjunto com o Departamento de Ciência Nuclear e Engenharia (NSE).

“Sempre me interessei por energia limpa, energia solar avançada, mudanças climáticas. Quando eu realmente entrei nas profundezas da fusão, vendo o que o PSFC estava fazendo - nada jamais se comparou. ”

O entusiasmo contínuo de Korsun por pesquisas no PSFC acabou levando-o ao programa de pesquisa de graduação SuperUROP do MIT durante seu primeiro ano. Guiado pelo professor assistente da NSE Zach Hartwig e seus alunos de graduação, Korsun estava aprendendo sobre a pesquisa de fusão que continua sendo seu foco hoje, incluindo SPARC, um experimento de fusão de próxima geração que é o protótipo de um forno de fusão de produção de energia planejado chamado ARC.

Ambos os designs de tokamak estão sendo desenvolvidos pelo MIT em associação com a Commonwealth Fusion Systems (CFS) e dependem de uma fita supercondutora de alta temperatura (HTS) revolucionária. Os ímãs criados a partir dessa fita envolverão a câmara de vácuo em forma de rosca do tokamak, confinando o plasma quente.

Korsun está explorando o efeito da radiação, produzida durante o processo de fusão, nas fitas HTS. Para fazer isso, ele precisa testar a corrente crítica das fitas, a quantidade máxima de corrente que um supercondutor pode conduzir enquanto permanece em um estado supercondutor. Como os danos da radiação afetam o quão bem os supercondutores podem transportar a corrente, a corrente crítica das fitas muda em relação a quanto elas são irradiadas.

“Você pode irradiar qualquer coisa em temperatura ambiente”, observa ele. “Você apenas o explode com prótons ou nêutrons. Mas essa informação não é realmente útil, porque seus ímãs SPARC e ARC estarão em temperaturas criogênicas, e eles estarão operando em campos magnéticos extremamente fortes também. E se essas baixas temperaturas e altos campos realmente impactarem como o material responde aos danos? ”

Perseguir essa questão como um estudante de graduação o levou com seus companheiros de equipe até o Japão e Nova Zelândia, onde eles poderiam usar instalações especiais para testar a corrente crítica da fita HTS sob condições relevantes. “Em nossa viagem ao Japão para o Laboratório de Alto Campo para Materiais Supercondutores na Universidade de Tohoku, conduzimos os primeiros testes do projeto SPARC de fita HTS no campo magnético e temperatura do campo toroidal SPARC real. Foi uma viagem estafante - geralmente trabalhávamos cerca de 15 ou 16 horas por dia no laboratório - mas incrível. ”

A necessidade de deixar o campus na primavera de seu último ano devido ao bloqueio da Covid significava que Korsun se formaria virtualmente.

“Não era o ideal. Não sou o tipo de pessoa que fica no sofá dos meus pais por seis meses. ”

Ele aproveitou ao máximo seu verão garantindo um estágio virtual na CFS, onde ajudou a refinar o design do ARC com base no que havia sido aprendido com a pesquisa SPARC.

“Uma quantidade absurda de conhecimento foi adquirida que nem mesmo era compreensível cinco anos atrás, quando foi projetada.”

Korsun espera o dia em que SPARC estiver operando, inspirando ainda mais atualizações para o design do ARC.

“É tão fácil ficar animado com SPARC”, diz ele. “Todo mundo está, e eu também. Mas não é bem o objetivo final. Precisamos ficar de olho na distância. ”

 

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