“Eu sempre esperei ficar no MIT por quatro anos, conseguir meu diploma de graduação no final e provavelmente voltar para o Reino Unido.”

Richard Ibekwe relembra suas primeiras suposições sobre sua trajeta³ria acadaªmica no MIT. Agora ele éum candidato a PhD em ciência e engenharia nuclear (NSE) trabalhando no Centro de Ciência e Fusão de Plasma (PSFC), dedicado a  pesquisa de fusão de longo prazo no MIT, com foco em tecnologia de a­ma£. Recebedor de vários prêmios de graduação, Ibekwe recebeu apoio de pós-graduação da MIT Energy Initiative, que o alistou como um MIT Energy Fellow, patrocinado pela Commonwealth Fusion Systems . Ele também éo atual presidente do capa­tulo de estudantes do MIT da American Nuclear Society (ANS).                                                          

“Traªs coisas que sempre me fascinaram”, diz ele, “foram aprender como as coisas funcionam, descobrir como conserta¡-las e usar esse conhecimento para servir e cuidar das pessoas ao meu redor. Crescendo, isso se manifestou em construir e mexer nas coisas - primeiro os brinquedos e depois faz vocêmesmo pela casa. Agora eu vejo a fusão se encaixando nesse interesse: existem poucos problemas tão difa­ceis de resolver ou que podem ter um impacto potencial positivo tão profundo em nosso planeta e em toda a humanidade. ”

A fusão, a reação que abastece o Sol e outras estrelas, éuma fonte potencialmente infinita de energia livre de carbono na Terra, se ela puder ser aproveitada. Muitas pesquisas tem favorecido o aquecimento do combusta­vel de hidrogaªnio dentro de um dispositivo em forma de donut chamado tokamak, criando plasma que équente e denso o suficiente para que a fusão ocorra. Como o plasma segue as linhas do campo magnanãtico, esses dispositivos são envoltos em a­ma£s para evitar que o combusta­vel quente danifique as paredes da ca¢mara.

O interesse de Ibekwe pela fusão se desenvolveu apenas em seu último ano, depois de fazer uma aula introduta³ria de design com o professor assistente Zachary Hartwig da NSE.

“Como um estudante de graduação, a  distância, a fusão parecia um esfora§o muito esotanãrico, muito pesado em física. Minha formação foi muito mais focada em engenharia ”, diz ele. “Fui inspirado pelos ensinamentos de Zach e pela maneira como ele fundiu a ciência e a engenharia da pesquisa de fusão.”

Quando Ibekwe se inscreveu para ingressar na equipe de Hartwig como aluno de doutorado, ele não estava ciente do futuro que estava se formando no PSFC. Um tokamak chamado SPARC estava sendo projetado usando um novo supercondutor de alta temperatura (HTS), uma fita que permitia correntes elanãtricas maiores e campos magnanãticos mais elevados do que as bobinas supercondutoras tradicionais: sugeria um caminho para uma usina de fusão menor e mais barata que poderia ser construa­do mais rapidamente do que os projetos internacionais atualmente

“Achei que a fusão seria um assunto legal para se envolver”, diz Ibekwe. “Foi uma surpresa feliz descobrir que a SPARC estava em andamento.”

Como muito do sucesso do SPARC depende da nova tecnologia de supercondutores, não ésurpreendente que Ibekwe e seus colegas a estejam pesquisando. Como os supercondutores de alta temperatura podem lidar com campos magnanãticos maiores do que os supercondutores regulares, eles são ideais para tokamaks. 

“Acontece que quase tudo sobre o processo de fusão fica muito melhor e mais favora¡vel quando vocêaumenta o campo magnanãtico”, diz Ibekwe. Mas ele se pergunta o que pode impactar negativamente esse processo. Como as falhas nas fitas HTS podem afetar o desempenho do tokamak?

Amedida que fabricam a­ma£s com essas fitas finas HTS, Ibekwe e seus colegas fazem uma pergunta-chave: Qual éa corrente cra­tica? Qual éa corrente máxima que as fitas podem transportar antes de deixarem de ser supercondutoras, perdendo as caracteri­sticas que as tornam centrais para o sucesso de um tokamak, como sua capacidade de conduzir grandes correntes elanãtricas sem resistência elanãtrica?

“Ao produzir essas fitas - esses fios finos em forma de fita - o objetivo étorna¡-las o mais alta qualidade possí­vel para que a corrente máxima seja alta e uniforme em todo o comprimento do fio. Acontece que ao fabricar essas fitas, porque talvez ela fique amassada ou uma parta­cula de poeira caia na fita durante o crescimento do cristal, isso resulta em regiaµes onde a corrente cra­tica émuito mais baixa. Chamamos isso de abandono. ”

A corrente cra­tica cai nesses locais e o supercondutor experimenta resistência elanãtrica. A área esquenta, produzindo uma situação em que o calor se expande, fazendo com que todo o cabo perca a condutividade. Para tirar o melhor proveito dessa situação, os engenheiros podem tentar cortar quaisquer defeitos na fita e usar um comprimento mais curto ou podem produzir um novo comprimento de fita para conseguir o que desejam. Mas esse processo corretivo pode ser caro e demorado.

Ibekwe estãoabraçando as imperfeições, mergulhando profundamente nas falhas das fitas HTS na tentativa de oferecer soluções pragma¡ticas. 

“Primeiro”, diz ele, “vamos medir e entender o efeito desses defeitos no desempenho das fitas supercondutoras, o que realmente não foi feito antes em detalhes. Em segundo lugar, precisamos descobrir quantitativamente a gravidade de um defeito que podemos suportar. Em terceiro lugar, como podemos criar a­ma£s que contem defeitos de tal forma que ainda podemos fazer a­ma£s utiliza¡veis ​​e eficientes? ”

Ibekwe acredita que pode ter herdado sua abordagem pragma¡tica de seus pais, que se mudaram da Niganãria para estudar em Londres antes de Richard nascer. Sua ma£e completou seu doutorado em nutrição infantil enquanto ele crescia. 

“Acho que recebi a influaªncia acadaªmica dela”, diz ele. “Meu pai éempreiteiro de obras. Ha¡ o elemento do aspecto prático em mim vindo dele. ”

A pesquisa preliminar de Ibekwe sugere que os a­ma£s de fita HTS em que ele estãotrabalhando são intrinsecamente mais tolerantes a  presença de defeitos do que os supercondutores de baixa temperatura.

“O desafio”, diz ele, “écriar um guia de design que mostre aos engenheiros que estãoconstruindo esses a­ma£s o que éaceita¡vel e o que não anã”.

Ibekwe quer continuar trabalhando nos problemas desafiadores em fusão e campos relacionados, tendo uma abordagem hola­stica que éinspirada em parte por sua liderana§a na ANS, que este ano ofereceu oportunidades para abordar questões relacionadas a  saúde, isolamento, diversidade, equidade e inclusão . Ele enxerga a carreira acadaªmica como uma boa forma de atingir esse objetivo.

“Quero lutar não apenas com as questões cienta­ficas e de engenharia, mas também com as questões sociais e políticas, filosãoficas e anãticas”, diz ele. “Acho que a universidade éo melhor lugar para fazer isso.”