Talento

Ajudando a tornar a fusão nuclear uma realidade
A estudante de doutorado do MIT, Rachel Bielajew, está lidando com a turbulência do plasma e ajudando a fazer um mundo melhor - por meio da ciência e da ação comunitária.
Por Poornima Apte - 09/01/2022


Enfrentar desafios de frente faz parte do kit de ferramentas de Rachel Bielajew desde que ela era criança, crescendo em Ann Arbor, Michigan. Créditos: Foto: Gretchen Ertl


Até servir no Corpo da Paz no Malaui, Rachel Bielajew estava aberta para um reinício de carreira. Tendo estudado engenharia nuclear na graduação na Universidade de Michigan em Ann Arbor, a pós-graduação estava em sua mente. Mas ver os impactos drásticos das mudanças climáticas acontecendo em tempo real no Malaui - as vidas dos agricultores de subsistência do país oscilam descontroladamente, dependendo das chuvas - convenceu Bielajew da importância da engenharia nuclear. Bielajew ficou impressionada com o fato de que seus alunos do ensino médio na pequena cidade de Chisenga tinham uma compreensão precária de matemática, mas compreendiam universalmente o aquecimento global. “O conceito de um mundo em mudança devido ao impacto humano era evidente e eles podiam ver isso”, diz Bielajew.

Bielajew estava procurando trabalhar em soluções que pudessem impactar positivamente os problemas globais e alimentar seu amor pela física. A engenharia nuclear, especialmente o estudo da fusão como fonte de energia livre de carbono, marcou as duas caixas. Bielajew é agora um candidato a doutorado do quarto ano no Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear (NSE). Ela pesquisa fusão de confinamento magnético no Centro de Ciência e Fusão de Plasma (PSFC) com a Professora Anne White.

Pesquisando o grande desafio da fusão

Você precisa confinar o plasma de forma eficaz para gerar as temperaturas extremamente altas (100 milhões de graus Celsius) de que a fusão precisa, sem derreter as paredes do tokamak, o dispositivo que hospeda essas reações. Os ímãs podem fazer o trabalho, mas “os plasmas são estranhos, eles se comportam de maneira estranha e são difíceis de entender”, diz Bielajew. Pequenas instabilidades no plasma podem se aglutinar em turbulência flutuante que pode expulsar o calor e as partículas da máquina.

No modo de alto confinamento, as bordas do plasma têm menos tolerância a esse comportamento indisciplinado. “A turbulência é amortecida e fragmentada na borda”, diz Bielajew. Isso pode parecer uma coisa boa, mas os plasmas de alto confinamento têm seus próprios desafios. Eles são tão fortemente ligados que criam modos localizados nas bordas (ELMs), rajadas de partículas e energia prejudiciais que podem ser extremamente prejudiciais para a máquina.

As perguntas que Bielajew procura responder: Como podemos obter um alto confinamento sem ELMs? Como a turbulência e o transporte desempenham um papel nos plasmas? “Não entendemos totalmente a turbulência, embora a tenhamos estudado por muito tempo”, diz Bielajew, “É um grande e importante problema de resolver para que a fusão seja uma realidade. Gosto desse desafio ”, acrescenta Bielajew.

Um amor pela ciência

Enfrentar tais desafios de frente faz parte do kit de ferramentas de Bielajew desde que ela era criança, crescendo em Ann Arbor, Michigan. Seu pai, Alex Bielajew, é professor de engenharia nuclear na Universidade de Michigan, e a mãe de Bielajew também fez pós-graduação.

Os pais de Bielajew a incentivaram a seguir seu próprio caminho e ela descobriu que isso a levou à profissão escolhida pelo pai: engenharia nuclear. Depois que ela decidiu fazer pesquisas em fusão, o MIT se destacou como uma escola na qual ela poderia se concentrar. “Eu sabia que o MIT tinha um amplo programa em fusão e muito corpo docente na área”, diz Bielajew. A mecânica do aplicativo era desafiadora: Chisenga tinha acesso limitado à internet, então Bielajew teve que andar na carroceria de uma caminhonete para encontrar um amigo em uma cidade a poucas horas de distância e usar seu telefone como hotspot para enviar os documentos.

Uma tenacidade semelhante surgiu na abordagem de Bielajew à pesquisa durante a pandemia de Covid-19. Trabalhando em um projeto, Bielajew construiu o Diagnóstico de Emissão de Ciclotron de Correlação, que mede flutuações turbulentas de temperatura de elétrons. Por meio de uma colaboração, Bielajew conduz sua pesquisa de plasma no tokamak ASDEX Upgrade na Alemanha. Tradicionalmente, Bielajew despachava o diagnóstico para a Alemanha, acompanhava e instalava e conduzia a pesquisa pessoalmente. A pandemia afetou os planos, então Bielajew despachou o diagnóstico e contou com os membros da equipe para instalá-lo. Ela se aproxima da sala de controle e confia em outros para conduzir os experimentos de plasma.

Defensor da DEI

Bielajew é muito prática em outro empreendimento: melhorar a diversidade, a equidade e a inclusão (DEI) em seu próprio quintal. Tendo crescido com o incentivo dos pais e em um ambiente que nunca duvidou do seu lugar como mulher na engenharia, Bielajew percebe que nem todos têm as mesmas oportunidades. “Eu gostaria que o mundo estivesse em um lugar onde tudo que eu tinha que fazer era me preocupar com minha pesquisa, mas não é”, diz Bielajew. Embora a ciência possa resolver muitos problemas, os mais fundamentais sobre a equidade precisam que os humanos ajam de maneiras específicas, ela aponta. “Quero ver mais mulheres representadas, mais pessoas de cor. Todos precisam de voz na construção de um mundo melhor ”, diz Bielajew.

Para chegar lá, Bielajew colançou o Programa de Assistência para Solicitação de Pós-Graduação da NSE  , que conecta alunos candidatos sub-representados com mentores da NSE. Ela tem sido a oficial de DEI com o grupo de alunos da NSE, ANS, e está muito envolvida no comitê de DEI do departamento.

Quanto às pesquisas futuras, Bielajew espera concentrar-se nos experimentos que a levem a questionar os paradigmas existentes sobre os plasmas em alto confinamento. Bielajew registrou mais momentos “hmm” de coçar a cabeça do que momentos “a-ha”. As medições de seus experimentos levam à necessidade de estudos mais intensivos.

Os cães de Bielajew, Dobby e Winky, fazem-lhe companhia durante todo o tempo. Eles voltaram para casa com ela do Malaui.

 

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