Une nouvelle étude suggère que les universités ont un rôle essentiel à jouer dans la croissance et le succès continus de toute industrie moderne de haute technologie, et en particulier de l'industrie naissante de la fusion; cependant, l'importance de ce rôle ne se reflète pas dans le nombre de professeurs et de canaux éducatifs axés sur la fusion actuellement disponibles.

La réactivité du monde universitaire à la naissance d'autres domaines scientifiques modernes, tels que l'aéronautique et la fission nucléaire, fournit un modèle pour les mesures que les universités peuvent prendre pour permettre une industrie de fusion robuste.

Rédigé par Dennis Whyte, professeur d'ingénierie Hitachi America et directeur du Plasma Science and Fusion Center au MIT; Carlos Paz-Soldan, professeur agrégé de physique appliquée et de mathématiques appliquées à l'Université de Columbia; et Brian D. Wirth, professeur titulaire de la chaire du gouverneur en génie nucléaire computationnel à l'Université du Tennessee, l'article a été récemment publié dans la revue Physics of Plasmas .

Avec les contributions d'auteurs du monde universitaire, du gouvernement et de l'industrie privée, la collection décrit un cadre de partenariats public-privé qui sera essentiel au succès de l'industrie de la fusion.

Désormais considérée comme une source potentielle d'énergie verte illimitée, la fusion est le même processus qui alimente le soleil :les atomes d'hydrogène se combinent pour former de l'hélium, libérant de grandes quantités d'énergie propre sous forme de lumière et de chaleur.

L'enthousiasme suscité par l'arrivée de la fusion a entraîné la prolifération de dizaines d'entreprises à but lucratif se positionnant à l'avant-garde du secteur commercial de l'énergie de fusion. Dans un avenir proche, ces entreprises auront besoin d'un réseau important de travailleurs maîtrisant la fusion pour assumer des tâches variées nécessitant un large éventail de compétences.

Même si les auteurs reconnaissent le rôle de l'industrie privée, notamment en tant que source de financement de la recherche de plus en plus dominante, ils montrent également que le monde universitaire est et continuera d'être essentiel au développement de l'industrie, et qu'il ne peut être dissocié de la croissance de l'industrie privée. Malgré les preuves de cet intérêt croissant, la taille et l'ampleur du réseau universitaire dans ce domaine dans les universités américaines sont rares.

Whyte déclare :"Diversifier le domaine [de la fusion] en ajoutant davantage de filières pour les étudiants de maîtrise et de premier cycle qui peuvent faire une transition plus rapide vers l'industrie est une étape importante."

Une analyse a révélé que même s'il existe 57 universités aux États-Unis actives dans la recherche sur le plasma et la fusion, le nombre moyen de professeurs titulaires ou en voie de permanence dans chaque établissement n'est que de deux. À titre de comparaison, un échantillon des 10 meilleurs programmes de fission nucléaire et d'aéronautique/astronautique publiés par US News et World Report a révélé qu'en moyenne près de 20 professeurs se consacraient à la fission et 32 ​​à l'aéro/astronautique.

"Les programmes universitaires en fusion et leurs sponsors doivent améliorer leur niveau et embaucher des professeurs supplémentaires s'ils veulent fournir la main-d'œuvre nécessaire pour soutenir une industrie américaine en pleine croissance", ajoute Paz-Soldan.

La croissance et la prolifération de ces domaines, ainsi que d'autres, tels que l'informatique et la biotechnologie, ont toujours été en phase avec la création de programmes universitaires qui ont contribué au progrès et à l'acceptation généralisée de ces domaines. Créer une voie similaire pour la fusion est essentiel pour assurer sa croissance durable, et comme le note Wirth, "cette croissance devrait être poursuivie de manière interdisciplinaire dans de nombreuses disciplines d'ingénierie et scientifiques."

Au MIT, un exemple de cette voie est visible au Plasma Science and Fusion Center.

Le centre a des liens historiques profonds avec les programmes de recherche gouvernementaux, et la plus grande entreprise de fusion au monde, Commonwealth Fusion Systems (CFS), a été créée à partir du PSFC par d'anciens étudiants de Whyte et un postdoctorant du MIT. Whyte est également le chercheur principal d'une recherche collaborative avec le CFS sur SPARC, une plateforme de fusion de validation de principe destinée à faire progresser la science des tokamaks, dont l'achèvement est prévu en 2025.

"Les rôles publics et privés dans la communauté de la fusion évoluent rapidement en réponse à la croissance du développement de produits commerciaux financés par des fonds privés", déclare Michael Segal, responsable de l'innovation ouverte au CFS. "L'industrie de la fusion s'appuiera de plus en plus sur ses partenaires universitaires pour former les étudiants, travailler dans diverses disciplines et exécuter rapidement des programmes de petite et moyenne taille."

Selon les auteurs, une autre raison essentielle pour laquelle le monde universitaire restera essentiel à la croissance et au développement continus de la fusion est qu’il n’y a pas de conflit. Whyte commente :"Notre mandat est de partager l'information et l'éducation, ce qui signifie que nous n'avons pas de conflit de concurrence et que l'innovation peut circuler librement."

De plus, la science de la fusion est intrinsèquement multidisciplinaire :"[Elle] nécessite des physiciens, des informaticiens, des ingénieurs, des chimistes, etc., et il est facile d'exploiter toutes ces disciplines dans un environnement universitaire où ils se côtoient et collaborent naturellement."

Toutefois, la création d’une nouvelle industrie énergétique nécessitera également une main-d’œuvre compétente dans des disciplines autres que les STEM, affirment les auteurs. À mesure que les entreprises de fusion continuent de croître, elles auront besoin d’une expertise en matière de finance, de sécurité, de licences et d’analyse de marché. Toute entreprise de fusion réussie aura également des impacts géopolitiques, sociétaux et économiques majeurs, qui doivent tous être gérés.

En fin de compte, les auteurs identifient plusieurs étapes qui seront importantes à l’avenir pour aider à établir des liens entre le monde universitaire et l’industrie. La première consiste pour les universités à reconnaître l’évolution rapide du paysage de la fusion et à commencer à s’y adapter. "Les universités doivent s'adapter à la croissance du secteur privé dans la fusion, reconnaître les opportunités qu'il offre et rechercher des partenariats mutuellement bénéfiques", déclare Paz-Soldan.

La deuxième étape consiste à concilier la mission des établissements d’enseignement – ​​un accès libre et sans conflit – avec des délais condensés et des résultats exclusifs issus de partenariats privés. Dans le même temps, les auteurs notent que les entreprises privées de fusion devraient adopter la transparence du monde universitaire en publiant et en partageant leurs conclusions dans des revues à comité de lecture, ce qui sera un élément nécessaire au renforcement de la crédibilité de l'industrie.

Selon les auteurs, la dernière étape consiste pour les universités à devenir plus flexibles et plus créatives dans leurs stratégies de licences technologiques afin de garantir que les idées et les innovations passent du laboratoire à l'industrie.

"En tant qu'industrie, nous sommes dans une position unique parce que tout est flambant neuf", déclare Whyte. "Mais nous sommes suffisamment d'étudiants en histoire pour voir ce qui est nécessaire pour réussir; quantifier le statut du paysage privé et universitaire est une pierre de touche stratégique importante. En attirant l'attention sur la trajectoire actuelle, nous espérons que nous serons dans une meilleure situation." Nous sommes en position de travailler avec nos collègues des secteurs public et privé et de faire des choix plus éclairés sur la manière de procéder."

Plus d'informations : D. G. Whyte et al, L'écosystème de recherche universitaire nécessaire pour soutenir le développement de l'énergie de fusion, Physique des plasmas (2023). DOI :10.1063/5.0167369

Informations sur le journal : Physique des plasmas

Fourni par le Massachusetts Institute of Technology

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche, de l'innovation et de l'enseignement du MIT.