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新研究表明大学对新兴聚变产业至关重要

导读 一项新的研究表明,大学在任何现代高科技产业,特别是新兴的聚变产业的持续增长和成功中发挥着至关重要的作用;然而,这一作用的重要性并未

一项新的研究表明,大学在任何现代高科技产业,特别是新兴的聚变产业的持续增长和成功中发挥着至关重要的作用;然而,这一作用的重要性并未体现在目前可用的面向融合的师资和教育渠道的数量上。

学术界对航空和核裂变等其他现代科学领域的诞生的反应,为大学可以采取的步骤提供了一个模板,以实现强大的聚变工业。

作者:丹尼斯·怀特 (Dennis Whyte),他是日立美国公司工程学教授、麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心主任;Carlos Paz-Soldan,哥伦比亚大学应用物理和应用数学副教授;和田纳西大学计算核工程州长讲席教授 Brian D. Wirth 合作,该论文最近发表在《等离子体物理》杂志上。

在学术界、政府和私营企业作者的贡献下,该合集概述了公私合作伙伴关系的框架,这对于聚变工业的成功至关重要。

现在,核聚变被视为无限绿色能源的潜在来源,它与为太阳提供动力的过程相同——氢原子结合形成氦,以光和热的形式释放大量清洁能源。

围绕聚变到来的兴奋已经导致数十家将自己定位于商业聚变能源行业前沿的营利性公司的激增。在不久的将来,这些公司将需要一个由精通融合技术的员工组成的庞大网络,以承担需要一系列技能的各种任务。

虽然作者承认私营企业的作用,特别是作为研究经费日益占主导地位的来源,但他们也表明,学术界现在并将继续对该行业的发展至关重要,并且它不能与私营企业的增长脱钩。尽管有证据表明这种兴趣日益浓厚,但美国大学该领域学术网络的规模和规模仍然很少。

怀特表示,“通过为硕士生和本科生增加更多课程,让他们能够更快地过渡到行业,使[融合]领域多样化,这是重要的一步。”

一项分析发现,虽然美国有 57 所大学活跃于等离子体和聚变研究,但每个机构的终身教职或终身教职等离子体/聚变教员的平均人数只有两名。相比之下,《美国新闻与世界报道》对核裂变和航空/航天领域的十大项目进行了抽样调查,结果发现平均有近 20 名教师致力于裂变,32 名教师致力于航空/航天。

帕兹-索尔丹补充道:“如果大学的核聚变项目及其赞助商想要提供必要的劳动力来支持不断发展的美国核聚变产业,他们就需要提高竞争力并雇用更多的教职人员。”

这些领域以及其他领域(例如计算机和生物技术)的增长和扩散在历史上与学术项目的创建保持同步,这些项目有助于推动这些领域的进步和广泛接受。为聚变创造一条类似的道路对于确保其可持续发展至关重要,正如沃斯指出的那样,“这种增长应该以跨众多工程和科学学科的跨学科方式来实现。”

在麻省理工学院,等离子体科学与融合中心就是这条道路的一个例子。

该中心与政府研究项目有着深厚的历史联系,世界上最大的核聚变公司 Commonwealth Fusion Systems (CFS) 是由怀特以前的学生和麻省理工学院的一名博士后从 PSFC 中分离出来的。Whyte 还担任与 CFS 合作研究 SPARC 的主要研究员,SPARC 是一个用于推进托卡马克科学的概念验证融合平台,计划于 2025 年完成。

CFS 开放创新主管 Michael Segal 表示:“随着私人资助的商业产品开发的增长,聚变社区中的公共和私人角色正在迅速发展。” “核聚变行业将越来越依赖其大学合作伙伴来培训学生、跨学科工作并快速执行中小型项目。”

作者认为,学术界对融合的持续增长和发展仍然至关重要的另一个关键原因是它不存在冲突。怀特评论道:“我们的使命是共享信息和教育,这意味着我们没有竞争冲突,创新可以自由流动。”

此外,融合科学本质上是多学科的:“[它]需要物理学家、计算机科学家、工程师、化学家等,并且很容易在学术环境中利用所有这些学科,在那里他们都自然地相互接触和合作。”

然而,作者表示,创建新能源产业还需要具备 STEM 以外学科技能的劳动力。随着聚变公司的不断发展,他们将需要财务、安全、许可和市场分析方面的专业知识。任何成功的核聚变企业还将产生重大的地缘政治、社会和经济影响,所有这些影响都必须得到管理。

最终,作者确定了几个步骤来帮助建立学术界和工业界之间的联系,这对未来非常重要。首先是大学要承认快速变化的融合格局并开始适应。“大学需要拥抱私营部门的融合发展,认识到它提供的机会,并寻求互利的合作伙伴关系,”帕兹-索尔丹说。

第二步是协调教育机构的使命——无冲突的开放获取——与私人伙伴关系带来的精简时间表和专有产出。与此同时,作者指出,私营核聚变公司应该通过同行评审期刊发表和分享他们的研究结果,以拥抱学术界的透明度,这将是建立行业信誉的必要组成部分。

作者说,最后一步是大学在技术许可策略上变得更加灵活和富有创意,以确保想法和创新从实验室进入工业界。

“作为一个行业,我们处于独特的地位,因为一切都是全新的,”怀特说。“但我们是足够多的历史学生,我们可以看到成功需要什么;量化私人和学术景观的地位是一个重要的战略试金石。通过引起人们对当前轨迹的关注,希望我们能够处于一个更好的境地。”我们能够与公共和私营部门的同事合作,并就如何开展工作做出更明智的选择。”

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