Amy Watterson: Ingeniera de modelos | Noticias del MIT

[ad_1]

"Me encanta que estemos haciendo algo que nadie más está haciendo".

Amy Watterson está encantada cuando habla de SPARC, la planta piloto de fusión desarrollada por Commonwealth Fusion Systems (CSF), una empresa derivada del MIT. Desde que fue contratado como ingeniero mecánico en el Plasma Science and Fusion Center (PSFC) hace dos años, Watterson ha descubierto que su conjunto de habilidades se amplía para satisfacer las múltiples necesidades del proyecto.

La fusión, que alimenta el sol y las estrellas, se ha buscado durante mucho tiempo como una fuente de energía libre de carbono para el mundo. Durante décadas, los investigadores han buscado el "tokamak", una cámara de vacío con forma de rosquilla donde el plasma caliente puede ser contenido por campos magnéticos y calentado hasta el punto en que ocurre la fusión. Mantener las reacciones de fusión el tiempo suficiente para extraer energía de ellas ha sido un desafío.

Watterson es muy consciente de esta dificultad. Gran parte de su vida ha escuchado el chiste: "Faltan 50 años para Fusion y siempre lo estará". La hija de Catherine Fiore, investigadora del PSFC, que dirigía la Oficina de Medio Ambiente, Seguridad y Salud del PSFC, y Reich Watterson, ingeniero óptico que trabajaba en el centro, había visto a sus padres dedicar años a realizar la fusión. una realidad. Antes de ingresar al Politécnico de Rensselaer, determinó que podía renunciar a cualquier intento de seguir a sus padres a un campo que tal vez no produjera resultados durante su carrera.

Trabajar en SPARC ha cambiado de opinión. Aprovechando una nueva cinta superconductora de alta temperatura, los imanes de SPARC serán compactos mientras generan campos magnéticos más fuertes que otros tokamaks de tamaño mediano y producen más poder de fusión. Esto sugiere que un dispositivo de alto campo que produzca una ganancia neta de fusión no será en 50 años. Se espera que SPARC entre en servicio en 2025.

Entrenamiento de modelado

El entusiasmo y la atención actuales de Watterson se deben a un hito para SPARC: una prueba de bobina magnética de campo toroidal (TFMC), un prototipo de escala para los imanes HTS que rodearán la cámara de vacío toroidal de SPARC. Su diseño y fabricación han sido moldeados por modelos y simulaciones por computadora. Como miembro de un gran equipo de investigación, Waterson ha recibido capacitación en modelado durante los últimos dos años.

Los modelos informáticos hacen avanzar los experimentos científicos al permitir a los investigadores predecir lo que sucederá con un experimento, o sus materiales, si se cambia un parámetro. Al modelar un componente de TFMC, por ejemplo, los investigadores pueden probar cómo se ve afectado por diferentes cantidades de corriente, diferentes temperaturas o diferentes materiales. Con esta información, pueden tomar decisiones que mejorarán el éxito del experimento.

En preparación para las pruebas de imán, Watterson modeló aspectos del sistema criogénico que hará circular helio gaseoso alrededor del TFMC para mantenerlo lo suficientemente frío como para seguir siendo superconductor. Teniendo en cuenta la cantidad de enfriamiento que ingresa al sistema, el flujo de helio, la resistencia creada por las válvulas y las líneas de transferencia y otros parámetros, puede modelar el flujo de helio, helio necesario para garantizar que el imán se mantenga lo suficientemente frío. El ajuste de un parámetro puede marcar la diferencia entre un imán que permanece superconductor y se sobrecalienta o incluso se rompe.

Watterson y sus compañeros de equipo también modelaron las presiones y el estrés dentro del TFMC. Bombear helio a través de la bobina para enfriarla agregará 20 atmósferas de presión, lo que podría crear un grado de flexión en los elementos del imán que se están soldando. El modelado puede ayudar a determinar cuánta presión puede soportar una soldadura.

"¿Qué grosor debe tener una soldadura y dónde colocarla para que no se rompa? Esto es algo que no debe dejar hasta que finalmente lo ensamble", dice Watterson.

Modelar el comportamiento del helio es particularmente difícil porque sus propiedades cambian significativamente a medida que cambian la presión y la temperatura.

“Unos pocos grados o un poco de presión afectarán la viscosidad, la densidad, la conductividad térmica y la capacidad calorífica del fluido”, dice Watterson. “El flujo tiene diferentes presiones y temperaturas en diferentes lugares del circuito criogénico. Terminas con un conjunto de ecuaciones que son muy dependientes entre sí, lo que hace que sea un desafío resolverlo.

Modelo

Watterson señala que su modelado depende de las contribuciones de sus colegas del PSFC y elogia el espíritu de colaboración entre investigadores e ingenieros, una comunidad que ahora se siente como una familia. Sus compañeros de equipo han sido sus mentores. "He aprendido mucho más en el trabajo en dos años que en cuatro años en la escuela", dice.

Se da cuenta de que tener a su madre como modelo a seguir en su propia familia siempre le ha facilitado la idea de convertirse en científica o ingeniera. Tras rastrear su pasión por la ingeniería en un torneo de robótica de Lego en la universidad, sus ojos se abren como platos cuando habla sobre la necesidad de más ingenieras y lo importante que es alentar a las niñas a creer que están a la altura del desafío.

"Quiero ser un modelo a seguir y decirles 'Soy un ingeniero exitoso, así que tú puedes serlo'. Algo con lo que me encuentro mucho es que las niñas pequeñas dirán: 'No puedo ser ingeniero, esto es no lo que soy. 'Y yo digo,' Bueno, eso no es cierto. Déjame mostrarte. Si puedes hacer este robot Lego, entonces puedes ser un ingeniero. Y resulta que ellos generalmente pueden . "

Luego, como para ajustar uno de sus modelos de computadora, continúa.

"De hecho, todavía pueden".

[ad_2]

Deja un comentario