Pesquisadores usam maionese para melhorar experimentos de fusão nuclear

Uma equipe de pesquisadores que investiga o poder das cápsulas contendo combustível para reações de fusão recorreu a um aliado surpreendente na busca por uma substância melhor: a maionese.

“Ainda estamos trabalhando no mesmo problema, que é a integridade estrutural das cápsulas de fusão usadas na fusão por confinamento inercial, e a verdadeira maionese da Hellmann ainda está nos ajudando a procurar soluções”, disse Arindam Banerjee, engenheiro mecânico da Lehigh University e co. -autor do artigo, na Universidade da Califórnia. Ele libera. Foi a pesquisa da equipe Publicado No início deste ano em Revisão física.

Esqueça a maionese por um momento. O que é fusão nuclear novamente?

A fusão nuclear é a reação que alimenta estrelas como o nosso sol. Resumindo, a fusão ocorre quando dois ou mais núcleos leves se fundem para produzir um núcleo mais pesado, gerando uma enorme quantidade de energia no processo. Na Terra, aproveitar essa energia significaria uma alternativa fiável às fontes de energia baseadas no carbono, que gera enormes quantidades de energia a partir de reações primárias que utilizam muito menos; Em grande escala, isto significa um futuro mais limpo e verde para o nosso planeta.

Nos laboratórios, a fusão nuclear ocorre de duas maneiras diferentes. Uma maneira é usar um dispositivo em forma de anel chamado tokamak, que utiliza campos magnéticos para controlar o plasma interno e estimular reações de fusão. Outro método é explodir uma pequena bolinha de combustível com um laser, causando a fusão. O último método é como os cientistas da Instalação Nacional de Ignição do Departamento de Energia geraram uma quantidade recorde de energia a partir de sua reação em 2022. Mas isso não significa que os tokamaks sejam um método ruim; No início deste ano, um tokamak JET no Reino Unido produziu mais de 69 megajoules de energia, 20 vezes a energia produzida pela reação da National Ignition Facility.

“Nestes casos extremos, estamos falando de milhões de graus Kelvin e gigapascals de pressão enquanto tentamos simular as condições do Sol”, diz Banerjee. “Um dos principais problemas associados a este processo é que o estado do plasma cria. essas instabilidades hidrodinâmicas, que podem reduzir a produção de energia.”

Na busca pela fusão nuclear que produza mais energia do que consome, ambos os métodos de fusão serão úteis. Diferentes abordagens levam a múltiplos insights sobre a viabilidade e eficiência de diferentes aspectos da fusão.

O que a maionese tem a ver com isso?

A maionese é uma emulsão de ovos, óleo e um ácido como o vinagre. Algumas pessoas não gostam disso. Além disso, o tempero é a chave para um sanduíche de queijo grelhado perfeito (desculpas se você não concorda). Mas nesta pesquisa, a maionese ajudou a equipe a explorar a instabilidade que ocorre entre materiais com densidades diferentes quando os gradientes de densidade e pressão se movem na direção oposta.

“Usamos maionese porque ela se comporta como um sólido, mas quando exposta a um gradiente de pressão começa a fluir”, disse Banerjee.

“Assim como acontece com o metal fundido tradicional, se você pressionar a maionese, ela começa a se deformar, mas se você tirar a pressão, ela volta ao formato original”, acrescentou. “Portanto, há uma fase elástica seguida por uma fase plástica estável. A próxima fase é quando começa a fluir, e é aí que começa a instabilidade.”

Compreender especificamente quando ocorrem instabilidades na maionese pode ajudar os cientistas a controlar as condições que levam às instabilidades em primeiro lugar. Ao atrasar ou suprimir instabilidades, os pesquisadores que trabalham em fusão confinada podem sustentar a reação de fusão por um período mais longo.

O grupo de busca teve sorte de ter ido à loja antes de mim. Se eu tivesse ido lá primeiro, aquela maionese teria acabado espalhada em duas fatias de pão queimadas numa frigideira de ferro fundido, em vez de ajudar os cientistas a explorar a viabilidade de um futuro baseado na fusão nuclear.