Dziwny składnik wykorzystywany do badań nad fuzją jądrową. Stoi w lodówce
Chociaż majonez i fuzja jądrowa nie wydają się zbytnio do siebie pasować, to pracujący nad nią naukowcy mają zupełnie inne zdanie. Wygląda na to, że nieodłączny element naszej narodowej sałatki jest elementem kluczowym dla badań nad przyszłością niemal nieograniczonego źródła energii.
Od kiedy naukowcy Lawrence Livermore National Laboratory poinformowali pod koniec 2022 roku, że po raz pierwszy udało im się osiągnąć zysk energetyczny z fuzji jądrowej, czyli wyprodukowali więcej energii niż zostało zużyte podczas tego procesu, regularnie słyszymy o kolejnych postępach w pracach. I nic dziwnego, bo to prawdziwy przełom na drodze do zielonej energii przyszłości, a jak się właśnie dowiadujemy, innym może być wykorzystanie w badaniach majonezu.
A mówiąc zupełnie poważnie, naukowcy Lehigh University twierdzą, że wykorzystując majonez, wkraczają w nowe możliwości w badaniach nad syntezą jądrową. To przełomowe badanie stanowi rozwinięcie ich wcześniejszych prac z 2019 r., w których wykorzystali tę przyprawę do zbadania fizyki syntezy termojądrowej. Jeśli zastanawiacie się, co takiego ma w sobie majonez, że zwrócił uwagę badaczy, to wszystko wyjaśnia Arindam Banerjee, prof. inżynierii mechanicznej i mechaniki Paula B. Reinholda:
Używamy majonezu, ponieważ zachowuje się jak ciało stałe, ale pod wpływem gradientu ciśnienia zaczyna pływać. To zachowanie odzwierciedla zachowanie plazmy w podobnych warunkach, co czyni majonez idealnym analogiem do badania procesów syntezy jądrowej.
Przeszkody na drodze fuzji jądrowej
Czyli procesu zasilającego Słońce, niosącego ze sobą obietnicę nieograniczonej energii, którego osiągniecie na Ziemi stwarza jednak poważne wyzwania. Niemniej w nowym badaniu, aby osiągnąć jak największe podobieństwo do warunków słonecznych, naukowcy testują już prawdziwe "ekstrema", ich eksperymenty "obejmują gigapaskale ciśnienia i miliony stopni Kelvina". A mowa o metodzie zwanej Inertial Confinement Fusion (ICF), która polega na ściskaniu i podgrzewaniu maleńkich kapsułek wypełnionych izotopami wodoru - paliwem do reakcji termojądrowych.
Pod ekstremalnym ciśnieniem i temperaturą paliwo staje się plazmą, naładowanym stanem materii zdolnym do wytwarzania energii. Jest jednak pewien problem, a mianowicie powstawanie niestabilności hydrodynamicznych, w tym niestabilności Rayleigha-Taylora. Dzieje się tak, gdy materiały o różnej gęstości poddawane są przeciwstawnym gradientom ciśnienia i gęstości. Obserwuje się ją w miękkich materiałach, które mają znaczną odporność na plastyczność.
Majonez przyspiesza prace nad fuzją
Aby zbadać tę niestabilność, zespół badawczy sięgnął po majonez, korzystając ze specjalnie zbudowanego urządzenia z obrotowym kołem, które naśladowało warunki przepływu plazmy. Używając tej przyprawy, badacze mogą badać niestabilność Rayleigha-Taylora bez konieczności stosowania ekstremalnych temperatur i ciśnień, które są trudne do osiągnięcia i kontrolowania w laboratorium.
Zespół zbadał, jak właściwości materiału, geometria zaburzeń i szybkości przyspieszenia wpływają na przejście między różnymi fazami niestabilności Rayleigha-Taylora. Odkryli warunki, w których możliwy jest powrót sprężysty, czyli powrót materiału do pierwotnego kształtu po usunięciu naprężeń. Wyjaśniają, że jeśli majonez zostanie poddany naprężeniom, nastąpi deformacja, przypominająca tradycyjny stopiony metal. Jeśli jednak naprężenie zostanie usunięte, powraca on do swojego pierwotnego kształtu.
Odkrycia te mogą mieć kluczowe znaczenie w opóźnianiu lub nawet tłumieniu niestabilności, poprawiając w ten sposób wydajność syntezy jądrowej. Zwłaszcza że badacze zidentyfikowali przy okazji warunki, które maksymalizują powrót sprężysty, potencjalnie opóźniając lub całkowicie eliminując niestabilność. Ta wiedza może doprowadzić do zaprojektowania kapsuł termojądrowych, które mogą "nigdy nie stać się niestabilne", znacząco przyczyniając się do postępu w dziedzinie syntezy jądrowej.
***
Co myślisz o pracy redakcji Geekweeka? Oceń nas! Twoje zdanie ma dla nas znaczenie.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
