Wat als mayonaise de oplossing was die wetenschappers zochten om kernfusie onder controle te houden?

Van mayonaise tot starpower: een doorbraak in kernfusie.

Onderzoekers van Lehigh University onderzoeken innovatieve manieren om mayonaise te gebruiken om de geheimen van kernfusie te ontsluieren, die wordt gezien als een schone, onuitputtelijke energiebron.

Lees ook:

Wat is de “mayonaise” in kernfusie?

In de context van kernfusieonderzoek wordt mayonaise niet gebruikt als voedselingrediënt, maar als analoog model voor het bestuderen van complexe fenomenen. Vanwege zijn visco-elastische eigenschappen kan mayonaise het gedrag van plasma onder bepaalde drukomstandigheden nabootsen. Wanneer ze worden blootgesteld aan een drukgradiënt, veranderen ze van vast naar vloeibaar, vergelijkbaar met de overgang van plasma onder de extreme temperatuur- en drukomstandigheden in fusiereactoren. Deze analogie stelt onderzoekers in staat potentiële reacties en instabiliteit te visualiseren en te beheersen in een meer toegankelijke en minder risicovolle laboratoriumomgeving, wat waardevolle inzichten oplevert in het ontwerp van kernfusiereacties.

Dit Chinese team doet een cruciale ontdekking voor de toekomst van kernfusie

Onverwachte parallel met plasma

Mayonaise, hoewel normaal gesproken vast, begint te stromen wanneer deze wordt blootgesteld aan een drukgradiënt, legt professor Arindam Banerjee en Paul B. Reinhold hoogleraar werktuigbouwkunde aan de Lehigh University uit. Deze eigenschap lijkt op het gedrag van plasma onder vergelijkbare omstandigheden, waardoor het een uitstekend model is voor het bestuderen van de fysica van kernfusie zonder de extreme temperatuur- en drukbeperkingen die normaal gesproken vereist zijn.

Fusie door traagheidsopsluiting

Kernfusie, het proces dat de zon aandrijft, is een onbeperkte energiebron. Eén manier om dit te bereiken is traagheidsfusie (ICF), waarbij kleine capsules gevuld met waterstofisotopen, de brandstof voor fusiereacties, worden samengedrukt en verwarmd. Onder enorme druk en temperatuur verandert de brandstof in plasma dat energie kan opwekken.

Instabiliteit Riley Taylor

Hydrodynamische instabiliteiten, zoals Rayleigh-Taylor-instabiliteit (RTI), vormen echter grote obstakels voor ICF. RTI treedt op wanneer materialen met verschillende dichtheden worden blootgesteld aan tegengestelde drukken en dichtheidsgradiënten. Om RTI in een gecontroleerde omgeving te bestuderen, wendde het onderzoeksteam zich tot mayonaise, waardoor nauwkeurig onderzoek mogelijk was zonder de zware omstandigheden die doorgaans vereist zijn.

Belangrijke ontdekkingen

Door het gebruik van mayonaise konden de onderzoekers observeren hoe materiaaleigenschappen, turbulentiegeometrie en versnellingssnelheid de overgang tussen verschillende stadia van RTI beïnvloeden. Ze hebben omstandigheden geïdentificeerd waaronder de elasticiteit kan worden hersteld, waarbij het materiaal terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm nadat de spanning is verwijderd.

Op weg naar stabiele fusiecapsules

De bevindingen van het team kunnen van cruciaal belang zijn bij het vertragen of zelfs elimineren van instabiliteit, waardoor de efficiëntie van het fusieproces wordt verbeterd. Ze ontdekten onder welke omstandigheden een veerkrachtig herstel mogelijk is en hoe dit kan worden gemaximaliseerd om de instabiliteit uit te stellen of helemaal te elimineren. Dit zou kunnen helpen bij het ontwerpen van fusiecapsules die ‘nooit onstabiel kunnen worden’.

Deze energiegigant laat Frankrijk schitteren in de Verenigde Staten met dit prestigieuze contract voor de kerncentrale van Arkansas

Dit artikel onderzoekt een veelbelovende vooruitgang op het gebied van kernfusie, waarbij onderzoekers mayonaise gebruiken om dynamische plasma-instabiliteit te modelleren en te begrijpen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor stabielere en efficiëntere fusiereactoren. Dit onderzoek toont niet alleen de vindingrijkheid van wetenschappelijke methoden aan, maar benadrukt ook het potentieel van onconventionele methoden om technologische doorbraken te bereiken.

bron : Lehigh Universiteit