Науковці вивчили проблему стабільності ядерного синтезу за допомогою․․․ майонезу

А тепер серйозно

Намагаючись зрозуміти складнощі ядерного синтезу, команда під керівництвом Аріндама Банерджі, професора машинобудування та механіки Пола Б. Рейнхольда з Університету Лехай, справді використала майонез.

Цей продукт допоміг дослідникам зрозуміти структурну цілісність термоядерних капсул, що використовуються в інерційному термоядерному синтезі – процесі, який може революціонізувати виробництво енергії.

Інерційний термоядерний синтез передбачає стиснення і нагрівання капсул, наповнених ізотопами водню, для ініціювання реакції ядерного синтезу. Цей процес вимагає відтворення екстремальних умов, притаманних Сонцю, з температурами, що сягають мільйонів градусів Кельвіна, і тиском у діапазоні гігапаскалів.

Однак однією з головних перешкод є управління гідродинамічною нестабільністю, яка виникає в стані плазми, що потенційно знижує вихід енергії.

Як тут допоміг майонез

Банерджі та його команда використали майонез для моделювання поведінки термоядерних капсул. Майонез поводиться як тверде тіло, але під дією тиску він починає тексти, що робить його ідеальним аналогом для вивченні явища, яке виникає, коли матеріали різної густини взаємодіють під дією протилежних градієнтів густини й тиску.

Крім того, використання соусу усуває ризики, які з'являються за умов високих температур та тиску, які доволі важко контролювати.

Результати нетрадиційного підходу

Використовуючи спеціально побудовану установку з обертовим колесом у Лабораторії турбулентного змішування Банерджі, дослідники змогли імітувати умови текучої плазми. Вони виявили, що майонез проходить кілька фаз, перш ніж стає нестабільним: еластична фаза, стабільна пластична фаза і, нарешті, текуча фаза, де відбувається нестабільність.

Розуміння цих переходів має вирішальне значення для прогнозування й контролю нестабільності в реальних термоядерних капсулах.

Команда Банерджі, включно з колишнім аспірантом і першим автором Ареном Боячі, дослідила властивості матеріалу, геометрію збурень і швидкість прискорення, що впливають на нестійкість Релея-Тейлора. Вони визначили умови, за яких пружне відновлення може затримати або придушити нестійкість, надаючи цінну інформацію для проектування більш стабільних термоядерних капсул.

Наслідки дослідження

Хоча властивості реальних термоядерних капсул значно відрізняються від м'яких твердих тіл, які використовувалися в їхніх експериментах, Банерджі сподівається, що їхні дані можуть підвищити передбачуваність під час реальних застосувань.