Ученые изучили проблему стабильности ядерного синтеза с помощью․․․․ майонеза

А теперь серьезно

Пытаясь понять сложности ядерного синтеза, команда под руководством Ариндама Банерджи, профессора машиностроения и механики Пола Б. Рейнхольда из Университета Лехай, действительно использовала майонез.

А тем временем Ограничение термоядерного синтеза, которое считали законом, было ложью: его превзошли в десять раз

Этот продукт помог исследователям понять структурную целостность термоядерных капсул, используемых в инерционном термоядерном синтезе – процессе, который может революционизировать производство энергии.

Инерционный термоядерный синтез предполагает сжатие и нагрев капсул, наполненных изотопами водорода, для инициирования реакции ядерного синтеза. Этот процесс требует воссоздания экстремальных условий, присущих Солнцу, с температурами, достигающими миллионов градусов Кельвина, и давлением в диапазоне гигапаскалей.

Однако одним из главных препятствий является управление гидродинамической нестабильностью, которая возникает в состоянии плазмы, что потенциально снижает выход энергии.

Как здесь помог майонез

Банерджи и его команда использовали майонез для моделирования поведения термоядерных капсул. Майонез ведет себя как твердое тело, но под действием давления он начинает тексты, что делает его идеальным аналогом для изучении явления, которое возникает, когда материалы разной плотности взаимодействуют под действием противоположных градиентов плотности и давления.

Кроме того, использование соуса устраняет риски, которые появляются в условиях высоких температур и давления, которые довольно трудно контролировать.

Результаты нетрадиционного подхода

Используя специально построенную установку с вращающимся колесом в Лаборатории турбулентного смешивания Банерджи, исследователи смогли имитировать условия текучей плазмы. Они обнаружили, что майонез проходит несколько фаз, прежде чем становится нестабильным: эластичная фаза, стабильная пластическая фаза и, наконец, текучая фаза, где происходит нестабильность.

Понимание этих переходов имеет решающее значение для прогнозирования и контроля нестабильности в реальных термоядерных капсулах.

Команда Банерджи, включительно с бывшим аспирантом и первым автором Ареном Боячи, исследовала свойства материала, геометрию возмущений и скорость ускорения, влияющие на неустойчивость Рэлея-Тейлора. Они определили условия, при которых упругое восстановление может задержать или подавить неустойчивость, предоставляя ценную информацию для проектирования более стабильных термоядерных капсул.

К теме Ученые визуализировали то, что происходит внутри термоядерного реактора во время синтеза

Последствия исследования

Хотя свойства реальных термоядерных капсул значительно отличаются от мягких твердых тел, которые использовались в их экспериментах, Банерджи надеется, что их данные могут повысить предсказуемость во время реальных применений.