Майонез помогает ученым понять физику термоядерного синтеза

Майонез — ключевой ингредиент в исследованиях фаз неустойчивости Рэлея-Тейлора, которые могут помочь в разработке будущих процессов термоядерного синтеза.

«Мы работаем над структурной целостностью капсул для синтеза, используемых в инерциальном термоядерном синтезе, и майонез помогает нам в поиске решений», — говорит Ариндам Банерджи, профессор машиностроения и механики Университета Лехай (США).

Термоядерный синтез — это процесс, который питает энергией Солнце. Если бы его удалось воспроизвести на Земле, это могло бы обеспечить человечество практически неисчерпаемым и чистым источником энергии. Однако воссоздание экстремальных условий Солнца — невероятно сложная задача. Инерциальный термоядерный синтез дает ядерные реакции через быстрое сжатие и нагрев капсул, заполненных топливом — изотопами водорода. При экстремальных температурах и давлении эти капсулы плавятся и образуют плазму, которая может генерировать энергию.

Банерджи и его команда исследовали проблему, известную как неустойчивость Рэлея-Тейлора. Состояние возникает между материалами разной плотности, когда градиенты плотности и давления направлены в противоположных направлениях, создавая нестабильность. Ученые использовали специально изготовленную, единственную в своем роде вращающуюся колесную установку, чтобы имитировать условия потока плазмы. 

«Речь идет о миллионах градусов Кельвина и гигапаскалях давления — мы пытаемся смоделировать условия на Солнце. Одна из главных проблем этого процесса заключается в том, что в плазменном состоянии возникают гидродинамические неустойчивости, которые могут снизить выход энергии. Мы обнаружили условия, при которых возможно упругое восстановление, и как его можно максимизировать, чтобы задержать или полностью подавить нестабильность», — объясняет Банерджи.

Это важное открытие, которое может повлиять на дизайн капсул таким образом, чтобы те оставались стабильными.

Команда использует майонез, потому что он ведет себя как твердое тело, но при воздействии градиента давления начинает течь. Это позволяет избежать необходимости создания высоких температур и давлений, которыми крайне сложно управлять во время тестов. Научная статья вышла в Physical Review E.

«Мы пытаемся повысить предсказуемость того, что произойдет с этими расплавленными капсулами плазмы высокой температуры и высокого давления, с помощью экспериментов с использованием майонеза во вращающемся колесе. Мы все работаем над тем, чтобы сделать инерциальный синтез дешевле и, следовательно, достижимым», — говорит Банерджи.