Dalla maionese allo star power: una svolta nella fusione nucleare.
I ricercatori della Lehigh University stanno esplorando modi innovativi di utilizzare la maionese per svelare i segreti della fusione nucleare, considerata una fonte di energia pulita e inesauribile.
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Cos'è la “maionese” nella fusione nucleare?
Nel contesto della ricerca sulla fusione nucleare, la maionese non viene utilizzata come ingrediente alimentare, ma come modello analogo per lo studio di fenomeni complessi. A causa delle sue proprietà viscoelastiche, la maionese può imitare il comportamento del plasma in determinate condizioni di pressione. Quando esposti a un gradiente di pressione, cambiano lo stato da solido a liquido, simile alla transizione del plasma nelle condizioni estreme di temperatura e pressione nei reattori a fusione. Questa analogia consente ai ricercatori di visualizzare e controllare potenziali reazioni e instabilità in un ambiente di laboratorio più accessibile e meno rischioso, fornendo preziose informazioni sulla progettazione delle reazioni di fusione nucleare.
Questo team cinese sta facendo una scoperta cruciale per il futuro della fusione nucleare
Parallelo inaspettato con il plasma
La maionese, sebbene normalmente solida, inizia a fluire quando viene esposta a un gradiente di pressione, spiega il professor Arindam Banerjee, professore di ingegneria meccanica Paul B. Reinhold alla Lehigh University. Questa proprietà ricorda il comportamento del plasma in condizioni simili, rendendolo un modello eccellente per studiare la fisica della fusione nucleare senza i vincoli estremi di temperatura e pressione normalmente richiesti.
Fusione per confinamento inerziale
La fusione nucleare, il processo che alimenta il sole, è una fonte di energia illimitata. Un modo per raggiungere questo obiettivo è la fusione inerziale (ICF), che prevede la compressione e il riscaldamento di piccole capsule riempite con isotopi di idrogeno, il carburante per le reazioni di fusione. Sotto pressioni e temperature enormi, il carburante si trasforma in plasma in grado di generare energia.
Instabilità Riley Taylor
Tuttavia, le instabilità idrodinamiche, come l’instabilità di Rayleigh-Taylor (RTI), rappresentano i principali ostacoli nell’ICF. L'RTI si verifica quando materiali con densità diverse sono esposti a pressioni e gradienti di densità opposti. Per studiare l’RTI in un ambiente controllato, il gruppo di ricerca si è rivolto alla maionese, consentendo un’indagine precisa senza le dure condizioni tipicamente richieste.
Scoperte importanti
L'uso della maionese ha permesso ai ricercatori di osservare come le proprietà dei materiali, la geometria della turbolenza e la velocità di accelerazione influenzano la transizione tra le diverse fasi dell'RTI. Hanno identificato le condizioni in cui l'elasticità può essere ripristinata, dove il materiale ritorna alla sua forma originale dopo aver rimosso lo stress.
Verso capsule a fusione stabile
Le scoperte del team potrebbero essere cruciali per ritardare o addirittura eliminare l'instabilità, migliorando così l'efficienza del processo di fusione. Hanno scoperto le condizioni alle quali è possibile una ripresa resiliente e come può essere massimizzata per ritardare o eliminare del tutto l’instabilità. Ciò potrebbe aiutare a progettare capsule di fusione che “non potranno mai diventare instabili”.
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Questo articolo esplora un promettente progresso nel campo della fusione nucleare, in cui i ricercatori utilizzano la maionese per modellare e comprendere l’instabilità dinamica del plasma, aprendo la strada a reattori a fusione più stabili ed efficienti. Questa ricerca non solo dimostra l’ingegnosità dei metodi scientifici, ma evidenzia anche il potenziale degli approcci non convenzionali per raggiungere scoperte tecnologiche.
fonte : Università di Lehigh
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