Stabiele kernfusie is dichterbij... dankzij mayonaise: de ontdekking in een wetenschappelijke studie
Public Domain / Freepik
Onderzoek naar nieuwe energiebronnen is actiever dan ooit, maar het gaat niet alleen om het opgeven van fossiele brandstoffen of het ontwikkelen van duurzame energie. Hoewel het grote doel is om stabiele en effectieve kernfusie te bereiken, gaan niet alle ontwikkelingen op dezelfde manier. Een groep onderzoekers aan de Lehigh University heeft bijvoorbeeld een verband ontdekt tussen kernfusie... en mayonaise, naar verluidt een belangrijk “ingrediënt” in het onderzoek. Laten we eens kijken hoe dit mogelijk is.
Mayonaise en kernfusie
Als praten over een “ingrediënt” zeker een metaforisch middel is, is mayonaise ongetwijfeld een nuttige stof voor onderzoek naar kernfusie. Dit preparaat kan namelijk gebruikt worden om de complexe verschijnselen te bestuderen die optreden tijdens kernfusie, juist vanwege de visco-elastische eigenschappen. Anders gezegd: mayonaise kan het gedrag van plasma onder bepaalde drukomstandigheden simuleren. Ja, maar in welke zin?
In de regel kan mayonaise worden beschouwd als een vaste substantie die, wanneer het wordt blootgesteld aan een drukgradiënt, van toestand verandert van vast naar vloeibaar, op een vergelijkbare manier als de overgang van plasma in fusiereactoren. Als gevolg hiervan hebben twee wetenschappelijke onderzoeken op mayonaise gebaseerde modellen benut om de fysica van kernfusie te bestuderen zonder hun toevlucht te hoeven nemen tot de extreme omstandigheden ervan. En ze behaalden een aantal behoorlijk interessante resultaten.
Mayonaise als model voor kernfusie
EUROfusione/Wikimedia Commons - CC BY 4.0
Een eerste onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review E in 2019, uitgevoerd door onderzoekers van Lehigh University, was gericht op het begrijpen van de fysica achter kernfusie. In feite praten we meestal over traagheidsfusie, dat wil zeggen waarbij bij de kernreacties capsules betrokken zijn die gevuld zijn met waterstof. Deze worden verwarmd en gecomprimeerd om de vorming van plasma en daarmee de opwekking van grote hoeveelheden energie op gang te brengen. Er is echter een probleem: traagheidsopsluitingsfusie genereert hydrodynamische instabiliteiten die de voortgang van de reactie kunnen beïnvloeden. Wat te doen?
De studie richt zich op het analyseren van hoe het gebruik van mayonaise het mogelijk maakt het gedrag van plasma te modelleren, onder de juiste drukomstandigheden. Kortom, nog voordat de stroming onstabiel wordt, zijn er verschillende overgangsfasen waar te nemen waarin de mayonaise nog steeds stabiel is.
Eindelijk een stabiele kernfusie?
Inzicht in de overgangsfasen van eerst mayonaise en dan plasma zou het echt mogelijk kunnen maken om instabiliteiten tijdens kernfusie te voorspellen en te beheersen. Op het spel staat, zoals we weten, de mogelijkheid om schone energie in enorme hoeveelheden te produceren. Daarom heeft het team van onderzoekers een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review E, waarin ze zich verdiepen in de studie van instabiliteiten tijdens reacties, met name Rayleigh-Taylor instabiliteiten.
Terwijl ze de mayonaise bestuderen, hebben wetenschappers ontdekt hoe ze het herstel van het materiaal kunnen maximaliseren en de instabiliteit volledig kunnen onderdrukken. Dit is een noodzakelijke vooruitgang in het onderzoek naar kernfusie, hoewel mayonaise iets heel anders is als plasma. Kortom, het is misschien nog te vroeg om te praten over echte kernfusie, een energiebron die vandaag de dag even nuttig als noodzakelijk is. Toch hebben de twee onderzoeken van het team van Lehigh University aangetoond hoe het mogelijk is om het resultaat in kleine stappen te bereiken... en met een beetje mayonaise.
