Pesquisadores estão usando maionese para melhorar experimentos de fusão nuclear

Uma equipe de pesquisadores que investiga a resistência das cápsulas que contêm combustível para reações de fusão recorreu a um aliado surpreendente na busca por um material melhor: a maionese.

“Ainda estamos trabalhando no mesmo problema, que é a integridade estrutural das cápsulas de fusão usadas na fusão por confinamento inercial, e a Real Mayonnaise da Hellmann’s ainda nos ajuda na busca por soluções”, disse Arindam Banerjee, engenheiro mecânico da Lehigh University. e coautor do artigo, em uma universidade liberar. A pesquisa da equipe foi publicado no início deste ano em Revisão Física E.

Esqueça a maionese por um segundo. O que é fusão nuclear, novamente?

A fusão nuclear é a reação que alimenta estrelas como o nosso Sol. Resumindo, ocorre quando dois ou mais núcleos leves se fundem para produzir um núcleo mais pesado, gerando uma enorme quantidade de energia no processo. Na Terra, o aproveitamento de tal energia significaria uma alternativa fiável às fontes de energia baseadas no carbono, que gera enormes quantidades de energia a partir de reacções iniciais que utilizam muito menos; em grande escala, significaria um futuro mais limpo e verde para o nosso planeta.

Em laboratório, a fusão nuclear é feita de duas maneiras diferentes. Uma maneira é usar um dispositivo em forma de toro chamado tokamak, que usa campos magnéticos para controlar um plasma interno e induzir reações de fusão. Outra forma é explodir uma pequena bolinha de combustível com lasers, causando a fusão. O último método é a maneira como os cientistas da Instalação Nacional de Ignição do Departamento de Energia geraram uma quantidade recorde de energia a partir de sua reação em 2022. Mas isso não quer dizer que os tokamaks sejam um mau caminho a percorrer; no início deste ano, o tokamak JET no Reino Unido produziu mais de 69 megajoules de energia, 20 vezes mais energia do que a reação da National Ignition Facility.

“Nesses extremos, estamos falando de milhões de graus Kelvin e gigapascais de pressão enquanto tentamos simular as condições do Sol”, diz Banerjee. “Um dos principais problemas associados a este processo é que o estado do plasma forma essas instabilidades hidrodinâmicas, o que pode reduzir o rendimento energético.”

Na busca pela fusão nuclear que produza mais energia do que consome, ambos os métodos de fusão serão úteis. Os diferentes métodos produzem diversos insights sobre a praticidade e eficiência de vários aspectos do processo de fusão.

O que a maionese tem a ver com isso?

A maionese é uma emulsão de ovo, óleo e um ácido como o vinagre. Algumas pessoas não gostam disso. O condimento também é a chave para um queijo grelhado perfeito (desculpas se discordar). Mas nesta pesquisa de fusão, a maionese ajudou a equipe a investigar uma instabilidade que ocorre entre materiais de diferentes densidades quando os gradientes de densidade e pressão se movem de forma oposta.

“Usamos maionese porque ela se comporta como um sólido, mas quando submetida a um gradiente de pressão começa a fluir”, disse Banerjee.

“Tal como acontece com um metal fundido tradicional, se você colocar pressão na maionese, ela começará a se deformar, mas se você remover a pressão, ela voltará ao seu formato original”, acrescentou. “Portanto, há uma fase elástica seguida por uma fase plástica estável. A próxima fase é quando começa a fluir e é aí que a instabilidade entra em ação.”

Compreender precisamente quando ocorrem as instabilidades na maionese pode ajudar os cientistas a controlar as condições que dão origem às instabilidades. Ao atrasar ou suprimir as instabilidades, os pesquisadores que trabalham na fusão de confinamento podem manter a reação de fusão por mais tempo.

A equipe de pesquisa teve sorte de ter ido à loja antes de mim. Porque se eu tivesse chegado lá primeiro, esta maionese teria acabado espalhada por algumas fatias de pão numa frigideira de ferro fundido, em vez de ajudar os cientistas a explorar a viabilidade de um futuro baseado na fusão nuclear.