Der große Durchbruch der Kernfusionstechnologie könnte an einem unerwarteten Ort stattfinden: Mayonnaise.
In einer neuen Studie, die im Mai in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Körperliche ÜberprüfungWissenschaftler gaben die cremige Soße mit einem Schneebesen in eine Maschine und drehten sie, um zu sehen, unter welchen Bedingungen sie floss.
„Wir verwenden Mayonnaise, weil sie sich wie ein Feststoff verhält, aber wenn sie einem Druckgefälle ausgesetzt wird, beginnt sie zu fließen“, sagte der Hauptautor der Studie. Arindam Banerjeesagte ein Maschinenbauingenieur an der Lehigh University in Pennsylvania Stellungnahme.
Dieser Prozess könnte helfen, die Physik zu erklären, die bei extrem hohen Temperaturen und Drücken in Kernfusionsreaktoren auftritt – ohne dass diese extremen Bedingungen geschaffen werden müssen.
Bezogen auf: Der Bau des weltweit größten Kernfusionsreaktors ist endlich abgeschlossen, er wird aber erst in weiteren 15 Jahren in Betrieb sein.
Kernfusion Kernenergie erzeugt im Kern von Sternen Helium aus Wasserstoff. Theoretisch könnte Helium eine nahezu unbegrenzte Quelle sauberer Energie auf der Erde sein – wenn die Reaktion mehr Energie produzieren kann, als sie verbraucht.
Es ist eine schwierige Aufgabe; Die Sternfusion findet bei 27 Millionen Grad Fahrenheit (15 Millionen Grad Celsius) statt. Laut NASADie starke Schwerkraft des Sterns zwingt die Wasserstoffatome dazu, miteinander zu verschmelzen und so ihre natürliche Abstoßung zu überwinden. Aber auf der Erde gibt es keinen derart überwältigenden Druck, daher müssen von Menschen gebaute Fusionsreaktoren in Betrieb genommen werden. Zehnmal heißer als die Sonne.
Um diese unglaublichen Temperaturen zu erreichen, verwenden Wissenschaftler mehrere Methoden, darunter eine Methode namens Trägheitseinschluss.
Bei diesem Verfahren frieren Physiker erbsengroße Gaskörner – normalerweise eine Mischung aus schweren Isotopen oder Versionen von Wasserstoff – in Metallkapseln ein. Anschließend bestrahlen sie die Pellets mit einem Laser und erhitzen das Gas blitzschnell auf 400 Millionen F (222 Millionen °C) – im Idealfall verwandeln sie es in ein Plasma, in dem eine Fusion stattfinden kann, heißt es in der Pressemitteilung.
Leider möchte sich das Wasserstoffgas ausdehnen, wodurch die Metallschmelze explodiert. Bevor der Wasserstoff Zeit zum Verschmelzen hatZu dieser Explosion kommt es, wenn die Metallkapsel in eine instabile Phase übergeht und zu fließen beginnt.
Banerjees Team erkannte, dass sich geschmolzenes Metall bei niedrigen Temperaturen wie Mayonnaise verhält: Es kann elastisch sein, was bedeutet, dass es beim Drücken zurückspringt, oder plastisch, was bedeutet, dass es nicht zurückspringt oder fließt.
„Wenn man Druck auf Mayonnaise ausübt, beginnt sie sich zu verformen, aber wenn man den Druck wegnimmt, kehrt sie in ihre ursprüngliche Form zurück“, sagte er. „Es gibt also eine elastische Phase, gefolgt von einer stabilen plastischen Phase. In der nächsten Phase beginnt es zu fließen, und hier beginnt die Instabilität.“
In der neuen Studie gaben die Forscher Mayonnaise in eine Maschine, die eine Emulsion aus Eiern und Öl beschleunigte, bis sie zu fließen begann. Anschließend beschrieben sie die Bedingungen, unter denen die Soße zwischen einem plastischen, elastischen und instabilen Zustand übergeht.
„Wir haben die Bedingungen gefunden, unter denen eine robuste Erholung möglich war, und wie sie maximiert werden konnte, um die Instabilität zu verzögern oder vollständig zu unterdrücken“, sagte Banerjee.
Die Studie fand auch Bedingungen, die eine höhere Energieproduktion ermöglichen.
Natürlich unterscheiden sich Hot-Mineral-Kapseln in vielerlei Hinsicht von Mayonnaise. Es bleibt also abzuwarten, ob sich die Erkenntnisse des Teams auf Plasmakörner übertragen lassen, die um ein Vielfaches heißer sind als die Sonne.
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