Обикновена майонеза за изучаването на термоядрения синтез?

През последните няколко години група учени от Университета Лехий (Lehigh University) в Пенсилвания използва обикновена майонеза за моделиране на плазмената нестабилност на граничната повърхност. Нейното поведение доста точно имитира физиката на горивните капсули по време на инерционно контролираната термоядрена реакция. Новата работа на учените е посветена на изучаването на фазите на плазмената нестабилност въз основа на наблюдения на поведението на майонезата на стенда.

Както е известно, инерционно управляемият термоядрен синтез се основава на лазери (или ток), които поразяват горивна капсула в центъра на мишена. Преди около две години съоръжението NIF в САЩ за първи път произведе повече енергия, отколкото е необходимо за стартиране на реакцията на термоядрен синтез. Въпреки това реакцията на бомбардиране на капсулата с деутерий-тритиево гориво не винаги протича гладко. Тя може да се взриви, преди плазмата да е успяла да реагира. Част от горивото успява да се превърне в газ (плазма), а останалата част остава в течно състояние. Твърде неочаквано се оказа, че майонезата дава възможност за пресъздаване на сходни процеси, които се поддават на опростени и безопасни анализи, без да се налага да се организират скъпи експерименти.

„Все още работим по същия проблем, който е изследване на структурната цялост на термоядрените капсули, използвани в термоядрения синтез с инерционно ограничаване, и оригиналната майонеза на Hellmann все още ни помага да намираме решения“, казва Ариндам Банерджи, професор по машинно инженерство и механика в Университета в Лехи и председател на катедрата по термоядрен синтез.

„Използваме майонеза, защото тя се държи като твърд продукт, но започва да тече, когато е изложена на разлика в налягането“, обясняват авторите на новата научна работа. – Използването на соса също така елиминира необходимостта от високи температури и налягания, които са изключително трудни за контролиране“.

За експериментите си с майонеза изследователите са създали специално изработено и единствено по рода си въртящо се колело, което симулира условията на плазмения поток. Веднага щом ускорението превишило критичната стойност, майонезата започва да тече. По-конкретно учените са установили, че майонезата е преминала през няколко фазови състояния още преди да започне нестабилността. При прилагане на сила тя става гъвкава, а след това преминава в стабилна пластична фаза. В следващата фаза на въздействие майонезата започва да тече и именно тогава настъпва нестабилността.

Според учените разбирането на прехода между еластичната и стабилната пластична фаза е от решаващо значение, тъй като знаейки кога започва пластичната деформация, изследователите могат да разберат кога настъпва нестабилността. В новата работа учените се опитват да контролират състоянието на майонезата, така че тя да остане в рамките на тази еластична или стабилна пластична фаза. С други думи, да стане така, че „плазмата“ да остане в стабилно състояние и да не заплашва с неконтролируема експлозия горивната капсула.

Това доста странно решение помогна да се измерят условията за възстановяване на плазмата в стабилно състояние, което е първата научна работа в света по тази тема. Друг е въпросът как да се съпоставят резултатите, получени върху майонеза, с реалната плазма в термоядрен реактор. Учените все още нямат категоричен отговор на този въпрос. Но те работят по него.