Em um avanço surpreendente no campo da física e engenharia, pesquisadores têm explorado uma metodologia inovadora utilizando maionese para entender e viabilizar a fusão nuclear. A maionese, conhecida por sua textura cremosa que se comporta como um sólido até ser submetida a um gradiente de pressão, está sendo estudada no Laboratório de Mistura Turbulenta.
Segundo o principal autor do estudo, Arindam Banerjee, engenheiro mecânico, a maionese foi escolhida porque “se comporta como um sólido, mas quando submetida a um gradiente de pressão, começa a fluir”. Esta propriedade poderá ajudar a compreender o comportamento errático do plasma dentro dos reatores de fusão nuclear, sem a necessidade de alcançar os 15 milhões de graus Celsius normalmente exigidos para a fusão nuclear.
Por que a Maionese é Estudada na Fusão Nuclear?
O objetivo principal deste estudo é entender o comportamento do plasma em temperaturas ultra-altas, sendo que os processos tradicionais de aquecimento são energeticamente caros. A NASA explica que a energia utilizada para criar essas condições de alta temperatura é maior do que a energia resultante da fusão nuclear, tornando o processo inviável.
Como funciona o confinamento inercial?
Para se alcançar temperaturas de 222 milhões de graus Celsius, os físicos utilizam o confinamento inercial. Este método envolve:
- Congelar pastilhas de hidrogênio do tamanho de uma ervilha em cápsulas de metal.
- Usar lasers para aquecer essas cápsulas, aquecendo o gás no interior até que ele se torne um plasma.
Esse plasma, um fluido ionizado, é onde a fusão pode ocorrer. Entretanto, as cápsulas muitas vezes se tornam instáveis devido à alta pressão e temperatura, semelhante a como a maionese “desanda” na cozinha, de acordo com o estudo feito pela equipe de Banerjee.
O que é a Instabilidade de Rayleigh-Taylor?
A instabilidade de Rayleigh-Taylor ocorre em sistemas onde materiais de diferentes densidades interagem. No contexto da fusão nuclear, essa instabilidade ocorre entre o plasma de alta energia e o metal que contém o hidrogênio, resultando em comportamentos erráticos e, frequentemente, falhas na fusão.
No estudo recente, os autores examinaram como essas instabilidades se comportam e quais parâmetros podem ser ajustados para controlar ou até suprimir completamente essas instabilidades:
- Identificação das condições que permitem a recuperação elástica nas cápsulas.
- Exploração das condições sobre como maximizar essa recuperação para evitar instabilidades.
Quais as perspectivas futuras da pesquisa?
Além de abrir novas possibilidades para o design de cápsulas de fusão nuclear, este estudo fornece dados inéditos e orientações práticas que podem ser aplicadas em experimentos futuros. Os pesquisadores estão agora focados em entender como esses dados se comportam dentro de cápsulas de fusão reais, onde as condições são significativamente mais extremas do que as simuladas com maionese.
Arindam Banerjee explica que a meta não é criar um modelo perfeito, mas “aumentar a previsibilidade do que aconteceria com essas cápsulas de plasma derretidas, de alta temperatura e alta pressão com esses experimentos analógicos”.
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