يستخدم الباحثون المايونيز لتحسين تجارب الاندماج النووي
تحول فريق من الباحثين الذين يدرسون قوة الكبسولات التي تحتوي على وقود للتفاعلات الاندماجية إلى حليف مفاجئ في سعيهم للحصول على مادة أفضل: المايونيز.
وقال أريندام بانيرجي، وهو مهندس ميكانيكي في جامعة ليهاي: “ما زلنا نعمل على نفس المشكلة، وهي السلامة الهيكلية لكبسولات الاندماج المستخدمة في اندماج الحبس بالقصور الذاتي، ولا يزال مايونيز هيلمان الحقيقي يساعدنا في البحث عن حلول”. وشارك في تأليف الورقة في بيان جامعي. تم نشر بحث الفريق في وقت سابق من هذا العام في المراجعة البدنية ه.
ننسى المايونيز لثانية واحدة. ما هو الاندماج النووي مرة أخرى؟
الاندماج النووي هو التفاعل الذي يزود النجوم مثل شمسنا بالطاقة. باختصار، يحدث ذلك عندما تندمج نواتان خفيفتان أو أكثر لإنتاج نواة أثقل، مما يولد كمية هائلة من الطاقة في هذه العملية. على الأرض، فإن تسخير مثل هذه الطاقة يعني بديلاً يمكن الاعتماد عليه لمصادر الطاقة المعتمدة على الكربون، وهو البديل الذي يولد كميات هائلة من الطاقة من التفاعلات الأولية التي تستخدم كميات أقل بكثير؛ وعلى نطاق واسع، فإن ذلك يعني مستقبلًا أنظف وأكثر اخضرارًا لكوكبنا.
في المختبرات، يتم إجراء الاندماج النووي بطريقتين مختلفتين. إحدى الطرق هي استخدام جهاز على شكل طوري يسمى توكاماك، والذي يستخدم المجالات المغناطيسية للتحكم في البلازما الداخلية وتحفيز تفاعلات الاندماج. والطريقة الأخرى هي تفجير كرية صغيرة من الوقود بالليزر، مما يسبب الاندماج. الطريقة الأخيرة هي الطريقة التي قام بها العلماء في مرفق الإشعال الوطني التابع لوزارة الطاقة بتوليد كمية قياسية من الطاقة من تفاعلهم في عام 2022. ولكن هذا لا يعني أن التوكاماك هي طريقة سيئة؛ في وقت سابق من هذا العام، أنتج JET tokamak في المملكة المتحدة أكثر من 69 ميجاجول من الطاقة، أي 20 مرة أكثر من الطاقة التي ينتجها تفاعل مرفق الإشعال الوطني.
يقول بانيرجي: “في تلك الحالات القصوى، أنت تتحدث عن ملايين الدرجات كلفن وجيجا باسكال من الضغط بينما تحاول محاكاة الظروف في الشمس”. “إحدى المشاكل الرئيسية المرتبطة بهذه العملية هي أن حالة البلازما تشكل حالات عدم الاستقرار الهيدروديناميكي، والتي يمكن أن تقلل من إنتاج الطاقة.”
في السعي لتحقيق الاندماج النووي الذي ينتج طاقة أكثر مما يستهلك، ستكون كلتا طريقتي الاندماج مفيدة. تسفر الطرق المختلفة عن رؤى متعددة حول التطبيق العملي وكفاءة الجوانب المختلفة لعملية الدمج.
ما علاقة المايونيز بالأمر؟
المايونيز عبارة عن مستحلب من البيض والزيت وحمض مثل الخل. بعض الناس لا يحبون ذلك. يعد البهار أيضًا مفتاح الجبن المشوي المثالي (نعتذر إذا كنت لا توافق على ذلك). ولكن في بحث الاندماج هذا، ساعد المايونيز الفريق على التحقق من عدم الاستقرار الذي يحدث بين المواد ذات الكثافات المختلفة عندما تتحرك تدرجات الكثافة والضغط بشكل معاكس.
وقال بانيرجي: “نحن نستخدم المايونيز لأنه يتصرف وكأنه مادة صلبة، ولكن عندما يتعرض لتدرج الضغط، فإنه يبدأ في التدفق”.
وأضاف: “كما هو الحال مع المعدن المنصهر التقليدي، إذا قمت بالضغط على المايونيز، فسوف يبدأ في التشوه، ولكن إذا قمت بإزالة الضغط، فإنه يعود إلى شكله الأصلي”. “لذلك هناك مرحلة مرنة تليها مرحلة بلاستيكية مستقرة. المرحلة التالية هي عندما يبدأ التدفق، وهنا يبدأ عدم الاستقرار”.
إن الفهم الدقيق لوقت حدوث عدم الاستقرار في المايونيز يمكن أن يساعد العلماء على التحكم في الظروف التي تؤدي إلى عدم الاستقرار في المقام الأول. ومن خلال تأخير أو قمع حالات عدم الاستقرار، يمكن للباحثين الذين يعملون على الاندماج المحتجز الحفاظ على تفاعل الاندماج لفترة أطول.
فريق البحث محظوظ لأنهم ذهبوا إلى المتجر قبل أن أفعل ذلك. لأنني لو كنت قد وصلت إلى هناك أولاً، لكان هذا المايونيز قد انتهى به الأمر مدهونًا على شريحتين من الخبز يغليان في مقلاة من حديد الزهر، بدلاً من مساعدة العلماء على استكشاف إمكانية تحقيق مستقبل قائم على الاندماج النووي.
