Nedávné pátrání po vhodném materiálu na výrobu kapslí určených pro palivo k fúzním reakcím přivedlo výzkumníky k nečekanému zdroji – majonéze. Populární studená omáčka má totiž navzdory pochybám takřka ideální vlastnosti pro studium chování atomových jader.
Jaderná fúze je jevem, který je zkoumán již více než 100 let. Vzájemné slučování lehčích jader atomů do těžších za současného uvolňování obrovského množství energie je základem pohonu všech dosud známých hvězd, včetně našeho Slunce. Zatímco příroda tento proces již zvládla ovládnout, vědci na Zemi stále čekají na svůj průlomový objev. Ten by ale mohl konečně přijít, a to díky populární omáčce z oleje, vaječného žloutku a kyseliny.
Jadernou fúzi v laboratoři již umíme, účinnost je ale stále nízká
V laboratorních podmínkách se nukleární fúze provádí několika různými způsoby. Do nedávna poměrně rozšířenou variantou představuje použití tokamaků, speciálních zařízení ve tvaru torusu, kde je fúzní reakce vyvolána působením magnetického pole na vysokoteplotní plazma. Zajímavou alternativou je však indukce fúze za pomocí laseru ozařujícího malou peletu obsahující jaderné palivo. Právě tímto druhým postupem se v roce 2022 vědcům podařilo dosáhnout průlomového objevu, a získat tak z této reakce rekordní množství energie.
Whacky Science: Using Mayonnaise to Study Rayleigh-Taylor Instabilityhttps://t.co/ABN4l1XXrn
— hackaday (@hackaday) August 14, 2024
V současné době nelze jednoznačně říci, která z technologií bude pro využití jaderné fúze v energetice výhodnější, a vědci tak i dnes využívají oba principy. Reprodukovat podmínky panující v srdcích hvězd však není snadné. Jaderná fúze tak i při laboratorních podmínkách vyžaduje teploty milionů stupňů Celsia a tlaky v řádu gigapascalů. Plazma, které je zdrojem částic, má při těchto stavech tendenci se destabilizovat, čímž dochází ke značným energetickým ztrátám. Tento jev se pak nazývá Rayleigh-Taylorova nestabilita, nebo též RT nestabilita.
Majonéza pomohla se studiem nestability paliva pro jadernou fúzi
V této fázi vstupuje do výzkumu majonéza. Ta totiž díky svému složení vytváří dokonalou emulzi, kterou tým vědců v nedávné studii použil ke studiu RT nestability vznikající na rozhraní materiálů s rozdílnou hustotou. Omáčka se tak v experimentu chovala jako velmi pevná a stabilní látka, působením tlaku se však podobně jako roztavený kov začala deformovat a téct. Obnovením výchozích podmínek se přesto dokázala vrátit do původního stavu. Majonéza tak postupně přešla z elastické do plastické fáze, a právě během tohoto procesu vědci studovali projevy RT nestability, které hmota vykazovala.
Majonéza vědcům pomohla rozklíčovat jeden z jevů provázejících jadernou fúzi. Foto: Se souhlasem Wikimedia Commons
Pochopení toho, kdy a jak v majonéze k destabilizaci dochází, představuje významný posun v kontrole podmínek, které tento stav vyvolávají. Pokud by pak bylo možné tento proces regulovat či zcela eliminovat, mohla by v laboratoři provedená jaderná fúze konečně dosáhnout očekávaných výkonnostních hodnot. Vytvořením experimentu s téměř kvantitativním ziskem energie bychom se tak výrazně přiblížili k prakticky neomezenému, ekologicky šetrnému a ekonomickému zdroji energie, po kterém lidstvo dlouhé desítky let zoufale volá.
