Em um estudo recente, no qual os pesquisadores buscam viabilizar a tecnologia da fusão nuclear, um novo gradiente passou a fazer parte da metodologia de pesquisa: a maionese. O condimento cremoso foi parar no chamado Laboratório de Mistura Turbulenta, segundo o principal autor, Arindam Banerjee, “porque ela se comporta como um sólido, mas quando submetida a um gradiente de pressão, começa a fluir”, explicou o engenheiro mecânico.
A ideia é tentar compreender o comportamento errático do plasma dentro de reatores de fusão nuclear, porém sem ter que produzir os 15 milhões de graus Celsius necessários para que a “mágica” aconteça, segundo a NASA. O problema é que a energia gasta para produzir essas condições se torna mais cara do que a energia limpa produzida.
Para chegar a temperaturas dessa magnitude, os físicos usam o chamado confinamento inercial. Primeiramente, congelam pastilhas de hidrogênio do tamanho de ervilha em cápsulas de metal. Depois explodem os pellets com lasers para aquecer o gás a 222 milhões de graus Celsius. Isso resulta em um plasma, fluido ionizado onde a fusão pode ocorrer, segundo um release.
Por que o hidrogênio faz “desandar” a fusão nuclear?
Da mesma forma que a maionese “desanda” nas cozinhas, a cápsula de metal de hidrogênio (que quer expandir a todo custo) entra em uma fase instável e começa a fluir. Isso faz com que o metal fundido exploda antes que o gás inflamável tenha tempo de se fundir.
Ainda fazendo uma analogia com a maionese, a equipe de Banerjee diz que, em temperaturas mais baixas, o metal fundido “pode ser elástico, significando que ele volta à forma original quando você pressiona; ou plástico, significando que não volta à forma original; ou então fluido”.
A grande questão da pesquisa é quando o estado de plasma forma uma condição hidrodinâmica conhecida como instabilidade de Rayleigh-Taylor, que ocorre entre materiais de densidades diferentes.
O que o estudo da maionese ajuda na fusão nuclear?
Esquema da instalação experimental de roda giratória.Fonte: Aren Boyaci e Arindam Banerjee
No estudo atual, os autores investigaram os parâmetros da transição entre as fases de instabilidade de Rayleigh-Taylor, com foco no aumento da perturbação posterior. “Descobrimos as condições sob as quais a recuperação elástica era possível e como ela poderia ser maximizada para atrasar ou suprimir completamente a instabilidade”, diz o artigo.
Além de apresentarem dados nunca medidos ou relatados em publicações científicas, os autores produziram orientações para o futuro design das cápsulas de forma que elas nunca se tornem instáveis. A questão agora é observar como os dados da equipe se adaptarão ao que acontece nas cápsulas de fusão reais, onde o plasma a temperaturas ultra-altas é bem diferente de ovo e óleo quentes.
Segundo Banerjee, a ideia aqui não é transcender essas poucas ordens de magnitude. A expectativa é apenas “aumentar a previsibilidade do que aconteceria com essas cápsulas de plasma derretidas, de alta temperatura e alta pressão com esses experimentos analógicos de uso de maionese em uma roda giratória”.
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