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Uma abordagem inovadora juntou física e a culinária para estudar estabilidade das cápsulas de fusão nuclear, contribuindo para o esforço global de criação da energia de fusão limpa.
Num novo estudo, que procurava entender o funcionamento da fusão nuclear e como podemos utilizar o fenómeno para gerar energia, os cientistas usaram maionese, uma vez que o condimento se comporta como um sólido — mas, sob um gradiente de pressão, torna-se um fluido.
A propriedade curiosa da maionese imita o comportamento do plasma sob as mesmas condições, ajudando a entender a dinâmica da fusão nuclear, que alimenta as reações do nosso Sol. Isso é importante porque é muito difícil imitar as condições extremas da estrela em laboratório.
As conclusões do estudo, conduzido por investigadores da Universidade de Lehigh, nos EUA, foram apresentadas num artigo recentemente publicado na Physical Review E.
“Continuamos a trabalhar no mesmo problema, a integridade estrutural das cápsulas de fusão usadas na fusão por confinamento inercial”, explica Arindam Banerjee, co-autor do estudo, em nota de imprensa publicada no site da Universidade de Lehigh.
“E a verdadeira maionese Hellmann’s continua a ajudar-nos na procura de soluções”, acrescenta o investigador.
Maionese e fusão nuclear
Um modo de replicar o fenómeno solar é através da fusão de confinamento inercial (FCI), que envolve a compressão e aquecimento de cápsulas minúsculas cheias de isótopos de hidrogénio, o combustível para as reações de fusão.
Sob grande pressão e temperatura, como no sol, esse combustível vira plasma, um estado carregado da matéria capaz de gerar energia. A escala de temperatura chega aos milhões de graus Kelvin, e a pressão atinge a casa do gigapascal.
Mas esse não é o único problema — também é necessário entender as instabilidades hidrodinâmicas, como a de Rayleigh-Taylor. Ela ocorre quando materiais de densidades diferentes são sujeitos a gradientes de pressão e densidade opostos, especialmente nos macios.
Foi no estudo da instabilidade de Rayleigh-Taylor que a maionese veio a calhar: substituiu o plasma numa instalação composta de uma roda giratória, eliminando a necessidade de grande pressão e temperatura.
Isto permitiu analisar as propriedades do material e a forma como a geometria de sua perturbação e a taxa de aceleração influenciam na transição entre diferentes fases de instabilidade.
A descoberta mais importante diz respeito à recuperação elástica, quando o material volta ao seu formato original após a pressão ser removida.
Assim como nos metais, quando a maionese passa por stress, é deformada, voltando ao estado original após sua remoção. A fase elástica é seguida da fase plástica estável, e, na fase seguinte, a maionese começa a fluir, e é aí que entra a instabilidade.
Esta descoberta permite aos cientistas atrasar ou até mesmo evitar completamente a instabilidade, melhorando a eficiência do processo de fusão, que pode ser o futuro da geração de energia, com cápsulas de fusão que nunca perdem a estabilidade.
É no entanto de notar que o plasma possui propriedades muito diferentes da maionese. Assim, outros estudos terão de garantir outros fatores importantes para o seu manejo, mas os resultados ainda poderão ser aplicados em muitos outros materiais.
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