Kernfusion: Forscher setzen Mayonnaise in der Fusionsforschung ein
Einmal Fusion mit Mayo, bitte: Forscher aus den USA wollen ein wichtiges Problem bei der Kernfusion per Lasereinschluss lösen. Dabei soll eine Soße aus dem Kühlschrank helfen.
"Wir arbeiten immer noch an demselben Problem, nämlich der strukturellen Integrität von Fusionskapseln, die bei der Trägheitsfusion verwendet werden" , sagte Projektleiter Arindam Banerjee(öffnet im neuen Fenster) . Dabei setzen sie Mayonnaise ein, wie der Beitrag in der Fachzeitschrift Physical Review E(öffnet im neuen Fenster) beschreibt.
Bei der laserbasierten Trägheitsfusion(öffnet im neuen Fenster) wird der Brennstoff – die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium – in eine winzige speziell konstruierte Kapsel eingeschlossen. In einer Vakuumkammer wird diese mit sehr leistungsstarken Lasern beschossen. Dadurch werden in kürzester Zeit die Bedingungen für die Fusion geschaffen: Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius und Drücke im Bereich von Gigapascal.
Die Kapsel explodiert
Der Wasserstoff dehnt sich dabei aus, was dazu führt, dass das geschmolzene Metall explodiert, bevor die Wasserstoffisotope fusionieren können. Das passiert, wenn die Metallkapsel in eine instabile Phase eintritt und zu fließen beginnt.
Rayleigh-Taylor-Instabilität(öffnet im neuen Fenster) wird das Phänomen genannt. Sie tritt auf, wenn zwei unterschiedlich dichte Flüssigkeiten gegeneinander beschleunigt werden.
Hier kommt die Mayonnaise ins Spiel: Geschmolzenes Metall verhält sich, so fanden die Forscher heraus, bei niedrigeren Temperaturen ähnlich wie Mayonnaise: "Wir verwenden Mayonnaise, weil sie sich wie ein Feststoff verhält, aber wenn sie einem Druckgefälle ausgesetzt ist, beginnt sie zu fließen" , sagte der Forscher. Das Team konnte so die Strömungsbedingungen des Plasmas simulieren, ohne dabei einen Versuchsaufbau mit hohen Temperaturen und Drücken zu benötigen.
Dabei fand das Team heraus, dass die Mayonnaise mehrere Phasen durchlief, bevor die Strömung instabil wurde. "Wie bei einem herkömmlichen geschmolzenen Metall verformt sich Mayonnaise, wenn man sie unter Spannung setzt. Aber wenn man die Spannung wegnimmt, nimmt sie wieder ihre ursprüngliche Form an" , sagte Banerjee. "Es gibt also eine elastische Phase, gefolgt von einer stabilen plastischen Phase. In der nächsten Phase beginnt es zu fließen, und hier setzt die Instabilität ein."
Diesen Übergang zwischen der elastischen Phase und der stabilen plastischen Phase zu verstehen, sei von entscheidender Bedeutung, sagt Banerjee. Das Team fand nach eigenen Angaben heraus, unter welchen Bedingungen eine elastische Erholung möglich ist und wie sie maximiert werden kann, um die Instabilität zu verzögern oder ganz zu verhindern. Das könnte es ermöglichen, Kapseln zu konstruieren, die nicht instabil werden.
- Anzeige Hier geht es zu Erneuerbare Energien und Klimaschutz bei Amazon Wenn Sie auf diesen Link klicken und darüber einkaufen, erhält Golem eine kleine Provision. Dies ändert nichts am Preis der Artikel.