Energie is een heet hangijzer: hoe maken we dit op een duurzamere manier en op de schaal die nodig is? Veel wetenschappers zetten hun fiches op kernfusie. Er zijn meerdere manieren om kernfusie mogelijk te maken. Eén ervan is ‘inertial confinement’, inertiële opsluiting. Onderzoekers proberen dit mogelijk te maken met een wel heel bijzonder ingrediënt: mayo.
In een nieuw artikel in Physical Review schrijven de onderzoekers dat de energieopbrengst uit kernfusie mogelijk groter is als er mayonaise wordt toegevoegd. Nu weten we allemaal dat een patatje of een frietje toch beter is mét mayo, maar dat dat ook voor kernfusie geldt is een verrassing. De vettige saus wordt in een achtje geroteerd en dat zou goed werken.
Kernfusie is een proces waarbij je om twee atomen te laten samensmelten hun kernen in contact moet brengen. De kernen zijn allebei positief geladen en stoten elkaar dus af. Daarom komt er een waterstofbom bij kijken om kracht te geven om die twee kernen te laten samensmelten. Daarbij komt een immense hoeveelheid energie vrij. Kernfusie is belangrijk en de wetenschap is er volop mee bezig, omdat het wordt gezien als een duurzame energiebron. Water en lithium zijn belangrijke grondstoffen hiervoor en die zijn gemakkelijk te verkrijgen.
Maar het kan altijd beter natuurlijk. Wetenschappers willen liever niet elke keer zo’n bom laten ontploffen om elektriciteit op te wekken, waardoor ze voor inertiële opsluiting kiezen. Bij inertiële opsluiting bestaat de waterstofkern uit een bolvormig bolletje waterstofijs in een zwaar metalen omhulsel. Het omhulsel wordt verlicht door krachtige lasers, die een groot deel van het materiaal afbranden. De reactiekracht van het verdampte materiaal dat naar buiten explodeert, zorgt ervoor dat het resterende omhulsel implodeert. De schokgolf drukt vervolgens de kernen samen en de kernfusie is een feit.
De uitdaging hierbij is dat zogenaamde hydrodynamische instabiliteiten in de plasmatoestand gaan en minder energie opleveren: de Rayleigh-Taylor instabiliteit. Dat ontstaat omdat de dichtheid en druk van beide materialen in tegengestelde richting bewegen. Laat mayonaise nu dé oplossing zijn in het onderzoek om dit te voorkomen.
De onderzoekers zeggen tegen Ars Technica: “We gebruiken mayonaise omdat het zich gedraagt als een vaste stof, maar wanneer het wordt blootgesteld aan een drukgradiënt begint het te stromen. Net als bij een traditioneel gesmolten metaal begint mayonaise te vervormen als je er spanning op zet, maar als je de spanning weghaalt, neemt het zijn oorspronkelijke vorm weer aan. Er is dus een elastische fase, gevolgd door een stabiele plastische fase. De volgende fase is wanneer het begint te vloeien, en dat is waar de instabiliteit begint.”
De onderzoekers goten Hellman’s mayo in een plexiglas bakje en zorgden voor golfachtige verstoringen. De instabiliteitsdrempel bleek, toen het bakje in een achtvorm werd geroteerd, afhankelijk te zijn van beginvoorwaarden zoals amplitude en golflengte. De onderzoekers denken dat hoe meer wetenschappers ontdekken over zo’n faseovergang van elastisch naar stabiel, hoe meer controle ze hebben over de omstandigheden. Hiermee kunnen ze hopelijk instabiliteit vermijden en een betere kernfusie laten plaatsvinden via inertiële opsluiting. Maar de mayo is uiteraard slechts een manier om dit te testen: bij echte kernfusie heeft deze saus geen rol, behalve het doen van tests om de fusie uiteindelijk goedkoper en beter haalbaar te maken.
