Des chercheurs utilisent la mayonnaise pour améliorer les expériences de fusion nucléaire

Une équipe de chercheurs étudiant la résistance des capsules contenant du carburant pour les réactions de fusion s'est tournée vers un allié surprenant dans sa quête d'un meilleur matériau : la mayonnaise.

« Nous travaillons toujours sur le même problème, qui est l'intégrité structurelle des capsules de fusion utilisées dans la fusion par confinement inertiel, et la mayonnaise Hellmann's Real nous aide toujours dans la recherche de solutions », a déclaré Arindam Banerjee, ingénieur mécanique à l'Université Lehigh et co-auteur de l'article, dans un communiqué de presse de l'université. Les recherches de l'équipe ont été publiées plus tôt cette année dans Examen physique E.

Oubliez la mayonnaise un instant. Qu'est-ce que la fusion nucléaire, déjà ?

La fusion nucléaire est la réaction qui alimente les étoiles comme notre Soleil. En bref, elle se produit lorsque deux ou plusieurs noyaux légers fusionnent pour produire un noyau plus lourd, générant ainsi une énorme quantité d’énergie. Sur Terre, l’exploitation d’une telle énergie constituerait une alternative fiable aux sources d’énergie à base de carbone, une alternative qui génère d’énormes quantités d’énergie à partir de réactions initiales qui en consomment beaucoup moins. À grande échelle, cela signifierait un avenir plus propre et plus vert pour notre planète.

En laboratoire, la fusion nucléaire se fait de différentes manières. L’une d’entre elles consiste à utiliser un dispositif en forme de tore appelé tokamak, qui utilise des champs magnétiques pour contrôler un plasma interne et induire des réactions de fusion. Une autre méthode consiste à projeter une petite pastille de combustible à l’aide de lasers, ce qui provoque la fusion. C’est cette dernière méthode que les scientifiques de la National Ignition Facility du ministère de l’Énergie ont utilisée pour générer une quantité record d’énergie à partir de leur réaction en 2022. Mais cela ne veut pas dire que les tokamaks sont une mauvaise solution : plus tôt cette année, le tokamak JET au Royaume-Uni a produit plus de 69 mégajoules d’énergie, soit 20 fois plus d’énergie que la réaction de la National Ignition Facility.

« À ces extrêmes, on parle de millions de degrés Kelvin et de gigapascals de pression lorsqu’on tente de simuler les conditions du soleil », explique Banerjee. « L’un des principaux problèmes associés à ce processus est que l’état du plasma crée ces instabilités hydrodynamiques, qui peuvent réduire le rendement énergétique. »

Dans la recherche d'une fusion nucléaire produisant plus d'énergie qu'elle n'en consomme, les deux méthodes de fusion seront utiles. Les différentes méthodes offrent de nombreuses informations sur la praticabilité et l'efficacité des différents aspects du processus de fusion.

Qu'est-ce que la mayonnaise a à voir avec ça ?

La mayonnaise est une émulsion d'œuf, d'huile et d'un acide comme le vinaigre. Certaines personnes ne l'aiment pas. Le condiment est également la clé d'un sandwich au fromage grillé parfait (désolé si vous n'êtes pas d'accord). Mais dans cette recherche sur la fusion, la mayonnaise a aidé l'équipe à sonder une instabilité qui se produit entre des matériaux de densités différentes lorsque les gradients de densité et de pression se déplacent en sens inverse.

« Nous utilisons de la mayonnaise parce qu’elle se comporte comme un solide, mais lorsqu’elle est soumise à un gradient de pression, elle commence à couler », a déclaré Banerjee.

« Comme pour un métal fondu traditionnel, si vous exercez une contrainte sur la mayonnaise, elle commence à se déformer, mais si vous supprimez la contrainte, elle reprend sa forme initiale », a-t-il ajouté. « Il y a donc une phase élastique suivie d'une phase plastique stable. La phase suivante est celle où la mayonnaise commence à couler, et c'est là que l'instabilité entre en jeu. »

Comprendre précisément à quel moment les instabilités se produisent dans la mayonnaise peut aider les scientifiques à contrôler les conditions qui donnent naissance à ces instabilités. En retardant ou en supprimant les instabilités, les chercheurs travaillant sur la fusion par confinement peuvent maintenir la réaction de fusion plus longtemps.

L’équipe de recherche a eu de la chance d’être allée au magasin avant moi. Car si j’étais arrivée en premier, cette mayonnaise aurait fini sur quelques tranches de pain grésillant dans une poêle en fonte, au lieu d’aider les scientifiques à explorer la viabilité d’un avenir basé sur la fusion nucléaire.