蛋黄酱继续帮助研究人员更好地理解核聚变背后的物理原理。

“我们仍在研究同样的问题，即用于惯性约束聚变的聚变胶囊的结构完整性，而赫尔曼的真蛋黄酱仍在帮助我们寻找解决方案，”里海伊大学机械工程和力学Paul B. Reinhold教授、P.C.罗辛工程与应用科学学院MEM系主席Arindam Banerjee说。

简单来说，核聚变反应就是太阳的能量来源。如果这个过程能在地球上被利用，科学家们相信它可以为人类提供几乎无限的清洁能源。然而，复制太阳的极端条件是一项极其复杂的挑战。包括Banerjee和他的团队在内的科学和工程学科的研究人员正在从多个角度研究这个问题。

惯性约束聚变是一种通过快速压缩和加热充满燃料的胶囊来启动核聚变反应的过程，在这种情况下，燃料是氢的同位素。当受到极端的温度和压力时，这些胶囊融化并形成等离子体，这是一种可以产生能量的带电物质状态。

班纳吉说:“在这些极端情况下，当你试图模拟太阳的条件时，你谈论的是数百万开尔文和千兆帕斯卡的压力。”“与此过程相关的主要问题之一是等离子体状态形成了这些流体动力学不稳定性，这可能会降低能量产量。”

在他们2019年关于这个主题的第一篇论文中，班纳吉和他的团队研究了这个被称为瑞利-泰勒不稳定性的问题。当密度和压力梯度方向相反时，不同密度的材料之间就会出现这种情况，造成不稳定的分层。

“我们使用蛋黄酱是因为它表现得像固体，但当受到压力梯度时，它开始流动，”他说。使用这种调味品也消除了对高温和高压条件的需求，这些条件非常难以控制。

Banerjee的团队在Banerjee的湍流混合实验室中使用了一个定制的、独一无二的旋转轮设备来模拟等离子体的流动条件。一旦加速度超过一个临界值，梅奥酱就开始流动。

他们在最初的研究中发现的一件事是在流动变得不稳定之前，软固体，也就是蛋黄酱，经历了几个阶段。

他说:“就像传统的熔融金属一样，如果你对蛋黄酱施加压力，它就会开始变形，但如果你消除压力，它就会恢复到原来的形状。”“所以有一个弹性阶段，然后是稳定的塑性阶段。下一个阶段是当它开始流动时，这就是不稳定性开始出现的地方。”

Banerjee说，了解弹性阶段和稳定塑性阶段之间的这种转变是至关重要的，因为知道塑性变形何时开始可能会提示研究人员何时会发生不稳定。然后，他们会试图控制条件，以保持在这个弹性或稳定的塑性阶段。

在他们发表在《物理评论E》上的最新论文中，该团队(包括前研究生和该研究的第一作者，Aren Boyaci '24博士，现在在德国柏林的Rattunde AG工作，担任数据建模工程师)研究了材料特性，扰动几何(振幅和波长)以及经历瑞利-泰勒不稳定性的材料的加速度。

“我们研究了瑞利-泰勒不稳定阶段之间的过渡标准，并研究了它如何影响随后阶段的扰动增长，”Boyaci说。“我们发现弹性恢复是可能的条件，以及如何最大限度地延迟或完全抑制不稳定性。我们提出的实验数据也是文献中第一次恢复测量。”

这一发现很重要，因为它可以为太空舱的设计提供信息，使它们永远不会变得不稳定。

然而，一个迫在眉睫的问题是，该团队的数据如何与实际聚变胶囊中发生的情况相吻合?聚变胶囊的属性值与实验中使用的软固体有数量级的不同。

班纳吉说:“在这篇论文中，我们对数据进行了非量纲化处理，希望我们预测的行为能超越这几个数量级。”“我们正试图通过在旋转的轮子上使用蛋黄酱的模拟实验来提高这些熔融、高温、高压等离子体胶囊的可预测性。”

最终，Banerjee和他的团队是将核聚变能源的承诺变为现实的全球努力的一部分。

“我们是研究人员这个巨大车轮上的另一个齿轮，”他说。“我们都在努力使惯性核聚变更便宜，从而实现。”

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