Sains & Teknologi

Mayones Digunakan Fisikawan untuk Mempelajari Fusi Nuklir

Energi fusi nuklir dianggap sebagai energi masa depan. Para peneliti di seluruh dunia telah berusaha untuk membangun reaktor fusi yang pada akhirnya dapat digunakan untuk pembangkit listrik

Ada dua metode yang populer bagi para ilmuwan untuk menggabungkan inti atom: fusi termonuklir (seperti Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional di Perancis), dan fusi kurungan inersia (atau ICF) (seperti Fasilitas Pengapian Nasional di Livermore, California).

Menurut sebuah studi baru-baru ini, tim ilmuwan di Lehigh University Bethlehem, Pennsylvania telah membuat penemuan penting tentang hidrodinamika bahan elastis, yang dapat meningkatkan reaksi ICF. Dan materi yang mereka coba lakukan adalah – mayones.  

Menggunakan metode pengurungan inersia kurungan (ICF), para ilmuwan dapat memulai reaksi fusi dengan menembakkan sinar laser energi tinggi pada kapsul bahan bakar logam ukuran pelet. Kapsul sering mengandung campuran deuterium dan tritium pada tingkat miligram. Selama reaksi fusi, kapsul bahan bakar pecah akibat panas dan tekanan yang hebat, menyebabkan uap gas dan logam cair bercampur dengan keras.

Untuk memahami bagaimana logam cair dan gas berinteraksi, kelompok peneliti Lehigh, yang dipimpin oleh profesor fisika Arindam Banerjee, menggunakan mayones berpendingin untuk meniru logam cair dari kapsul bahan bakar, karena viskositas dan teksturnya. Metode mereka hemat biaya namun sangat relevan.

Eksperimen Instabilitas Rotating Wheel Rayleigh Taylor (Universitas Lehigh)

Dia dan murid-muridnya membangun laboratorium yang menghasilkan turbulen untuk menyelidiki dinamika pencampuran dua-fluida. Mereka menciptakan kondisi eksperimental yang dekat dengan yang ada di ICF, tetapi tanpa panas dan tekanan.  

Di pusat penelitian mereka adalah ketidakstabilan Rayleigh-Taylor (RT), sebuah fenomena yang dinamai menurut penemunya Lord Rayleigh dan GI Taylor. Muncul di antarmuka antara dua cairan dengan kepadatan berbeda. Contoh harian yang sempurna adalah secangkir kopi panas dicampur dengan susu dingin. 

Dalam percobaan mereka, mayones dituangkan ke dalam wadah besar. Dan kemudian para peneliti menciptakan gangguan seperti gelombang menggunakan roda yang berputar. Perubahan antarmuka fluida dipantau dan direkam oleh kamera berkecepatan tinggi yang dipasang di bagian atas tangki pencampuran. Grafik yang dihasilkan diolah menggunakan algoritma komputer, di mana berbagai pengukuran ketidakstabilan RT diambil. 

Berdasarkan analisis mereka, Banerjee dan murid-muridnya menyimpulkan bahwa ambang untuk ketidakstabilan yang terjadi berkaitan dengan ukuran amplitudo (perturbasi) dan panjang gelombang (jarak antara puncak gelombang) yang diterapkan. Selama perturbasi dua dimensi dan tiga dimensi, amplitudo dan panjang gelombang awal yang lebih kecil dapat menghasilkan antarmuka fluida yang lebih stabil.

Para peneliti berharap bahwa wawasan baru ke dalam “ambang ketidakstabilan” dari bahan plastik-elastis dapat digunakan untuk memecahkan masalah di bidang fisika dan disiplin ilmu teknik lainnya, selain menyempurnakan aplikasi dalam fusi kurungan inersia. 

Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Physical Review E .

Sumber: Phys.org