La fusion nucléaire, ce processus qui permet aux étoiles de se propulser en convertissant l’hydrogène en hélium à des températures et des pressions extrêmes, représente l’un des plus grands espoirs d’une source d’énergie propre et pratiquement illimitée sur Terre. Recréer les conditions nécessaires à la fusion nucléaire sur notre planète s’avère toutefois un défi colossal. Or, une nouvelle étude vient de proposer une approche inattendue pour avancer dans ce domaine, en utilisant… de la mayonnaise. Cette découverte originale pourrait offrir de précieuses perspectives pour résoudre les problèmes persistants liés à la fusion nucléaire.
Les défis de la fusion nucléaire
Là fusion nucléaire Il s’agit du processus par lequel les noyaux d’atomes légers, comme l’hydrogène, se combinent pour former des noyaux plus lourds, libérant ainsi d’énormes quantités d’énergie. Ce phénomène se produit naturellement dans le cœur des étoiles, y compris notre Soleil, où les températures et les pressions sont extrêmement élevées. L’idée est de reproduire cette réaction sur Terre pour créer une source d’énergie propre, abondante et durable.
Cependant, parvenir à la fusion nucléaire sur notre planète est un véritable défi en raison de la conditions extrêmes nécessaires pour que le processus se produiseLes températures nécessaires à la fusion des noyaux d’hydrogène sont en effet de l’ordre de plusieurs millions de degrés Celsius. Pour vous donner une idée, ces températures sont environ dix fois supérieures à celles du Soleil. Cette chaleur intense est nécessaire pour vaincre la répulsion naturelle entre les noyaux d’hydrogène qui sont tous chargés positivement et se repoussent.
En plus de la chaleur, il faut créer suffisamment de pression pour forcer les noyaux à se rapprocher suffisamment pour fusionner. Les scientifiques utilisent différentes méthodes pour obtenir ces conditions. L’une d’entre elles est le confinement inertiel, où Les pastilles d’hydrogène gazeux sont chauffées et comprimées par de puissants lasersL’objectif est d’atteindre des températures et des pressions qui déclencheront la fusion.
Cependant, cette approche pose des problèmes. Le gaz chauffé se dilate et fait exploser les capsules métalliques avant que la fusion puisse avoir lieu. Gérer ces matériaux à des températures et des pressions aussi extrêmes constitue donc un défi majeur pour les chercheurs.
La mayonnaise comme modèle de comportement des matériaux
Dans une recherche surprenante publiée en mai dans Physical Review E, une équipe a exploré un aspect inattendu de ce problème en utilisant mayonnaiseDirigée par Arindam Banerjee, ingénieur en mécanique à l’Université Lehigh, l’étude visait à mieux comprendre le comportements des matériaux sous pression dans des conditions plus accessibles, mais pertinentes pour la fusion nucléaire.
En fait, en tant qu’émulsion d’huile et d’œuf, cette sauce froide se comporte initialement comme un solide élastiqueCe qui signifie qu’il reprend sa forme initiale après avoir été comprimé. Lorsqu’il est soumis à des contraintes plus importantes, il devient plastique et perd sa capacité à revenir à sa forme initiale. Enfin, à des pressions encore plus élevées, il devient instable et commence à couler. Ces transitions de phase fournissent des analogies utiles pour comprendre les changements dans les métaux en fusion à haute température, ce qui pourrait aider à concevoir des matériaux plus résistants pour les réacteurs à fusion.
Dans le cadre de leurs travaux, les chercheurs ont utilisé de la mayonnaise dans une machine conçue pour tester sa viscosité et son comportement lorsqu’elle est soumise à ces contraintes. L’étude leur a permis de caractériser les conditions dans lesquelles la mayonnaise passe d’un état plastique à un état fluideElle fournit des données précieuses pour optimiser les matériaux dans les environnements de fusion. Cette approche innovante pourrait améliorer la stabilité des capsules métalliques et ainsi faire progresser la technologie de fusion nucléaire.