Keď sa plazmové generátory stanú skutočnosťou

Takmer každý, kto sa zaujímal o energiu, počul o vyhliadkach generátorov MHD. Skutočnosť, že títo generátori sú v stave sľubných už viac ako 50 rokov, je však málo známych. Problémy spojené s plazmovými generátormi MHD sú opísané v článku.

Príbeh s plazmou alebo magnetohydrodynamické (MHD) generátory prekvapivo podobné situácii s jadrová fúzia, Zdá sa, že musíte urobiť iba jeden krok alebo vynaložiť trochu úsilia a priama premena tepla na elektrickú energiu sa stane známou realitou. Ale ďalší problém tlačí túto realitu na neurčito.

Po prvé, o terminológii. Plazmové generátory sú jednou z odrôd MHD generátorov. A tí sa zase pomenovali účinkom elektrického prúdu, keď sa elektricky vodivé kvapaliny (elektrolyty) pohybujú v magnetickom poli. Tieto javy sú opísané a študované v jednom z odvetví fyziky - magnetohydrodynamics, Odtiaľto dostali generátori svoje meno.

Historicky boli prvé experimenty na vytvorenie generátorov vykonávané s elektrolytmi. Výsledky však ukázali, že je veľmi ťažké zrýchliť toky elektrolytu na nadzvukové rýchlosti, a bez tohto je účinnosť (účinnosť) generátorov extrémne nízka.

Ďalšie štúdie sa uskutočňovali s vysokorýchlostnými tokmi ionizovaného plynu alebo plazmou. Preto dnes hovoríme o perspektívach použitia Generátory MHD, musíte mať na pamäti, že hovoríme výlučne o ich plazmatickej rozmanitosti.

Fyzicky je účinok výskytu potenciálneho rozdielu a elektrického prúdu, keď sa náboje pohybujú v magnetickom poli, podobný Hallov efekt, Tí, ktorí pracovali s Hallovými senzormi, vedia, že keď prúd prechádza polovodičom umiestneným v magnetickom poli, na kryštalických doskách kolmo na čiary magnetického poľa sa objaví potenciálny rozdiel. Iba v generátoroch MHD sa namiesto prúdu vedie vodivá pracovná tekutina.

Výkon generátorov MHD priamo závisí od vodivosti látky prechádzajúcej jej kanálom, štvorca jeho rýchlosti a štvorca magnetického poľa. Z týchto vzťahov je zrejmé, že čím vyššia je vodivosť, teplota a intenzita poľa, tým vyššia je prijatá sila.

Všetky teoretické štúdie o praktickej premene tepla na elektrinu sa uskutočňovali už v 50. rokoch minulého storočia. O desať rokov neskôr sa objavili pilotné závody Mark-V v USA s kapacitou 32 MW a U-25 v ZSSR s kapacitou 25 MW. Odvtedy sa testovali rôzne návrhy a účinné prevádzkové režimy generátorov a testovali sa rôzne typy pracovných tekutín a konštrukčných materiálov. Plazmové generátory však nedosiahli široké priemyselné využitie.

Čo máme dnes? Na jednej strane je už v prevádzke štátna okresná elektráreň Ryazan kombinovaná elektráreň s generátorom MHD s kapacitou 300 MW. Účinnosť samotného generátora presahuje 45%, zatiaľ čo účinnosť konvenčných tepelných staníc zriedka dosahuje 35%. Generátor používa plazmu s teplotou 2800 stupňov, získanou spaľovaním zemného plynu, a výkonný supravodivý magnet.

Zdá sa, že plazmová energia sa stala skutočnosťou. Podobné generátory MHD na svete sa však dajú počítať na prstoch a boli vytvorené v druhej polovici minulého storočia.

Prvý dôvod je zrejmý: na prevádzku generátorov sú potrebné žiaruvzdorné stavebné materiály. Niektoré materiály boli vyvinuté ako súčasť implementácie programov jadrovej syntézy. Iní sa používajú v raketovej vede a sú klasifikovaní.V každom prípade sú tieto materiály mimoriadne drahé.

Ďalším dôvodom sú zvláštnosti prevádzky generátorov MHD: vyrábajú výlučne jednosmerný prúd. Preto sú potrebné výkonné a ekonomické meniče. Dokonca aj dnes, napriek dosiahnutým výsledkom polovodičovej technológie, nebol tento problém úplne vyriešený. Bez tohto nie je možné preniesť obrovské kapacity na spotrebiteľov.

Ani problém s vytvorením super pevných magnetických polí nebol úplne vyriešený. Ani použitie supravodivých magnetov problém nevyrieši. Všetky známe supravodivé materiály majú kritickú silu magnetického poľa, nad ktorou supravodivosť jednoducho zmizne.

Dá sa len uhádnuť, čo by sa mohlo stať, keď vodiče náhle prechádzajú do normálneho stavu, v ktorom prúdová hustota presahuje 1 000 A / mm2. Výbuch vinutí v tesnej blízkosti plazmy zohriatej na takmer 3 000 stupňov nespôsobí globálnu katastrofu, ale drahý generátor MHD určite zlyhá.

Problémy s ohrievaním plazmy na vyššie teploty pretrvávajú: pri 2500 stupňoch a prísadách alkalických kovov (draslík) zostáva vodivosť plazmy veľmi nízka, nezmerateľná s vodivosťou medi. Zvýšenie teploty však bude opäť vyžadovať nové žiaruvzdorné materiály. Kruh sa uzavrie.

Preto všetky dnes vyrábané energetické jednotky s generátormi MHD demonštrujú skôr dosiahnutú úroveň technológie ako ekonomickú uskutočniteľnosť. Prestíž krajiny je dôležitým faktorom, ale stavba obrovsky drahých a rozmarných generátorov MHD je dnes veľmi drahá. Preto aj najvýkonnejšie generátory MHD zostávajú v stave pilotných zariadení. Na nich inžinieri a vedci pripravujú budúce návrhy a testujú nové materiály.

Po skončení tejto práce je ťažké povedať. Množstvo rôznych návrhov generátorov MHD naznačuje, že optimálne riešenie je stále ďaleko. Informácie o tom, že termonukleárna fúzna plazma je ideálnym pracovným médiom pre generátory MHD, ich rozšírené používanie posúva až do polovice nášho storočia.

Comments

[#1]

ahoj
1. O generátoroch MHD bolo napísaných a vykonaných dostatočné množstvo experimentov. Problém má riešenie ako fyzikálny jav v dobre definovanej štruktúre s dobre definovaným algoritmom. Ide o používanie tzv chemické prírodné palivá. Elektromagnetická (podobná účelu zariadenia) energia na výstupe je striedavý prúd v tomto smere. Jeho prevod na spotrebiteľa - podľa obvyklých známych e-mailových schém. dodávať. Modely účinnosti mat získali 90% a viac.
2. Zariadenie s takmer rovnakou konštrukciou s rovnakým princípom činnosti sa dá získať použitím jadier ľahkých prvkov ako paliva ako východiskového materiálu pre syntézu. Toto je tzv Tyas. Na výstupe pre spotrebiteľa elektriny pre potreby domácnosti, rovnaký striedavý elektrický prúd. Koordinácia so spotrebiteľom podľa vyššie uvedeného klasického dodávateľského reťazca.
3. Pokiaľ ide o dodávku vyrobenej elektriny podľa obrázkov 1 a 2 pre mechanický pohyb vozidiel spotrebiteľovi, existuje rad možností od iónového hnacieho zariadenia (podľa môjho názoru veľmi sľubné), pomocou konvenčných elektrických motorov, k ich použitiu na princípe Lorentzovej sily. Myslím si, že existuje priestor na rozvinutie predstavivosti technického odborníka s dostatočným financovaním.
4. Podľa nároku 1, 2, 3, pokiaľ je to možné, som uskutočnil niekoľko experimentov: jeden fyzický - úspešný. Mnoho možností pre rôzne podložky.modely podľa nároku 1, bod 2 Teoretické matematické modely mali veľmi povzbudivé výsledky s účinnosťou premeny energie "paliva" na elektromagnetickú energiu rádovo 90% a viac. Ako však viete, kritériom pravdy je prax. Koho to zaujíma - choďte na to.
Pozdravy, Boris.

[#2]

„Čo máme dnes? Na jednej strane kombinovaná elektráreň s generátorom MHD s výkonom 300 MW už funguje v štátnej elektrárni Ryazan. Samotná účinnosť generátora prekračuje 45%, zatiaľ čo účinnosť konvenčných tepelných staníc zriedka dosahuje 35%. Generátor využíva plazmu s teplotou 2800 stupňov získaných spaľovaním zemného plynu a výkonného supravodivého magnetu. ““

Autor je zavádzajúci. MGDES v regióne Ryazan ako generátor MHD nefunguje a nikdy nefungoval presne preto, že vedci nikdy neboli schopní ponúknuť pracovnú technológiu na udržanie vysokoteplotnej plazmy v priemyselnom meradle. V súčasnosti je MGDES regiónu Ryazan iba ďalším blokom elektrární štátnej okresnej oblasti so samostatným prepadom.