Quan els generadors d’electricitat de plasma es fan realitat

Gairebé tothom que estigués interessat en l’energia va sentir informació sobre les perspectives dels generadors de MHD Poc és conegut el fet que aquests generadors portin més de 50 anys prometedors. A l’article es descriuen els problemes associats als generadors de plasma MHD.

Història amb plasma, o generadors de magnetohidrodinàmics (MHD) sorprenentment similar a la situació amb fusió. Sembla que només cal fer un pas o fer un petit esforç, i la conversió directa de la calor en energia elèctrica esdevindrà una realitat familiar. Però un altre problema empeny aquesta realitat indefinidament.

En primer lloc, sobre la terminologia. Els generadors de plasma són una de les varietats de generadors de MHD. I els que, al seu torn, van obtenir el seu nom per l’efecte de l’aparició d’un corrent elèctric quan els líquids conduïts elèctricament (electròlits) es mouen en un camp magnètic. Aquests fenòmens es descriuen i estudien en una de les branques de la física. magnetohidrodinàmica. A partir d’aquí, els generadors van obtenir el seu nom.

Històricament, els primers experiments per crear generadors es van dur a terme amb electròlits. Però els resultats van mostrar que és molt difícil accelerar el flux d'electròlits a velocitats supersòniques i, sense això, l'eficiència (eficiència) dels generadors és extremadament baixa.

Es van realitzar estudis posteriors amb fluxos de gas ionitzat o plasma de gran velocitat. Per tant, avui parlem de les perspectives d’ús Generadors de MHD, heu de tenir en compte que parlem exclusivament de la seva varietat plasmàtica.

Físicament, l'efecte de l'aparició d'una diferència de potencial i d'un corrent elèctric quan les càrregues es mouen en un camp magnètic és similar Efecte Hall. Els que van treballar amb sensors Hall saben que quan un corrent passa per un semiconductor situat en un camp magnètic, apareix una diferència de potencial a les plaques de cristall perpendiculars a les línies del camp magnètic. Només als generadors de MHD es passa un fluid de treball conductor en lloc del corrent.

La potència dels generadors de MHD depèn directament de la conductivitat de la substància que passa pel seu canal, el quadrat de la seva velocitat i el quadrat del camp magnètic. D’aquestes relacions queda clar que com més gran sigui la conductivitat, la temperatura i la força del camp, més gran serà la potència presa.

Tots els estudis teòrics sobre la conversió pràctica de la calor en electricitat es van realitzar fins als anys 50 del segle passat. Una dècada més tard, van aparèixer les plantes pilot Mark-V als EUA amb una capacitat de 32 MW i U-25 a l’URSS amb una capacitat de 25 MW. Des de llavors, s’han provat diversos dissenys i modes de funcionament efectius dels generadors i s’han provat diversos tipus de fluids de treball i materials estructurals. Però els generadors de plasma no han assolit un ús industrial generalitzat.

Què tenim avui? D'una banda, ja funciona una unitat de potència combinada amb un generador de MHD amb una capacitat de 300 MW a la central elèctrica del districte estatal de Ryazan. L’eficiència del propi generador supera el 45%, mentre que l’eficiència de les estacions tèrmiques convencionals rarament arriba al 35%. El generador utilitza un plasma amb una temperatura de 2800 graus, obtingut per la combustió del gas natural, i poderós imant superconductor.

Sembla que l’energia del plasma s’ha convertit en una realitat. Però els generadors similars de MHD al món es poden comptar amb els dits, i es van crear a la segona meitat del segle passat.

El primer motiu és obvi: es necessiten materials estructurals resistents a la calor per al funcionament dels generadors. Alguns dels materials han estat desenvolupats com a part de la implementació de programes de fusió termonuclear. D’altres s’utilitzen en ciències de coets i es classifiquen.En qualsevol cas, aquests materials són extremadament cars.

Una altra raó són les peculiaritats del funcionament dels generadors de MHD: produeixen corrent directe exclusivament. Per tant, calen inversors potents i econòmics. Encara avui, malgrat els èxits de la tecnologia de semiconductors, aquest problema no s’ha resolt del tot. I sense això, és impossible transferir grans capacitats als consumidors.

Tampoc s’ha solucionat el problema de crear camps magnètics de superestreta. Fins i tot l’ús d’imants superconductors no resol el problema. Tots els materials superconductors coneguts tenen una força de camp magnètic crític per sobre de la qual la superconductivitat simplement desapareix.

Només es pot endevinar què podria passar quan els conductors passessin sobtadament a l'estat normal, en què la densitat de corrent superi els 1000 A / mm2. L'explosió de bobinatges a prop de plasma escalfats fins a gairebé 3000 graus no provocarà una catàstrofe global, però un generador car de MHD no serà segur.

Es mantenen els problemes d’escalfament de plasma a temperatures més elevades: a 2500 graus i additius de metalls alcalins (potassi), la conductivitat del plasma, però, continua sent molt baixa, incommensurable amb la conductivitat del coure. Però un augment de la temperatura requerirà de nou materials resistents a la calor. El cercle es tanca.

Per tant, totes les unitats de generació amb generadors de MHD creats avui demostren el nivell de tecnologia assolida més que la viabilitat econòmica. El prestigi del país és un factor important, però avui en dia és molt car la construcció de generadors de MHD massivament costosos i capriciosos. Per tant, fins i tot els generadors de MHD més potents romanen en l’estat de les plantes pilot. En ells, enginyers i científics estan elaborant dissenys futurs, provant nous materials.

Quan acabi aquest treball, serà difícil dir-ho. L'abundància de diversos dissenys de generadors de MHD suggereix que la solució òptima encara és lluny. I la informació que el plasma de fusió termonuclear és un mitjà de treball ideal per als generadors de MHD empenta el seu ús estès fins a mitjan segle.

Comments

[#1]

Hola
1. Sobre els generadors de MHD van escriure i van realitzar prou experiments. El problema té una solució com a fenomen físic en una estructura ben definida amb un algorisme ben definit. Això es refereix a l’ús de l’anomenada combustibles naturals químics. L'energia electromagnètica (similar a la del dispositiu) a la sortida és un corrent altern en la direcció. La seva transferència al consumidor - segons els habituals esquemes de correu electrònic coneguts. subministrament. Els models de matriu d’eficiència van obtenir un 90% o més.
2. Es pot obtenir un dispositiu amb el mateix disseny, amb el mateix principi de funcionament, utilitzant els nuclis d’elements lleugers com a combustible com a matèria inicial per a la síntesi. Es tracta de l’anomenat AIX. A la presa de sortida del consumidor d’electricitat per necessitats domèstiques, el mateix corrent elèctric alternatiu. Coordinació amb el consumidor segons la cadena de subministrament clàssica anterior.
3. Pel que fa a l’enviament al consumidor de l’electricitat generada d’acord amb les pàgines 1 i 2 per al moviment mecànic dels vehicles, hi ha diverses opcions des d’un dispositiu de propulsió iònica (al meu parer, molt prometedor), mitjançant motors elèctrics convencionals, fins a utilitzar-los segons el principi de la força de Lorentz. Crec que hi ha on desplegar la imaginació d’un especialista tècnic amb fons suficients per això.
4. Segons la reivindicació 1, 2, 3, en la mesura del possible, he dut a terme diversos experiments: un físic, amb èxit. Moltes opcions per a diverses estores.models segons la reivindicació 1, clàusula 2 Els models matemàtics teòrics van tenir resultats molt encoratjadors amb l'eficiència de convertir l'energia del "combustible" en energia electromagnètica de l'ordre del 90% i superior. Tanmateix, com ja sabeu, el criteri de veritat és la pràctica. A qui li importa, aneu-hi.
Salutacions, Boris.

[#2]

"Què tenim avui? D'una banda, una unitat de potència combinada amb un generador de 300 MW MHD ja funciona a la central elèctrica del districte estatal de Ryazan. L'eficiència del generador supera el 45%, mentre que l'eficiència de les estacions tèrmiques convencionals rarament arriba al 35%. El generador utilitza plasma amb temperatura. 2800 graus obtinguts per la combustió del gas natural, i un potent imant superconductor. "

L’autor s’equivoca. Les MGDES a la regió de Ryazan com a generador de MHD no funcionen i mai no ha funcionat precisament perquè els científics mai no han estat capaços d’oferir una tecnologia de treball per retenir plasma a alta temperatura a escala industrial. Actualment, els MGDES de la regió de Ryazan són només un altre bloc de centrals del districte estatal amb un vessant separat.