Thể loại: Bài viết nổi bật » Sự thật thú vị
Số lượt xem: 21264
Bình luận về bài viết: 2
Khi máy phát điện plasma trở thành hiện thực
Hầu như tất cả mọi người quan tâm đến năng lượng đều nghe về triển vọng của máy phát điện MHD. Nhưng thực tế là những máy phát điện này đã ở trong tình trạng hứa hẹn trong hơn 50 năm được biết đến với rất ít. Các vấn đề liên quan đến máy phát MHD plasma được mô tả trong bài viết.
Câu chuyện với huyết tương, hoặc máy phát điện Magnetohydrodynamic (MHD) đáng ngạc nhiên tương tự như tình huống với hợp nhất. Có vẻ như bạn chỉ cần thực hiện một bước hoặc nỗ lực một chút, và việc chuyển đổi trực tiếp nhiệt thành năng lượng điện sẽ trở thành hiện thực quen thuộc. Nhưng một vấn đề khác đẩy thực tế này vô thời hạn.
Trước hết, về thuật ngữ. Máy phát điện plasma là một trong những loại máy phát điện MHD. Và những người, lần lượt, có tên của họ nhờ tác động của sự xuất hiện của dòng điện khi chất lỏng dẫn điện (chất điện phân) di chuyển trong từ trường. Những hiện tượng này được mô tả và nghiên cứu trong một trong những ngành vật lý - từ hóa học. Từ đây các máy phát điện đã có tên của họ.
Trong lịch sử, các thí nghiệm đầu tiên để tạo ra máy phát điện được thực hiện với chất điện phân. Nhưng kết quả cho thấy rất khó để tăng tốc độ dòng điện giải đến tốc độ siêu âm, và nếu không có điều này, hiệu quả (hiệu quả) của máy phát điện là cực kỳ thấp.
Các nghiên cứu sâu hơn đã được thực hiện với dòng khí ion hóa tốc độ cao, hoặc plasma. Do đó, ngày nay, nói về triển vọng sử dụng Máy phát điện MHD, bạn phải nhớ rằng chúng ta đang nói riêng về giống huyết tương của chúng.
Về mặt vật lý, ảnh hưởng của sự xuất hiện của một sự khác biệt tiềm năng và một dòng điện khi các điện tích di chuyển trong từ trường là tương tự nhau Hiệu ứng hội trường. Những người làm việc với các cảm biến Hall đều biết rằng khi một dòng điện đi qua một chất bán dẫn được đặt trong từ trường, một sự khác biệt tiềm năng xuất hiện trên các tấm tinh thể vuông góc với các đường sức của từ trường. Chỉ trong các máy phát MHD, chất lỏng làm việc dẫn điện được truyền thay vì dòng điện.
Sức mạnh của máy phát MHD trực tiếp phụ thuộc vào độ dẫn của chất đi qua kênh của nó, bình phương tốc độ của nó và bình phương của từ trường. Từ những mối quan hệ này, rõ ràng độ dẫn, nhiệt độ và cường độ trường càng lớn thì công suất càng cao.
Tất cả các nghiên cứu lý thuyết về việc chuyển đổi nhiệt thành thực tế thành điện đã được thực hiện từ những năm 50 của thế kỷ trước. Một thập kỷ sau, các nhà máy thí điểm Mark-V ở Mỹ có công suất 32 MW và U-25 tại Liên Xô với công suất 25 MW đã xuất hiện. Kể từ đó, các thiết kế khác nhau và chế độ hoạt động hiệu quả của máy phát điện đã được thử nghiệm, và nhiều loại chất lỏng làm việc và vật liệu kết cấu đã được thử nghiệm. Nhưng máy phát điện plasma đã không được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Hôm nay chúng ta có gì? Một mặt, một tổ máy điện kết hợp với máy phát MHD có công suất 300 MW tại Nhà máy điện của bang Ryazan đã hoạt động. Hiệu suất của chính máy phát điện vượt quá 45%, trong khi hiệu suất của các trạm nhiệt thông thường hiếm khi đạt tới 35%. Máy phát điện sử dụng plasma với nhiệt độ 2800 độ, thu được từ quá trình đốt cháy khí tự nhiên và nam châm siêu dẫn mạnh mẽ.
Dường như năng lượng plasma đã trở thành hiện thực. Nhưng các máy phát MHD tương tự trên thế giới có thể được đếm trên đầu ngón tay, và chúng được tạo ra vào nửa sau của thế kỷ trước.
Lý do đầu tiên là rõ ràng: vật liệu kết cấu chịu nhiệt được yêu cầu cho hoạt động của máy phát điện. Một số vật liệu đã được phát triển như là một phần của việc thực hiện các chương trình nhiệt hạch hạt nhân. Những người khác được sử dụng trong khoa học tên lửa và được phân loại.Trong mọi trường hợp, những vật liệu này là vô cùng đắt tiền.
Một lý do khác là đặc thù của hoạt động của các máy phát MHD: chúng tạo ra dòng điện trực tiếp. Do đó, biến tần mạnh mẽ và kinh tế là cần thiết. Ngay cả ngày nay, mặc dù những thành tựu của công nghệ bán dẫn, một vấn đề như vậy vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn. Và không có điều này, không thể chuyển giao năng lực lớn cho người tiêu dùng.
Vấn đề tạo ra từ trường siêu mạnh cũng chưa được giải quyết hoàn toàn. Ngay cả việc sử dụng nam châm siêu dẫn cũng không giải quyết được vấn đề. Tất cả các vật liệu siêu dẫn đã biết đều có cường độ từ trường tới hạn mà trên đó chất siêu dẫn đơn giản biến mất.
Người ta chỉ có thể đoán những gì có thể xảy ra khi các dây dẫn đột nhiên chuyển sang trạng thái bình thường, trong đó mật độ hiện tại vượt quá 1000 A / mm2. Sự bùng nổ của cuộn dây gần với plasma được làm nóng đến gần 3000 độ sẽ không gây ra thảm họa toàn cầu, nhưng một máy phát MHD đắt tiền chắc chắn sẽ thất bại.
Các vấn đề của quá trình gia nhiệt plasma đến nhiệt độ cao hơn vẫn còn: ở 2500 độ và phụ gia của kim loại kiềm (kali), tuy nhiên, độ dẫn của plasma vẫn rất thấp, không thể so sánh được với độ dẫn của đồng. Nhưng sự gia tăng nhiệt độ một lần nữa sẽ đòi hỏi vật liệu chịu nhiệt mới. Vòng tròn khép lại.
Do đó, tất cả các đơn vị năng lượng với máy phát MHD được tạo ra ngày nay chứng tỏ mức độ công nghệ đạt được hơn là tính khả thi về kinh tế. Uy tín của đất nước là một yếu tố quan trọng, nhưng việc xây dựng các máy phát điện MHD đắt đỏ và thất thường ngày nay rất tốn kém. Do đó, ngay cả các máy phát MHD mạnh nhất vẫn ở trong tình trạng của các nhà máy thí điểm. Trên đó, các kỹ sư và nhà khoa học đang nghiên cứu thiết kế trong tương lai, thử nghiệm các vật liệu mới.
Khi công việc này kết thúc, nó khó nói. Sự phong phú của các thiết kế khác nhau của máy phát MHD cho thấy giải pháp tối ưu vẫn còn rất xa. Và thông tin rằng plasma nhiệt hạch hạt nhân là một phương tiện làm việc lý tưởng cho các máy phát MHD thúc đẩy việc sử dụng rộng rãi của chúng cho đến giữa thế kỷ của chúng ta.
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: