Опубликовано

Мгд генератор

Особенности

Также как и в обычных машинных генераторах, принцип работы МГД-генератора основан на явлении электромагнитной индукции, то есть на возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. Но, в отличие от машинных генераторов, в МГД-генераторе проводником является само рабочее тело, в котором при движении поперёк магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков.

Рабочим телом МГД-генератора могут служить следующие среды:

  • Электролиты
  • Жидкие металлы
  • Плазма (ионизированный газ)

Первые МГД-генераторы использовали в качестве рабочего тела электропроводные жидкости (электролиты), в настоящее время применяют плазму, в которой носителями зарядов являются в основном свободные электроны и положительные ионы, отклоняющиеся в магнитном поле от траектории, по которой газ двигался бы в отсутствие поля. В таком генераторе может наблюдаться дополнительное электрическое поле, так называемое поле Холла (см. Эффект Холла), которое объясняется смещением заряженных частиц между соударениями в сильном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной магнитному полю.

Классификация

По источнику тепла

  • Реактивные двигатели;
  • Ядерные реакторы;
  • Теплообменные устройства;

По рабочему телу

  • Продукты сгорания ископаемых топлив
  • Инертные газы с присадками щелочных металлов (или их солей);
  • Пары щелочных металлов;
  • Двухфазные смеси паров и жидких щелочных металлов;
  • Жидкие металлы и электролиты.

По типу рабочего цикла

  • МГД-генераторы с открытым циклом. В данном случае продукты сгорания являются рабочим телом, а использованные газы после удаления из них присадки щелочных металлов выбрасываются в атмосферу.
  • МГД-генераторы с замкнутым циклом. Здесь тепловая энергия, полученная при сжигании топлива, передаётся в теплообменнике рабочему телу, которое затем, пройдя МГД-генератор, возвращается через компрессор, замыкая цикл.

По способу отвода электроэнергии

  • Кондукционные. В рабочем теле, протекающем через поперечное магнитное поле, возникает электрический ток, который через съёмные электроды, вмонтированные в боковые стенки канала, замыкается на внешнюю цепь. В зависимости от изменения магнитного поля или скорости движения рабочего тела такой МГД-генератор может генерировать постоянный или пульсирующий ток
  • Индукционные. В индукционных МГД-генераторах электроды отсутствуют. Такие установки генерируют только переменный ток и требуют создания бегущего вдоль канала магнитного поля.

По форме канала

  • Линейные — для кондукционных и индукционных генераторов;
  • Дисковые и коаксиальные холловские — в кондукционных;
  • Радиальные — в индукционных генераторах.

По системам соединений электродов

  • Фарадеевский генератор со сплошными или секционированными электродами. Секционирование электродов в фарадеевском МГД-генераторе делается для того, чтобы уменьшить циркуляцию тока вдоль канала и через электроды (эффект Холла) и тем самым направить носители зарядов перпендикулярно оси канала на электроды и в нагрузку; чем значительнее эффект Холла, тем на большее число секций необходимо разделить электроды, причём каждая пара электродов должна иметь свою нагрузку, что весьма усложняет конструкцию установки.
  • Холловский генератор, в котором расположенные друг против друга электроды короткозамкнуты, а напряжение снимается вдоль канала за счёт наличия поля Холла. Применение наиболее выгодно при больших магнитных полях. За счёт наличия продольного электрического поля, можно получить значительное напряжение на выходе генератора.
  • Сериесный генератор с диагональным соединением электродов.

Наибольшее распространение с 1970-х годов получили кондукционные линейные МГД-генераторы на продуктах сгорания ископаемых топлив с присадками щелочных металлов, работающие по открытому циклу.

Е. П. Велихов
Здания токамаков

Бурное развитие физика плазмы получила в середине XX века в связи с осознанной необходимостью создания энергетических источников, способных всерьез и надолго удовлетворить растущие энергетические запросы непрерывно увеличивающего свою численность человечества, и признанием управляемого термоядерного синтеза в качестве наиболее перспективного пути к «энергетическому эльдорадо». Поставив своей целью осуществление управляемого термоядерного синтеза (коллектив сотрудников ТРИНИТИ является одним из пионеров этого движения), физики столкнулись с проблемой, которая по своей трудности оставила позади все другие научно-технические проблемы XX века. Грандиозная по существу задача создания экологически чистой энергетики, способной удовлетворить нужды человечества, оказалась чрезвычайно сложной, и, хотя, «свет в конце тоннеля» начинает появляться, на долю начинающих свой творческий путь молодых физиков в XXI веке придется еще много трудной, но весьма интересной работы, результаты которой чрезвычайно важны для многих областей физики и техники.

Все годы работы кафедра в силу своих возможностей заботилась о трудоустройстве по специальности своих выпускников. Следует отметить, что около 20% творческих сотрудников ТРИНИТИ составляют выпускники МФТИ, подготовленные кафедрой плазменной энергетики (многие из них стали кандидатами наук, докторами наук и лауреатами Государственных Премий).

Выпускники, остающиеся работать в ГНЦ РФ ТРИНИТИ, получают регистрацию (прописку) в общежитии в г. Троицке, ставшим недавно центром нового городского округа Москвы, и имеют возможность продолжить обучение в собственной аспирантуре ТРИНИТИ или аспирантуре МФТИ, а также принять участие в международном сотрудничестве по проекту ИГНИТОР (термоядерный реактор с омическим нагревом), по созданию Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР и реализации других крупных отечественных и Международных проектов (в том числе с рабочими выездами за рубеж). Институт принимает активное участие в реализации Международных научно-технических проектов, выполняя исследования по контрактам со многими крупными зарубежными фирмами и организациями.

Важное значение в современных условиях имеет тесная кооперация института с промышленностью. Так, например, созданные совместно с ОАО «Газпром» мобильные технологические лазеры для проведения аварийно-восстановительных и других технологических работ представляют собой одно из самых передовых современных достижений лазерной техники.

Наша задача — проведение научно-исследовательских работ в области физики плазмы, управляемого термоядерного синтеза, физики и технических применений лазеров и электродинамических ускорителей плазмы и макроскопических объектов.

Наша цель — создание высокоэффективных источников электрической энергии, потоков плазмы, фотонов нанометрового и рентгеновского диапазонов, лазерного излучения, а также развития новых инновационных технологий на их основе.

Краткая историческая справка о ТРИНИТИ

Главное здание – символ ТРИНИТИ

Наш базовый институт начал свое развитие с организации в 1956 году по инициативе академика А.П.Александрова Магнитной лаборатории АН СССР. В 1961г. он же, будучи уже директором Института атомной энергии им.И.В.Курчатова (ИАЭ), решил на её основе организовать новую научную базу ИАЭ, так как перспективы создания уникальных прикладных установок (мощных МГД-генераторов, индуктивных мега-накопителей и т.п.) на территории ИАЭ, находящегося в густонаселенном районе г.Москва, не было. Магнитная лаборатория была включена в состав ИАЭ в качестве сектора С62, который в 1970г. был преобразован в Отдел плазменной энергетики ИАЭ. Тогда же было принято решение об организации работ по лазерной тематике и управляемому термоядерному синтезу. На базе Отдела плазменной энергетики вскоре (1971г.) легендарным Министерством среднего машиностроения СССР был создан Филиал Института атомной энергии имени И.В.Курчатова (ФИАЭ). Директором ФИАЭ был назначен чл.-корр. АН СССР Е.П.Велихов.

Динамичное развитие в ФИАЭ исследований в области физики плазмы и мощных газоразрядных и твердотельных лазеров настоятельно потребовало привлечения новых молодых кадров. Для этой цели в 1972 году Е.П.Велихов основал в МФТИ на факультете аэрофизики и космических исследований (ФПФЭ тогда ещё не было) кафедру плазменной энергетики с базой в ФИАЭ. А в 1975 году 5 базовых кафедр, включая кафедру плазменной энергетики, объединяются в создаваемом факультете ФПФЭ. Таким образом, наша кафедра — одна из старейших на ФПФЭ.

В 1991 г. ФИАЭ был переименован в «Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований» (ТРИНИТИ) и вскоре получил статус Государственного научного центра (ГНЦ РФ). В настоящее время директором института является д.ф.-м.н. профессор В.Е.Черковец. ГНЦ РФ ТРИНИТИ входит в состав Электрофизического блока Научно-технического комплекса Госкорпорации «Росатом» и в Ассоциацию государственных научных центров РФ.

Подробности можно найти на страницах сайта ГНЦ РФ ТРИНИТИ.

Наиболее актуальные для студентов страницы сайта:

  • Об институте
  • Аспирантура ТРИНИТИ
  • Авторефераты диссертаций
  • Научные подразделения
  • Направления исследований
  • Новости

Некоторые устройства и технологии:

  • Супер-нс-генератор «Ангара-5-1»;
  • «Токамак Т-11М»;
  • Алмазные детекторы термояда;
  • СО-лазеры;
  • Мобильные лазеры;
  • Твердотельные лазеры для УТС;
  • Лазерный плазмотрон;
  • Ускорители плазмы;
  • Источники нанометровых фотонов;
  • Лазерное получение нанотрубок;
  • Плазменно-пылевое получение наноструктур;
  • Термоядерный реактор ИГНИТОР;
  • Плазменно-пылевой источник электроэнергии.
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *