тел. +380(57)625-13-94

Плазменные генераторы и их ближайшее будущее на грани реальности

28.05.2013

4e1373b54890bbeaee0a63ab0c86f733[1]Все, кто когда-либо интересовался энергетикой, слышали о перспективности МГД генераторов, однако они являются перспективными уже в течение 50 лет. Плазменные, они же магнитогидродинамические генераторы представляют такой же интерес, как и термоядерный синтез, и находятся на грани использования. Но существуют определенные проблемы, которые отодвигают на неопределенное время данную возможность.

Плазменные генераторы представляют собой разновидность МГД генераторов, название которых связано с явлением возникновения электрического тока при движении через магнитное поле электропроводящей жидкости. Данные явления рассматриваются в разделе физики — магнитогидродинамике.

Корни создания данных генераторов уходят во времена экспериментов с электролитами, однако для достижения хорошего коэффициента полезного действия этого оборудования не удавалось развить скорость потоков до сверхзвуковых скоростей.

Исследования продолжились с высоковольтными ионизированными потоками газа (так называемая плазма), поэтому имеется в виду именно плазменная разновидность МГД генераторов. Эффект разности потенциалов во время движения зарядов через магнитное поле и возникновение электрического тока схож с эффектом Холла, за исключением того, что в МГД генераторах используется  проводящее рабочее тело, а не ток.

Проводимость проходящего через канал генератора вещества, квадрат напряженности магнитного поля и квадрат скорости влияют на мощность генератора. Она будет увеличиваться, если будет большая проводимость, напряженность поля и температура.

Основные исследования работы плазменного генератора были проведены еще в 50х гг. XX века, однако, несмотря на успешное создание установок, которые используют данный принцип работы, они так и не получили широкого промышленного использования.

Комбинированный энергоблок, который имеет МГД генератор с мощностью 300 МВт, был установлен на Рязанской ГРЭС, и он позволяет получить 45% КПД, в то время как тепловые генераторы имеют КПД не выше 35 %. Плазма, которая используется в генераторе, производится в результате сгорания природного газа и имеет температуру 2800 градусов.

Такие генераторы в основном создавались в 60-х гг. XX века, но так и не получили массового распространения, и количество используемых генераторов этого типа можно сосчитать на пальцах. Одна из причин этого связана с необходимостью использования жаропрочных конструкционных материалов, которые производятся в рамках программ по термоядерному синтезу, часть материалов задействована в ракетостроении. К тому же данные материалы имеют слишком дорогую стоимость.

МГД генераторами производится только постоянный ток, поэтому для их работы необходимы экономичные и мощные инверторы. Для их работы нужно создавать сверхсильные магнитные поля, но это практически не возможно, даже используя сверхпроводящие магниты. Существует вероятность аварии при переходе проводников в нормальное состояние, а обмотки могут просто напросто взорваться при нахождении вблизи горячей плазмы. Использование таких генераторов является экономически нецелесообразным, и они могут применяться только  в качестве демонстрации уровня достигнутых технологий.