МГД Генератор

Опубликовано 23.12.2010 Ведущий Антон Степанов

Магнитогидродинамический, или МГД-генератор - одно из устройств для генерации электрической энергии. В такой установке происходит преобразование энергии движущегося рабочего тела в электроэнергию. Что такое рабочее тело? В данном случае, это токопроводящая среда - может быть жидкий металл, электролит или плазма. Движение таких сред описывается магнитной гидродинамикой, отсюда и название генератора.
Принцип его работы и строение относительно просты. Идея заключается в том, чтобы пропускать по каналу, находящемся в магнитном поле, создаваемом электромагнитом, рабочее тело. Оно движется на большой скорости, которая может быть сверхзвуковой. При этом, внешнее магнитное поле как бы "сортирует" отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы рабочего тела, направляя их по разным траекториям. Направление действия силы можно определить по правилу левой руки. В результате положительные ионы оседают на катоде, а отрицательные, соответственно на аноде. Поскольку электроды приобретают разноименный заряд, между ними возникает ЭДС, а в проводнике, соединяющем электроды, пойдёт электрический ток.
Прелесть такого генератора в том, что он не содержит движущихся частей, таких как ротор. Теоретически позволяет генерировать большие мощности - тысяча мегаватт. Мощность вообще пропорциональна проводимости рабочего тела, а также квадратам его скорости и напряженности магнитного поля. Почему же такие генераторы не используются повсеместно?
Есть несколько неразрешенный на практике проблем. Во-первых, создание самого рабочего тела. Это недешево. Использование жидких металлов затруднительно, оно не получило признания. А для использования газа необходимо нагреть его до температур ионизации, а это температура порядка 10 000 градусов Кельвина! С помощью введения в эту струю присадок из щелочных металлов, например калия, удается снизить эту температуру до 2,5-3 тысяч градусов Кельвина. Но при этом, мало того, что настолько разогревать газ недешево, так еще и таких температур не выдерживают части самого генератора - он не сможет долго проработать.
В общем, работающие модели существуют, существуют комбинированные установки, генерация осуществляется, но для широкого распространения необходимо разрешить возникающие проблемы. И такая работа ведется, ведь если научиться производить дешевую плазму, и такие генераторы, которые она бы не уничтожала, сверхпроводящие магниты, то открываются широкие перспективы роста КПД генерации. Если для современных теплоэлектростанций он уже практически ограничен пределами прочности вращающихся частей турбины, для МГД генераторов он будет расти при повышении температуры рабочего тела.