Dresdyn設(shè)施的發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)將在技術(shù)可行性的限制下運(yùn)行。開始2020年的開始。圖片：SBSBÜHNentechnikGmbH.

熔融金屬的流動(dòng)可以產(chǎn)生磁場。這種所謂的Dynamo效果會(huì)產(chǎn)生宇宙磁場，如行星，衛(wèi)星甚至小行星上的那些。在未來幾年中，全球獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)，其中含有幾噸液體鈉圍繞兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的鋼桶，旨在證明這種效果。它將在Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR）的新Dresdyn設(shè)施中進(jìn)行。最近發(fā)表的科學(xué)期刊“物理評(píng)論信”的研究證實(shí)了實(shí)驗(yàn)成功的機(jī)會(huì)。

類似于自行車發(fā)電機(jī)如何將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電力，移動(dòng)導(dǎo)電流體可以產(chǎn)生磁場。所謂的磁雷諾數(shù)（流體的流速，膨脹和電導(dǎo)率的乘積）主要決定了是否實(shí)際產(chǎn)生了磁場。在一個(gè)壯觀的實(shí)驗(yàn)中，弗蘭克斯特凡尼的科學(xué)家在Hzdr的流體動(dòng)力學(xué)研究所的旨在實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)效應(yīng)所需的臨界價(jià)值。為此目的，含有8噸液體鈉的兩米直徑的鋼瓶將圍繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，每秒高達(dá)10次，每秒圍繞另一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，這是相對(duì)于第一的另一個(gè)。這種運(yùn)動(dòng)的技術(shù)術(shù)語通常與傾斜的紡車頂部相比，這是一種。

“我們?cè)谛碌腄resdyn設(shè)施的實(shí)驗(yàn)旨在表明，作為流動(dòng)的自然驅(qū)動(dòng)器，足以創(chuàng)造磁場，”該研究的牽頭作者AndréGiesecke說。在他的模擬和隨附的水實(shí)驗(yàn)期間 - 模擬比大型發(fā)電機(jī)的六倍 - 科學(xué)家檢查了預(yù)測驅(qū)動(dòng)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)?！盀榱宋覀兊囊馔?，我們觀察了一個(gè)特定的預(yù)測率的對(duì)稱雙輥結(jié)構(gòu)，這應(yīng)該在磁雷諾數(shù)430的磁性雷諾數(shù)提供發(fā)電機(jī)效應(yīng)，”物理學(xué)家說。

在HZDR的計(jì)劃液態(tài)金屬發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該在HZDR中的磁場自激發(fā)動(dòng)力。模擬：HZDR.

未解決的：在Geodynamo中的Precession作用

地球的中心由由一層熔鐵包圍的固體芯組成?！叭廴诮饘僖痣娏鳎娏饔之a(chǎn)生磁場，”Giesecke解釋說。普通的信念是，浮力驅(qū)動(dòng)的對(duì)流與地球的旋轉(zhuǎn)，負(fù)責(zé)這個(gè)Geodynamo。然而，在地球磁場的形成中出現(xiàn)的功能仍然不清楚。地球的旋轉(zhuǎn)軸從其軌道平面傾斜23.5度。旋轉(zhuǎn)軸在大約26,000年的時(shí)間內(nèi)改變位置。這種通過太空的預(yù)先運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是Geodynamo的可能能量源之一。數(shù)百萬年前，月亮也有一個(gè)強(qiáng)大的磁場，如來自阿波羅任務(wù)的巖石樣本所示。據(jù)專家介紹，PREASION可能是這的主要原因。

HZDR的液體鈉實(shí)驗(yàn)預(yù)計(jì)將于2020年開始。與早期的Geodynamo實(shí)驗(yàn)室不同，鋼桶內(nèi)部不會(huì)有螺旋槳，如1999年拉脫維亞里加的第一個(gè)成功的發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)中使用的，其中HZDR科學(xué)家們大量涉及。法國Karlsruhe，德國和切爾赫地區(qū)的這項(xiàng)和其他實(shí)驗(yàn)提供了接地研究，以更好地了解Geodynamo。

“原則上，我們可以為Dresdyn的實(shí)驗(yàn)定義三個(gè)不同的參數(shù)：旋轉(zhuǎn)，進(jìn)展和兩個(gè)軸之間的角度，”Giesecke說。一方面，他和他的同事期望得到對(duì)導(dǎo)電流體中實(shí)際產(chǎn)生磁場的根本問題的答案。另一方面，他們有興趣找出哪些流量組件負(fù)責(zé)創(chuàng)建磁場，以及飽和的點(diǎn)。

在容器中雙卷

“在模擬中，我們發(fā)現(xiàn)靜止慣性波發(fā)生在寬的參數(shù)范圍內(nèi)。然而，在一定范圍內(nèi)，我們現(xiàn)在已經(jīng)注意到了一種特征的雙輥結(jié)構(gòu)，證明是對(duì)動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的極高效率。原則上，我們已經(jīng)知道這種速度結(jié)構(gòu)，感謝法國發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)，其中它是由兩個(gè)螺旋槳人工制作的，而在我們的預(yù)防實(shí)驗(yàn)中，它應(yīng)該自然出現(xiàn)。“

HZDR研究人員使用特殊的超聲技術(shù)來測量流動(dòng)結(jié)構(gòu)。“我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)有多令人驚訝地匹配模擬結(jié)果。因此，我們對(duì)主要的Dresdyn實(shí)驗(yàn)具有極其穩(wěn)健的預(yù)測。例如，我們知道旋轉(zhuǎn)速率發(fā)生發(fā)電機(jī)效應(yīng)以及我們可以期望的磁場結(jié)構(gòu)，“Giesecke說。

參與發(fā)動(dòng)機(jī)的科學(xué)界熱切期待計(jì)劃實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這將在許多方面的技術(shù)可行性范圍內(nèi)運(yùn)營。“我們還期望在磁場影響下對(duì)液態(tài)金屬流動(dòng)的一般動(dòng)態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的見解。根據(jù)Giesecke的說法，這將使我們得出關(guān)于工業(yè)部門流動(dòng)的結(jié)論。最后但并非最不重要的是，作為其發(fā)電機(jī)研究的一部分，在HZDR開發(fā)的磁流斷層掃描對(duì)許多鋼鑄造和晶體生長的區(qū)域感到興趣。該工作已由亥姆霍茲聯(lián)盟“液態(tài)金屬技術(shù)”（Limtech）部分資助。

出版物：AndréGiesecke等，“在駕駛發(fā)電機(jī)動(dòng)作的駕駛缸中的”非線性大規(guī)模流動(dòng)“，”物理評(píng)論信件，2018; DOI：10.1103 / physrevlett.120.024502