Июнь 18th, 2013
Такие энергетические системы должны быть очень опасными, поскольку большая часть продуктов деления переходит в газообразную рабочую среду. Существует интересная, хотя и далекая альтернатива избежать этой опасности за счет расположения МГД-станции на синхронной орбите [19], откуда продукты деления уже никогда бы не возвратились на Землю. Выходная мощность станции в этом проекте должна излучаться на Землю посредством микроволн, почти как в проекте Глазера [20] с солнечной батареей на синхронной орбите. Но в случае МГД-генератора поверхность радиатора должна быть существенго меньше размеров солнечной батареи. Общий вес системы на орбите также будет меньше. Однако большее внимание, чем замкнутые циклы с равновесной ионизацией, привлекает замкнутый МГД-цикл с неравновесной ионизацией, так как при этом температура реактора может быть уменьшена настолько, что продукты деления останутся в топливе. Высокотемпературные газовые реакторы имеют тепловой к. п. д. около 40%, и будущие системы с улучшенными газовыми турбинами, по-видимому, смогут достичь теплового к. п. д. 45%.Неравновесный МГД-цикл в сочетании с газотурбинным или паровым циклами может увеличить полный тепловой к. п. д. ядерных станций до 50—55%. Это может существенно уменьшить стоимость генерируемой мощности и облегчить проблемы теплового засорения среды.
Основные усилия в разработке МГД-генераторов с неравновесной ионизацией сконцентрированы на нагреве электрическим разрядом инертных газов (аргон и гелий) с присадкой цезия. Омического тепловыделения в МГД-канале достаточно, чтобы нагреть электроны до температуры, существенно превышающей кинетическую температуру атомов газа. Так как процессы обмена энергией между электронами и атомами газа очень слабы (обычно лишь около 10~2% разницы в энергии передается при столкновении) и поперечные сечения столкновений атомов некоторых газов (особенно аргона) малы, на нагрев электронов в канале генератора индуцированным электрическим полем расходуется достаточно малая энергия. Ионизационное равновесие зависит от электронной температуры в большей степени, чем от температуры газа: первая обычно составляет не менее 3000 К, вторая — не более 1500 К. Рассматриваемый процесс хорошо развивается, и, к сожалению, особенно эффективно это происходит в МГД-канале, где возникают электротермические неустойчивости и поле v X В закорачивается по турбулентным пограничным слоям газа вместо того, чтобы идти на электроды, расположенные на боковых сторонах канала. Пока не видно путей преодоления этой трудности. Одним из решений может быть использование небольших концентраций присадки, полностью ионизуемой во всем канале. Если это удастся, неустойчивости не будут развиваться. Однако такая возможность пока не доказана.