مغناطيسية هيدרודيناميكية MHD شرح وتاريخ

science/mhd MHD

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • تُعد ميكانيكا السوائل المغناطيسية (MHD) دراسة للمهندسة المغناطيسية للسوائل، والتي تتناول التفاعل بين السوائل الموصلة والحقول الكهرومغناطيسية.
  • تسمح لها بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، وخاصة من خلال مولدات MHD.
  • كانت فرنسا رائدة في هذا المجال في ستينيات القرن العشرين، لكن الأبحاث تم إيقافها بسبب عدم الاستقرار والتكاليف العالية.

مهم

../../bons_commande/bon_global.htm

... ما هي المغناطيسية الهيدروديناميكية، اختصاراً MHD؟ إنها فن وطريقة العمل على سائل، سائل أو غاز، عن طريق تطبيق قوى كهرومغناطيسية عليه، بشرط أن يكون موصلًا كهربائيًا بما يكفي. في هذه الحالة، نتحدث عن مسرع MHD. كما أنها فن وطريقة تحويل الطاقة الحركية لسائل إلى طاقة كهربائية. في هذه الحالة، نتحدث عن مولد MHD. بشكل عام، في الحد الذي يتم فيه تحويل شكل من أشكال الطاقة إلى شكل آخر من الطاقة (حركية، كهرومغناطيسية)، نتحدث عن محول MHD.

Image1697

... للاطلاع على مقدمة في MHD، راجع كوميك "الجدار الصامت" (الذي يحمل اسمًا مناسبًا) في "cd-Lanturlu".

... في سنوات الستينيات، وجدت فرنسا نفسها في الصدارة في هذا المجال. يمكن القول: من خلال الصدفة. تم إطلاق مبادرة كبيرة لبحوث MHD في بداية الستينيات، في العديد من البلدان: بريطانيا، الاتحاد السوفيتي، الولايات المتحدة، فرنسا. بلاد مثل ألمانيا، ثم اليابان انضمت إلى هذه المجموعة لاحقًا. كان الهدف هو تطوير مولدات MHD التي يمكن أن تحقق كفاءة أعلى بكثير من الآلات الحرارية (حتى 60٪). كانت مصادر الطاقة من نوعين: حرق الهيدروكربونات أو الطاقة النووية. من أجل أن يكون الإجراء مربحًا، كان من الضروري أن يكون السائل الذي نريد استخراج أقصى طاقة حركية منه موصلًا كهربائيًا بما يكفي. ومع ذلك، في المبدأ، جميع الغازات هي موصلات سيئة جدًا للكهرباء. إنها حتى موصلات... عازلة. لذلك، تم القيام بكل ما يبدو ممكنًا لمنح هذه الغازات موصلية كهربائية كبيرة، عن طريق "تغذية" الغاز بعناصر قلوية ذات "جهد إيوني منخفض" (بشكل أساسي السيزيوم). ومع ذلك، تبين النتائج أنها مخيبة للآمال، رغم الاستثمارات الكبيرة التي تم إدخالها في هذه البحوث، في وقت من النمو الاقتصادي القوي. ثم تم التفكير في تشغيل هذه المولدات "بدرجتين من الحرارة"، منح "الغاز إلكترونات حرة" درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الغاز نفسه، الذي يتكون من ذرات. لكن استقرار مخيف، تم اكتشافه نظريًا في عام 1964 من قبل E.Velikhov (الذي أصبح لاحقًا نائبًا لرئيس أكاديمية العلوم السوفيتية)، دمر جميع هذه الخطط، منذ نهاية الستينيات. في منتصف السبعينيات، غادر معظم البلدان، باستثناء الاتحاد السوفيتي، الذي أبقى، حتى انهياره الاقتصادي، مجهودًا كبيرًا في هذا المجال البحثي.

... عندما تم تعييني في معهد ميكانيكا السوائل في مارسيليا، في عام 1965، وجدت فريقًا صغيرًا، مجمّعًا حول باحث واحد: جورج إنجليساكيس، الذي قام، مستوحى من أبحاث أجرتها في الولايات المتحدة باحثة من أصل سويسري، بيرت زودير، بتجارب تحويل مباشر باستخدام كميات من الغاز كمصدر، ما يُعرف بـ "أنبوب الصدمة". كانت التجارب قصيرة جدًا (أقل من مائة مايكروثانية) ولكن الاهتمام الرئيسي كان في حقيقة أن الغاز الذي تم إطلاقه بسرعة كبيرة (أكثر من 2500 م/ث)، تحت ضغط كبير (بار واحد) كان أيضًا دافئًا جدًا (عشرة آلاف درجة)، وبالتالي موصلًا جدًا للكهرباء. في هذه الظروف، أصبح من الممكن محاكاة هذه المولدات MHD التي كنا نحلم بها عن طريق الضغط، وبالتالي التسخين والانطلاق عبر أنبوب لغازات كانت في الظروف العادية سيئة التوصيل الكهربائي، مثل الأرجون، لكنها أصبحت موصلة عند درجة الحرارة التي تم تسخينها إليها. بالطبع، لم يكن لهذه التجارب أي فائدة من الناحية الصناعية الصارمة. ماذا تفعل بمولد لا يمكن أن يعمل، كل ساعة، لمدة جزء من مليون ثانية، حتى لو كان يطلق عدة ميغاواط في تلك اللحظة؟ في ذلك الوقت، لم يدرك أحد (إلا السوفييت) أن هذه المولدات المؤقتة ستجد يومًا ما استخدامها في ما كان سيسمى لاحقًا "حرب النجوم" والتي سأتحدث عنها في الموقع.

Image1698

... سيتعلم القارئ لاحقًا، وربما بدهشة، أن والد MHD السوفيتي لم يكن سوى العبقري أندريه ساكهاروف (والذي كان أيضًا والد أول قنبلة هيدروجينية روسية). لم يكن ساكهاروف باحثًا، بل كان مبتكرًا ورؤية. لم يكن أحد في هذا المعهد المارسيالي حيث وصلت، يشك في الإمكانات الحقيقية لـ MHD. ومع ذلك، تم تحقيق بعض النتائج المذهلة. في عام 1967، بعد عامين من دخولي المختبر، بفضل حيلة، تم اكتشافها لاحقًا من قبل ياباني بعد 15 عامًا، نجحت في تشغيل مولد ثنائي درجة الحرارة (مباشرة خلال هذه الانفجارات القصيرة)، عن طريق تجاوز استقرار فيليخوف (الذي تطور في جزء من مليون ثانية) بسرعة. كما تم إجراء تجارب ناجحة لتسريع البلازما، مع مكاسب سرعة تصل إلى 5 كم/ث على طول 10 سم من أنبوب. ولكن كل هذا مرت بدون انتباه، على خلفية الفشل العام.

Image1702

... في فرنسا، تُعتبر البحث "موجهًا" بشكل عام. تمتلك المؤسسات مثل CNRS وغيرها "برامج". المشكلة هي أن الأشخاص الذين يضعون هذه البرامج والذين لديهم الأفكار، ويفعلون الأبحاث، ليسوا نفس الأشخاص. لا أعرف إذا كنت قد قطعت رأس ديك بمقص. الجميع يعلم أن الحيوان يمكنه بعد ذلك أن يركض بسرعة. البحث الفرنسي هو نوع من الديك بدون رأس، والوضع يزداد سوءًا بسبب أن المؤسسات البحثية الفرنسية تعتمد بشكل وثيق:

  • على الجيش

  • على المدرسة المتعددة التقنيات

... عندما فهمت كل هذا، غالبًا بعد سنوات طويلة من المشاكل، لم يبقى سوى التوجه إلى المجال الوحيد للبحث حيث يمكن التفكير في مشاريع طويلة الأمد: البحث النظري.

... لقد تركت جميع أبحاث MHD في عام 1987، بعد أن أصررت لمدة 10 سنوات بعد إغلاق البرامج البحثية الفرنسية رسميًا. تركتها لأنني تم إجباري ودفعي لذلك. شرحت ذلك في كتب مختلفة. سأعود إلى هذا الموضوع في هذه القسم من موقع MHD الخاص بي. في قلب هذه البحث كانت فكرة مثيرة: هل من الممكن تطوير جهاز في الهواء بسرعة فوق الصوتية، وحتى فوق السرعة، في الهواء الكثيف، دون إحداث "صوت الانفجار"، موجة صدمة؟ قام طالب، بيرتراند ليبرون، برسالة دكتوراه تحت إشرافي في هذا الاتجاه. أبحاثنا النظرية، المصحوبة بعدد كبير من المنشورات العلمية في المجلات ذات المستوى العالي ومحاضرات في المؤتمرات الدولية، أجابوا بنعم (انظر القائمة في نهاية المستند عبر الرابط). في منتصف الثمانينيات، نجحت في إقناع المدير العام لـ CNRS، بابون، بمساعدتنا في إعداد تجربة. تم تخصيص موارد مالية. كانت الفكرة هي العمل مرة أخرى في تجارب قصيرة المدى، باستخدام "أنبوب الصدمة" كمحرك للهواء الساخن. كان هناك مختبر في روان يمتلك واحدة من هذه... الأشياء القديمة. كما استعدنا معدات مهمة، بقايا أول "توكاماك" في فونتينا-أو-روز. كان بابون سعيدًا، رأى "أننا سنقوم ببحث متطور باستخدام معدات مهملة". في نهاية الثمانينيات، كنا على بعد خطوات من النجاح. ولكن الجيش عرقل المشروع عمدًا. حصلنا لاحقًا على دليل على ذلك، ونشرته في كتاب.

... الجيش، من حيث المبدأ، لديه جميع الحقوق، بشرط أن يعتمد على معيار السرية العسكرية. من السهل تخيل الميزة الاستراتيجية التي يمكن أن تمثلها "صواريخ MHD"، التي يمكنها أن ترتفع وتنخفض فوق التلال بسرعة فائقة (للمبتدئين: جميع الصواريخ الحالية هي تحت الصوتية). من الممكن أن يكون من المحتمل فهم أن الجيش أراد في ذلك الوقت منع مثل هذه الأبحاث من أن تُجرى في سياق مدني، لأنهم كانوا يخططون لمواصلة أبحاثهم في معاقلهم الخاصة، بعيدًا عن الأعين غير المرغوب فيها. ومع ذلك، بعد 13 عامًا، تبين أن العسكريين الفرنسيين لم يكونوا قادرين على متابعة هذه الأبحاث، وتم التخلي عنها بسرعة، بسبب نقص... المهارات. التحقيق الذي تم أدى إلى الاستنتاج التالي:

لا توجد MHD عسكرية فرنسية

... في ذلك الوقت، أصدر مجموعة من العسكريين من IHEDN (معهد الدراسات العليا للدفاع الوطني) نداء استغاثة، في ورقة نشرت في يوليو 99. يتحدثون عن تقدم هائل للAmericans في المجال، وينذرون. سنرى لاحقًا أن هذه المخاوف قد تكون مبررة. أنا حتى متأكد أنها كانت، وسأشرح ذلك. ولكن ما هو مهزلة هو أن بين أولئك الذين يقلقون من هذه الحالة هناك العديد من الذين كانوا، بين عامي 1976 و 987، المسؤولين الرئيسيين عن فشل الجهود الفرنسية في مجال MHD. رؤية قصيرة، عدم كفاءة. ما هو أكثر إثارة للدهشة هو أن نفس الأشخاص يطلبون "ردًا في شكل إجراء"، قويًا، ويرغبون في أن يعطى لهم حرية كاملة، بينما هم المسؤولون الرئيسيون عن تأخيرنا في هذا المجال. بوضعهم مظهر المؤامرة، يحاولون إقناع الآخرين أن ممثليهم مدعومين بمهارات تقنية علمية قوية. ومع ذلك، هذا ليس صحيحًا. كل هذا هو مجرد تصرفات مهزلة وعديمة الفائدة، لأن الوقت ... متأخر.

... ما يصعب تحمّله بالنسبة لي كباحث هو رؤية شخص بلا أي خبرة علمية يتحدث على التلفزيون ويقول "نعرف الآن كيف نجعل آلة تتحرك بسرعة فوق الصوتية دون إحداث صوت انفجار". فكرت في ذلك أن من الأفضل أن يعلم الطالب، والمعلم، والمهندس، والضرائب، والرجل العادي، وحتى السياسي، بأنهم يمتلكون عناصر تقييم لكي لا يُعتبروا أحمقًا مرة أخرى، بعد 23 عامًا.

... كمقدمة، سيجد القارئ، عند النقر على الرابط التالي، عرضًا مبسطًا لتجربة MHD الشهيرة، تلك التي كنا نحلم بها، وحسبنا تمامًا، والتي ستكون (كما فعلت جميع التجارب التي قمت بها في هذا المجال) ناجحة في المرة الأولى. تجربة لم تتمكن من إكمالها قوات الأمن.

.. كيف يمكن أن يكون هذا ممكنًا؟ لا تبالغ في تقدير العسكريين (والمهندسين من المدرسة المتعددة التقنيات). تذكّر جملة كليمنصو، في منعطف الحرب العالمية الأولى: "أفضل طريقة لانتصار ألمانيا هي إنشاء مدرسة فرنسية متعددة التقنيات".

... قبل أن ننتقل إلى عرض التجربة، في أسلوب "100 مايكروثانية التي قد تغير رؤيتنا للعالم"، قصة ممتعة تدعم ما أقوله. بعد الاختبارات النووية الفرنسية الأولى، في ريجان، تعلّم العسكريون أن الأمريكيين أجراء اختباراتهم الآن تحت الأرض. سألوا كيف يفعلون ذلك. جاءت الإجابة بسرعة:

  • استمعوا، أنتم صغار يأكلون الضفادع، أنتم لطيفون، ولكن من ناحية أخرى، لقد انسحبتم من حلف الناتو، ومن ناحية أخرى، لا نريد أن نرى معرفتنا النووية تنتشر على هذه الكوكب. لذلك، ابحثوا عن حل ....

... المهندسون العسكريون من المدرسة المتعددة التقنيات، "مُهندسو البارود"، قاموا بحسابات دقيقة. استنتجوا أن من الضروري حفر نفق في الجبل، ووضع الجهاز النووي في نهاية النفق، ثم ملء الباقي بالخرسانة والصلب. تم القيام بذلك. تم تركيب جهاز إطلاق تقريبًا في مواجهة النفق المغلق، ثم دعى وزير الدفاع، بيار ميسمر، لزيارة هذا الجزء من الصحراء، لحضور الاختبار. إنه نفسه من أخبر بهذه القصة لصحيفة باريس ماتش، التي حاولت في ذلك الوقت، بشكل عديم الفائدة (في بلادنا نحن نزرع السرية بسهولة)، كتابة قصة القنبلة الفرنسية. سترى فورًا لماذا قدم هذه المعلومة. حتى بعد كل هذه السنوات، كان ميسمر يشعر بالقلق.

... عندما تم إطلاق الجهاز، ضغط الهواء فورًا مئات الأمتار من الخرسانة المعدنية، وعمل النفق كبندقية مدفعية. صُدم الوزير ورأى هذه الشظايا تمر بمسافة قصيرة. الجميع تعرّض للإشعاع، بالطبع. تم تقييم الجرعات المستلمة صعبًا: كانت الأفلام (من بينها فيلم الوزير) مغطاة تمامًا. كان ميسمر غاضبًا. أن يكون جندي أو سكان قرية مصابين بالإشعاع، لا بأس، ولكن ... الوزير، بالطبع!

... في الواقع، وفهمها مهندسونا العسكريون في النهاية، لم يكن من الضروري وضع الجهاز في صخور صلبة، بل على العكس، تحت مئات الأمتار من أرض ناعمة تخفف من الصدمة. تفكّر. إذا كنت تريد تفجير قنبلة وتحليل منتجات الانفجار، من الأفضل وضعها على أكياس رمل بدلًا من تجويفها في الخرسانة. اليوم نعرف كيف نعمل. عندما تنفجر القنبلة، تتشكل فراغ في الأرض، قابلة للضغط (كما كان الحال في قاعدة مورورو). يتم امتصاص الطاقة من خلال الضغط غير المرن. في نفس الوقت، ترتفع موجة صدمة نحو السطح، مما يرفع الأرض قليلاً، والعمل مكتمل.

... كل هذا للقول أن معاقل الجيش قد لا تكون في المقدمة في مجال البحث الأساسي. أسمع أحيانًا أشخاصًا يقولون لي:

  • لكن، هل لا تعتقد أن كل ما نراه، هذه التصرفات التلفزيونية، هي "لإبهار الجمهور"، ولكن خلف هذا الستار، يمكن إجراء أبحاث أكثر جدية؟

... آسف لأن أخيب ظنك. خلف هذا الستار، لا شيء. إلا إذا كان التقرير المذكور أعلاه لا يحتوي على أخطاء كثيرة تدل على عجز علمي لمؤلفيه.

لا أملك القوة لتغيير العالم، لكنني لا أحب أن يُعتبر الناس أحمقًا.

../../bons_commande/bon_global.htm

100 مايكروثانية لتغيير رؤيتنا للكون

Image1693

Image1694

Image1695

Image1696

Image1699

Image1700

Image1701