Magnetoidrodinamica MHD spiegazioni e storia

MHD

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...Cosa è la Magnetoidrodinamica, abbreviata in MHD? È l'arte e il modo di agire su un fluido, liquido o gas, facendo agire su di esso forze elettromagnetiche, a condizione che sia sufficientemente conduttore di elettricità. Si parlerà allora di acceleratore MHD. È anche l'arte e il modo di trasformare l'energia cinetica di un fluido in energia elettrica. Si parlerà allora di generatore MHD. In modo più generale, nella misura in cui si effettua una conversione diretta di una forma di energia in un'altra forma di energia (cinetica, elettromagnetica), si parlerà di convertitore MHD.

...Per iniziare alla MHD, vedere la mia serie a fumetti "Il Muro del Silenzio" (bene chiamato) nel "cd-Lanturlu".

...Negli anni sessanta, la Francia si trovò in prima fila in questo settore. Si potrebbe dire: per caso. Un grande sforzo di ricerca MHD era stato iniziato all'inizio degli anni sessanta, in molti paesi: Inghilterra, URSS, USA, Francia. Paesi come la Germania, poi il Giappone, si unirono a questo gruppo più tardi. L'obiettivo era sviluppare generatori MHD che potevano avere, in teoria, rendimenti molto superiori a quelli delle macchine termiche (fino al 60%). Le fonti di energia erano di due tipi: combustione di idrocarburi o energia nucleare. Per rendere il processo conveniente, era essenziale che il fluido da cui si voleva estrarre la massima energia cinetica avesse una conduttività elettrica sufficiente. Ma in linea di principio tutti i gas sono cattivi conduttori di elettricità. Sono addirittura... isolanti. Si fece quindi tutto ciò che sembrava possibile per dotare questi gas di una conduttività elettrica importante, "insemendoli" con elementi alcalini, a basso "potenziale di ionizzazione" (principalmente cesio). Ma i risultati si rivelarono deludenti, nonostante le ingenti somme investite in questa ricerca, in un'epoca di forte crescita economica. Si considerò allora di far funzionare questi generatori "con due temperature", dotando "il gas di elettroni liberi" di una temperatura più alta di quella del gas stesso, costituito da atomi. Ma un'instabilità terribile, scoperta teoricamente nel 1964 da E. Velikhov (che in seguito divenne vicepresidente dell'Accademia delle Scienze dell'URSS), rovinò tutti questi piani, già alla fine degli anni sessanta. Nel mezzo degli anni settanta, la maggior parte dei paesi aveva abbandonato, a eccezione dell'URSS che mantenne, fino al suo collasso economico, un forte impegno in questo settore di ricerca.

...Quando fui assegnato all'Istituto di Meccanica dei Fluidi di Marsiglia, nel 1965, vi trovai un piccolo gruppo, riunito intorno a un ricercatore: Georges Inglesakis, che aveva effettuato, ispirandosi ai lavori svolti in USA da un ricercatore svizzero, Bert Zauderer, esperienze di conversione diretta utilizzando come fonte di getto di gas ciò che si chiamava un "tubo a shock". Le esperienze avevano una durata molto breve (meno di cento microsecondi) ma l'interesse risiedeva nel fatto che il gas espulso a velocità molto elevata (più di 2500 m/s), sotto una pressione elevata (un bar), era anche molto caldo (diecimila gradi), quindi estremamente conduttore di elettricità. In queste condizioni divenne possibile simulare questi generatori MHD di cui si sognava, comprimendo, quindi riscaldando e espellendo attraverso una gittata gas che normalmente erano cattivi conduttori di elettricità, come l'argon, ma che lo diventavano alla temperatura a cui venivano portati. Naturalmente, queste esperienze non avevano alcun interesse sul piano strettamente industriale. Cosa fare di un generatore che non può funzionare, ogni ora, che per un decimillesimo di secondo, anche se in quel momento emette diversi megawatt? All'epoca nessuno realizzò (tranne i sovietici) che questi generatori impulsivi avrebbero trovato un giorno un loro riuso in ciò che doveva chiamarsi ben più tardi "la guerra delle stelle" e di cui parlerò nel sito.

...Il lettore apprenderà, in seguito, e forse con sorpresa, che il padre della MHD sovietica non fu altro che il geniale Andrej Sakharov (anche padre della prima bomba H russa). Sakharov non era un ricercatore, era un inventore e un visionario. Nessuno, in quell'Istituto di Marsiglia dove ero atterrato, sospettava le vere possibilità della MHD. Tuttavia, alcuni risultati spettacolari furono ottenuti. Nel 1967, due anni dopo la mia entrata nel laboratorio, grazie a un trucco, riscoperto quindici anni più tardi da un giapponese, riuscii a far funzionare per la prima volta un generatore a due temperature (sempre durante quei brevi getti), sfruttando la velocità dell'instabilità di Velikhov (che si sviluppava in un milionesimo di secondo). Esperienze di accelerazione del plasma furono inoltre condotte con successo, con guadagni di velocità di 5 km/s su soli dieci centimetri di lunghezza della gittata. Ma tutto questo passò completamente inosservato, sullo sfondo della generale disfatta.

...In Francia, la ricerca è in linea di principio "diretta". Organismi come il CNRS o altri si dotano quindi di "programmi". Il problema è che le persone che stabiliscono questi programmi e quelle che hanno le idee, che effettuano le ricerche, non sono le stesse persone. Non so se avete mai tagliato la testa di un'anatra con un coltello. Tutti sanno che l'animale è in grado di correre velocemente. La ricerca francese è un po' come un'anatra senza testa, la situazione essendo aggravata dal fatto che le istituzioni francesi di ricerca dipendono strettamente:

• Dall'esercito

• Dai politecnici

...Quando si è compreso tutto questo, spesso dopo anni di difficoltà, non resta che rivolgersi all'unico settore di ricerca in cui si possa prevedere lavori a lungo termine: la ricerca teorica.

...Ho abbandonato ogni ricerca in MHD nel 1987, dopo aver insistito per dieci anni dopo che i programmi di ricerca francesi fossero stati ufficialmente chiusi. Ho abbandonato perché mi è stato imposto e costretto. Ne ho spiegato le ragioni in diversi libri. Riprenderò tutto ciò in questa sezione del mio sito MHD. Al centro di questa ricerca c'era un'idea affascinante: è possibile far evolvere un veicolo nell'aria a velocità supersonica, e persino ipersonica, in aria densa, senza creare un "Bang", un'onda d'urto? Uno studente, Bertrand Lebrun, ha svolto una tesi di dottorato sotto la mia direzione, in questa via. I nostri lavori teorici, accompagnati da numerose pubblicazioni scientifiche su riviste di alto livello e comunicazioni in convegni internazionali, hanno risposto affermativamente (vedere l'elenco alla fine del documento accessibile tramite il link). Nel mezzo degli anni ottanta riuscii a convincere il Direttore Generale del CNRS, Papon, a darci aiuto per realizzare un esperimento. Fu sbloccato un finanziamento. L'idea era di lavorare nuovamente su esperienze di breve durata, utilizzando il "tubo a shock" come gittata calda. Un laboratorio di Rouen possedeva ancora uno di questi... antichità. Inoltre avevamo recuperato un importante materiale, residuo del primo "tokamak" di Fontenay-aux-Roses. Papon era felice, vedendo "che stavamo facendo ricerca di punta con attrezzature di scarto". Alla fine degli anni ottanta, eravamo a un passo dal successo. Ma l'esercito mise a monte il progetto, deliberatamente. Ne abbiamo avuto la prova in seguito, che ho pubblicato in un libro.

...L'esercito, per definizione, ha tutti i diritti, nella misura in cui si basa sul criterio della segretezza militare. Si immagina facilmente l'importante vantaggio strategico che poteva rappresentare un "missile a crociera MHD", l'unico in grado di saltare le colline a velocità ipersonica (per non iniziato: tutti i missili a crociera attuali sono subsonici). Il fatto che l'esercito volesse in quel momento vietare che una tale ricerca fosse condotta in un contesto civile potrebbe essere comprensibile, nella misura in cui avrebbe proseguito queste ricerche nei propri santuari, lontano da occhi indiscreti. Tuttavia, tredici anni più tardi, si è rivelato che i militari francesi non erano semplicemente in grado di proseguire queste ricerche e che queste erano state semplicemente abbandonate, abbastanza rapidamente in realtà, a causa della mancanza di... competenze. L'indagine condotta ha semplicemente portato alla seguente conclusione:

Non esiste una MHD militare francese

...Questo al tempo in cui un gruppo di militari originari dell'IHEDN (Istituto delle alte studi della difesa nazionale) lancia un grido d'allarme, in una brochure pubblicata a luglio 99. Essi evocano una fantastica avanzata degli americani nel settore, suonano il campanello d'allarme. Vedremo in seguito che queste preoccupazioni potrebbero essere fondate. Sono persino convinto che le abbiano e me ne spiegherò. Ma ciò che è grottesco è che tra coloro che si preoccupano di questa situazione si trovano molti di coloro che, tra il 1976 e il 1987, furono i grandi responsabili del fallimento dell'impegno francese nel settore della MHD. Visione ristretta, inettitudine. Ciò che è più straordinario è che siano proprio queste persone che tendono la mano, chiedono "una risposta in termini di azione", energica, chiedono in realtà di essere lasciati liberi, mentre sono i principali responsabili del nostro ritardo in questo settore. Con aria di cospiratori, cercano di far intendere che i loro portavoce sono sostenuti da forti competenze tecnico-scientifiche. Ma non è così. Tutto questo è purtroppo solo una pantomima abbastanza miserabile e inutile, perché è... troppo tardi.

...Ciò che è difficile da sopportare per il ricercatore che sono è vedere inoltre una figura priva di ogni competenza scientifica parlare in televisione affermando "ora sappiamo come far evolvere una macchina a velocità supersonica senza creare un Bang". Pensai allora che fosse bene che lo studente, l'insegnante, l'ingegnere, il contribuente, l'uomo della strada, e anche... il politico fossero informati, avessero elementi di valutazione per non prendere nuovamente, ventitré anni dopo, questi uomini per degli imbecilli.

...Come antipasto, il lettore troverà cliccando sul collegamento qui sotto, una presentazione abbastanza semplificata di questa famosa manipolazione MHD, quella che sognavamo di fare, che avevamo calcolato completamente e che avrebbe (come tutte le manipolazioni che ho fatto in questo settore) funzionato al primo tentativo. Una manipolazione che la burocrazia militare non fu in grado di portare a termine.

.. Come è possibile? Non sopravvalutate i militari (e i politecnici). Ricordate la frase di Clemenceau, al momento della guerra 14-18: "La migliore maniera per vincere la Germania è crearvi una Scuola Politecnica".

...Prima di passare a questa presentazione della manipolazione, in stile "cento centomicrosecondi che potrebbero cambiare la nostra visione del mondo", un aneddoto gustoso a supporto delle mie affermazioni. Dopo i primi test nucleari francesi a Reagane, i militari appresero che gli americani effettuavano ora i loro test sotterranei. Chiesero loro come procedevano. La risposta arrivò rapidamente:

• Ascolta, voi piccoli mangiatori di rane, siete molto gentili, ma da una parte voi vi siete ritirati dall'OTAN, dall'altra non teniamo tanto a vedere il sapere tecnico nucleare diffondersi in giro per il pianeta. Allora, arrangiatevi....

...Gli ingegneri militari politecnici, gli "ingegneri delle polveri", fecero calcoli accurati. Conclusero che era necessario scavare un tunnel, in montagna, disporre l'ordigno nucleare in fondo, e riempire il resto con calcestruzzo e ferro. Fu fatto così. Fu installato un PC di tiro praticamente di fronte al tunnel così chiuso, e fu invitato il Ministro della Difesa, Pierre Messmer, a venire in quel angolo del Sahara, per assistere al test. Fu lui stesso a raccontare questa storia al giornale Paris-Match, che cercava allora, invano (nel nostro paese si coltiva volentieri il segreto), di scrivere la storia della bomba francese. Si vedrà subito perché fece questa confessione. Il Ministro, anche dopo tutti questi anni, aveva molto sulla coscienza.

...Quando l'ordigno fu acceso, la pressione espulse immediatamente centinaia di metri di calcestruzzo e ferro e il tunnel si comportò come un fucile a pallini. Sconcertato, il Ministro vide passare questi frammenti a breve distanza. Tutti furono irradiati, ovviamente. La valutazione delle dosi ricevute si rivelò difficile: i film (incluso quello del Ministro) erano completamente oscurati. Messmer era fuori di sé. Che un legionario o gli abitanti di un villaggio fossero irradiati, passa ancora, ma... il ministro della difesa, per l'amor del cielo!

...In realtà, e i nostri ingegneri militari finirono per capirlo, non era in una roccia dura che bisognava collocare l'ordigno, ma al contrario sotto centinaia di metri di terreno abbastanza morbido da smorzare l'impatto. Riflettete. Se volete far esplodere una granata, e analizzare i prodotti dell'esplosione, è forse più logico metterla su sacchi di sabbia che non farla colare nel calcestruzzo. Oggi sappiamo come agire. Quando la bomba esplode, si crea una cavità nel terreno, compressibile (come era il substrato dell'atollo di Mururoa). L'energia viene così assorbita dalla compressione plastica. Nello stesso tempo un'onda d'urto sale verso la superficie, sollevando leggermente il suolo, e il gioco è fatto.

...Tutto questo per dire che i santuari militari non sono forse il massimo in termini di ricerca fondamentale. A volte sento dire:

• Ma, non credete che tutto ciò che ci viene mostrato, tutte queste pantomime televisive siano "solo per divertire la folla", ma che dietro questo schermo potrebbero essere condotte ricerche molto più serie?

...Mi dispiace deludervi. Dietro questo schermo non c'è niente. Altrimenti il rapporto menzionato in precedenza non conterebbe così tante sciocchezze che rivelano la nullità scientifica dei suoi autori.

Non ho il potere di cambiare il mondo, ma non mi piace che si prendano le persone per degli imbecilli.

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