Faktiski pasaulē ir vairākas līdzīgas struktūras. Sāksim ar Saules krāsni Francijā, t.i., Francijā.
Saules krāsns Francijā ir paredzēta, lai radītu un koncentrētu augstās temperatūras, kas nepieciešamas dažādiem procesiem.
Tas tiek darīts, uztverot saules starus un koncentrējot viņu enerģiju vienā vietā. Konstrukcija ir pārklāta ar izliektiem spoguļiem, to mirdzums ir tik liels, ka uz tiem nav iespējams paskatīties, tas sāp acīs. 1970. gadā šī struktūra tika uzcelta, par vispiemērotāko vietu tika izvēlēti Austrumu Pireneji. Un līdz šai dienai krāsns joprojām ir lielākā pasaulē.
Spoguļu blokam tiek piešķirtas paraboliskā reflektora funkcijas, un augstas temperatūras režīms pašā fokusā var sasniegt 3500 grādus. Turklāt jūs varat pielāgot temperatūru, mainot spoguļu leņķus.
Saules krāsns, kurā izmanto tādus dabas resursus kā saules gaisma, tiek uzskatīta par neaizstājamu metodi augstas temperatūras radīšanai. Un tos, savukārt, izmanto dažādiem procesiem. Tātad, ūdeņraža ražošanai nepieciešama 1400 grādu temperatūra. Materiālu testa režīmi, kas tiek veikti augstas temperatūras apstākļos, nodrošina 2500 grādu temperatūru. Tādējādi tiek pārbaudīti kosmosa kuģi un kodolreaktori.
Tātad Saules krāsns ir ne tikai pārsteidzoša ēka, bet arī vitāli svarīga un efektīva, vienlaikus tiek uzskatīta par videi draudzīgu un salīdzinoši lētu paņēmienu augstas temperatūras iegūšanai.
Reklāmas video:
Spoguļu bloks darbojas kā parabolisks atstarotājs. Gaisma ir fokusēta vienā centrā. Un tur temperatūra var sasniegt tādu temperatūru, kurā var izkausēt tēraudu.
Bet temperatūru var regulēt, noregulējot spoguļus dažādos leņķos.
Piemēram, ūdeņraža iegūšanai tiek izmantota temperatūra ap 1400 grādiem. Temperatūra 2500 grādi - materiālu pārbaudei ekstremālos apstākļos. Piemēram, šādā veidā tiek pārbaudīti kodolreaktori un kosmosa kuģi. Bet nanomateriālu ražošanai tiek izmantota temperatūra līdz 3500 grādiem.
Saules krāsns ir lēts, efektīvs un videi draudzīgs veids, kā radīt augstu temperatūru.
Francijas dienvidrietumos vīnogas ievērojami iesakņojas un nogatavojas visu veidu augļi - ir karsts! Cita starpā saule šeit spīd gandrīz 300 dienas gadā, un skaidru dienu skaita ziņā šīs vietas, iespējams, ir tikai otrajā vietā Kotdivuārai. Ja mēs raksturojam ieleju netālu no Odeillo no fizikas viedokļa, tad gaismas starojuma jauda šeit ir 800 vati uz 1 kvadrātmetru. Astoņas jaudīgas kvēlspuldzes. Maz? Pietiek, lai bazalta gabals izplatītos peļķē!
Turpināsim savu ceļojumu ar žurnālu Onliner.by:
“Odeillo saules krāsns jauda ir 1 megavats, un tam nepieciešami gandrīz 3000 metru spoguļa virsmas,” saka vietējā saules enerģijas muzeja uzraugs Sergejs Šuvins. - Turklāt jums ir jāvāc gaisma no tik lielas virsmas fokusā ar pusdienu šķīvja diametru.
Pret parabolisko spoguli ir uzstādīti heliostati - īpašas spoguļa plāksnes. Ir 63 no tiem ar 180 sekcijām. Katram heliostatam ir savs "atbildības punkts" - parabolas sektors, kas atspoguļo savākto gaismu. Jau uz ieliekta spoguļa saules stari tiek savākti fokusa punktā - pašā krāsnī. Atkarībā no starojuma intensitātes (lasīt - debesu skaidrība, dienas laiks un gada laiks) temperatūra var būt ļoti atšķirīga. Teorētiski - līdz 3800 grādiem pēc Celsija, patiesībā tas paaugstinājās līdz 3600.
“Kopā ar saules kustību heliostati pārvietojas pa debesīm,” savu ekskursiju sāk Sergejs Šovins. - Katram no tiem ir dzinējs aizmugurē, un kopā tos kontrolē centralizēti. Nav nepieciešams tos iestatīt ideālā stāvoklī - atkarībā no laboratorijas uzdevumiem pakāpe fokusa punktā var mainīties.
Saules krāsns celtniecība Odeillo tika sākta 60. gadu sākumā, un tā tika nodota ekspluatācijā jau 70. gados. Ilgu laiku tas palika vienīgais šāda veida veids uz planētas, bet 1987. gadā tā tika uzstādīta netālu no Taškentas. Sergejs Šovins pasmaida: "Jā, tieši tā kopija."
Starp citu, padomju krāsns joprojām darbojas. Tomēr viņi veic ne tikai eksperimentus, bet arī veic dažus praktiskus uzdevumus. Tiesa, krāsns atrašanās vieta neļauj sasniegt tikpat augstu temperatūru kā Francijā - fokusa punktā uzbeku zinātniekiem izdodas nokļūt zem 3000 grādiem.
Paraboliskais spogulis sastāv no 9000 šķautnēm. Katrs no tiem ir pulēts, pārklāts ar alumīniju un nedaudz ieliekts, lai labāk fokusētos. Pēc cepļa ēkas uzcelšanas visas šķautnes tika uzstādītas un kalibrētas ar rokām - pagāja trīs gadi!
Serge Chauvin mūs ved uz vietni pie krāsns ēkas. Kopā ar mums - tūristu grupu, kas Odeillo ieradās ar autobusu - zinātniskās eksotikas cienītāju plūsma nekad neapstājas. Muzeja kurators gatavojās demonstrēt saules enerģijas slēpto potenciālu.
- Madame un monsieur, jūsu uzmanība! - Lai arī Sergejs vairāk izskatās pēc zinātnieka, viņš vairāk izskatās pēc aktiera. - Mūsu zvaigznes izstarotā gaisma ļauj materiāliem tos uzreiz sildīt, aizdedzināt un izkausēt.
Saules cepeškrāsns darbinieks paņem parasto zaru un ievieto to lielā tvertnē ar spoguļstikla iekšpusi. Fokusa punktu atrod Sergejs Šovins dažās sekundēs, un nūja uzreiz uzliesmo. Brīnumi!
Kamēr franču vecvecāki ņurd un ņurd, muzeja darbinieks pāriet uz brīvi stāvoša heliostata un pārvieto to precīzi tā, lai atstarotie stari skustu turpat uzstādītā paraboliskā spoguļa mazāku kopiju. Šis ir vēl viens vizuāls eksperiments, kas parāda saules iespējas.
- Madame un monsieur, tagad mēs izkausēsim metālu!
Sergejs Šuvins ievieto turētājā dzelzs gabalu, pārvietojot vāzi, lai meklētu fokusa punktu, un, atradis to, nelielā attālumā attālinās.
Saule ātri dara savu darbu.
Dzelzs gabals uzreiz uzkarst, sāk smēķēt un pat dzirksteles, pakļaujoties karstajiem stariem. Tikai 10–15 sekundēs tajā tiek sadedzināts 10 eiro centu monētas caurums.
- Voila! - Sergejs priecājas.
Kad mēs atgriežamies muzeja ēkā, un franču tūristi apsēžas kinoteātra zālē, lai skatītos zinātnisku filmu par saules krāsns un laboratorijas darbu, uzraugs mums stāsta interesantas lietas.
- Visbiežāk cilvēki jautā, kāpēc tas viss ir vajadzīgs, - Sergejs Šuvins saceļ rokas. - No zinātnes viedokļa ir pētītas saules enerģijas iespējas, kur iespējams, ikdienas dzīvē. Bet ir uzdevumi, kuru mērogs un izpildes sarežģītība prasa tādas instalācijas kā šī. Piemēram, kā mēs simulējam saules iedarbību uz kosmosa kuģa ādu? Vai sildot nolaišanās kapsulu, kas atgriežas no orbītas uz Zemi?
Īpašā ugunsizturīgā traukā, kas uzstādīts saules krāsns fokusa punktā, jūs varat bez liekiem pārspīlējumiem radīt nemierīgus apstākļus. Ir aprēķināts, piemēram, ka apšuvuma elementam jāiztur temperatūra 2500 grādi pēc Celsija - un to var empīriski pārbaudīt šeit, Odeillo.
Uzraugs ved mūs caur muzeju, kur tiek uzstādīti dažādi eksponāti - dalībnieki no daudziem eksperimentiem, kas veikti krāsnī. Mūsu uzmanība tiek pievērsta oglekļa bremžu diskam …
- Ak, šī lieta ir no Formula 1 automašīnas stūres, - pamāj Sergejs. - Tā karsēšana dažos apstākļos ir salīdzināma ar to, ko mēs varam reproducēt laboratorijā.
Kā minēts iepriekš, temperatūru fokusa punktā var kontrolēt, izmantojot heliostatus. Atkarībā no veiktajiem eksperimentiem tas svārstās no 1400 līdz 3500 grādiem. Zemākā robeža ir nepieciešama ūdeņraža ražošanai laboratorijā, diapazons no 2200 līdz 3000 dažādu materiālu pārbaudei ekstrēmos karstuma apstākļos. Visbeidzot, virs 3000 ir joma, kurā strādā ar nanomateriāliem, keramiku un jaunu materiālu radīšanu.
“Odeillo cepeškrāsns nepilda praktiskus uzdevumus,” turpina Sergejs Šovins. - Atšķirībā no mūsu Uzbekistānas kolēģiem, mēs neesam atkarīgi no savas ekonomiskās aktivitātes un nodarbojamies tikai ar zinātni. Starp mūsu klientiem ir ne tikai zinātnieki, bet arī dažādi departamenti, piemēram, aizsardzības jomā.
Mēs vienkārši apstājamies pie keramikas kapsulas, kas, izrādās, ir drona kuģa korpuss.
“Kara departaments savām praktiskajām vajadzībām šeit, ielejā netālu no Odeillo, uzcēla mazāka diametra saules krāsni,” saka Sergejs. - To var redzēt no dažiem kalnu ceļa posmiem. Bet par zinātniskiem eksperimentiem viņi joprojām vēršas pie mums.
Darba vadītājs paskaidro, kāda ir saules enerģijas priekšrocība salīdzinājumā ar jebkuru citu zinātnisko uzdevumu veikšanas laikā.
- Pirmkārt, saule spīd bez maksas, - viņš saliec pirkstus. - Otrkārt, kalnu gaiss veicina eksperimentu veikšanu “tīrā” formā - bez piemaisījumiem. Treškārt, saules gaisma ļauj materiālus sildīt daudz ātrāk nekā jebkura cita instalācija, kas ir ārkārtīgi svarīgi dažu eksperimentu veikšanai.
Ir ziņkārīgi, ka krāsns var darboties gandrīz visu gadu. Pēc Sergeja Šovina teiktā, optimālais eksperimentu veikšanas mēnesis ir aprīlis.
- Bet, ja nepieciešams, saule tūristiem izkausēs metāla gabalu pat janvārī, - smaida sargs. - Galvenais, lai debesis būtu skaidras un bez mākoņiem.
Viena no šīs unikālās laboratorijas pastāvēšanas neapstrīdamajām priekšrocībām ir tās pilnīga atvērtība tūristiem. Katru gadu šeit ierodas līdz 80 tūkstošiem cilvēku, un tas ir daudz vairāk, lai popularizētu zinātni pieaugušo un bērnu vidū, nevis skola vai universitāte.
Fonts Romeu Odeillo ir tipiska pastorālā Francijas pilsēta. Tās galvenā atšķirība no tūkstošiem citu ir ikdienas dzīves un zinātnes noslēpuma līdzāspastāvēšana. Uz 54 metru spoguļa parabolas fona - kalnu slaucamās govis. Un pastāvīgā karstā saule.
Tagad pārcelsimies uz citu ēku.
Daļa no Viktora Borisova fotogrāfijām.
Četrdesmit piecus kilometrus no Taškentas, Parkentas apgabalā, Tien Shan pakājē 1050 metru augstumā virs jūras līmeņa atrodas unikāla struktūra - tā dēvētā lielā saules krāsns (BSP) ar jaudu tūkstoš kilovatiem. Tas atrodas Uzbekistānas Republikas Zinātņu akadēmijas Materiālu zinātnes institūta NPO "Fizika-saule" teritorijā. Pasaulē ir tikai divas šādas krāsnis, otrā ir Francijā.
“BSP tika nodota ekspluatācijā 1987. gadā Savienībā,” saka Mirzasultan Mamatkassymov, zinātniskās un ražošanas asociācijas “Physics-Solntse” Materiālzinātnes institūta zinātniskais sekretārs, Ph. D. - Lai saglabātu šo unikālo objektu, no valsts budžeta tiek piešķirti pietiekami daudz līdzekļu. Divas institūta laboratorijas atrodas mūsu valstī, četras - Taškentā, kur atrodas galvenā zinātniskā bāze, uz kuras tiek pētītas jauno materiālu ķīmiskās un fizikālās īpašības. Mēs esam viņu sintēzes procesā. Mēs eksperimentējam ar šiem materiāliem, novērojot kausēšanas procesu dažādās temperatūrās.
BSP ir sarežģīts optiski-mehāniskais komplekss ar automātiskām vadības sistēmām. Komplekss sastāv no heliostatiskā lauka, kas atrodas kalna malā un novirza saules starus paraboloīdu koncentrātā, kas ir milzu ieliekts spogulis. Šī spoguļa fokusā tiek radīta augstākā temperatūra - 3000 grādi pēc Celsija!
Heliostata lauks sastāv no sešdesmit diviem sadalītiem heliostatiem. Tie nodrošina koncentrētāja spoguļa virsmu ar gaismas plūsmu, nepārtraukti sekojot Saulei visu dienu. Katrs heliostats, kura garums ir septiņi ar pusi seši ar pusi metri, sastāv no 195 plakaniem spoguļa elementiem, ko sauc par "šķautnēm". Heliostatiskā lauka atstarojošais laukums ir 3022 kvadrātmetri.
Koncentrētājs, uz kuru heliostatāti vērsta saules starus, ir ciklopa struktūra četrdesmit piecus metrus augsts un piecdesmit četrus metrus plats.
Jāatzīmē, ka saules krāsniņu priekšrocība, salīdzinot ar cita veida krāsnīm, ir momentāna augsta temperatūras sasniegšana, kas ļauj iegūt tīrus materiālus bez piemaisījumiem (pateicoties arī kalnu gaisa tīrībai). Tos izmanto naftas un gāzes, tekstilizstrādājumu ražošanā un daudzās citās nozarēs.
Spoguļiem ir noteikts kalpošanas laiks, un agrāk vai vēlāk tie neizdodas. Mūsu darbnīcās mēs izgatavojam jaunus spoguļus, kas aizstāj vecos. No tiem 10700 ir tikai koncentrātā, bet 12090 - heliostatos. Spoguļu izgatavošanas process notiek vakuuma iekārtās, kur alumīnijs tiek izsmidzināts uz izlietoto spoguļu virsmas.
Ferghana. Ru: - Kā jūs risināt speciālistu atrašanas problēmu, jo galu galā pēc Savienības sabrukuma viņi aizplūda uz ārzemēm?
Mirzasultan Mamatkassymov: - Uzstādīšanas laikā 1987. gadā šeit strādāja speciālisti no Krievijas un Ukrainas, kuri apmācīja mūsējos. Pateicoties mūsu pieredzei, mums tagad ir iespēja pašiem apmācīt šīs jomas speciālistus. Jaunieši pie mums ierodas no Uzbekistānas Nacionālās universitātes fizikas nodaļas. Pēc universitātes absolvēšanas es pats šeit strādāju kopš 1991. gada.
Ferghana. Ru: - Kad jūs skatāties uz šo grandiozo struktūru, uz smalkajām metāla konstrukcijām, it kā peldot gaisā un vienlaikus atbalstot koncentrētāja "bruņas", prātā nāk sci-fi filmu kadri …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Nu, manā mūžā neviens nav mēģinājis uzņemt zinātnisko fantastiku, izmantojot šīs unikālās "dekorācijas". Tiesa, uzbeku popzvaigznes ieradās, lai filmētu savus klipus.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Šodien mēs izkausēsim briketes, kas presētas no alumīnija oksīda pulvera, kura kušanas temperatūra ir 2500 grādi pēc Celsija. Kausēšanas procesa laikā materiāls plūst lejup pa slīpu plakni un pilējas speciālā paplātē, kur veidojas granulas. Tos nosūta uz keramikas darbnīcu, kas atrodas netālu no BSP, kur tos samaļ un izmanto dažādu keramikas izstrādājumu ražošanai, sākot no maziem diegu padevējiem tekstilrūpniecībai līdz dobām keramikas bumbiņām, kas atgādina biljarda telpas. Bumbiņas naftas un gāzes rūpniecībā izmanto kā pludiņus. Tajā pašā laikā iztvaikošana no naftas produktu virsmas, kas tiek glabāta lielos konteineros naftas noliktavās, samazinās par 15-20 procentiem. Pēdējos gados mēs esam izgatavojuši apmēram sešus simtus tūkstošu šo pludiņu.
Mēs ražojam izolatorus un citus produktus elektriskās rūpniecības vajadzībām. Viņiem raksturīga paaugstināta nodilumizturība un izturība. Papildus alumīnija oksīdam mēs izmantojam arī ugunsizturīgāku materiālu - cirkonija oksīdu ar kušanas temperatūru 2700 grādi pēc Celsija.
Kausēšanas procesa kontroli kontrolē tā sauktā "redzes sistēma", kas ir aprīkota ar divām īpašām televīzijas kamerām. Viens no tiem tieši pārsūta attēlu uz atsevišķu monitoru, otrs - uz datoru. Sistēma ļauj jums gan uzraudzīt kausēšanas procesu, gan veikt dažādus mērījumus.
Jāpiebilst, ka BLB tiek izmantots arī kā universāls astrofizikas instruments, kas paver iespēju naktī veikt zvaigžņotās debesis.
Papildus iepriekšminētajiem darbiem institūts lielu uzmanību pievērš medicīnisko ierīču ražošanai, kuru pamatā ir funkcionālā keramika (sterilizatori), abrazīvie instrumenti, žāvētāji un daudz kas cits. Šāds aprīkojums ir veiksmīgi ieviests mūsu republikas medicīnas iestādēs, kā arī līdzīgās iestādēs Malaizijā, Vācijā, Gruzijā un Krievijā.
Paralēli institūts izstrādāja mazjaudas saules enerģijas iekārtas. Piemēram, institūta zinātnieki izveidoja saules krāsnis ar pusotru kilovatu jaudu, kuras tika uzstādītas Tabbin Metalurģijas institūta (Ēģipte) teritorijā un Starptautiskajā metalurģijas centrā Haidrabadā (Indija).