In feite zijn er verschillende vergelijkbare structuren in de wereld. Laten we beginnen met Solar Furnace in Frankrijk, dat wil zeggen Frankrijk.
De Solar Furnace in Frankrijk is ontworpen om de hoge temperaturen te genereren en te concentreren die nodig zijn voor verschillende processen.
Dit wordt gedaan door de zonnestralen op te vangen en hun energie op één plek te concentreren. De structuur is bedekt met gebogen spiegels, hun uitstraling is zo groot dat het onmogelijk is om ernaar te kijken, het doet pijn in de ogen. In 1970 werd deze structuur opgetrokken, waarbij de oostelijke Pyreneeën als meest geschikte plaats werd gekozen. En tot op de dag van vandaag blijft de oven de grootste ter wereld.
Een reeks spiegels krijgen de functies van een parabolische reflector toegewezen, en een hoge temperatuurregime bij de focus zelf kan 3500 graden bereiken. Bovendien pas je de temperatuur aan door de hoeken van de spiegels te veranderen.
De Solar Oven, die gebruik maakt van een natuurlijke hulpbron zoals zonlicht, wordt beschouwd als een onmisbare methode om hoge temperaturen op te wekken. En ze worden op hun beurt voor verschillende processen gebruikt. Voor waterstofproductie is dus een temperatuur van 1400 graden nodig. Testmodi van materialen die onder hoge temperatuuromstandigheden worden uitgevoerd, zorgen voor een temperatuur van 2500 graden. Dit is hoe ruimtevaartuigen en kernreactoren worden getest.
De Solar Oven is dus niet alleen een geweldig gebouw, maar ook vitaal en efficiënt, terwijl het wordt beschouwd als een milieuvriendelijke en relatief goedkope manier om hoge temperaturen te krijgen.
Promotie video:
De reeks spiegels werkt als een parabolische reflector. Het licht is gefocust in één centrum. En de temperatuur daar kan temperaturen bereiken waarbij staal kan worden gesmolten.
Maar de temperatuur kan worden aangepast door de spiegels onder verschillende hoeken te plaatsen.
Zo worden temperaturen van rond de 1400 graden gebruikt om waterstof te produceren. Temperatuur 2500 graden - voor het testen van materialen in extreme omstandigheden. Op deze manier worden bijvoorbeeld kernreactoren en ruimtevaartuigen getest. Maar bij de vervaardiging van nanomaterialen worden temperaturen tot 3500 graden gebruikt.
De Solar Oven is een goedkope, efficiënte en milieuvriendelijke manier om hoge temperaturen op te wekken.
In het zuidwesten van Frankrijk schieten druiven opmerkelijk wortel en alle soorten fruit rijpen - het is heet! Onder andere schijnt de zon hier bijna 300 dagen per jaar, en qua aantal heldere dagen zijn deze plaatsen misschien wel de tweede plaats na de Cote d'Azur. Als we de vallei bij Odeillo karakteriseren vanuit het oogpunt van fysica, dan is de kracht van lichtstraling hier 800 watt per vierkante meter. Acht krachtige gloeilampen. Weinig? Genoeg om een stuk basalt in een plas te smeren!
Laten we onze tour met Onliner.by magazine voortzetten:
“De zonne-oven in Odeillo heeft een capaciteit van 1 megawatt en daarvoor is bijna 3.000 meter spiegeloppervlak nodig”, zegt Serge Chauvin, conciërge van het plaatselijke zonne-energiemuseum. - Bovendien moet je licht van zo'n groot oppervlak verzamelen in een brandpunt met een diameter van een bord.
Heliostaten - speciale spiegelplaten - zijn tegenover de parabolische spiegel geïnstalleerd. Er zijn er 63 met 180 secties. Elke heliostaat heeft zijn eigen "verantwoordelijkheidspunt" - een sector van de parabool, die het opgevangen licht reflecteert. Al op een concave spiegel worden de stralen van de zon verzameld in een brandpunt - de oven zelf. Afhankelijk van de intensiteit van de straling (lees - de helderheid van de lucht, het tijdstip van de dag en de tijd van het jaar), kunnen de temperaturen heel verschillend zijn. In theorie - tot 3800 graden Celsius, in werkelijkheid ging het tot 3600.
"Samen met de beweging van de zon bewegen heliostaten zich door de lucht", begint Serge Chauvin aan zijn tocht. - Elk heeft een motor achter, en samen worden ze centraal aangestuurd. Het is niet nodig om ze in de ideale positie te plaatsen - afhankelijk van de taken van het laboratorium kan de mate van het brandpunt worden gevarieerd.
De bouw van de zonne-oven in Odeillo begon in het begin van de jaren 60 en werd al in de jaren 70 in gebruik genomen. Lange tijd bleef het de enige in zijn soort op de planeet, maar in 1987 werd er een exemplaar opgericht nabij Tasjkent. Serge Chauvin glimlacht: "Ja, precies een kopie."
De Sovjet-oven blijft trouwens ook operationeel. Daarop voeren ze echter niet alleen experimenten uit, maar voeren ze ook enkele praktische taken uit. Toegegeven, de locatie van de oven maakt het niet mogelijk om dezelfde hoge temperaturen te bereiken als in Frankrijk - in het brandpunt slagen Oezbeekse wetenschappers erin om minder dan 3000 graden te halen.
De parabolische spiegel bestaat uit 9000 facetten. Elk is gepolijst, aluminium gecoat en licht concaaf voor een betere focus. Nadat het ovengebouw was gebouwd, werden alle facetten met de hand geïnstalleerd en gekalibreerd - het duurde drie jaar!
Serge Chauvin leidt ons naar een plek vlakbij het ovengebouw. Samen met ons - een groep toeristen die met de bus in Odeillo aankwamen - houdt de stroom liefhebbers van wetenschappelijk exotisme nooit op. De museumconservator stond op het punt het verborgen potentieel van zonne-energie te demonstreren.
- Mevrouw en monsieur, uw aandacht! - Hoewel Serge meer op een wetenschapper lijkt, lijkt hij meer op een acteur. - Door het licht van onze ster kunnen materialen ze onmiddellijk verhitten, ontsteken en smelten.
Een zonneovenmedewerker pakt een gewone tak op en plaatst deze in een grote bak met een spiegelende binnenkant. Het kost Serge Chauvin een paar seconden om het focuspunt te vinden, en de stok schiet meteen op. Wonderen!
Terwijl de Franse grootouders naar adem happen en kreunen, gaat de museummedewerker naar een vrijstaande heliostaat en beweegt deze precies zo dat de gereflecteerde stralen een kleinere kopie van de parabolische spiegel die daar is geïnstalleerd, raken. Dit is weer een visueel experiment dat de mogelijkheden van de zon laat zien.
- Mevrouw en monsieur, nu gaan we het metaal smelten!
Serge Chauvin plaatst een stuk ijzer in de houder, beweegt de bankschroef op zoek naar een brandpunt en, nadat hij het heeft gevonden, beweegt hij zich een eindje weg.
De zon doet snel zijn werk.
Een stuk ijzer warmt onmiddellijk op, begint te roken en zelfs vonken, bezwijkend voor de hete stralen. In slechts 10-15 seconden wordt er een gat ter grootte van een munt van 10 eurocent in gebrand.
- Voila! Serge verheugt zich.
Als we terugkeren naar het museumgebouw en de Franse toeristen in de bioscoopzaal gaan zitten om een wetenschappelijke film te kijken over het werk van de zonne-oven en het laboratorium, vertelt de conciërge ons interessante dingen.
- Meestal vragen mensen waarom dit allemaal nodig is, - Serge Chauvin gooit zijn handen in de lucht. - Wetenschappelijk gezien zijn de mogelijkheden van zonne-energie bestudeerd, waar mogelijk toegepast in het dagelijks leven. Maar er zijn taken die qua schaal en complexiteit van uitvoering dergelijke installaties vereisen. Hoe simuleren we bijvoorbeeld het effect van de zon op de huid van een ruimtevaartuig? Of de afdalingscapsule verwarmen die terugkeert van een baan naar de aarde?
In een speciale vuurvaste container, geïnstalleerd in het brandpunt van de zonne-oven, kunt u dergelijke, zonder overdrijving, onaardse omstandigheden recreëren. Zo is berekend dat een bekledingselement temperaturen van 2500 graden Celsius moet kunnen weerstaan - en dit kan hier in Odeillo empirisch worden getest.
De conciërge neemt ons mee door het museum, waar verschillende exposities zijn opgesteld - deelnemers aan talloze experimenten die in de oven worden uitgevoerd. Onze aandacht wordt gevestigd op de carbon remschijf …
- Oh, dit ding komt uit het stuur van een Formule 1-auto, - knikt Serge. - De verwarming ervan onder sommige omstandigheden is vergelijkbaar met wat we in het laboratorium kunnen reproduceren.
Zoals hierboven vermeld, kan de temperatuur op het brandpunt worden geregeld met behulp van heliostaten. Afhankelijk van de uitgevoerde experimenten varieert het van 1400 tot 3500 graden. De ondergrens is vereist voor de productie van waterstof in het laboratorium, een range van 2200 tot 3000 voor het testen van diverse materialen onder extreme hitte. Ten slotte is boven de 3000 het werkterrein met nanomaterialen, keramiek en het maken van nieuwe materialen.
"De oven van Odeillo vervult geen praktische taken", vervolgt Serge Chauvin. - In tegenstelling tot onze Oezbeekse collega's zijn we niet afhankelijk van onze eigen economische activiteiten en houden we ons uitsluitend bezig met wetenschap. Onder onze klanten bevinden zich niet alleen wetenschappers, maar ook diverse afdelingen, bijvoorbeeld defensie.
We stoppen gewoon bij een keramische capsule, die de romp van een droneschip blijkt te zijn.
"Het Ministerie van Oorlog heeft hier, in de vallei bij Odeillo, een zonneoven met een kleinere diameter gebouwd voor zijn eigen praktische behoeften", zegt Serge. - Het is te zien vanaf sommige delen van de bergweg. Maar voor wetenschappelijke experimenten wenden ze zich nog steeds tot ons.
De begeleider legt uit wat het voordeel is van zonne-energie ten opzichte van andere bij het uitvoeren van wetenschappelijke taken.
- Ten eerste schijnt de zon gratis, - hij buigt zijn vingers. - Ten tweede draagt berglucht bij aan het uitvoeren van experimenten in een "zuivere" vorm - zonder onzuiverheden. Ten derde zorgt zonlicht ervoor dat materialen veel sneller kunnen worden verwarmd dan welke andere installatie dan ook, wat voor sommige experimenten buitengewoon belangrijk is.
Het is merkwaardig dat de oven bijna het hele jaar door kan werken. Volgens Serge Chauvin is april de optimale maand om experimenten uit te voeren.
- Maar indien nodig smelt de zon zelfs in januari een stuk metaal voor toeristen, - glimlacht de conciërge. - Het belangrijkste is dat de lucht helder en onbewolkt is.
Een van de onbetwistbare voordelen van het bestaan van dit unieke laboratorium is de volledige openheid voor toeristen. Jaarlijks komen hier tot 80 duizend mensen, en dit doet veel meer om de wetenschap onder volwassenen en kinderen populair te maken dan een school of universiteit.
Font Romeu Odeillo is een typisch Franse pastorale stad. Het belangrijkste verschil met duizenden anderen is het naast elkaar bestaan van het mysterie van het dagelijks leven en de wetenschap. Tegen de achtergrond van een 54 meter hoge spiegelparabool - bergmelkkoeien. En de constante hete zon.
Laten we nu naar een ander gebouw gaan.
Een deel van de foto's van Viktor Borisov.
Vijfenveertig kilometer van Tasjkent, in het Parkent-district, in de uitlopers van de Tien Shan op een hoogte van 1050 meter boven zeeniveau, is er een unieke structuur - de zogenaamde Large Solar Oven (BSP) met een capaciteit van duizend kilowatt. Het is gelegen op het grondgebied van het Instituut voor Materiaalkunde NPO "Physics-Sun" van de Academie van Wetenschappen van de Republiek Oezbekistan. Er zijn slechts twee van dergelijke kachels in de wereld, de tweede is in Frankrijk.
"De BSP werd in 1987 onder de Unie in werking gesteld", zegt Mirzasultan Mamatkassymov, de wetenschappelijk secretaris van het Instituut voor Materiaalwetenschappen van de Wetenschappelijke en Productievereniging "Physics-Solntse", Ph. D. - Er worden voldoende middelen uit de staatsbegroting toegewezen om dit unieke object te behouden. Twee laboratoria van het instituut bevinden zich in ons land, vier in Tasjkent, waar de belangrijkste wetenschappelijke basis is gevestigd, waarop de chemische en fysische eigenschappen van nieuwe materialen worden bestudeerd. We zijn in het proces van hun synthese. We experimenteren met deze materialen en observeren het smeltproces bij verschillende temperaturen.
BSP is een complex optisch-mechanisch complex met automatische controlesystemen. Het complex bestaat uit een heliostaatveld dat zich aan de zijkant van een berg bevindt en de zonnestralen in een paraboloïde concentrator richt, een gigantische concave spiegel. In het brandpunt van deze spiegel wordt de hoogste temperatuur gecreëerd - 3000 graden Celsius!
Het heliostaatveld bestaat uit tweeënzestig versprongen heliostaten. Ze voorzien het spiegeloppervlak van de concentrator van een lichtstroom in de modus van continu volgen van de zon gedurende de dag. Elke heliostaat meet zeven en een half bij zes en een halve meter en bestaat uit 195 vlakke spiegelelementen die "facetten" worden genoemd. Het reflecterende oppervlak van het heliostaatveld is 3022 vierkante meter.
De concentrator, waarnaar de heliostaten de zonnestralen richten, is een cyclopisch bouwwerk van vijfenveertig meter hoog en vierenvijftig meter breed.
Opgemerkt moet worden dat het voordeel van zonne-ovens, in vergelijking met andere soorten ovens, het onmiddellijke bereiken van een hoge temperatuur is, wat het mogelijk maakt om pure materialen te verkrijgen zonder onzuiverheden (ook dankzij de zuiverheid van de berglucht). Ze worden gebruikt voor olie en gas, textiel en een aantal andere industrieën.
Spiegels hebben een bepaalde levensduur en vallen vroeg of laat uit. In onze ateliers vervaardigen we nieuwe spiegels die de oude vervangen. Er zijn er 10700 alleen in de concentrator en 12090 in heliostaten. Het maken van spiegels vindt plaats in vacuüminstallaties, waarbij aluminium op het oppervlak van de gebruikte spiegels wordt gespoten.
Ferghana. Ru: - Hoe los je het probleem op van het vinden van specialisten, die na de ineenstorting van de Unie tenslotte naar het buitenland stroomden?
Mirzasultan Mamatkassymov: - Ten tijde van de installatie in 1987 werkten hier specialisten uit Rusland en Oekraïne, die de onze hebben opgeleid. Dankzij onze ervaring hebben we nu de mogelijkheid om zelf specialisten op dit gebied op te leiden. Jonge mensen komen naar ons toe vanuit de natuurkunde-afdeling van de Nationale Universiteit van Oezbekistan. Na mijn afstuderen aan de universiteit werk ik hier zelf sinds 1991.
Ferghana. Ru: - Als je naar deze grandioze structuur kijkt, naar de delicate metalen structuren, alsof ze in de lucht zweven en tegelijkertijd het "pantser" van de concentrator ondersteunen, komen beelden van sci-fi films in je op …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Nou, in mijn leven heeft niemand geprobeerd sciencefiction te schieten met deze unieke "landschappen". Toegegeven, Oezbeekse popsterren kwamen hun clips opnemen.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Vandaag smelten we briketten die zijn geperst uit poedervormig aluminiumoxide, met een smeltpunt van 2500 graden Celsius. Tijdens het smeltproces stroomt het materiaal een hellend vlak naar beneden en druppelt het in een speciale bak, waar korrels worden gevormd. Ze worden naar een keramiekwerkplaats in de buurt van de BSP gestuurd, waar ze worden vermalen en gebruikt voor de vervaardiging van verschillende keramische producten, variërend van kleine garentoevoerapparaten voor de textielindustrie tot holle keramische ballen die op biljartkamers lijken. De ballen worden in de olie- en gasindustrie gebruikt als drijvers. Tegelijkertijd neemt de verdamping van het oppervlak van aardolieproducten die zijn opgeslagen in grote containers bij oliedepots met 15-20 procent af. In de afgelopen jaren hebben we ongeveer zeshonderdduizend van deze praalwagens geproduceerd.
Wij vervaardigen isolatoren en andere producten voor de elektrotechnische industrie. Ze worden gekenmerkt door verhoogde slijtvastheid en sterkte. Naast aluminiumoxide gebruiken we ook een meer vuurvast materiaal: zirkoniumoxide met een smeltpunt van 2700 graden Celsius.
De controle over het smeltproces wordt uitgevoerd door het zogenaamde "vision-systeem", dat is uitgerust met twee speciale televisiecamera's. Een van hen brengt het beeld rechtstreeks over naar een aparte monitor, de andere naar een computer. Met het systeem kunt u zowel het smeltproces volgen als verschillende metingen uitvoeren.
Hieraan moet worden toegevoegd dat BLB ook wordt gebruikt als een universeel astrofysisch instrument dat de mogelijkheid biedt om 's nachts onderzoek te doen naar de sterrenhemel.
Naast bovengenoemde werken besteedt het instituut veel aandacht aan de vervaardiging van medische apparatuur op basis van functionele keramiek (sterilisatoren), schuurinstrumenten, drogers en nog veel meer. Dergelijke apparatuur is met succes geïmplementeerd in medische instellingen van onze republiek, evenals in vergelijkbare instellingen in Maleisië, Duitsland, Georgië en Rusland.
Tegelijkertijd ontwikkelde het instituut energiezuinige zonne-installaties. De wetenschappers van het instituut hebben bijvoorbeeld zonne-ovens gemaakt met een capaciteit van anderhalve kilowatt, die zijn geïnstalleerd op het grondgebied van het Tabbin Institute of Metallurgy (Egypte) en in het International Metallurgical Center in Hyderabad (India).