Itse asiassa maailmassa on useita samanlaisia rakenteita. Aloitetaan aurinkouunista Ranskassa, ts. Ranskassa.
Ranskan aurinkouuni on suunniteltu tuottamaan ja keskittämään korkeat lämpötilat, joita tarvitaan eri prosesseihin.
Tämä tapahtuu sieppaamalla auringonsäteet ja keskittämällä niiden energia yhteen paikkaan. Rakenne on peitetty kaarevilla peileillä, niiden säteily on niin suuri, että niitä ei ole mahdollista katsoa, se sattuu silmiin. Vuonna 1970 rakennettiin tämä rakenne, Itä-Pyreneet valittiin sopivimmaksi paikkaksi. Ja tähän päivään mennessä uuni on edelleen suurin maailmassa.
Joukolle peilejä osoitetaan parabolisen heijastimen toiminnot, ja korkean lämpötilan tila itse fokusoinnissa voi nousta 3500 asteeseen. Lisäksi voit säätää lämpötilaa muuttamalla peilien kulmia.
Auringon uunia, joka käyttää luonnonvaraa, kuten auringonvaloa, pidetään välttämättömänä menetelmänä korkeiden lämpötilojen aikaansaamiseksi. Ja niitä puolestaan käytetään moniin prosesseihin. Joten vedyn tuottaminen vaatii 1400 asteen lämpötilan. Materiaalien testimoodit, jotka suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, tarjoavat lämpötilan 2500 astetta. Näin testataan avaruusaluksia ja ydinreaktoreita.
Joten aurinkouuni ei ole vain hämmästyttävä rakennus, vaan myös elintärkeä ja tehokas, kun sitä pidetään ympäristöystävällisenä ja suhteellisen halpana tapana saada korkea lämpötila.
Mainosvideo:
Peilien ryhmä toimii parabolisena heijastimena. Valo on keskittynyt yhteen keskustaan. Ja siellä lämpötila voi saavuttaa lämpötilan, jolla teräs voidaan sulattaa.
Lämpötilaa voidaan kuitenkin säätää asettamalla peilit eri kulmiin.
Esimerkiksi vedyn tuottamiseksi käytetään lämpötiloja noin 1400 astetta. Lämpötila 2500 astetta - materiaalien testaamiseen äärimmäisissä olosuhteissa. Esimerkiksi ydinreaktorit ja avaruusalukset testataan tällä tavalla. Mutta nanomateriaalien valmistukseen käytetään lämpötiloja jopa 3500 astetta.
Aurinkouuni on edullinen, tehokas ja ympäristöystävällinen tapa tuottaa korkeita lämpötiloja.
Ranskan lounaisosassa viinirypäleet juurtuvat huomattavasti ja kaikenlaiset hedelmät kypsyvät - se on kuuma! Aurinko paistaa täällä muun muassa lähes 300 päivää vuodessa, ja selkeiden päivien lukumäärän perusteella nämä paikat ovat ehkä vain Cote d'Azurin toisella sijalla. Jos luonnehdimme Odeillon lähellä olevaa laaksoa fysiikan kannalta, silloin valonsäteilyn teho on 800 wattia neliömetriä kohti. Kahdeksan voimakasta hehkulamppua. Vähän? Tarpeeksi, että pala basalttia leviää lätäkkö!
Jatkaamme kiertomatkoamme Onliner.by -lehdessä:
"Odeillo-aurinkouunin kapasiteetti on 1 megawatti, ja tämä vaatii lähes 3000 metriä peilipintaa", sanoo paikallisen aurinkoenergiamuseon talonmies Serge Chauvin. - Lisäksi sinun on kerättävä valoa niin suurelta pinnalta polttopisteeseen, jonka halkaisija on illallislevy.
Heliostaatit - erityiset peililevyt - asennetaan parabolista peiliä vastapäätä. Niitä on 63, joissa on 180 osaa. Jokaisella heliostatilla on oma "vastuun piste" - paraboolin osa, joka heijastaa kerättyä valoa. Jo koverassa peilissä auringonsäteet kerätään keskipisteeseen - uuniin. Lämpötilat voivat olla hyvin erilaisia säteilyn voimakkuudesta riippuen (lue taivaan selkeys, vuorokaudenaika ja vuodenaika). Teoriassa - jopa 3800 celsiusastetta, todellisuudessa jopa 3600 astetta.
"Yhdessä auringon liikkeen kanssa helikostaatit liikkuvat taivaan poikki", Serge Chauvin aloittaa retken. - Jokaisella on moottori takana, ja yhdessä niitä ohjataan keskitetysti. Niitä ei tarvitse asettaa ihanteelliseen asentoon - laboratorion tehtävistä riippuen tutkinto polttopisteessä voi vaihdella.
Aurinkouunin rakentaminen Odeilloon alkoi 60-luvun alkupuolella, ja se otettiin käyttöön jo 70-luvulla. Se pysyi pitkään ainoana laatuaan tällä planeetalla, mutta vuonna 1987 se kopioitiin Tashkentin läheisyyteen. Serge Chauvin hymyilee: "Kyllä, täsmälleen kopio."
Neuvostoliiton uuni, muuten, pysyy myös toiminnassa. Sillä he kuitenkin suorittavat kokeiden lisäksi myös joitain käytännön tehtäviä. Totta, uunin sijainti ei salli samojen korkeiden lämpötilojen saavuttamista kuin Ranskassa - keskipisteessä Uzbekin tutkijat onnistuvat saamaan alle 3000 astetta.
Parabolinen peili koostuu 9000 puolta. Jokainen on kiillotettu, alumiinilla päällystetty ja hiukan kovera paremman tarkennuksen aikaansaamiseksi. Kun uunitalo oli rakennettu, kaikki puolit asennettiin ja kalibroitiin käsin - kesti kolme vuotta!
Serge Chauvin johtaa meidät tontille lähellä uunitaloa. Yhdessä kanssamme - joukolla turisteja, jotka saapuivat Odeilloon bussilla - tieteellisen eksoottisuuden ystävien virta ei pysähty koskaan. Museon kuraattori aikoi osoittaa aurinkoenergian piilotetut potentiaalit.
- Madame ja monsieur, huomionne! - Vaikka Serge näyttää enemmän tutkijalta, hän näyttää enemmän näyttelijältä. - Tähtimme lähettämä valo antaa materiaalien kuumentua, syttyä ja sulaa ne hetkessä.
Auringon uunin työntekijä poimii tavallisen oksan ja sijoittaa sen suureen astiaan peilatulla sisätilalla. Serge Chauvin kestää muutaman sekunnin tarkennuspisteen löytämiseksi, ja keppi heijastuu heti. Ihmeitä!
Vaikka ranskalaiset isovanhemmat ahisevat ja huokaisevat, museotyöntekijä siirtyy itsenäisesti seisovaan heliostaattiin ja siirtää sitä täsmälleen siten, että heijastuneet säteet osuvat pienempään kopioon parabolisesta peilistä. Tämä on toinen visuaalinen koe, joka osoittaa auringon kyvyt.
- Madame ja monsieur, nyt sulaamme metallin!
Serge Chauvin asettaa kappaleen rautaa pidikkeeseen, liikuttaa viseä etsiessäsä polttopistettä ja löydettyään sen siirtyy lyhyen matkan päässä.
Aurinko tekee nopeasti työnsä.
Pala rautaa lämpenee heti, alkaa tupakoida ja jopa kipinöitä, antautuen kuumille säteille. Vain 10–15 sekunnissa siihen poltetaan 10 sentin kolikon kokoinen reikä.
- Voila! - Serge iloitsee.
Kun palaamme museorakennukseen ja ranskalaiset turistit istuvat elokuvateatterissa katsomaan tieteellistä elokuvaa aurinkouunin ja laboratorion työstä, talonmies kertoo meille mielenkiintoisia asioita.
- Useimmiten ihmiset kysyvät, miksi kaikkea tätä tarvitaan, - Serge Chauvin ojentaa kätensä. - Tieteen kannalta aurinkoenergian mahdollisuuksia on tutkittu ja käytetty mahdollisuuksien mukaan jokapäiväisessä elämässä. Mutta on tehtäviä, jotka vaativat laajuutensa ja toteuttamisensa monimutkaisuuden vuoksi tällaisia asennuksia. Esimerkiksi, kuinka simuloidaan auringon vaikutusta avaruusaluksen iholle? Tai lämmitettäessä kiertoradalta Maahan palaavaa kapselia?
Erityisessä tulenkestävässä astiassa, joka on asennettu aurinkouunin keskipisteeseen, voit luoda sellaiset ilman liioittelua epäterveelliset olosuhteet. On esimerkiksi laskettu, että verhousosan on kestettävä 2500 celsiusastetta - ja tämä voidaan kokeellisesti varmistaa täällä Odeillo.
Talonmies vie meidät museon läpi, johon on asennettu erilaisia näyttelyesineitä - osallistujia lukuisiin uunissa tehtyihin kokeisiin. Huomiota kiinnitetään hiilijarrulevyyn …
- Ai, tämä asia on Formula 1 -auton pyörästä, - nyökkää Serge. - Sen lämmitys tietyissä olosuhteissa on verrattavissa siihen, mitä voimme tuottaa laboratoriossa.
Kuten edellä mainittiin, lämpötilaa polttopisteessä voidaan säätää heliostaattien avulla. Suoritetuista kokeista riippuen se vaihtelee välillä 1400 - 3500 astetta. Alaraja vaaditaan vedyn tuottamiseksi laboratoriossa, alue 2200-3000 erilaisten materiaalien testaamiseksi äärimmäisissä lämpöolosuhteissa. Lopuksi, yli 3000 on alan työ nanomateriaalien, keramiikan ja uusien materiaalien luomisen kanssa.
”Odeillon uuni ei täytä käytännön tehtäviä”, jatkaa Serge Chauvin. - Toisin kuin Uzbekistanin kollegamme, emme ole riippuvaisia omasta taloudellisesta toiminnastamme ja harjoitamme yksinomaan tiedettä. Asiakkaidemme joukossa ei ole vain tutkijoita, vaan myös erilaisia osastoja, esimerkiksi puolustusministeriö.
Pysähdymme vain keraamiseen kapseliin, joka osoittautuu drone-aluksen runkoksi.
"Sotaosasto rakensi pienemmän halkaisijan omaavan aurinkouunin omiin käytännön tarpeisiinsa täällä, laaksoon lähellä Odeilloa", sanoo Serge. - Se näkyy vuoristotien tietyiltä osilta. Mutta tieteellisten kokeiden suhteen ne kääntyvät silti meihin.
Ohjaaja selittää, mikä on aurinkoenergian etu muihin verrattuna tieteellisten tehtävien suorittamisen aikana.
- Ensinnäkin aurinko paistaa ilmaiseksi, - hän taivuttaa sormiaan. - Toiseksi, vuoristoilma osallistuu kokeiden suorittamiseen "puhtaassa" muodossa - ilman epäpuhtauksia. Kolmanneksi, auringonvalo antaa materiaalien kuumentua paljon nopeammin kuin mikään muu asennus, mikä on erittäin tärkeää joissakin kokeissa.
On uteliasta, että uuni voi toimia lähes ympäri vuoden. Serge Chauvinin mukaan optimaalinen kuukausi kokeiden suorittamiselle on huhtikuu.
- Mutta aurinko sulattaa tarvittaessa metallinpalan turisteille jopa tammikuussa, - talonmies hymyilee. - Tärkeintä on, että taivas on selkeä ja pilvoton.
Yksi tämän ainutlaatuisen laboratorion olemassaolon kiistattomista eduista on sen täydellinen avoimuus turisteille. Jopa 80 tuhatta ihmistä tulee tänne vuosittain, ja tämä tekee paljon enemmän tieteen popularisoimiseksi aikuisten ja lasten keskuudessa kuin koulu tai yliopisto.
Font Romeu Odeillo on tyypillinen pastoraalinen ranskalainen kaupunki. Sen tärkein ero tuhansista muista on arjen ja tieteen salaisuuden rinnakkaiselo. 54 metrin peiliparaboolin taustalla - vuoren lypsylehmät. Ja jatkuva kuuma aurinko.
Nyt siirrymme toiseen rakennukseen.
Osa Viktor Borisovin valokuvista.
Neljäkymmentäviisi kilometriä Taškentista, Parkentin alueella Tien Shanin juurella 1050 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella, on ainutlaatuinen rakenne - ns. Suuri aurinkouuni (BSP), jonka kapasiteetti on tuhat kilowattia. Se sijaitsee Uzbekistanin tasavallan tiedeakatemian materiaalitekniikan laitoksen NPO "Fysiikka-aurinko" alueella. Maailmassa on vain kaksi tällaista uunia, toinen on Ranskassa.
"BSP otettiin käyttöön unionin puitteissa vuonna 1987", sanoo Mirzasultan Mamatkassymov, Fysiikan-Solntse-tieteellisen ja tuotantoyhdistyksen materiaalitieteiden instituutin tieteellinen sihteeri. - Valtion budjetista on varattu riittävästi varoja tämän ainutlaatuisen esineen säilyttämiseksi. Kaksi instituutin laboratoriota sijaitsee maassamme, neljä Taškentissa, jossa sijaitsee tärkein tieteellinen perusta, jossa tutkitaan uusien materiaalien kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Olemme heidän synteesissä. Kokeilemme näitä materiaaleja tarkkailemalla sulamisprosessia eri lämpötiloissa.
BSP on monimutkainen optis-mekaaninen kompleksi, jossa on automaattiset ohjausjärjestelmät. Kompleksi koostuu heliostaattikentästä, joka sijaitsee vuoren puolella ja ohjaa auringonsäteet paraboloidirikasteeseen, joka on jättiläinen kovera peili. Tämän peilin tarkennuksessa syntyy korkein lämpötila - 3000 astetta!
Heliostaattikenttä koostuu kuusikymmentäkaksasta porrastetusta heliostaatista. Ne antavat konsentraattorin peilipinnalle valonvuon, joka seuraa jatkuvaa aurinkoa koko päivän ajan. Jokainen heliostaatti, jonka pituus on seitsemän ja puoli kuusi ja puoli metriä, koostuu 195 litteästä peilielementistä, joita kutsutaan "puoliksi". Heliostaattikentän heijastava pinta-ala on 3022 neliömetriä.
Konsentraattori, johon heliostaatit ohjaavat auringonsäteitä, on syklopealainen rakenne, joka on neljäkymmentäviisi metriä korkea ja viisikymmentäneljä metriä leveä.
On huomattava, että aurinkouunien etuna verrattuna muun tyyppisiin uuneihin on korkean lämpötilan välitön saavuttaminen, joka mahdollistaa puhtaiden materiaalien saamisen ilman epäpuhtauksia (kiitos myös vuoristoilman puhtauden). Niitä käytetään öljy- ja kaasualalla, tekstiiliteollisuudessa ja monissa muissa teollisuudenaloissa.
Peilillä on tietty käyttöikä ja ennemmin tai myöhemmin epäonnistuu. Valmistamme työpajoissamme uusia peilejä, jotka korvaavat vanhat. Niitä on vain 1 000 konsentraattorissa ja 12090 heliostaateissa. Peilien valmistusprosessi tapahtuu tyhjiöasennuksissa, joissa alumiini ruiskutetaan käytettyjen peilien pintaan.
Ferghana. Ru: - Kuinka ratkaisette asiantuntijoiden löytämisongelman, kun kaikki unionin romahtamisen jälkeen he olivat poistuneet ulkomaille?
Mirzasultan Mamatkassymov: - Asennuksen aikaan vuonna 1987 täällä työskentelivät Venäjän ja Ukrainan asiantuntijat, jotka kouluttivat meidän. Kokemuksemme ansiosta meillä on nyt mahdollisuus kouluttaa omia alamme asiantuntijoita. Nuoret tulevat luoksemme Uzbekistanin kansallisen yliopiston fysiikan laitokselta. Yliopiston valmistumisen jälkeen olen itse työskennellyt täällä vuodesta 1991.
Ferghana. Ru: - Kun tarkastellaan tätä grandioosia rakennetta, herkät metallirakenteita, jotka ikään kuin kelluvat ilmassa ja tukevat samalla keskittimen "panssaria", sci-fi-elokuvien kehykset tulevat mieleen …
Mirzasultan Mamatkassymov: - No, elämäni aikana kukaan ei ole yrittänyt ampua tieteiskirjallisuutta käyttämällä näitä ainutlaatuisia "maisemia". Totta, Uzbekistanin poptähdet tulivat ampumaan leikkeitään.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Sulamme tänään jauhetusta alumiinioksidista puristetut briketit, joiden sulamispiste on 2500 celsiusastetta. Sulamisprosessin aikana materiaali virtaa alas kaltevalta tasolta ja tippuu erityiseen astiaan, josta muodostuu rakeita. Ne lähetetään BSP: n lähellä sijaitsevaan keraamiseen työpajaan, jossa ne jauhetaan ja käytetään erilaisten keraamisten tuotteiden valmistukseen tekstiiliteollisuuden pienistä langansyöttölaitteista onttoihin keraamisiin palloihin, jotka muistuttavat biljardisaloja. Palloja käytetään öljy- ja kaasuteollisuudessa kelluvina. Samanaikaisesti öljyvarastojen suurissa säiliöissä varastoitujen öljytuotteiden haihtuminen vähenee 15 - 20 prosenttia. Viime vuosina olemme tuottaneet noin kuusisataa tuhatta näitä kelluvia.
Valmistamme eristeitä ja muita tuotteita sähköteollisuudelle. Niille on ominaista lisääntynyt kulutuskestävyys ja lujuus. Alumiinioksidin lisäksi käytämme myös tulenkestävämpää materiaalia - zirkoniumoksidia, jonka sulamispiste on 2700 celsiusastetta.
Sulamisprosessin hallinta tapahtuu nk. "Visiojärjestelmällä", joka on varustettu kahdella erityisellä televisiokameralla. Yksi niistä siirtää kuvan suoraan erilliselle näytölle, toinen tietokoneelle. Järjestelmän avulla voit seurata sulamisprosessia ja suorittaa erilaisia mittauksia.
On lisättävä, että BLB: tä käytetään myös yleisenä astrofysiikan instrumenttina, joka avaa mahdollisuuden suorittaa tähtitaivaan tutkimuksia yöllä.
Edellä mainittujen töiden lisäksi instituutti kiinnittää suurta huomiota lääketieteellisten laitteiden valmistukseen, jotka perustuvat toiminnalliseen keramiikkaan (sterilointilaitteisiin), hiomavälineisiin, kuivaimiin ja paljon muuta. Tällaiset laitteet on otettu menestyksekkäästi käyttöön tasavallan lääketieteellisissä laitoksissa sekä vastaavissa laitoksissa Malesiassa, Saksassa, Georgiassa ja Venäjällä.
Samanaikaisesti instituutti kehitti pienitehoisia aurinkoenergialaitteita. Esimerkiksi instituutin tutkijat loivat puolitoista kilowatin kapasiteetin aurinkouuneja, jotka asennettiin Tabbinin metallurgiainstituutin (Egypti) alueelle ja Kansainväliseen metallurgiakeskukseen Hyderabadiin (Intia).