Generator plasma - plasmatron
Jika padat panaskan terlalu banyak, itu akan berubah menjadi cair. Jika suhu dinaikkan lebih tinggi lagi, cairan akan menguap dan berubah menjadi gas.
Namun apa jadinya jika suhu terus dinaikkan? Atom-atom suatu zat akan mulai kehilangan elektronnya, berubah menjadi ion positif. Alih-alih gas, campuran gas terbentuk, terdiri dari elektron, ion, dan atom netral yang bergerak bebas. Namanya plasma.
Saat ini plasma banyak digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi: untuk perawatan panas logam, penerapan berbagai pelapis, peleburan dan operasi metalurgi lainnya. DI DALAM Akhir-akhir ini Plasma mulai banyak digunakan oleh para ahli kimia. Mereka menemukan bahwa dalam pancaran plasma, kecepatan dan efisiensi banyak reaksi kimia meningkat pesat. Misalnya, dengan memasukkan metana ke dalam aliran plasma hidrogen, gas tersebut dapat diubah menjadi asetilena yang sangat berharga. Atau letakkan uap minyak pada sejumlah senyawa organik - etilen, propilena dan lain-lain, yang selanjutnya berfungsi sebagai bahan baku penting untuk produksi berbagai bahan polimer.
Skema generator plasma - plasmatron
1 - pancaran plasma;
3 - pelepasan busur;
4 - saluran pusaran gas;
5 - katoda terbuat dari logam tahan api;
6 - gas pembentuk plasma;
7 - dudukan elektroda;
kamera 8-bit;
9 - solenoida;
10 - anoda tembaga.
Bagaimana cara membuat plasma? Obor plasma, atau generator plasma, digunakan untuk tujuan ini.
Jika Anda menempatkan elektroda logam di dalam bejana berisi gas dan menerapkan tegangan tinggi ke elektroda tersebut, pelepasan listrik akan terjadi. Selalu ada elektron bebas dalam gas. Di bawah pengaruh arus listrik, mereka mempercepat dan, bertabrakan dengan atom gas netral, melumpuhkan elektron darinya dan membentuk partikel bermuatan listrik - ion, mis. mengionisasi atom. Elektron yang dilepaskan juga dipercepat oleh medan listrik dan mengionisasi atom baru, sehingga semakin meningkatkan jumlah elektron dan ion bebas. Prosesnya berkembang seperti longsoran salju, atom-atom suatu zat terionisasi dengan sangat cepat dan zat tersebut berubah menjadi plasma.
Proses ini terjadi di plasmatron busur. Tegangan tinggi tercipta di dalamnya antara katoda dan anoda, yang misalnya dapat berupa logam yang perlu diproses menggunakan plasma. Zat pembentuk plasma, paling sering gas - udara, nitrogen, argon, hidrogen, metana, oksigen, dll., disuplai ke ruang ruang pembuangan. Di bawah pengaruh tegangan tinggi, terjadi pelepasan gas, dan busur plasma terbentuk antara katoda dan anoda. Untuk menghindari panas berlebih pada dinding ruang pembuangan, didinginkan dengan air. Perangkat jenis ini disebut obor plasma dengan busur plasma eksternal. Mereka digunakan untuk memotong, mengelas, melelehkan logam, dll.
Obor plasma dirancang agak berbeda untuk membuat pancaran plasma. Gas pembentuk plasma dengan kecepatan tinggi dihembuskan melalui sistem saluran spiral dan “dinyalakan” di ruang antara katoda dan dinding ruang pelepasan, yang merupakan anoda. Plasma, dipelintir menjadi jet padat berkat saluran spiral, dikeluarkan dari nosel, dan kecepatannya bisa mencapai 1 hingga 10.000 m/s. Medan magnet yang diciptakan oleh induktor membantu “memeras” plasma dari dinding ruangan dan membuat pancarannya lebih padat. Suhu pancaran plasma pada pintu keluar nosel adalah 3000 hingga 25000 K.
Perhatikan lebih dekat gambar ini. Apakah itu mengingatkan Anda pada sesuatu yang terkenal?
Tentu saja mesin jet. Gaya dorong pada mesin jet dihasilkan oleh aliran gas panas yang dikeluarkan dengan kecepatan tinggi dari nosel. Semakin tinggi kecepatannya, semakin besar gaya traksinya. Apa yang lebih buruk dari plasma? Kecepatan jet cukup sesuai - hingga 10 km/s. Dan dengan bantuan medan listrik khusus, plasma dapat dipercepat lebih jauh lagi - hingga 100 km/s. Ini kira-kira 100 kali kecepatan gas pada mesin jet yang ada. Artinya, daya dorong mesin jet plasma atau listrik bisa lebih besar, dan konsumsi bahan bakar bisa dikurangi secara signifikan. Sampel pertama mesin plasma telah diuji di luar angkasa.
Ilmu pengetahuan mengetahui dengan pasti: semakin banyak uap dipanaskan, semakin menguntungkan mengubah panas menjadi kerja. Jika di pembangkit listrik modern biasa suhu uap dinaikkan menjadi 1000-1500°, efisiensinya otomatis meningkat satu setengah kali lipat. Namun masalahnya adalah tidak ada cara untuk melakukan hal ini, karena panas yang begitu dahsyat akan dengan cepat menghancurkan turbin mana pun.
Artinya, para ilmuwan beralasan, kita harus mencoba hidup tanpa turbin sama sekali. Penting untuk membangun generator yang dapat mengubah energi aliran gas panas menjadi energi listrik! Dan mereka membangunnya. Ilmu magnetohidrodinamika yang berkembang pesat, yang mempelajari pergerakan zat cair yang menghantarkan arus listrik dalam medan magnet, membantu membangun generator listrik plasma.
Ditemukan bahwa cairan konduktor yang ditempatkan dalam medan magnet tidak berbeda perilakunya dengan konduktor padat, seperti logam. Tapi kita tahu betul apa yang terjadi pada konduktor logam jika dipindahkan di antara kutub magnet: arus listrik diinduksi (diinduksi) di dalamnya. Artinya akan muncul arus pada aliran zat cair jika aliran tersebut melintasi medan magnet.
Namun, masih belum memungkinkan untuk membuat generator dengan konduktor cair. Pancaran cairan harus dipercepat hingga kecepatan yang sangat tinggi, dan ini memerlukan sejumlah besar energi, yang sebagian besar hilang di dalam pancaran itu sendiri melalui turbulensi. Saat itulah muncul pemikiran: bukankah cairan harus diganti dengan gas? Bagaimanapun, kita telah lama mampu memberikan kecepatan luar biasa pada jet gas - ingat saja mesin jet. Namun pemikiran ini harus segera dibuang: tidak ada satu gas pun yang dapat menghantarkan arus.
Sepertinya jalan buntu. Konduktor padat tidak tahan terhadap suhu tinggi; cairan tidak berakselerasi hingga kecepatan tinggi; gas sama sekali bukan konduktor. Tetapi…
Kita terbiasa berpikir bahwa materi hanya dapat ada dalam tiga wujud - padat, cair, dan gas. Dan itu juga terjadi dalam keadaan keempat - plasma. Seperti diketahui, Matahari dan sebagian besar bintang terbuat dari plasma. Ini dia - generator listrik plasma!
Plasma adalah gas, tetapi terionisasi
Di antara molekul terdapat ion bermuatan, yaitu “fragmen” atom dengan orbit elektron yang terputus. Ada juga elektron bebas. Ion dan elektron merupakan pembawa muatan listrik, yang berarti plasma bersifat konduktif secara listrik.
Namun untuk mendapatkan plasma, gas perlu dipanaskan lebih intensif. Ketika suhu naik, molekul-molekul gas bergerak semakin cepat, dan sering kali mereka saling bertabrakan dengan hebat. Ada saatnya ketika molekul secara bertahap terurai menjadi atom. Namun gas tersebut belum menghantarkan arus. Ayo terus panaskan!
Termometer menunjukkan 4000°. Atom memperoleh energi tinggi. Kecepatannya sangat tinggi, dan beberapa tabrakan berakhir dengan “bencana”: cangkang elektronik atom-atomnya rusak. Inilah yang kita butuhkan - sekarang ada ion dan elektron di dalam gas - plasma telah muncul.
Memanaskan gas hingga 4000° bukanlah tugas yang mudah. Varietas terbaik batubara, minyak dan gas alam menghasilkan lebih banyak bila dibakar suhu rendah. Apa yang harus saya lakukan?
Para ilmuwan juga telah mengatasi kesulitan ini. Kalium, logam alkali yang murah dan tersebar luas, menjadi penyelamat. Ternyata dengan adanya kalium, ionisasi banyak gas dimulai jauh lebih awal. Segera setelah Anda menambahkan hanya satu persen kalium ke gas buang biasa - produk pembakaran batu bara dan minyak, ionisasi di dalamnya dimulai pada 3000 ° dan bahkan sedikit lebih rendah.
Dari tungku, tempat keluarnya gas panas, gas tersebut dialihkan ke dalam pipa, tempat kalium - kalium karbonat - terus menerus disuplai dalam aliran tipis. Terjadi ionisasi yang lemah namun masih cukup. Pipa kemudian mengembang dengan mulus membentuk nosel.
Sifat-sifat nosel yang mengembang sedemikian rupa sehingga ketika bergerak melaluinya, gas bertambah kecepatan tinggi, kehilangan tekanan. Kecepatan gas yang keluar dari nosel dapat menyaingi kecepatan pesawat modern - mencapai 3.200 km/jam.
Aliran plasma panas mengalir ke saluran utama generator
Dindingnya tidak terbuat dari logam, melainkan dari kuarsa atau keramik tahan api. Kutub-kutub magnet yang kuat dihubungkan dengan dinding luar. Di bawah pengaruh Medan gaya dalam plasma, seperti pada konduktor apa pun, gaya gerak listrik diinduksi.
Sekarang kita perlu, seperti yang dikatakan para ahli listrik, untuk “menghilangkan” arus dan menyalurkannya ke konsumen. Untuk melakukan ini, dua elektroda dimasukkan ke dalam saluran generator plasma - juga, tentu saja, non-logam, paling sering grafit. Jika ditutup oleh rangkaian luar, maka akan muncul arus searah pada rangkaian.
Generator listrik plasma kecil sudah terpasang negara lain, efisiensinya mencapai 50% (efisiensi pembangkit listrik termal tidak lebih dari 35-37%). Secara teoritis, Anda bisa mendapatkan 65%, dan bahkan lebih. Para ilmuwan yang mengerjakan generator plasma menghadapi banyak masalah terkait pemilihan bahan dan peningkatan umur generator (sampel saat ini hanya bekerja beberapa menit).
Mencapai suhu tinggi dapat dilakukan dengan berbagai cara cara. Yang paling umum adalah pembakaran. Suhu teoritis pembakaran zat organik di udara biasanya ~2300 K, dan ketika oksigen digunakan sebagai oksidator, suhu tersebut dapat melebihi 3000 K. Pencapaian suhu yang lebih tinggi dalam hal ini dibatasi oleh efek termal yang signifikan dari reaksi endotermik disosiasi pembakaran. produk yang memerlukan biaya tinggi energi yang tidak disediakan oleh panas pembakaran bahan bakar.
Cara lain untuk mencapai suhu tinggi adalah kompresi gas secara adiabatik. Pada tingkat kompresi yang tinggi, disosiasi dan ionisasinya dapat dicapai. Namun, metode ini belum digunakan secara luas dalam proses kimia plasma, meskipun tampaknya menjanjikan untuk beberapa reaksi.
Kondisi yang memastikan produksi plasma suhu rendah juga dapat dicapai dalam gelombang kejut pada angka Mach yang tinggi. Dalam praktiknya, pipa digunakan untuk ini, dipisahkan oleh membran, di sisi berlawanannya terdapat gas dengan tekanan berbeda secara signifikan. Jika membran rusak, gelombang kejut mulai bergerak di dalam pipa, memungkinkannya mencapai suhu yang signifikan pada penurunan tekanan awal yang tinggi. Namun, metode ini, karena kompleksitas organisasinya proses berkelanjutan belum menemukan aplikasi dalam kimia plasma terapan.
Metode utama untuk memproduksi plasma stasioner suhu rendah didasarkan pada penggunaan berbagai pelepasan listrik, seperti: percikan api; detak; penghalang; induksi frekuensi tinggi; kapasitif frekuensi tinggi; frekuensi sangat tinggi; percikan listrik di unggun terfluidisasi; corona, obor, busur listrik; transformator Semua pelepasan yang terdaftar diimplementasikan dalam obor plasma yang sesuai, sebagian besar obor busur listrik dan gelombang mikro.
Memilih jenis pelepasan dan desain obor plasma
Menggunakan satu atau yang lain pelepasan listrik untuk membuat plasmatron, serta desainnya ditentukan oleh teknologi dan indikator teknis dan ekonomi dari proses tersebut. Saat memilih obor plasma, pertimbangkan daya yang dibutuhkan, masa pakai gas pembentuk plasma tertentu komposisi kimia, parameter pancaran plasma (suhu, kecepatan, tidak adanya kontaminasi produk erosi elektroda), efisiensi (rasio energi yang dihabiskan untuk memanaskan gas dan reaksi kimia, hingga konsumsi energi), kemudahan perawatan dan keamanan pengoperasian. Saat menentukan efisiensi instalasi obor plasma, kehilangan energi pada sumber listrik dan jalur suplai harus diperhitungkan.
Jika hilang persyaratan khusus untuk kemurnian produk target, maka obor plasma busur listrik paling sering dipilih, dan jika persyaratan tersebut ada, obor plasma frekuensi tinggi tanpa elektroda (induksi atau kapasitif) dipilih. Obor plasma busur listrik beroperasi pada hampir semua gas. Mereka juga digunakan ketika daya yang dibutuhkan melebihi 300-500 kW.
Obor plasma busur listrik
Obor plasma, yang menggunakan busur listrik untuk memanaskan berbagai macam gas, paling banyak digunakan di berbagai bidang. proses teknologi. Mereka menghasilkan semburan plasma bersuhu rendah dengan suhu massa rata-rata hingga 4000-6000 K untuk gas diatomik dan poliatomik dan hingga 10.000-20000 K untuk gas monatomik. Saat ini, terdapat plasmatron busur listrik dengan kekuatan mulai dari beberapa kilowatt hingga puluhan megawatt. Tergantung pada jenis gas pembentuk plasma, parameter operasi dan desain obor plasma, efisiensinya adalah 50-97%. Masa pengoperasian obor plasma kekuatan tinggi mencapai 100-1000 jam.
Mari kita lihat beberapa fiturnya busur listrik di ruang pelepasan plasmatron. Dengan peningkatan arus yang melewati busur yang tidak dibatasi oleh dinding dan terbakar bebas di antara dua elektroda, busur tersebut mengembang dengan sedikit perubahan suhu. Jika busur ditempatkan di dalam saluran berpendingin air dengan diameter kecil, maka dengan meningkatnya arus, busur tersebut, karena tidak dapat mengembang dan bergerak secara kacau di ruang angkasa, menjadi stabil di dekat sumbu saluran, dan jumlah partikel bermuatan meningkat seiring dengan peningkatan. suhu, dan oleh karena itu derajat ionisasi. Obor plasma, di mana busurnya distabilkan hanya oleh dinding dingin saluran pelepasan dan konsumsi gasnya rendah, digunakan terutama untuk tujuan penelitian.
Ada cara lain untuk menstabilkan busur, berdasarkan pendinginan lapisan luarnya (kompresi termal) dengan aliran gas pembentuk plasma yang memanjang atau berputar. Metode terakhir (stabilisasi pelepasan pusaran gas) paling sering digunakan dalam praktik.
Di daerah kepadatan tinggi saat ini, kompresi busur di bawah pengaruh medan magnetnya sendiri (efek cubitan magnet) menjadi signifikan, yang juga berkontribusi pada stabilisasinya.
Struktur busur listrik pada plasmatron ditentukan oleh interaksinya dengan aliran gas dan dinding saluran. Dalam saluran pembuangan silindris yang panjang, tiga bagian karakteristik dapat dibedakan: awal, transisi, dan turbulen. Bagian awal terletak di antara ujung katoda dan perpotongan batas luar lapisan termal busur dengan lapisan batas turbulen gas pembentuk plasma dingin pada dinding saluran. Pada bagian ini, busur tidak memiliki denyut transversal yang signifikan, dan aliran di dalamnya dapat dianggap laminar. Fluks panas ke dinding ruang pelepasan kecil dan terutama ditentukan oleh radiasi dari kolom busur.
Di bagian transisi, lapisan termal busur dihancurkan dan terjadi pencampuran intensif gas panas dan dingin. Osilasi melintang busur muncul, meningkat ke arah hilir dan mengarah pada fakta bahwa panjangnya secara signifikan melebihi jarak yang diukur sepanjang sumbu. Oleh karena itu, ketegangan teknis Medan listrik(rasio perbedaan potensial busur terhadap jarak ini) meningkat secara nyata. Dalam obor plasma dengan panjang busur yang dapat diatur sendiri, gangguan listrik antara busur dan dinding terjadi di bagian transisi.
Bagian turbulen dicirikan oleh denyutan yang signifikan dan, dengan tidak adanya pasokan gas tambahan, kekuatan medan listrik konstan yang beberapa kali lebih tinggi daripada intensitas pada bagian awal.
Salah satu proses penting dalam ruang busur obor plasma adalah shunting - gangguan listrik antara busur dan dinding (shunting skala besar) dan di antara keduanya. bagian yang terpisah busur melengkung(shunting skala kecil), yang menyebabkan keterbatasan panjang busur, kekuatannya, dan munculnya denyutan pada parameter pancaran plasma.
Untuk mengurangi erosi dan meningkatkan masa pakai obor plasma, titik busur dipindahkan secara paksa di sekitar lingkar elektroda dengan memasukkan gas pembentuk plasma atau solenoid yang terletak secara koaksial ke saluran pelepasan secara tangensial (Gbr. 2.1, ae). Interaksi medan ini dengan medan magnet sendiri pada bagian radial busur menyebabkan munculnya gaya yang menyebabkan busur berputar mengelilingi sumbu saluran pelepasan.
Klasifikasi plasmatron busur listrik. Tergantung pada fitur yang mendasari klasifikasi, kita dapat membedakannya jenis berikut obor plasma busur listrik:
· permanen dan arus bolak-balik;
· busur tunggal dan multi-busur;
· dengan busur internal dan eksternal; dengan busur yang ditiup memanjang (linier) dan ditiup melintang;
· dengan panjang busur yang menyelaraskan diri dan tetap;
· dengan katoda panas dan dingin.
Masing-masing jenis obor plasma yang dipertimbangkan dapat diklasifikasikan menurut karakteristik desainnya. Pada Gambar. 2.1 disajikan berbagai desain generator busur listrik plasma suhu rendah.
Gambar.2.1. Desain obor plasma busur listrik
a – ruang tunggal dengan katoda panas; b – ruang tunggal dengan katoda dingin dan panjang busur rata-rata tetap; c – dua ruang; d – dengan sisipan antarelektroda; d – dengan sisipan antarelektroda berpori; e – koaksial; g – aliran keluar dua arah; h – dengan busur memanjang; dan – multi-busur; k – arus bolak-balik dengan elektroda batang; l – rangkaian linier arus bolak-balik; m – arus bolak-balik dengan nosel terpisah. 1 – elektroda batang; 2 – nosel (elektroda aksisimetris); 3 - diafragma; 4, 5 – isolator; 6 – solenoida; 7 – busur; 8 – gas utama; 9 – gas pelindung; 10 – pancaran plasma; 11 – bagian MEV; 12 – MEV terbuat dari bahan berpori; 13 – bahan mentah; 14 – catu daya
plasmatron arus searah sederhana dalam desain, andal dalam pengoperasiannya dan oleh karena itu paling sering digunakan dalam berbagai proses teknologi.
Obor plasma dengan susunan busur internal digunakan untuk menghasilkan pancaran plasma bersuhu rendah, sehingga kadang-kadang disebut jet(Gbr. 2.1, ag). Dalam beberapa kasus, salah satu elektroda adalah bahan yang sedang diproses, elektroda dipisahkan secara spasial satu sama lain, dan bagian busur terletak di luar saluran pelepasan (Gbr. 2.1, h). Seperti obor plasma dengan busur diperpanjang berbeda secara signifikan dari inkjet.
Tergantung pada bahan katoda dan intensitas pendinginannya, ia dapat beroperasi berdasarkan prinsip emisi termal (katoda termal) atau emisi lapangan (katoda dingin).
Untuk mengurangi fungsi kerja elektron, digunakan tungsten thorium (dengan penambahan torium oksida) atau lantanasi (dengan penambahan lantanum oksida). Saat bekerja dengan gas pembentuk plasma yang agresif, katoda ini harus ditiup dengan gas pelindung (Gbr. 2.1, a, d, e). Sumber daya pengoperasian berkelanjutan katoda tungsten thoriated pada arus hingga 1000 A dalam hidrogen dan nitrogen lebih dari 100 jam, dan dalam argon dan helium - lebih dari 200 jam Untuk meningkatkan masa pakai obor plasma dengan katoda termal, banyak tungsten batang disolder di sepanjang perimeter drum tembaga berpendingin air, yang sumbunya tegak lurus atau sejajar dengan sumbu saluran pembuangan. Setelah salah satu katoda mencapai masa pakai tertentu, drum diputar sehingga batang baru dipasang di sepanjang sumbu saluran. Katoda multi-posisi seperti itu dapat meningkatkan masa pakai katoda secara signifikan.
Saat mengoperasikan obor plasma dalam media pengoksidasi yang mengandung oksigen, tidak perlu meniup katoda panas dengan gas inert. Yang disebut katoda termokimia yang terbuat dari zirkonium atau hafnium sering digunakan. Lapisan oksida terbentuk pada permukaan bahan-bahan ini, yang cukup konduktif secara listrik pada suhu tinggi dan pada saat yang sama melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Erosi katoda zirkonium adalah ~10 -11 kg/C.
Katoda dingin dilakukan terutama dalam bentuk cangkir tembaga berpendingin air (Gbr. 2.1, b) atau selongsong tembaga (Gbr. 2.1, c). Anoda plasmatron busur listrik, dalam banyak kasus, juga merupakan nosel (bushing) berpendingin air tembaga. Erosi katoda tembaga biasanya 2-3 kali lebih tinggi dibandingkan erosi anoda dan berjumlah (0,8-1).10 -9 kg/C pada arus hingga 1,2 kA.
Obor plasma dengan busur yang membujur(Gbr. 2.1, ae, g), kadang disebut linier, menurut prinsip pasokan gas, dibagi menjadi ruang tunggal - dengan pemasukan gas pembentuk plasma melalui satu kamar gas (Gbr. 2.1, a, b), dua ruang (Gbr. 2.1, c) dan dengan sisipan antarelektroda (Gbr. 2.1, d, e). Stabilisasi busur pada sumbu ruang pelepasan pada obor plasma ruang tunggal dan ruang ganda dilakukan dengan menggunakan aliran gas yang berputar. Elektroda keluaran (paling sering anoda) terbuat dari tembaga, baja non-magnetik, atau berbagai paduan berdasarkan bahan tahan api (misalnya, tembaga tungsten).
Medan magnet solenoid memungkinkan titik busur bergerak di sepanjang permukaan elektroda, dan pada plasmatron dengan katoda berbentuk kaca (Gbr. 2.1, b) juga mencegah busur terikat ke ujung kaca.
Obor plasma satu ruang dan dua ruang, yang memiliki saluran silinder dari elektroda keluaran (Gbr. 2.1, a, c), adalah generator dengan panjang busur yang dapat disesuaikan sendiri, tergantung pada parameter aliran dan pelepasan gas. Jika elektroda keluaran memiliki ekspansi yang tajam (Gbr. 2.1, b), kondisi diciptakan untuk shunting preferensial busur di belakang langkah dalam berbagai perubahan parameter karena aliran terpisah di area ini. Obor plasma semacam itu memungkinkan Anda memperbaiki panjang busur yang kurang dari panjang pelurusan diri.
Memperbaiki panjang busur rata-rata, melebihi yang menyelaraskan diri, dapat diperoleh dengan menggunakan plasmatron dengan sisipan interelektroda (MEI). Sisipan diisolasi secara elektrik satu sama lain dan dari elektroda. Injeksi gas ke saluran pembuangan dapat dilakukan secara terpisah (Gbr. 2.1, d) atau melalui MEV berpori (Gbr. 2.1, e). Obor plasma dengan sisipan interelektronik memiliki efisiensi yang cukup tinggi (terutama ketika gas disuntikkan melalui dinding berpori) dan relatif mudah untuk meningkatkan dayanya dengan meningkatkan jumlah MEV.
ukuran plasmatron dengan MEV berukuran kecil. Jadi, sebuah generator dengan kapasitas 1500 kW yang dirancang untuk memanaskan udara, nitrogen, hidrogen dan campuran hidrogen dan metana, memiliki panjang 0,8 m dan berat 40 kg. Konsumsi hidrogen adalah 6-10 g/s, nitrogen dan udara - 60 g/s. Suhu massa rata-rata maksimum hidrogen mencapai 3500 K, nitrogen dan udara - 6000 K. Efisiensi termal 0,75-0,85, arus maksimum - 800 A, konsumsi air untuk pendinginan - 2 kg/s, umur katoda - 100 jam, anoda - 300 jam
Sebuah plasmatron dengan kekuatan hingga 5000 kW dengan MEV berpori telah dikembangkan, panjangnya hingga 1,5 m, diameter elektroda keluaran hingga 80 mm, dan beratnya hingga 100 kg. Suhu massa rata-rata maksimum hidrogen adalah 4500 K, nitrogen dan udara - 6000 K. Efisiensi termal 0,75-0,85, arus maksimum - 1000 A, aliran air - hingga 12 kg/s, tekanan air - hingga 1 MPa.
Pemanas busur listrik juga dapat diklasifikasikan sebagai generator linier kadaluarsa dua arah(Gbr. 2.1, g). Namun, obor plasma ini jarang digunakan dalam proses teknologi, karena perbedaan resistensi aerodinamis dari reaktor yang dipasang ke elektroda keluaran, parameter pancaran plasma menjadi berbeda.
Generator plasma dengan busur melintang paling sering diimplementasikan dalam bentuk obor plasma koaksial (Gbr. 2.1, e) atau obor plasma dengan busur jarak jauh(Gbr. 2.1, h). Dalam obor plasma koaksial, busur bergerak di bawah pengaruh medan magnet luar di celah yang dibentuk oleh elektroda. Karena luas permukaan elektroda yang besar, masa pakai obor plasma bisa sangat tinggi. Diameter saluran pelepasan dalam hal ini besar, dan kecepatan pancaran plasma rendah. Jika nosel dipasang membentuk aliran plasma, efisiensi generator menurun.
Busur internal yang tertiup melintang juga dapat diwujudkan dengan menggunakan dua elektroda toroidal atau batang yang terletak di dalam ruang pelepasan.
Peningkatan daya instalasi kimia plasma dapat dicapai dengan meningkatkan daya busur listrik di plasmatron (yaitu arus dan tegangan), memasang beberapa plasmatron per reaktor, atau membuat plasmatron dengan beberapa busur di saluran pelepasan, dipersembahkan oleh berbagai sumber(Gbr. 2.1, i).
obor plasma AC frekuensi industri memiliki keunggulan signifikan dibandingkan plasmatron DC: efisiensi tinggi dari rangkaian catu daya, tidak adanya penyearah dan kemampuan untuk mengatur arus operasi dengan lancar. Namun, karena ketika polaritas elektroda berubah dan tegangan melewati nol, pelepasannya padam, tindakan khusus diperlukan untuk memastikan pembakaran busur arus bolak-balik yang stabil.
Sesuai dengan metode stabilisasi busur listrik, tiga jenis plasmatron AC dapat dibedakan: dengan stabilisasi busur dengan elektroda, dengan iringan frekuensi tinggi, dan gabungan (menggunakan arus searah).
Menemukan aplikasi terbesar di industri obor plasma dengan elektroda batang(Gbr. 2.1, j), terbuat dari bahan tahan api (paling sering grafit). Saat menggunakan arus tiga fase, masukan tangensial dari gas pembentuk plasma dan susunan elektroda yang cukup dekat di dalam ruang pelepasan, lapisan gas yang konduktif secara listrik dipertahankan secara konstan, memberikan pekerjaan yang stabil obor plasma saat mengubah polaritas.
Desain plasmatron busur listrik dengan elektroda yang didistribusikan sepanjang saluran busur telah diusulkan (Gbr. 2.1, l). Titik umum transformator dihubungkan ke elektroda batang, dan terminal fasa dihubungkan ke elektroda tabung. Pengaktifan tiga fase plasmatron yang memiliki tiga elektroda berbentuk tabung dilakukan dengan cara yang sama. Kerugian utama dari obor plasma tersebut adalah denyut besar parameter pancaran plasma karena perubahan panjang busur ketika polaritas elektroda cincin diubah.
Obor plasma dengan elektroda terpisah(Gbr. 2.1, l) menurut rangkaian catu daya mirip dengan yang dijelaskan di atas, tetapi lebih stabil. Tidak seperti obor plasma sebelumnya, obor plasma menyulitkan penggunaan solenoida untuk memindahkan titik busur dengan cepat di sepanjang permukaan elektroda, sehingga mengurangi masa pakai.
Dalam obor plasma dengan iringan frekuensi tinggi pembakaran busur stabil arus bolak-balik frekuensi industri tercapai koneksi paralel ke elektroda generator HF, yang memastikan pengapian permukaan busur listrik yang stabil. Kerugian dari obor plasma semacam itu adalah kebutuhan untuk menggunakan sumber daya pelepasan RF tambahan (walaupun berdaya rendah) dan mengendalikannya.
Baru-baru ini, penggunaan yang semakin luas telah ditemukan obor plasma tipe gabungan , di mana kontribusi utama daya disediakan oleh arus bolak-balik, dan arus searah hanya digunakan untuk pembangkitan pancaran plasma berdaya rendah secara stasioner, yang melindungi pelepasan utama dari kepunahan. Obor plasma tersebut dapat beroperasi secara stabil pada rentang arus dan aliran gas yang luas. Contoh generator busur listrik seperti itu adalah desain yang ditunjukkan pada Gambar. 2.1, h, jika sumber arus bolak-balik dihubungkan ke elemen 1 dan 3. Gabungan obor plasma arus tiga fase dirancang dengan cara yang sama. Dalam beberapa kasus, sumber arus bolak-balik dan searah dihubungkan ke elektroda keluaran, yang memungkinkan untuk meningkatkan masa pakai. Contoh lain dari obor plasma gabungan adalah desain yang ditunjukkan pada Gambar 2.1, di mana sumber kedua (14), dihubungkan ke dua elektroda tubular, digantikan oleh catu daya arus bolak-balik.
Obor plasma frekuensi tinggi
Seperti disebutkan di atas, pelepasan frekuensi tinggi (dan, karenanya, plasmatron) dapat berupa elektroda (korona, obor) dan tanpa elektroda (HFI - induksi frekuensi tinggi, HF - kapasitif frekuensi tinggi, gelombang mikro - gelombang mikro). Keuntungan utama plasmatron tanpa elektroda dibandingkan plasmatron elektroda (termasuk busur listrik) adalah sebagai berikut:
Kehidupan pelayanan yang tinggi (ribuan jam);
Tidak ada kontaminasi bahan yang diproduksi di reaktor kimia plasma dengan produk erosi elektroda;
Kemampuan untuk beroperasi dengan oksigen murni dan gas pembentuk plasma agresif lainnya.
Kerugian dari plasmatron frekuensi tinggi termasuk rendahnya efisiensi instalasi secara keseluruhan dan sulitnya membuat instalasi berdaya tinggi. Jadi, kekuatan plasmatron HF adalah ~0,5 MW (dan hingga 1 MW), kekuatan gelombang mikro adalah ~0,1 MW, dan efisiensinya tidak melebihi 0,6.
Istilah "plasma gelombang mikro" menggabungkan formasi plasma yang diperoleh di berbagai perangkat gelombang mikro (plasmatron). Saat ini, banyak perangkat gelombang mikro telah dikembangkan untuk memproduksi plasma, dan sifat-sifat plasma pasti bergantung pada metode produksinya. Perangkat ini menentukan struktur medan elektromagnetik, efisiensi energi perangkat, broadband, ketergantungan properti plasma pada frekuensi, tingkat minimum dan kekuatan maksimum. Oleh karena itu, jika analisis plasma semacam itu perlu, lebih tepat untuk mempertimbangkan sistem pelepasan gelombang mikro yang mewakili plasma dalam perangkat pelepasan gas tertentu.
Pelepasan gelombang mikro(pelepasan gelombang mikro) biasanya disebut pelepasan yang dibuat dengan menggunakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi melebihi 300 MHz. Disetujui untuk industri, medis dan aplikasi ilmiah Frekuensinya adalah 460, 915, 2450, 5800, 22125 MHz. Frekuensi yang paling umum digunakan adalah 2450 MHz.
Pelepasan gelombang mikro telah menempati tempat yang kuat di antara generator plasma lainnya. Sifat pelepasan tersebut dan plasma yang dihasilkan di dalamnya dipertimbangkan dalam semua aspek yang berkaitan dengan fisika plasma, kimia plasma, dan teknologi plasma.
Metode dan teknik produksi yang digunakan untuk memproduksi plasma gelombang mikro sesuai dengan rentang gelombang mikro dan berbeda dari yang digunakan pada frekuensi yang lebih rendah. Plasma dapat dibuat pada tekanan dari 1,33,10 -2 Pa hingga tekanan atmosfer dalam mode berdenyut dan kontinu; daya rata-rata yang digunakan berkisar dari beberapa watt hingga ratusan kilowatt.
Elemen utama pelepasan gelombang mikro adalah perangkat yang memungkinkan masuknya energi elektromagnetik ke dalam volume pelepasan. Ada sekitar 10 kelompok di mana semua desain gelombang mikro dapat dibagi secara kondisional.
Keuntungan utama pelepasan gelombang mikro adalah:
· Kemudahan memperoleh plasma dengan input energi spesifik tinggi (> 1 W/cm3).
· Kemudahan memperoleh plasma dengan input energi rendah (<< 1Вт/см 3).
· Berbagai tekanan operasi (dari 1.33.10 -2 Pa hingga tekanan melebihi tekanan atmosfer).
· Kemungkinan menciptakan plasma kuasi-ekuilibrium dan plasma non-ekuilibrium secara substansial.
· Kemudahan pengendalian struktur internal pelepasan dengan mengubah karakteristik elektrodinamik perangkat untuk memasukkan energi gelombang mikro ke dalam plasma.
· Kemungkinan membuat plasma dalam sistem tanpa elektroda dan elektroda (dalam kasus terakhir tidak ada kontaminasi volume dan sampel dengan produk erosi elektroda).
· Kemungkinan terciptanya plasma dalam volume kecil dan besar, termasuk ruang bebas (atmosfer bumi).
· Kemungkinan memproses permukaan besar dengan memindai area pembentukan plasma berukuran kecil.
· Kemungkinan pengaruh gabungan plasma dan medan elektromagnetik pada objek dalam plasma untuk meningkatkan efisiensi proses.
· Rangkaian berbagai generator plasma gelombang mikro yang efisien memungkinkan Anda memilih desain untuk aplikasi apa pun.
Untuk memotong benda kerja logam tebal, Anda dapat menggunakan tiga alat: penggiling, obor oksigen gas, dan mesin las plasma. Dengan bantuan yang pertama, Anda mendapatkan potongan yang rata dan rapi, tetapi hanya dalam garis lurus, dengan bantuan yang kedua, Anda dapat memotong pola, tetapi potongannya menjadi logam dan sobek. Tetapi opsi ketiga adalah potongan tepian halus yang tidak memerlukan pemrosesan tambahan. Selain itu, dengan cara ini, logam dapat dipotong sepanjang garis lengkung apa pun. Benar, obor plasma tidaklah murah, sehingga banyak pengrajin rumahan yang bertanya-tanya apakah mungkin membuat perangkat ini sendiri. Tentu saja bisa, yang utama adalah memahami prinsip pengoperasian obor plasma.
Dan prinsipnya cukup sederhana. Elektroda yang terbuat dari bahan tahan lama dan tahan panas dipasang di dalam pemotong. Pada dasarnya, ini adalah kawat yang dialirkan arus listrik. Busur menyala di antara itu dan nosel pemotong, yang memanaskan ruang di dalam nosel hingga 7000C. Kemudian udara bertekanan disuplai ke dalam nosel. Ia memanas dan terionisasi, yaitu menjadi penghantar arus listrik. Konduktivitas listriknya menjadi sama dengan logam.
Ternyata udara itu sendiri merupakan suatu penghantar, yang bila bersentuhan dengan logam akan menimbulkan hubungan pendek. Karena udara terkompresi memiliki tekanan tinggi, ia mencoba keluar dari nosel dengan kecepatan tinggi. Udara terionisasi dengan kecepatan tinggi ini adalah plasma, yang suhunya lebih dari 20.000C.
Dalam hal ini, jika bersentuhan dengan logam yang dipotong, busur terbentuk antara plasma dan benda kerja, seperti halnya pengelasan elektroda. Pemanasan logam terjadi secara instan, luas pemanasan sama dengan luas penampang lubang nosel. Logam dari bagian yang dipotong segera berubah menjadi cair dan dihembuskan keluar dari lokasi pemotongan oleh plasma. Beginilah cara pemotongan terjadi.
Dari prinsip pengoperasian mesin pemotong plasma, terlihat jelas bahwa untuk melakukan proses ini diperlukan sumber tenaga listrik, sumber udara bertekanan, obor yang dilengkapi dengan nosel yang terbuat dari bahan tahan panas, kabel untuk menyuplai listrik dan selang untuk menyuplai udara bertekanan.
Karena kita berbicara tentang obor plasma yang akan dirakit dengan tangan, orang harus mempertimbangkan fakta bahwa peralatannya harus murah. Oleh karena itu, inverter las dipilih sebagai sumber listrik. Ini adalah perangkat murah dengan busur stabil yang baik, dapat digunakan untuk menghemat konsumsi arus listrik secara signifikan. Benar, bisa memotong benda kerja logam dengan ketebalan tidak lebih dari 25 mm. Jika ada kebutuhan untuk meningkatkan indikator ini, maka Anda harus menggunakan trafo las sebagai pengganti inverter.
Sedangkan untuk sumber udara bertekanan seharusnya tidak ada masalah. Kompresor biasa dengan tekanan 2-2,5 atmosfer akan menjaga kestabilan busur untuk pemotongan dengan sempurna. Satu-satunya hal yang perlu Anda perhatikan adalah volume udara yang dikeluarkan. Jika proses pemotongan logam memakan waktu lama, kompresor mungkin tidak mampu menahan pekerjaan berat tersebut. Oleh karena itu, disarankan untuk memasang receiver setelahnya. Intinya, ini adalah wadah di mana udara akan terakumulasi pada tekanan yang diperlukan. Di sini penting untuk melakukan penyesuaian agar penurunan tekanan pada penerima segera menyebabkan kompresor menyala untuk mengisi wadah dengan udara bertekanan. Perlu dicatat bahwa saat ini kompresor lengkap dengan penerima dijual sebagai satu kompleks.
Elemen obor plasma yang paling sulit dibuat adalah pembakar dengan nosel. Pilihan paling sederhana adalah membeli nosel yang sudah jadi, atau lebih baik lagi, beberapa jenis dengan diameter lubang berbeda. Dengan cara ini Anda dapat mengubah nosel untuk memotong lebar yang berbeda. Diameter standar adalah 3 mm. Beberapa pengrajin rumahan membuat nozel sendiri dari logam tahan panas, yang tidak mudah didapat. Jadi lebih mudah untuk membeli.
Nosel dipasang pada pemotong, cukup disekrupkan ke ujung obor. Jika inverter digunakan dalam obor plasma buatan sendiri, maka kitnya mencakup pegangan tempat Anda dapat memasang nosel yang dibeli.
Elemen yang diperlukan dari obor plasma adalah kabel las dan selang. Biasanya mereka digabungkan menjadi satu set, sehingga nyaman digunakan. Disarankan untuk mengisolasi elemen ganda, misalnya memasangnya di dalam selang karet.
Dan satu lagi elemen plasmatron buatan sendiri adalah osilator. Tujuannya adalah untuk menyalakan busur pada awal pekerjaan, yaitu perangkat ini menciptakan percikan primer untuk menyalakan elektroda yang tidak dapat dikonsumsi. Dalam hal ini, tidak perlu menyentuh permukaan logam dengan ujung bahan habis pakai. Osilator beroperasi pada arus bolak-balik dan searah. Jika pada perangkat pabrik perangkat ini dipasang di dalam rumah peralatan, maka pada perangkat buatan sendiri dapat dipasang di sebelah inverter, dihubungkan dengan kabel.
Perlu dipahami bahwa osilator dimaksudkan hanya untuk menyalakan busur. Artinya, setelah stabil, perangkat harus dimatikan. Diagram koneksi didasarkan pada penggunaan relai, yang dengannya proses stabilisasi dikendalikan. Setelah perangkat dimatikan, busur beroperasi langsung dari inverter.
Seperti yang Anda lihat, Anda tidak memerlukan gambar apa pun untuk merakit sendiri obor plasma. Seluruh perakitan cukup sederhana, yang utama adalah mengikuti aturan keselamatan. Misalnya kabel las disambung dengan baut, selang udara tekan dengan crimp dan klem pabrik.
Cara kerja obor plasma buatan sendiri
Pada prinsipnya, plasmatron buatan sendiri bekerja sama persis dengan yang ada di pabrik. Benar, ia memiliki sumber dayanya sendiri, terutama bergantung pada bahan dari mana nosel dibuat.
- Pertama, osilator dan inverter dihidupkan, yang melaluinya arus disuplai ke elektroda. Itu dibakar. Pengapian dikendalikan oleh tombol yang terletak di pegangan burner.
- 10-15 detik, selama waktu tersebut busur pilot akan mengisi seluruh ruang antara elektroda dan nosel. Sekarang Anda bisa mensuplai udara bertekanan, karena selama ini suhu di dalam nozzle akan mencapai 7000C.
- Segera setelah plasma keluar dari nosel, Anda dapat melanjutkan ke proses pemotongan logam.
- Sangat penting untuk mengarahkan obor dengan benar di sepanjang jalur pemotongan yang diinginkan. Misalnya, jika kecepatan gerak maju pemotong tidak terlalu tinggi, maka dijamin lebar potongannya akan besar, ditambah lagi tepinya pasti tidak rata, kendur dan kikuk. Sebaliknya, jika kecepatan pemotong tinggi, maka logam cair akan tertiup dengan buruk keluar dari zona pemotongan, yang akan menyebabkan terbentuknya potongan yang tidak rata dan kontinuitasnya akan hilang. Oleh karena itu, pemilihan kecepatan potong perlu dilakukan secara eksperimental.
Sangat penting untuk memilih bahan yang tepat untuk membuat elektroda. Paling sering, hafnium, berilium, thorium atau zirkonium digunakan untuk ini. Ketika terkena suhu tinggi, oksida tahan api dari logam-logam ini terbentuk di permukaan, sehingga elektroda dari logam tersebut hancur secara perlahan. Benar, berilium yang dipanaskan menjadi radioaktif, dan torium mulai melepaskan zat beracun. Oleh karena itu, pilihan terbaik adalah elektroda hafnium.
Stabilisasi tekanan di saluran keluar penerima dipastikan dengan peredam yang dipasang. Ini tidak mahal, tetapi memecahkan masalah pasokan udara bertekanan yang seragam ke nosel pemotong.
Semua pekerjaan mengoperasikan mesin pemotong plasma buatan sendiri harus dilakukan hanya dengan pakaian pelindung dan sepatu. Sarung tangan dan kacamata diperlukan.
Sedangkan untuk ukuran nozzle, tidak disarankan membuatnya terlalu panjang. Hal ini menyebabkan kehancurannya yang cepat. Selain itu, sangat penting untuk mengatur mode pemotongan dengan benar. Masalahnya adalah terkadang di pemotong plasma buatan sendiri tidak hanya satu busur yang muncul, tetapi dua. Hal ini berdampak negatif pada pengoperasian perangkat itu sendiri. Dan tentu saja, hal ini mengurangi masa pakainya. Nosel mulai rusak lebih cepat. Dan inverter mungkin tidak mampu menahan beban seperti itu, sehingga ada kemungkinan gagal.
Dan satu hal terakhir. Ciri khas pemotongan logam jenis ini adalah pencairannya hanya di tempat yang terkena aliran plasma. Oleh karena itu, perlu dipastikan bahwa titik potong terletak di tengah ujung elektroda. Bahkan perpindahan titik yang minimal akan menyebabkan defleksi busur, yang akan menciptakan kondisi untuk pembentukan potongan yang salah, dan, karenanya, penurunan kualitas proses itu sendiri.
Seperti yang Anda lihat, pola proses pemotongan bergantung pada banyak faktor, oleh karena itu, ketika merakit obor plasma tanpa bantuan spesialis dengan tangan Anda sendiri, Anda harus benar-benar mematuhi semua persyaratan untuk setiap elemen dan perangkat. Penyimpangan kecil sekalipun akan menurunkan kualitas potongan.
Hampir semua orang yang tertarik pada energi pernah mendengar tentang prospek generator MHD. Namun hanya sedikit orang yang mengetahui bahwa generator ini telah memiliki status yang menjanjikan selama lebih dari 50 tahun. Masalah yang terkait dengan generator MHD plasma dijelaskan dalam artikel.
Cerita dengan plasma, atau generator magnetohidrodinamik (MHD). secara mengejutkan mirip dengan situasi dengan. Nampaknya hanya dengan satu langkah atau sedikit usaha, konversi langsung panas menjadi energi listrik akan menjadi kenyataan umum. Namun masalah lain mendorong kenyataan ini kembali tanpa batas waktu.
Pertama-tama, tentang terminologi. Generator plasma merupakan salah satu jenis generator MHD. Dan mereka, pada gilirannya, mendapatkan namanya dari efek munculnya arus listrik ketika cairan penghantar listrik (elektrolit) bergerak dalam medan magnet. Fenomena ini dijelaskan dan dipelajari di salah satu cabang fisika - magnetohidrodinamika. Dari sinilah generator mendapatkan namanya.
Secara historis, percobaan pertama untuk membuat generator dilakukan dengan elektrolit. Namun hasil penelitian menunjukkan bahwa sangat sulit untuk mempercepat aliran elektrolit ke kecepatan supersonik, dan tanpa ini efisiensi (efisiensi) generator menjadi sangat rendah.
Penelitian lebih lanjut dilakukan dengan aliran gas terionisasi berkecepatan tinggi, atau plasma. Oleh karena itu, hari ini kita berbicara tentang prospek penggunaan generator MHD, Anda harus ingat bahwa kita hanya berbicara tentang varietas plasmanya.
Secara fisika, pengaruh munculnya beda potensial dan arus listrik ketika muatan bergerak dalam medan magnet serupa. Mereka yang pernah bekerja dengan sensor Hall mengetahui bahwa ketika arus melewati semikonduktor yang ditempatkan dalam medan magnet, perbedaan potensial muncul pada pelat kristal yang tegak lurus terhadap garis medan magnet. Hanya di generator MHD, alih-alih arus, fluida kerja yang mengalir dilewatkan.
Kekuatan generator MHD secara langsung bergantung pada konduktivitas zat yang melewati salurannya, kuadrat kecepatannya, dan kuadrat kuat medan magnet. Dari hubungan tersebut terlihat jelas bahwa semakin tinggi konduktivitas, temperatur dan kuat medan maka semakin tinggi pula daya yang diserap.
Semua studi teoretis tentang konversi praktis panas menjadi listrik dilakukan pada tahun 50-an abad lalu. Dan satu dekade kemudian, pabrik percontohan “Mark-V” muncul di AS dengan kapasitas 32 MW dan “U-25” di Uni Soviet dengan kapasitas 25 MW. Sejak itu, berbagai desain dan mode pengoperasian generator yang efisien telah diuji, berbagai jenis fluida kerja dan bahan struktural telah diuji. Namun generator plasma tidak pernah digunakan secara luas dalam industri.
Apa yang kita punya hari ini? Di satu sisi, unit daya gabungan dengan generator MHD 300 MW sudah beroperasi di Pembangkit Listrik Distrik Negara Bagian Ryazan. Efisiensi generatornya sendiri melebihi 45%, sedangkan efisiensi pembangkit listrik tenaga panas konvensional jarang mencapai 35%. Generatornya menggunakan plasma dengan suhu 2800 derajat, diperoleh dari hasil pembakaran gas alam, dan.
Tampaknya energi plasma telah menjadi kenyataan. Namun generator MHD serupa di dunia dapat dihitung dengan satu tangan, dan generator tersebut dibuat pada paruh kedua abad yang lalu.
Alasan pertama jelas: generator memerlukan bahan konstruksi tahan panas untuk beroperasi. Beberapa bahan dikembangkan sebagai bagian dari program fusi termonuklir. Lainnya digunakan dalam ilmu roket dan diklasifikasikan. Bagaimanapun, bahan-bahan ini sangat mahal.
Alasan lainnya adalah cara generator MHD beroperasi: generator ini hanya menghasilkan arus searah. Oleh karena itu, diperlukan inverter yang kuat dan ekonomis. Bahkan saat ini, meskipun kemajuan teknologi semikonduktor, masalah tersebut belum sepenuhnya terpecahkan. Dan tanpa hal ini, mustahil untuk menyalurkan listrik yang sangat besar kepada konsumen.
Masalah terciptanya medan magnet super kuat belum terselesaikan sepenuhnya. Bahkan penggunaan magnet superkonduktor tidak menyelesaikan masalah. Semua bahan superkonduktor yang dikenal memiliki kekuatan medan magnet kritis, di atasnya superkonduktivitas akan hilang begitu saja.
Orang hanya dapat menebak apa yang mungkin terjadi selama transisi tiba-tiba ke keadaan normal konduktor di mana rapat arus melebihi 1000 A/mm2. Ledakan belitan di dekat plasma yang dipanaskan hingga hampir 3000 derajat tidak akan menyebabkan bencana global, namun generator MHD yang mahal pasti akan gagal.
Masalah pemanasan plasma ke suhu yang lebih tinggi masih ada: pada 2500 derajat dan penambahan logam alkali (kalium), namun konduktivitas plasma masih sangat rendah, tidak dapat dibandingkan dengan konduktivitas tembaga. Namun kenaikan suhu kembali membutuhkan bahan baru yang tahan panas. Lingkaran itu tertutup.
Oleh karena itu, semua unit daya dengan generator MHD yang dibuat hingga saat ini menunjukkan tingkat teknologi yang dicapai daripada kelayakan ekonomi. Prestise negara merupakan faktor penting, tetapi membangun generator MHD yang mahal dan berubah-ubah secara massal saat ini sangatlah mahal. Oleh karena itu, bahkan generator MHD yang paling kuat pun tetap berstatus instalasi industri percontohan. Di sana, para insinyur dan ilmuwan mengerjakan desain masa depan dan menguji material baru.
Sulit untuk mengatakan kapan pekerjaan ini akan berakhir. Banyaknya desain generator MHD yang berbeda menunjukkan bahwa solusi optimal masih jauh. Dan informasi bahwa fluida kerja yang ideal untuk generator MHD adalah plasma fusi termonuklir menunda penggunaannya secara luas hingga pertengahan abad kita.