Всъщност в света има няколко подобни структури. Да започнем със слънчевата пещ във Франция, т.е. във Франция.
Слънчевата пещ във Франция е проектирана да генерира и концентрира високите температури, необходими за различни процеси.
Това става чрез улавяне на слънчевите лъчи и концентриране на енергията им на едно място. Структурата е покрита с извити огледала, излъчването им е толкова голямо, че е невъзможно да ги гледате, боли в очите. През 1970 г. тази структура е издигната, Източните Пиренеи са избрани за най-подходящото място. И до днес Пещта остава най-голямата в света.
На масив от огледала са назначени функциите на параболичен отражател, а режимът на висока температура в самия фокус може да достигне 3500 градуса. Освен това можете да регулирате температурата, като променяте ъглите на огледалата.
Слънчевата фурна, използвайки природен ресурс като слънчева светлина, се счита за незаменим метод за генериране на високи температури. А те от своя страна се използват за най-различни процеси. Така че, производството на водород изисква температура от 1400 градуса. Режимите на изпитване на материали, извършвани при високотемпературни условия, осигуряват температура 2500 градуса. Така се тестват космически кораби и ядрени реактори.
Така че Слънчевата фурна е не просто невероятна сграда, но и жизненоважна и ефективна, като същевременно се счита за екологично чист и сравнително евтин начин за получаване на високи температури.
Промоционално видео:
Масивът от огледала действа като параболичен отражател. Светлината е фокусирана в един център. А температурата там може да достигне температури, при които стоманата може да се стопи.
Но температурата може да се регулира чрез настройка на огледалата под различни ъгли.
Например, температури за около 1400 градуса се използват за производство на водород. Температура 2500 градуса - за тестване на материали в екстремни условия. Например ядрените реактори и космическите кораби се тестват по този начин. Но температури до 3500 градуса се използват за производството на наноматериали.
Слънчевата фурна е евтин, ефективен и екологичен начин за генериране на високи температури.
В югозападната част на Франция гроздето се корен забележително и всички видове плодове узряват - горещо е! Освен всичко друго, слънцето грее тук почти 300 дни в годината и по отношение на броя ясни дни тези места са може би на второ място след Лазурния бряг. Ако охарактеризираме долината в близост до Одело от гледна точка на физиката, то мощността на светлинното лъчение тук е 800 вата на 1 квадратен метър. Осем мощни крушки с нажежаема жичка Малко? Достатъчно за парче базалт да се разнесе в локва!
Нека продължим обиколката си със списание Onliner.by:
„Слънчевата фурна в Odeillo е с капацитет от 1 мегават, а за това са нужни почти 3000 метра огледална повърхност“, казва Серж Чавин, попечител на местния музей на слънчевата енергия. - Освен това трябва да съберете светлина от толкова голяма повърхност във фокусна точка с диаметър на чиния за вечеря.
Хелиостатите - специални огледални плочи - са инсталирани срещу параболичното огледало. Има 63 от тях със 180 секции. Всеки хелиостат има своя "точка на отговорност" - сектор на параболата, който отразява събраната светлина. Вече върху вдлъбнато огледало лъчите на слънцето се събират във фокусна точка - самата фурна. В зависимост от интензивността на излъчването (прочетете - яснотата на небето, времето на деня и годината), температурите могат да бъдат много различни. На теория - до 3800 градуса по Целзий, в действителност той достигна до 3600.
"Заедно с движението на слънцето, хелиостатите се движат по небето", започва екскурзията си Серж Шовин. - Всеки има двигател отзад и заедно те се управляват централно. Не е необходимо да ги поставяте в идеалното положение - в зависимост от задачите на лабораторията степента във фокуса може да бъде разнообразна.
Строежът на слънчевата фурна в Odeillo започва в началото на 60-те години и е въведен в експлоатация още през 70-те години. Дълго време тя остава единствената по рода си на планетата, но през 1987 г. копие е издигнато близо до Ташкент. Серж Чавин се усмихва: "Да, точно копие."
Между другото, съветската фурна също остава в експлоатация. На него обаче те извършват не само експерименти, но и изпълняват някои практически задачи. Вярно е, че местоположението на пещта не позволява достигането на същите високи температури като във Франция - във фокуса узбекските учени успяват да стигнат под 3000 градуса.
Параболичното огледало се състои от 9000 фасета. Всяка от тях е полирана, с алуминиево покритие и леко вдлъбната за по-добро фокусиране. След изграждането на сградата на пещта всички фасети бяха инсталирани и калибрирани на ръка - отне три години!
Серж Чавин ни води до площадка близо до сградата на фурната. Заедно с нас - група туристи, пристигнали в Одейло с автобус - потокът от любители на научната екзотика не спира. Кураторът на музея се канеше да демонстрира скрития потенциал на слънчевата енергия.
- Мадам и господин, вашето внимание! - Въпреки че Серж прилича повече на учен, той прилича повече на актьор. - Светлината, излъчвана от нашата звезда, позволява на материалите незабавно да ги нагряват, запалват и стопяват.
Работник на слънчева фурна взима обикновен клон и го поставя в голям вана с огледален интериор. На Серж Чавин са нужни няколко секунди, за да намери фокусната точка и пръчката мигновено се разпалва. Чудеса!
Докато френските баби и дядовци се задъхват и стенат, музейният работник преминава към стоящ хелиостат и го премества точно така, че отразените лъчи да удрят по-малко копие на параболичното огледало, инсталирано точно там. Това е друг визуален експеримент, показващ възможностите на слънцето.
- Мадам и господин, сега ще разтопим метала!
Серж Чавин поставя парче желязо в държача, премества менгемето в търсене на фокусна точка и като го намери, се отдалечава на малко разстояние.
Слънцето бързо върши своята работа.
Парче желязо моментално се загрява, започва да пуши и дори да искри, поддавайки се на горещите лъчи. Само за 10-15 секунди в него се изгаря дупка с монета от 10 евроцента.
- Вуала! - радва се Серж.
Докато се връщаме към сградата на музея, а френските туристи сядат в залата на киното, за да гледат научен филм за работата на слънчевата фурна и лаборатория, гледачът ни разказва интересни неща.
- Най-често хората питат защо е необходимо всичко това - Серж Чавин вдига ръце. - От гледна точка на науката, възможностите на слънчевата енергия са изучени, прилагани, където е възможно, в ежедневието. Но има задачи, които по отношение на техния мащаб и сложност на изпълнение изискват инсталации като тази. Например, как да симулираме ефекта на слънцето върху кожата на космически кораб? Или загряване на капсулата за спускане, връщаща се от орбита към Земята?
В специален огнеупорен контейнер, инсталиран във фокусната точка на слънчевата фурна, можете да пресъздадете такива, без преувеличение, неземни условия. Изчислено е например, че облицовъчният елемент трябва да издържа на температури от 2500 градуса по Целзий - и това може да бъде тествано емпирично тук, в Одейло.
Стопанинът ни пренася през музея, където са монтирани различни експонати - участници в многобройни експерименти, проведени във фурната. Нашето внимание е насочено към карбоновия спирачен диск …
- О, това нещо е от колелото на автомобил във Формула 1, - кима Серж. - Нагряването му при някои условия е сравнимо с това, което можем да възпроизведем в лабораторията.
Както бе споменато по-горе, температурата във фокуса може да се контролира с помощта на хелиостати. В зависимост от проведените експерименти той варира от 1400 до 3500 градуса. Долната граница е необходима за производството на водород в лабораторията, диапазон от 2200 до 3000 за тестване на различни материали при екстремни топлинни условия. И накрая, над 3000 е областта на работа с наноматериали, керамика и създаването на нови материали.
„Фурната в Odeillo не изпълнява практически задачи“, продължава Серж Чавин. - За разлика от нашите узбекски колеги, ние не зависим от собствените си икономически дейности и се занимаваме изключително с наука. Сред нашите клиенти са не само учени, но и различни катедри, например отбрана.
Ние просто се спираме на керамична капсула, която се оказва корпуса на безпилотен кораб.
„Военният отдел изгради соларна фурна с по-малък диаметър за собствените си практически нужди тук, в долината близо до Одейло“, казва Серж. - Може да се види от някои участъци на планинския път. Но за научните експерименти те все още се обръщат към нас.
Супервайзорът обяснява какво е предимството на слънчевата енергия пред която и да е друга в хода на изпълнение на научни задачи.
- Първо, слънцето грее безплатно, - той огъва пръстите си. - Второ, планинският въздух допринася за провеждането на експерименти в "чиста" форма - без примеси. Трето, слънчевата светлина позволява нагряването на материалите много по-бързо от всяка друга инсталация, което е изключително важно за някои експерименти.
Любопитно е, че фурната може да работи почти през цялата година. Според Серж Чавин оптималният месец за провеждане на експерименти е април.
- Но ако е необходимо, слънцето ще разтопи парче метал за туристите дори през януари - усмихва се гледачът. - Основното е, че небето е ясно и безоблачно.
Едно от безспорните предимства на самото съществуване на тази уникална лаборатория е нейната пълна отвореност към туристите. До 80 хиляди души идват тук годишно и това прави много повече за популяризиране на науката сред възрастните и децата, отколкото училище или университет.
Шрифт Ромео Одейло е типичен пасторален френски град. Основната му разлика от хилядите други е съвместното съществуване на мистерията на ежедневието и науката. На фона на 54-метрова огледална парабола - планински млечни крави. И постоянното горещо слънце.
Сега да преминем към друга сграда.
Част от снимките на Виктор Борисов.
На четиридесет и пет километра от Ташкент, в района на Паркент, в подножието на Тиен шан на надморска височина 1050 метра, има уникална структура - така наречената Голяма слънчева фурна (BSP) с капацитет от хиляда киловата. Той се намира на територията на Института по материалознание НВО "Физика-слънце" на Академията на науките на Република Узбекистан. В света има само две такива печки, втората е във Франция.
„БСП беше пусната в експлоатация по време на Съветския съюз през 1987 г.“, казва Мирзасултан Маматкасимов, научен секретар на Института по материалознание на НПО по физика-Солнце, доктор на науките. - От държавния бюджет се отделят достатъчно средства за запазване на този уникален обект. Две лаборатории на института са разположени у нас, четири в Ташкент, където се намира основната научна база, върху която се изучават химичните и физичните свойства на новите материали. Ние сме в процес на техния синтез. Експериментираме с тези материали, наблюдавайки процеса на топене при различни температури.
BSP е сложен оптико-механичен комплекс с автоматични системи за управление. Комплексът се състои от поле на хелиостат, разположено отстрани на планина и насочващо слънчевите лъчи в параболоиден концентратор, който е гигантско вдлъбнато огледало. Във фокуса на това огледало се създава най-високата температура - 3000 градуса по Целзий!
Полето хелиостат се състои от шестдесет и две поетапни хелиостати. Те осигуряват огледалната повърхност на концентратора със светлинен поток в режим на непрекъснато проследяване на Слънцето през целия ден. Всеки хелиостат, с размери седем и половина на шест и половина метра, се състои от 195 плоски огледални елемента, наречени "фасети". Отразяващата площ на полето на хелиостат е 3022 квадратни метра.
Концентраторът, към който хелиостатите насочват слънчевите лъчи, е циклопеева структура с височина четиридесет и пет метра и ширина петдесет и четири метра.
Трябва да се отбележи, че предимството на слънчевите фурни в сравнение с други видове пещи е моменталното постигане на висока температура, което позволява получаването на чисти материали без примеси (благодарение и на чистотата на планинския въздух). Използват се за нефт и газ, текстил и редица други индустрии.
Огледалата имат определен експлоатационен живот и рано или късно се провалят. В нашите работилници произвеждаме нови огледала, които заместват старите. Има 10700 от тях само в концентратора, а 12090 - в хелиостати. Процесът на изработка на огледала се осъществява във вакуумни инсталации, където алуминий се пръска върху повърхността на отработените огледала.
Ferghana. Ru: - Как решавате проблема с намирането на специалисти, в края на краищата след разпадането на Съюза те изтичаха в чужбина?
Мирзасултан Маматкасимов: - По време на пускането на инсталацията през 1987 г. тук работеха специалисти от Русия и Украйна, които обучаваха нашите. Благодарение на нашия опит сега имаме възможност да обучаваме специалисти в тази област сами. Младите хора идват при нас от катедрата по физика на Националния университет в Узбекистан. След като завърших университета, аз самият работя тук от 1991 г.
Ferghana. Ru: - Когато гледате тази грандиозна структура, деликатните метални конструкции, сякаш витаят във въздуха и в същото време поддържащи „бронята“на концентратора, на ум идват кадри от научнофантастични филми …
Мирзасултан Маматкасимов: - Е, през живота си никой не се е опитвал да снима научна фантастика, използвайки тези уникални „декори“. Вярно, узбекските поп звезди дойдоха да снимат клиповете си.
Мирзасултан Маматкасимов:- Днес ще разтопим брикети, пресовани от прахообразен алуминиев оксид, чиято точка на топене е 2500 градуса по Целзий. По време на процеса на топене материалът се стича по наклонена равнина и капе в специална тава, където се образуват гранули. Изпращат се в керамична работилница, разположена в близост до БСП, където се раздробяват и използват за производството на различни керамични изделия, от малки захранващи прежди за текстилната промишленост до кухи керамични топки, наподобяващи билярдни помещения. Топките се използват в нефтената и газовата промишленост като поплавъци. В същото време изпаряването от повърхността на нефтопродукти, съхранявани в големи контейнери в петролни депа, намалява с 15-20 процента. През последните години произведохме около шестстотин хиляди от тези поплавъци.
Ние произвеждаме изолатори и други продукти за електрическата промишленост. Те се характеризират с повишена износоустойчивост и здравина. В допълнение към алуминиевия оксид използваме и по-огнеупорен материал - циркониев оксид с температура на топене 2700 градуса по Целзий.
Контролът върху процеса на топене се осъществява от така наречената „система за зрение“, която е оборудвана с две специални телевизионни камери. Единият директно прехвърля изображението на отделен монитор, а другият на компютър. Системата ви позволява както да наблюдавате процеса на топене, така и да извършвате различни измервания.
Трябва да се добави, че BLB се използва и като универсален астрофизичен инструмент, който отваря възможността за провеждане на изследвания на звездното небе през нощта.
В допълнение към горните работи, институтът обръща голямо внимание на производството на медицинско оборудване на базата на функционална керамика (стерилизатори), абразивни инструменти, сушилни и много други. Подобно оборудване е успешно внедрено в медицински заведения на нашата република, както и в подобни институции в Малайзия, Германия, Грузия и Русия.
Успоредно с това институтът разработва соларни инсталации с ниска мощност. Например, учените от института са създали слънчеви пещи с капацитет от един и половина киловата, които са били инсталирани на територията на Табиновия институт по металургия (Египет) и в Международния металургичен център в Хайдарабад (Индия).