Det finns faktiskt flera liknande strukturer i världen. Låt oss börja med Solar Furnace i Frankrike, dvs. Frankrike.
Solugnen i Frankrike är utformad för att generera och koncentrera de höga temperaturerna som krävs för olika processer.
Detta görs genom att fånga solens strålar och koncentrera deras energi på ett ställe. Strukturen är täckt med böjda speglar, deras utstrålning är så stor att det är omöjligt att titta på dem, det gör ont i ögonen. 1970 uppfördes denna struktur, östra Pyrenéerna valdes som den lämpligaste platsen. Och till denna dag förblir ugnen den största i världen.
En rad speglar tilldelas funktionerna hos en parabolisk reflektor, och en högtemperaturregim vid själva fokuset kan nå 3500 grader. Dessutom kan du justera temperaturen genom att ändra speglarnas vinklar.
Solugnen, som använder en naturresurs som solljus, anses vara en oumbärlig metod för att generera höga temperaturer. Och de används i sin tur för en mängd olika processer. Så vätgasproduktion kräver en temperatur på 1400 grader. Testlägen för material som utförs under högtemperaturförhållanden ger en temperatur på 2500 grader. Så testas rymdskepp och kärnreaktorer.
Så solugnen är inte bara en fantastisk byggnad, utan också viktig och effektiv, samtidigt som den betraktas som ett miljövänligt och relativt billigt sätt att få höga temperaturer.
Kampanjvideo:
Matrisspeglar fungerar som en parabolisk reflektor. Ljuset är fokuserat i ett centrum. Och temperaturen där kan nå temperaturer vid vilka stål kan smältas.
Men temperaturen kan justeras genom att speglarna ställs in i olika vinklar.
Till exempel används temperaturer runt 1400 grader för att producera väte. Temperatur 2500 grader - för att testa material under extrema förhållanden. Till exempel testas kärnreaktorer och rymdfarkoster på detta sätt. Men temperaturer upp till 3500 grader används för tillverkning av nanomaterial.
Solugnen är ett billigt, effektivt och miljövänligt sätt att generera höga temperaturer.
I sydvästra Frankrike rotar druvor anmärkningsvärt och alla typer av frukt mognar - det är varmt! Solen lyser bland annat nästan 300 dagar om året, och med tanke på antalet klara dagar är dessa platser kanske bara andra än Cote d'Azur. Om vi karaktäriserar dalen nära Odeillo ur fysikens synvinkel är ljusstrålningens kraft 800 watt per 1 kvadratmeter. Åtta kraftfulla glödlampor. Liten? Tillräckligt för att en bit basalt ska spridas till en pöl!
Låt oss fortsätta vår turné med tidningen Onliner.by:
"Solugnen i Odeillo har en kapacitet på 1 megawatt, och det kräver nästan 3 000 meter spegelyta", säger Serge Chauvin, vaktmästare vid det lokala solenergimuseet. - Dessutom måste du samla ljus från en så stor yta till en kontaktpunkt med en middagstallerns diameter.
Heliostat - speciella spegelplattor - installeras mittemot parabolspegeln. Det finns 63 av dem med 180 sektioner. Varje heliostat har sin egen "ansvarspunkt" - en sektor av parabolen, som återspeglar det insamlade ljuset. Redan på en konkav spegel samlas solstrålarna i en kontaktpunkt - själva ugnen. Beroende på strålningens intensitet (läs - himmelens klarhet, tiden på dagen och tiden på året) kan temperaturen vara mycket olika. I teorin - upp till 3800 grader Celsius, i verkligheten gick den upp till 3600.
"Tillsammans med solens rörelse flyttar heliostatterna över himlen," börjar Serge Chauvin sin utflykt. - Var och en har en motor på baksidan, och tillsammans styrs de centralt. Det är inte nödvändigt att ställa dem i ett idealiskt läge - beroende på laboratoriets uppgifter kan graden vid kontaktpunkten varieras.
Konstruktionen av solugnen i Odeillo började i början av 60-talet och tog i drift redan på 70-talet. Under lång tid förblev den den enda i sitt slag på planeten, men 1987 uppfördes en kopia nära Tasjkent. Serge Chauvin ler: "Ja, exakt en kopia."
Den sovjetiska ugnen är förresten också i drift. På den utför de emellertid inte bara experiment utan utför också några praktiska uppgifter. Det är riktigt att ugnens placering tillåter inte att nå samma höga temperaturer som i Frankrike - vid brännpunkten lyckas uzbekiska forskare få mindre än 3000 grader.
Den paraboliska spegeln består av 9000 fasetter. Var och en är polerad, aluminiumbelagd och lätt konkav för bättre fokus. Efter att ugnsbyggnaden byggdes installerades och kalibrerades alla fasetter för hand - det tog tre år!
Serge Chauvin leder oss till en plats nära ugnsbyggnaden. Tillsammans med oss - en grupp turister som anlände till Odeillo med buss - stannar aldrig strömmen av älskare av vetenskaplig exotism. Museets kurator var på väg att visa den dolda potentialen i solenergi.
- Fru och monsieur, din uppmärksamhet! - Även om Serge ser mer ut som en forskare så ser han mer ut som en skådespelare. - Ljuset från vår stjärna gör att material direkt kan värma, antända och smälta dem.
En solugnsarbetare plockar upp en vanlig gren och placerar den i ett stort kar med en speglad inredning. Det tar Serge Chauvin några sekunder att hitta fokuspunkten, och pinnen blossar direkt upp. Underverk!
Medan de franska morföräldrarna suger och suger, går musearbetaren över till en fristående heliostat och flyttar den exakt så att de reflekterade strålarna faller i en mindre kopia av den paraboliska spegeln som är installerad där. Detta är ytterligare ett visuellt experiment som visar solens kapacitet.
- Madame och monsieur, nu kommer vi att smälta metallen!
Serge Chauvin sätter en bit järn i hållaren, flyttar skruvstycket på jakt efter en kontaktpunkt och, efter att ha hittat det, flyttar sig bort ett kort avstånd.
Solen gör snabbt sitt jobb.
Ett strykjärn värms omedelbart upp, börjar röka och till och med gnistor, buktar efter de heta strålarna. På bara 10-15 sekunder bränns ett hål på storleken på ett mynt på 10 euro cent i det.
- Voila! - Serge jublar.
När vi återvänder till museibyggnaden, och de franska turisterna sätter sig ner i biosalen för att titta på en vetenskaplig film om solenergins och laboratoriets arbete, berättar vårdnadshavaren intressanta saker.
- Oftast frågar människor varför allt detta behövs, - Serge Chauvin kastar upp händerna. - Ur vetenskapens synvinkel har möjligheterna till solenergi studerats, tillämpats där det är möjligt i vardagen. Men det finns uppgifter som, med avseende på deras omfattning och komplexitet i utförandet, kräver installationer som denna. Hur simulerar vi till exempel solens effekt på ett rymdskepp? Eller värma nedstigningskapseln som återgår från bana till jorden?
I en speciell eldfast behållare, installerad vid solenergins brännpunkt, kan du återskapa sådana, utan överdrivande, ojämna förhållanden. Det har till exempel beräknats att ett beklädnadselement måste tåla temperaturer på 2500 grader Celsius - och detta kan testas empiriskt här i Odeillo.
Vaktmästaren tar oss genom museet, där olika utställningar är installerade - deltagare i många experiment som utförs i ugnen. Vår uppmärksamhet riktas mot kolbromsskivan …
- Åh, den här saken kommer från hjulet i en formel 1-bil, - nickar Serge. - Uppvärmningen under vissa förhållanden är jämförbar med vad vi kan reproducera på laboratoriet.
Som nämnts ovan kan temperaturen vid kontaktpunkten regleras med hjälp av heliostatistik. Beroende på de utförda experimenten varierar det från 1400 till 3500 grader. Den nedre gränsen krävs för produktion av väte i laboratoriet, ett intervall mellan 2200 och 3000 för att testa olika material under extrema värmeförhållanden. Slutligen är över 3000 arbetsområdet med nanomaterial, keramik och skapandet av nya material.
"Ugnen på Odeillo uppfyller inte praktiska uppgifter," fortsätter Serge Chauvin. - Till skillnad från våra uzbekiska kollegor är vi inte beroende av vår egen ekonomiska verksamhet och bedriver uteslutande vetenskap. Bland våra kunder finns inte bara forskare, utan också olika avdelningar, till exempel försvar.
Vi stannar bara vid en keramisk kapsel, som visar sig vara ett drönsfartygs skrov.
"Krigsavdelningen byggde en solugn med mindre diameter för sina egna praktiska behov här, i dalen nära Odeillo," säger Serge. - Det kan ses från vissa delar av fjällvägen. Men för vetenskapliga experiment vänder de sig fortfarande till oss.
Handledaren förklarar vad som är fördelen med solenergi framför någon annan i samband med att utföra vetenskapliga uppgifter.
- Först lyser solen gratis, - han böjer fingrarna. - För det andra bidrar bergsluften till att genomföra experiment i en "ren" form - utan föroreningar. För det tredje tillåter solljus att material värms mycket snabbare än någon annan installation, vilket är extremt viktigt för vissa experiment.
Det är konstigt att ugnen kan fungera nästan året runt. Enligt Serge Chauvin är den optimala månaden för att genomföra experiment april.
- Men om det är nödvändigt kommer solen att smälta en bit metall för turister även i januari, - ler vårdaren. - Det viktigaste är att himlen är klar och molnfri.
En av de obestridliga fördelarna med själva existensen av detta unika laboratorium är dess fullständiga öppenhet för turister. Upp till 80 tusen människor kommer hit årligen, och detta gör mycket mer för att popularisera vetenskapen bland vuxna och barn än en skola eller universitet.
Font Romeu Odeillo är en typisk fransk stad. Dess huvudskillnad från tusentals andra är samexistensen av vardagslivets och vetenskapens mysterium. Mot bakgrund av en 54-metersspegelparabola - mjölkkor i fjällen. Och den ständiga heta solen.
Låt oss nu gå till en annan byggnad.
En del av Viktor Borisovs fotografier.
Fyrtiofem kilometer från Tasjkent, i Parkent-distriktet, vid foten av Tien Shan på en höjd av 1050 meter över havet, finns en unik struktur - den så kallade Large Solar Oven (BSP) med en kapacitet på tusen kilowatt. Det ligger på territoriet för Institutet för materialvetenskap NPO "Physics-Sun" från Academy of Sciences of the Uzbekistan. Det finns bara två sådana spisar i världen, den andra är i Frankrike.
"BSP togs i drift under Sovjetunionen 1987," säger Mirzasultan Mamatkassymov, vetenskaplig sekreterare vid Institutet för materialvetenskap vid NPO Physics-Solntse, Ph. D. - Tillräckliga medel avsätts från statsbudgeten för att bevara detta unika objekt. Två laboratorier vid institutet finns i vårt land, fyra i Tasjkent, där den huvudsakliga vetenskapliga basen ligger, där de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos nya material studeras. Vi är i processen för deras syntes. Vi experimenterar med dessa material och observerar smältprocessen vid olika temperaturer.
BSP är ett komplex optiskt-mekaniskt komplex med automatiska styrsystem. Komplexet består av ett heliostatfält beläget på sidan av ett berg och riktar solens strålar till en paraboloidkoncentrator, som är en jätte konkav spegel. I fokus för den här spegeln skapas den högsta temperaturen - 3000 grader Celsius!
Heliostatfältet består av sjuttiotvå avvikande heliostatik. De förser spegelytan på koncentratorn med ett ljusflöde i läget för kontinuerlig spårning av solen under dagen. Varje heliostat, som mäter sju och en halv med sex och en halv meter, består av 195 platta spegelelement som kallas "fasetter". Det reflekterande området för heliostatfältet är 3022 kvadratmeter.
Koncentratorn, till vilken heliostatterna riktar solens strålar, är en cyklopisk struktur fyrtiofem meter hög och femtifyra meter bred.
Det bör noteras att fördelen med solugnar, jämfört med andra typer av ugnar, är den omedelbara uppnåendet av en hög temperatur, vilket gör det möjligt att erhålla rena material utan föroreningar (tack vare fjällluftens renhet). De används för olja och gas, textil och ett antal andra industrier.
Speglar har en viss livslängd och förr eller senare misslyckas. I våra verkstäder tillverkar vi nya speglar som ersätter de gamla. Det finns 10700 av dem bara i koncentratorn, och 12090 i heliostatistik. Processen att tillverka speglar sker i vakuuminstallationer, där aluminium sprutas på ytan på de spenderade speglarna.
Ferghana. Ru: - Hur löser du problemet med att hitta specialister, trots allt, efter unionens kollaps, flyter de ut utomlands?
Mirzasultan Mamatkassymov: - Vid installationen 1987 arbetade specialister från Ryssland och Ukraina här, som utbildade vårt. Tack vare vår erfarenhet har vi nu möjlighet att utbilda specialister inom detta område på egen hand. Unga människor kommer till oss från fysikavdelningen vid National University of Uzbekistan. Efter examen från universitetet har jag själv arbetat här sedan 1991.
Ferghana. Ru: - När du tittar på denna storslagna struktur, på de känsliga metallstrukturerna, som om de flyter i luften och samtidigt stöder koncentratorens "rustning", kommer ramar av sci-fi-filmer att tänka …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Tja, i min livstid har ingen försökt skjuta science fiction med hjälp av dessa unika "landskap". Det är sant att uzbekiska popstjärnor kom för att skjuta sina klipp.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Idag kommer vi att smälta briketter pressade från pulveriserad aluminiumoxid, vars smältpunkt är 2500 grader Celsius. Under smältprocessen flödar materialet ned ett lutande plan och droppar ned i en speciell bricka, där granuler bildas. De skickas till en keramisk verkstad som ligger nära BSP, där de slipas och används för tillverkning av olika keramiska produkter, allt från små garnmatare för textilindustrin till ihåliga keramiska bollar som liknar biljardrum. Bollarna används i olje- och gasindustrin som flottörer. Samtidigt minskar indunstningen från ytan på petroleumprodukter lagrade i stora behållare vid oljedepåer med 15-20 procent. Under de senaste åren har vi producerat cirka sex hundra tusen av dessa flottörer.
Vi tillverkar isolatorer och andra produkter för elindustrin. De kännetecknas av ökad slitstyrka och styrka. Förutom aluminiumoxid använder vi också ett mer eldfast material - zirkoniumoxid med en smältpunkt på 2700 grader Celsius.
Kontroll över smältprocessen utförs av det så kallade "vision-systemet", som är utrustat med två speciella tv-kameror. En av dem överför direkt bilden till en separat bildskärm, den andra till en dator. Systemet låter dig både övervaka smältprocessen och utföra olika mätningar.
Det bör tilläggas att BLB också används som ett universellt astrofysiskt instrument som öppnar upp möjligheten att göra studier av stjärnhimlen på natten.
Utöver ovanstående verk lägger institutet stor uppmärksamhet vid tillverkning av medicinsk utrustning baserad på funktionell keramik (sterilisatorer), slipinstrument, torktumlare och mycket mer. Sådan utrustning har framgångsrikt implementerats i medicinska institutioner i vår republik, liksom i liknande institutioner i Malaysia, Tyskland, Georgien och Ryssland.
Parallellt utvecklade institutet solenergiinstallationer med låg effekt. Till exempel har forskarna på institutet skapat solugnar med en kapacitet på en och en halv kilowatt, som installerades på territoriet till Tabbin Institute of Metallurgy (Egypten) och i International Metallurgical Center i Hyderabad (Indien).