Techniklexikon

MHD-Generator

Plasmaphysik, Magnetohydrodynamik, Generator auf der Grundlage der Magnetohydrodynamik. In einem MHD-Generator wird in einer Brennkammer ein heisses, elektrisch leitendes Gas erzeugt, das aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit in ein homogenes Magnetfeld expandiert, das senkrecht zur Geschwindigkeit gerichtet ist. Um einen hohen thermischen Ionisationsgrad zu erreichen, muss die Gastemperatur hoch sein (siehe Abb. 1). Durch Zusatz von Alkalimetallen in das Gas lassen sich MHD-Generatoren bei 2 000-3 000 K betreiben. Im Magnetfeld trennen sich die Elektronen und Ionen aufgrund der Lorentz-Kraft und treffen auf Elektrodenplatten, an denen sich ein Strom abnehmen lässt (siehe Abb. 2). Vorteile des MHD-Generators liegen in der geringeren Anzahl mechanisch bewegter Teile sowie in der höheren Arbeitstemperatur und dem damit höheren Wirkungsgrad. Die hohe Temperatur ist gleichzeitig ein Nachteil des Systems, da sie eine starke thermische Belastung der Werkstoffe verursacht, welche einer breiten Anwendung von MHD-Generatoren noch im Weg steht.

MHD-Generator 1: Prinzipbild eines MHD-Generators. Heisses, ionisiertes Gas strömt mit hoher Geschwindigkeit in ein homogenes Magnetfeld. Dort werden Ionen und Elektronen getrennt, und an den Elektrodenplatten kann ein Strom abgenommen werden.

MHD-Generator 2: Ionisationsgrad a von Caesium (Cs) und elementarem Wasserstoff (H) bei verschiedenen Teilchendichten n_t als Funktion der Plasmatemperatur T.