專用“爆炸”的爆發式發電技術(1 / 2)

專用“爆炸”的爆發式發電技術

當今世界科技的進步,使許多能量被發掘出來,從而可以將爆炸能量轉換成電能。科技專家們研究開發出一種叫做“爆炸式發電”的新型發電技術。

所謂“爆發式發電技術”,就是利用電流在金屬筒內的“崩潰”爆炸產生的動能來發電。目前國際上研製中的爆發式發電裝置有兩種類型,一種叫“聚磁發電機”(MC);一種叫“電磁流體動力發電機”(MHD)。

“聚磁發電機”一般都由一個特種金屬筒和聯接電負載的同軸感應線圈組成。引爆前,先由特殊電容器向“MC”係統充電,當電流在回路中達到“頂峰”時,就像汽車發動機火花塞那樣,依靠超過一定數值的高壓電離空氣,而在金屬筒內發生強烈爆炸。爆炸產生的能量使金屬筒和感應線圈之間產生高濃縮磁場。這樣,動能就被轉換為電磁能,從而可以發電。這種發電機威力極大,但爆發過程隻是一次性“發射”。因此,如何保證連續爆炸,還有待進一步研究,要真正進入實用化,尚需繼續鑽研。

“電磁流體動力發電機”的發電原理則與“MC”根本不同,它是利用爆炸力使等離子體在磁場中高速運動獲得電能。這種發電機一般體積比較小,雖然產生的能量也較小些,但它能夠高頻率地反複連續爆發,從而能使電流源源不斷地產生。

利用爆炸能量進行發電的設想,最早是第二次世界大戰結束後美軍科學家提出來的。但是,他們並沒有從事實際的研究工作,而真正的開創者,是諾貝爾獎金獲得者、著名前蘇聯科學家薩科哈羅夫院士。早在1966年他就設計、實驗了聚磁式發電機,並得出試驗結果。此後,美國和前蘇聯之間才正式開始爭先恐後地展開了研究開發工作。到1972年,日本也加入了對這一高技術的基礎研究行列。

自1985年以來,日本國家工業化學研究室等一些科學機構和工業公司,進一步組織起來聯合研究開發這種新式發電技術。他們在研究中發現這種發電很適用於特殊裝備上,因而計劃把它應用到一種新式火箭發射裝置上;並正著手研製一種依靠爆發式發電機提供能源的“電磁加速係統”。據說這個係統將會產生比有370萬個大氣壓的地心壓力還要大幾倍的推力。1990年以來,日本的研究工作已在幾個關鍵技術上有了新的突破。據專家們預測,這項高技術不久將會轉變為又一新型發電技術,使“爆炸”成為人們喜愛而不是懼怕的一種巨大能量。

別開生麵的鐵電體換能發電技術

又是一種利用爆炸發電的高技術!這種鐵電體爆電換能發電技術,與前麵談的磁能爆炸發電不同,它另辟蹊徑,別開生麵。

所謂“鐵電體爆電換能發電”,就是利用鐵電體材料的特性,把炸藥爆炸的化學能轉換成電能。目前使用的“鐵電體”是鋯鈦酸鉛陶瓷。這種材料是經過特殊方法冶煉合成的,它有一種獨有的特性,就是當把它放在直流電場中被極化之後,當電場撤除而極化並不隨之消失,且還能十分穩定地保持其剩餘極化性質。利用這種剩餘極化的鐵電體作為一種能量載體,當它受到炸藥爆炸的衝擊作用時,炸藥的化學能在其內部形成衝擊波。在衝擊波產生的壓力和溫度作用下,貯藏於鐵電體內部的能量便可以電能的形式在外負載上釋放出來。它的能量轉換程式可概括為“較小的電能——化學能——很大的電能”。

利用這種程式轉換的電能最大特點是功率高,而電源裝置重量輕。經實驗表明,鋯鈦酸鉛陶瓷材料極化之後,其能量貯存密度一般為每立方厘米十幾焦耳,在爆炸衝擊波作用下,隻要在微秒級的時間內就可完成能量釋放。如體積為30立方厘米,功率大於10瓦,總能量可達數百焦耳,而鐵電體的重量很輕(為300克),工作介質炸藥約40克,電源總重不超過05公斤。

這項技術在我國研究很早,60年代初在著名科學家王淦昌組織推動下,就開始了這項新技術的研究開發。目前,在材料製作工藝和裝置工程設計方麵,都已達到實用化水平。這種發電方式可用於引爆炸藥、產生激光、加速帶電粒子等技術過程,為之提供電源,尤其適用於空間、航空、海上,水下等機動裝置的電源供應係統。

鮮為人知的餘水發電技術

所謂“餘水發電”,就是在已按原定設計建成的水電站大壩上再開孔鑽洞,利用多餘的水資源發電。日本的“一招鮮”,為充分利用水力資源開發水力發電又開辟了一條新路。

日本靜岡縣天龍川水電站,是在80年代修建的,它的水資源已為裝機容量分別為35萬千瓦和45萬千瓦的兩座水電站所利用。經過精確計算,認為尚有餘量可以利用。為進一步開發電力,80年代未,日本電源開發公司決定建造一座新的電站。原來的天龍川中遊秋葉水壩高為89米,專家們確定在67米高處,挖一個直徑65米、長21米的圓洞,從這個新洞瀉下的水最大流量每秒可達116立方米,利用這股強大的水流驅動設在20米高處的水輪發電機組,從而新建成了裝機容量為47萬千瓦的第三座水電站。這就是世界上第一座現代化的餘水發電站,按計劃於1991年夏季運行發電。