Angewandte Magnetohydrodynamik 3 : Entwurf, Aufbau und Beschreibung der Versuchsanlage ARGAS

Nach über dreijähriger Planung und Bauzeit wurde die MHD-Versuchsanlage ARGAS fertiggestellt. Mit Hilfe dieser Anlage werden eine Reihe von Versuchen physikalischer und technischer Natur durchgeführt, die beitragen sollen, verschiedenartige Probleme der MHD-Energiewandlung zu lösen. In diesem Bericht werden zunächst physikalische und technische Anforderungen an die Versuchsanlage besprochen, um aufzuzeigen, wie es dann zu einer ganz bestimmten Konzeption der Anlage kam, welche ausführlich erläutert wird. Bevor die Versuchsanlage im einzelnen beschrieben wird, erscheint es zweckmäßig, das $\underline{Prinzip der MHD Energiewandlung}$ kurz zu erläutern. Das Kernstück eines solchen MHD-Generators ist ein Kanal, bestehend aus jeweils zwei gegenüberliegenden Isolator- und Elektrodenwänden, der sich in einem starken Magnetfeld befindet und von einem heißen, teilweise ionisierten Gas mit großer Geschwindigkeit v durchströmt wird (Abb. 1). Dabei wird eine Feldstärke v • B senkrecht zur Geschwindigkeit und zum Magnetfeld induziert, wodurch die im Gasstrom befindlichen elektrischen Ladungsträger, Elektronen und Ionen abgelenkt werden. Es entsteht ein Strom i, der über sinnvoll angeordnete Elektroden zum Verbraucher fließt. Der Strom im Magnetfeld bewirkt eine Lorentz-Kraft i • B, die der Strömung entgegenwirkt. Gegen diese Kraft muß das Gas Arbeit leisten. Es verliert dabei soviel Energie wie an dem Verbraucher genutzt wird. Beim MHD Generator wird also die Energiewandlung nicht mit Hilfe rotierender Teile bewerkstelligt, sondern in direkter Weise (Direktenergiewandler). Das Arbeitsmedium kann flüssig oder gasförmig sein. Im ersten Falle handelt es sich um flüssige Metalle und im zweiten Falle um Verbrennungsgase oder Edelgase. Dem Arbeitsgas wird, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, Kalium oder Cäsium in geringen Mengen zugesetzt