فرن شمسي كبير. بقايا العظمة السابقة. أوزبكستان. فرن شمسي سوفيتي كبير فرن شمسي فرنسي

هناك في الواقع العديد من الهياكل المماثلة في العالم. لنبدأ بالفرن الشمسي في فرنسا، أي في فرنسا.

تم تصميم الفرن الشمسي في فرنسا لتوليد وتركيز درجات الحرارة العالية المطلوبة للعمليات المختلفة.

ويتم ذلك عن طريق الالتقاط أشعة الشمسوتركيز طاقتهم في مكان واحد. الهيكل مغطى بمرايا منحنية، وإشراقها رائع جدًا لدرجة أنه قد يكون من المستحيل النظر إليها، مما يؤذي عينيك. تم تشييد هذا الهيكل في عام 1970، وتم اختيار جبال البرانس الشرقية كموقع مناسب. وحتى يومنا هذا يظل الفرن هو الأكبر في العالم.

يتم تعيين مجموعة من المرايا وظائف عاكس مكافئ، وعالية نظام درجة الحرارةفي التركيز ذاته يمكن أن تصل إلى 3500 درجة. علاوة على ذلك، يمكنك تنظيم درجة الحرارة عن طريق تغيير زوايا المرايا.

يعتبر الفرن الشمسي، باستخدام الموارد الطبيعية مثل ضوء الشمس، وسيلة لا غنى عنها للحصول على درجات حرارة عالية. وهي بدورها تستخدم في مجموعة متنوعة من العمليات. وبالتالي فإن إنتاج الهيدروجين يتطلب درجة حرارة 1400 درجة. تشمل أوضاع الاختبار للمواد التي يتم إجراؤها في ظروف درجات الحرارة المرتفعة درجة حرارة 2500 درجة. هذه هي الطريقة التي يتم بها اختبار المركبات الفضائية و المفاعلات النووية.

لذا فإن الفرن الشمسي ليس مجرد مبنى مذهل، ولكنه أيضًا حيوي وفعال، في حين أنه يعتبر وسيلة صديقة للبيئة ورخيصة نسبيًا لتحقيق درجات حرارة عالية.

تعمل مجموعة المرآة كعاكس مكافئ. يتركز الضوء في مركز واحد. ويمكن أن تصل درجة الحرارة هناك إلى درجات يمكن عندها صهر الفولاذ.

لكن يمكن تعديل درجة الحرارة عن طريق تركيب مرايا بزوايا مختلفة.

على سبيل المثال، يتم استخدام درجات حرارة حوالي 1400 درجة لإنتاج الهيدروجين. درجة الحرارة 2500 درجة - لاختبار المواد فيها الظروف القاسية. على سبيل المثال، هذه هي الطريقة التي يتم بها فحص المفاعلات النووية والمركبات الفضائية. لكن درجات الحرارة التي تصل إلى 3500 درجة تستخدم لإنتاج المواد النانوية.

يعد الفرن الشمسي وسيلة غير مكلفة وفعالة وصديقة للبيئة للحصول على درجات حرارة عالية.

في جنوب غرب فرنسا، يزدهر العنب وتنضج جميع أنواع الفاكهة - الجو حار! من بين أشياء أخرى، تشرق الشمس هنا ما يقرب من 300 يوم في السنة، ومن حيث عدد الأيام الصافية، فإن هذه الأماكن هي الثانية، ربما، بعد كوت دازور. إذا وصفنا الوادي بالقرب من Odeyo من وجهة نظر الفيزياء، فإن قوة الإشعاع الضوئي هنا تبلغ 800 واط لكل متر مربع. ثمانية مصابيح متوهجة قوية. القليل؟ يكفي أن تنتشر قطعة من البازلت في بركة!

— الفرن الشمسي في أوديو تبلغ طاقته 1 ميجاوات، ولهذا يتطلب ما يقرب من 3 آلاف متر من سطح المرآة،- يقول سيرج شوفين، أمين متحف الطاقة الشمسية المحلي. — علاوة على ذلك، تحتاج إلى جمع الضوء من هذا السطح الكبير إلى نقطة محورية يبلغ قطرها طبق العشاء.

مقابل المرآة المكافئة، تم تركيب طائرات الهليوستات - لوحات مرآة خاصة. هناك 63 منهم مع 180 قسمًا. كل هيليوستات لديه "نقطة المسؤولية" الخاصة به - وهو قطاع من القطع المكافئ ينعكس عليه الضوء المجمع. بالفعل على المرآة المقعرة، تتركز أشعة الشمس في النقطة المحورية - نفس الفرن. اعتمادًا على شدة الإشعاع (اقرأ: وضوح السماء، والوقت من اليوم، والوقت من السنة)، يمكن تحقيق درجات حرارة مختلفة جدًا. من الناحية النظرية - ما يصل إلى 3800 درجة مئوية، في الواقع تبين أنها تصل إلى 3600 درجة مئوية.

— جنبًا إلى جنب مع حركة الشمس، تتحرك الهيليوستات أيضًا عبر السماء،- سيرج شوفين يبدأ جولته. — ولكل منها محرك في الخلف، ويتم التحكم فيهما معًا مركزيًا. ليس من الضروري تثبيتها في وضع مثالي - اعتمادًا على مهام المختبر، يمكن أن تختلف درجة نقطة التركيز.

بدأ بناء الفرن الشمسي في Odeyo في أوائل الستينيات، وتم تشغيله بالفعل في السبعينيات. لفترة طويلة ظلت الوحيدة من نوعها على هذا الكوكب، ولكن في عام 1987 تم إنشاء نسخة بالقرب من طشقند. يبتسم سيرج شوفين: "نعم، نعم، نسخة بالضبط."

بالمناسبة، لا يزال الموقد السوفييتي يعمل أيضًا. ومع ذلك، لا يتم إجراء التجارب عليه فحسب، بل يتم تنفيذ بعض المهام العملية أيضًا. صحيح أن موقع الفرن لا يسمح بتحقيق نفس درجات الحرارة المرتفعة كما هو الحال في فرنسا - في النقطة المحورية، يتمكن العلماء الأوزبكيون من الحصول على أقل من 3000 درجة.

تتكون المرآة المكافئة من 9000 لوح - وجه. كل منها مصقول ومطلي بالألمنيوم ومقعر قليلاً لتحسين التركيز. بعد بناء مبنى الفرن، تم تركيب جميع الحواف ومعايرتها يدويًا - وقد استغرق ذلك ثلاث سنوات!

يقودنا سيرج شوفين إلى موقع ليس بعيدًا عن مبنى الفرن. معنا - مجموعة من السياح الذين وصلوا إلى أوديو بالحافلة - لا يجف تدفق عشاق الغرابة العلمية. شرع أحد أمناء المتحف في إظهار الإمكانات الخفية للطاقة الشمسية.

- سيدتي والسيد، انتباهكم!- على الرغم من أن سيرج يبدو أشبه بالعالم، إلا أنه يبدو أشبه بالممثل. — يسمح الضوء المنبعث من نجمنا بتسخين المواد وإشعالها وصهرها على الفور.

يرفع أحد موظفي الفرن الشمسي فرعًا عاديًا ويضعه في وعاء كبير ذو تصميم داخلي يشبه المرآة. يستغرق سيرج شوفين بضع ثوانٍ للعثور على نقطة التركيز، وتشتعل النيران في العصا على الفور. معجزات!

في حين أن الأجداد الفرنسيين آه وآه، ينتقل عامل المتحف إلى هليوستات قائم بذاته ويحركه بما يكفي بحيث تصطدم الأشعة المنعكسة بنسخة أصغر من مرآة مكافئة مثبتة هناك. هذه تجربة بصرية أخرى توضح قدرات الشمس.

- سيدتي والسيد، الآن سوف نقوم بإذابة المعدن!

يضع سيرج شوفين قطعة من الحديد في الحامل، ويحرك المنجلة بحثًا عن نقطة التركيز، وبعد العثور عليها، يتحرك بعيدًا لمسافة قصيرة.

الشمس تقوم بعملها بسرعة.

تسخن قطعة من الحديد على الفور، وتبدأ في التدخين وحتى شرارة، وتخضع للأشعة الساخنة. في غضون 10-15 ثانية فقط، يتم حرق ثقب بحجم عملة معدنية بقيمة 10 سنتات.

- هاهو!- سيرج يفرح.

وأثناء عودتنا إلى مبنى المتحف، والسائحون الفرنسيون يجلسون في قاعة السينما لمشاهدة فيلم علمي عن عمل الفرن الشمسي والمختبر، يخبرنا القائم بأعمال المتحف بأشياء مثيرة للاهتمام.

— في أغلب الأحيان يتساءل الناس لماذا كل هذا مطلوب،- سيرج شوفين يرفع يديه. — ومن الناحية العلمية، تمت دراسة إمكانيات الطاقة الشمسية وتطبيقها حيثما أمكن ذلك في الحياة اليومية. ولكن هناك مهام تتطلب، نظرًا لحجمها وتعقيد تنفيذها، عمليات تثبيت مشابهة لهذه المهمة. على سبيل المثال، كيف يمكننا محاكاة تأثير الشمس على الكسوة؟ سفينة فضائية؟ أم تسخين كبسولة الهبوط العائدة من مدارها إلى الأرض؟

في حاوية حرارية خاصة مثبتة في النقطة المحورية للفرن الشمسي، من الممكن إعادة إنشاء مثل هذه الظروف الأرضية دون مبالغة. لقد تم حساب، على سبيل المثال، أن عنصر الكسوة يجب أن يتحمل درجات حرارة تصل إلى 2500 درجة مئوية - ويمكن التحقق من ذلك تجريبيًا هنا في Odeio.

يقودنا القائم بالأعمال حول المتحف، حيث يتم تثبيت المعروضات المختلفة - المشاركون في العديد من التجارب التي تم إجراؤها في الفرن. قرص الفرامل الكربوني يلفت انتباهنا...

- أوه، هذا الشيء من عجلة سيارة الفورمولا 1،- أومأ سيرج. — إن تسخينه في بعض الظروف يمكن مقارنته بما يمكننا إعادة إنتاجه في المختبر.

كما ذكر أعلاه، يمكن التحكم في درجة الحرارة عند النقطة المحورية باستخدام المروحيات. اعتمادًا على التجارب التي تم إجراؤها، تتراوح من 1400 إلى 3500 درجة. الحد الأدنى ضروري لإنتاج الهيدروجين في المختبر، والنطاق من 2200 إلى 3000 مخصص لاختبار المواد المختلفة في ظل ظروف الحرارة الشديدة. أخيرًا، ما يزيد عن 3000 هو مجال العمل بالمواد النانوية والسيراميك وإنشاء مواد جديدة.

— الفرن في Odeyo لا يؤدي المهام العملية،- يواصل سيرج شوفين. — وعلى عكس زملائنا الأوزبكيين، فإننا لا نعتمد على أنفسنا النشاط الاقتصاديونحن نتعامل حصريا مع العلم. من بين عملائنا ليس العلماء فحسب، بل أيضًا مجموعة متنوعة من الأقسام، مثل الدفاع.

نتوقف عند كبسولة سيراميكية، والتي تبين أنها هيكل سفينة بدون طيار.

— قامت وزارة الحربية ببناء فرن شمسي بقطر أصغر لتلبية احتياجاتها العملية هنا، في الوادي بالقرب من أوديو،- يقول سيرج. — ويمكن رؤيته من بعض أجزاء الطريق الجبلي. لكنهم ما زالوا يلجأون إلينا لإجراء التجارب العلمية.

ويشرح القائم بأعمال الطاقة الشمسية مميزات الطاقة الشمسية عن أي طاقة أخرى في تنفيذ المهام العلمية.

- أولًا، الشمس تشرق مجانًا،- يثني أصابعه. — ثانيا، يسهل الهواء الجبلي التجارب في شكل "نقي" - بدون شوائب. ثالثا، يسمح لك ضوء الشمس بتسخين المواد بشكل أسرع بكثير من أي تركيب آخر - وهذا مهم للغاية بالنسبة لبعض التجارب.

ومن الغريب أن الموقد يمكن أن يعمل عمليا على مدار السنة. وفقا لسيرج شوفين، الشهر الأمثل لإجراء التجارب هو أبريل.

- لكن إذا لزم الأمر فإن الشمس سوف تذيب قطعة معدنية بالنسبة للسياح حتى في شهر يناير،- يبتسم القائم بالأعمال. — الشيء الرئيسي هو أن السماء صافية وصافية.

إحدى المزايا التي لا يمكن إنكارها لوجود هذا المختبر الفريد هي انفتاحه الكامل على السياح. يأتي ما يصل إلى 80 ألف شخص إلى هنا كل عام، وهذا يساهم في نشر العلوم بين البالغين والأطفال أكثر بكثير من المدرسة أو الجامعة.

Font-Romeu-Odeillot هي مدينة فرنسية رعوية نموذجية. الفرق الرئيسي بينها وبين الآلاف من نفس الشيء هو التعايش بين سر الحياة اليومية والعلوم. على خلفية قطع مكافئ مرآة بطول 54 مترًا توجد أبقار ألبان جبلية. والشمس الحارة الدائمة .

الآن دعنا ننتقل إلى مبنى آخر.

على بعد خمسة وأربعين كيلومترًا من طشقند، في منطقة باركينت، في سفوح جبال تيان شان على ارتفاع 1050 مترًا فوق مستوى سطح البحر، يوجد هيكل فريد من نوعه - ما يسمى بالفرن الشمسي الكبير (BSP) بسعة واحد ألف كيلووات. يقع على أراضي معهد علوم المواد NPO “Physics-Sun” التابع لأكاديمية العلوم بجمهورية أوزبكستان. لا يوجد سوى اثنين من هذه الأفران في العالم، والثاني في فرنسا.

يقول ميرزا ​​سلطان ماماتكاسيموف، السكرتير العلمي لمعهد علوم المواد NPO Physics-Sun، مرشح العلوم التقنية: "لقد تم تشغيل BSP في ظل الاتحاد السوفيتي في عام 1987". — يتم تخصيص أموال كافية من ميزانية الدولة للحفاظ على هذا الكائن الفريد. يوجد هنا مختبران للمعهد، وأربعة في طشقند، حيث تقع القاعدة العلمية الرئيسية، حيث تتم دراسة الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد الجديدة. نقوم بتنفيذ عملية التوليف الخاصة بهم. نقوم بتجربة هذه المواد من خلال ملاحظة عملية الذوبان عند درجات حرارة مختلفة.

BSP عبارة عن مجمع ميكانيكي بصري معقد أنظمة أوتوماتيكيةإدارة. يتكون المجمع من حقل هيليوستات يقع على سفح الجبل والذي يوجه أشعة الشمس إلى مكثف مكافئ الشكل، وهو عبارة عن مرآة مقعرة عملاقة. في بؤرة هذه المرآة يتم إنشاء أعلى درجة حرارة - 3000 درجة مئوية!

يتكون حقل الهيليوستات من اثنين وستين هليوستات مرتبة في نمط رقعة الشطرنج. إنها تزود سطح المرآة للمكثف بتدفق ضوئي في وضع التتبع المستمر للشمس طوال اليوم. وتتكون كل هيليوستات، بقياس سبعة ونصف في ستة أمتار ونصف، من 195 عنصر مرآة مسطحة تسمى "الأوجه". تبلغ المساحة العاكسة لمجال الهليوستات 3022 مترًا مربعًا.

المركز الذي توجه إليه طائرات الهليوستات أشعة الشمس هو هيكل سيكلوب يبلغ ارتفاعه خمسة وأربعين مترًا وعرضه أربعة وخمسين مترًا.

وتجدر الإشارة إلى أن ميزة الأفران الشمسية، مقارنة بأنواع الأفران الأخرى، هي أنها تحقق نتائج فورية درجة حرارة عاليةمما يجعل من الممكن الحصول على مواد نقية خالية من الشوائب (بفضل نقاء الهواء الجبلي أيضًا). يتم استخدامها للنفط والغاز والنسيج وعدد من الصناعات الأخرى.

تتمتع المرايا بعمر خدمة معين وتفشل عاجلاً أم آجلاً. نقوم في ورشنا بإنتاج مرايا جديدة، نقوم بتركيبها لتحل محل المرايا القديمة. يوجد 10.700 منهم في المركز وحده، و12.090 في المروحيات. تتم عملية صنع المرايا في تركيبات مفرغة من الهواء، حيث يتم رش الألومنيوم على سطح المرايا المستخدمة.

فرغانة.رو:- كيف تحلون مشكلة إيجاد المتخصصين حيث أنه بعد انهيار الاتحاد كان هناك تدفق لهم إلى الخارج؟

ميرزا ​​سلطان ماماتقاسيموف:- في الوقت الذي تم فيه إطلاق التركيب في عام 1987، عمل هنا متخصصون من روسيا وأوكرانيا وقاموا بتدريب موظفينا. وبفضل خبرتنا، لدينا الآن الفرصة لتدريب المتخصصين في هذا المجال بأنفسنا. الشباب يأتون إلينا كلية الفيزياء جامعة وطنيةأوزبكستان. بعد تخرجي من الجامعة، أعمل هنا بنفسي منذ عام 1991.

فرغانة.رو:- عندما تنظر إلى هذا الهيكل الفخم، إلى الهياكل المعدنية المخرمة، وكأنها تطفو في الهواء وفي نفس الوقت تدعم "درع" المكثف، تتبادر إلى ذهنك إطارات من أفلام الخيال العلمي...

ميرزا ​​سلطان ماماتقاسيموف:- حسنًا، في حياتي، لم يحاول أحد هنا تصوير الخيال العلمي باستخدام هذه "المناظر الطبيعية" الفريدة. صحيح أن نجوم البوب ​​​​الأوزبكيين جاءوا لتصوير مقاطع الفيديو الخاصة بهم.

ميرزا ​​سلطان ماماتقاسيموف:- سنقوم اليوم بإذابة القوالب المضغوطة من مسحوق أكسيد الألومنيوم، والتي تبلغ درجة انصهارها 2500 درجة مئوية. أثناء عملية الصهر، تتدفق المادة إلى أسفل مستوى مائل وتقطر في صينية خاصة، حيث يتم تشكيل الحبيبات. يتم إرسالها إلى ورشة السيراميك الموجودة بالقرب من BSP، حيث يتم سحقها واستخدامها لتصنيع منتجات السيراميك المختلفة، بدءًا من أدلة الخيوط الصغيرة إلى صناعة النسيجوتنتهي بكرات السيراميك المجوفة التي تشبه كرات البلياردو. تستخدم الكرات في صناعة النفط والغاز كعوامات. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل التبخر من سطح المنتجات البترولية المخزنة في حاويات كبيرة في مستودعات النفط بنسبة 15-20 بالمائة. في السنوات الأخيرة، قمنا بتصنيع حوالي ستمائة ألف من هذه العوامات.

نحن ننتج العوازل والمنتجات الأخرى للصناعة الكهربائية. تتميز بزيادة مقاومة التآكل والقوة. بالإضافة إلى أكسيد الألومنيوم، نستخدم أيضًا مادة أكثر مقاومة للحرارة - أكسيد الزركونيوم بنقطة انصهار تبلغ 2700 درجة مئوية.

وتتم مراقبة عملية الصهر من خلال ما يسمى بـ”نظام الرؤية الفنية”، وهو مزود بكاميرتين تلفزيونيتين خاصتين. يقوم أحدهما بنقل الصورة مباشرة إلى شاشة منفصلة والآخر إلى جهاز كمبيوتر. يتيح لك النظام مراقبة عملية الذوبان وإجراء قياسات مختلفة.

وتجدر الإشارة إلى أن BSP يستخدم أيضًا كأداة فيزيائية فلكية عالمية، مما يفتح إمكانية دراسة السماء المرصعة بالنجوم ليلاً.

بالإضافة إلى العمل المذكور أعلاه، يولي المعهد اهتمامًا كبيرًا لإنتاج المعدات الطبية القائمة على السيراميك الوظيفي (المعقمات) وأدوات الكشط والمجففات وغير ذلك الكثير. وقد تم تنفيذ هذه المعدات بنجاح في المؤسسات الطبيةجمهوريتنا، وكذلك إلى مؤسسات مماثلة في ماليزيا وألمانيا وجورجيا وروسيا.

وفي الوقت نفسه، تطور المعهد المنشآت الشمسيةطاقة منخفضة. على سبيل المثال، قام علماء المعهد بإنشاء أفران شمسية بقدرة كيلووات ونصف، تم تركيبها على أراضي معهد التبين للتعدين (مصر) وفي المركز الدولي للمعادن في حيدر أباد (الهند).

الطائرة الشمسية وكل شيء عنها طاقة شمسية.أوه نعم، ولكن كما تعلمون

15 مارس 2014

هناك في الواقع العديد من الهياكل المماثلة في العالم. لنبدأ بالفرن الشمسي في فرنسا، أي في فرنسا.

تم تصميم الفرن الشمسي في فرنسا لتوليد وتركيز درجات الحرارة العالية المطلوبة للعمليات المختلفة.

ويتم ذلك عن طريق التقاط أشعة الشمس وتركيز طاقتها في مكان واحد. الهيكل مغطى بمرايا منحنية، وإشراقها رائع جدًا لدرجة أنه قد يكون من المستحيل النظر إليها، مما يؤذي عينيك. تم تشييد هذا الهيكل في عام 1970، وتم اختيار جبال البرانس الشرقية كموقع مناسب. وحتى يومنا هذا يظل الفرن هو الأكبر في العالم.

الصورة 2.

تعمل مجموعة المرايا كعاكس مكافئ، ويمكن أن يصل نظام درجة الحرارة المرتفعة في التركيز نفسه إلى 3500 درجة. علاوة على ذلك، يمكنك تنظيم درجة الحرارة عن طريق تغيير زوايا المرايا.

يعتبر الفرن الشمسي، باستخدام الموارد الطبيعية مثل ضوء الشمس، وسيلة لا غنى عنها للحصول على درجات حرارة عالية. وهي بدورها تستخدم في مجموعة متنوعة من العمليات. وبالتالي فإن إنتاج الهيدروجين يتطلب درجة حرارة 1400 درجة. تشمل أوضاع الاختبار للمواد التي يتم إجراؤها في ظروف درجات الحرارة المرتفعة درجة حرارة 2500 درجة. هذه هي الطريقة التي يتم بها اختبار المركبات الفضائية والمفاعلات النووية.

الصورة 3.

لذا فإن الفرن الشمسي ليس مجرد مبنى مذهل، ولكنه أيضًا حيوي وفعال، في حين أنه يعتبر وسيلة صديقة للبيئة ورخيصة نسبيًا لتحقيق درجات حرارة عالية.

تعمل مجموعة المرآة كعاكس مكافئ. يتركز الضوء في مركز واحد. ويمكن أن تصل درجة الحرارة هناك إلى درجات يمكن عندها صهر الفولاذ.

لكن يمكن تعديل درجة الحرارة عن طريق تركيب مرايا بزوايا مختلفة.

على سبيل المثال، يتم استخدام درجات حرارة حوالي 1400 درجة لإنتاج الهيدروجين. درجة الحرارة 2500 درجة - لاختبار المواد في الظروف القاسية. على سبيل المثال، هذه هي الطريقة التي يتم بها فحص المفاعلات النووية والمركبات الفضائية. ولكن يتم استخدام درجات حرارة تصل إلى 3500 درجة لإنتاج المواد النانوية.

يعد الفرن الشمسي وسيلة غير مكلفة وفعالة وصديقة للبيئة للحصول على درجات حرارة عالية.

الصورة 5.

في جنوب غرب فرنسا، يزدهر العنب وتنضج جميع أنواع الفاكهة - الجو حار! من بين أشياء أخرى، تشرق الشمس هنا ما يقرب من 300 يوم في السنة، ومن حيث عدد الأيام الصافية، فإن هذه الأماكن هي الثانية، ربما، بعد كوت دازور. إذا وصفنا الوادي بالقرب من Odeyo من وجهة نظر الفيزياء، فإن قوة الإشعاع الضوئي هنا تبلغ 800 واط لكل متر مربع. ثمانية مصابيح متوهجة قوية. القليل؟ يكفي أن تنتشر قطعة من البازلت في بركة!

الصورة 6.

- الفرن الشمسي في أوديو تبلغ طاقته 1 ميجاوات، ويتطلب لهذا الأمر ما يقرب من 3 آلاف متر من سطح المرآة،- يقول سيرج شوفين، أمين متحف الطاقة الشمسية المحلي. - علاوة على ذلك، تحتاج إلى جمع الضوء من هذا السطح الكبير إلى نقطة محورية يبلغ قطرها طبق العشاء.

الصورة 7.

مقابل المرآة المكافئة، تم تركيب طائرات الهليوستات - لوحات مرآة خاصة. هناك 63 منهم مع 180 قسمًا. كل هيليوستات لديه "نقطة المسؤولية" الخاصة به - وهو قطاع من القطع المكافئ ينعكس عليه الضوء المجمع. بالفعل على المرآة المقعرة، تتجمع أشعة الشمس في النقطة المحورية - نفس الفرن. اعتمادًا على شدة الإشعاع (اقرأ: وضوح السماء، والوقت من اليوم، والوقت من العام)، يمكن تحقيق درجات حرارة مختلفة جدًا. من الناحية النظرية - ما يصل إلى 3800 درجة مئوية، في الواقع تبين أنها تصل إلى 3600 درجة مئوية.

الصورة 8.

- إلى جانب حركة الشمس، تتحرك الهيليوستات أيضًا عبر السماء،- سيرج شوفين يبدأ جولته. - ولكل منها محرك في الخلف، ويتم التحكم فيهما معًا مركزيًا. ليس من الضروري تثبيتها في وضع مثالي - اعتمادًا على مهام المختبر، يمكن أن تختلف درجة نقطة التركيز.

الصورة 9.

بدأ بناء الفرن الشمسي في Odeyo في أوائل الستينيات، وتم تشغيله بالفعل في السبعينيات. لفترة طويلة ظلت الوحيدة من نوعها على هذا الكوكب، ولكن في عام 1987 تم إنشاء نسخة بالقرب من طشقند. يبتسم سيرج شوفين: "نعم، نعم، نسخة بالضبط."

بالمناسبة، لا يزال الموقد السوفييتي يعمل أيضًا. ومع ذلك، لا يتم إجراء التجارب عليه فحسب، بل يتم تنفيذ بعض المهام العملية أيضًا. صحيح أن موقع الفرن لا يسمح بتحقيق نفس درجات الحرارة المرتفعة كما هو الحال في فرنسا - في النقطة المحورية، يتمكن العلماء الأوزبكيون من الحصول على أقل من 3000 درجة.

تتكون المرآة المكافئة من 9000 لوح - وجه. كل منها مصقول ومطلي بالألمنيوم ومقعر قليلاً لتحسين التركيز. بعد بناء مبنى الفرن، تم تركيب جميع الحواف ومعايرتها يدويًا - وقد استغرق ذلك ثلاث سنوات!

يقودنا سيرج شوفين إلى موقع ليس بعيدًا عن مبنى الفرن. معنا - مجموعة من السياح الذين وصلوا إلى أوديو بالحافلة - لا يجف تدفق عشاق الغرابة العلمية. شرع أحد أمناء المتحف في إظهار الإمكانات الخفية للطاقة الشمسية.

- سيدتي والسيد، انتباهكم!- على الرغم من أن سيرج يبدو أشبه بالعالم، إلا أنه يبدو أشبه بالممثل. - يسمح الضوء المنبعث من نجمنا بتسخين المواد وإشعالها وصهرها على الفور.

الصورة 10.

الصورة 4.

يرفع أحد موظفي الفرن الشمسي فرعًا عاديًا ويضعه في وعاء كبير ذو تصميم داخلي يشبه المرآة. يستغرق سيرج شوفين بضع ثوانٍ للعثور على نقطة التركيز، وتشتعل النيران في العصا على الفور. معجزات!

في حين أن الأجداد الفرنسيين آه وآه، ينتقل عامل المتحف إلى هليوستات قائم بذاته ويحركه بما يكفي بحيث تصطدم الأشعة المنعكسة بنسخة أصغر من مرآة مكافئة مثبتة هناك. هذه تجربة بصرية أخرى توضح قدرات الشمس.

- سيدتي والسيد، الآن سوف نقوم بإذابة المعدن!

يضع سيرج شوفين قطعة من الحديد في الحامل، ويحرك المنجلة بحثًا عن نقطة التركيز، وبعد العثور عليها، يتحرك بعيدًا لمسافة قصيرة.

الشمس تقوم بعملها بسرعة.

تسخن قطعة من الحديد على الفور، وتبدأ في التدخين وحتى شرارة، وتخضع للأشعة الساخنة. وفي غضون 10 إلى 15 ثانية فقط، يتم حرق ثقب بحجم عملة معدنية من فئة 10 سنتات يورو.

- هاهو!- سيرج يفرح.

وأثناء عودتنا إلى مبنى المتحف، والسائحون الفرنسيون يجلسون في قاعة السينما لمشاهدة فيلم علمي عن عمل الفرن الشمسي والمختبر، يخبرنا القائم بأعمال المتحف بأشياء مثيرة للاهتمام.

- في أغلب الأحيان يتساءل الناس لماذا كل هذا مطلوب،- سيرج شوفين يرفع يديه. - ومن الناحية العلمية، تمت دراسة إمكانيات الطاقة الشمسية وتطبيقها حيثما أمكن ذلك في الحياة اليومية. ولكن هناك مهام تتطلب، نظرًا لحجمها وتعقيد تنفيذها، عمليات تثبيت مشابهة لهذه المهمة. على سبيل المثال، كيف يمكننا نمذجة تأثير الشمس على جلد المركبة الفضائية؟ أم تسخين كبسولة الهبوط العائدة من مدارها إلى الأرض؟

في حاوية حرارية خاصة مثبتة في النقطة المحورية للفرن الشمسي، من الممكن إعادة إنشاء مثل هذه الظروف الأرضية دون مبالغة. لقد تم حساب، على سبيل المثال، أن عنصر الكسوة يجب أن يتحمل درجات حرارة تصل إلى 2500 درجة مئوية - ويمكن التحقق من ذلك تجريبيًا هنا في Odeio.

يقودنا القائم بالأعمال حول المتحف، حيث يتم تثبيت المعروضات المختلفة - المشاركون في العديد من التجارب التي تم إجراؤها في الفرن. قرص الفرامل الكربوني يلفت انتباهنا...

- أوه، هذا الشيء من عجلة سيارة الفورمولا 1،- أومأ سيرج. - إن تسخينه في بعض الظروف يمكن مقارنته بما يمكننا إعادة إنتاجه في المختبر.

كما ذكر أعلاه، يمكن التحكم في درجة الحرارة عند النقطة المحورية باستخدام المروحيات. اعتمادًا على التجارب التي تم إجراؤها، تتراوح من 1400 إلى 3500 درجة. الحد الأدنى ضروري لإنتاج الهيدروجين في المختبر، والنطاق من 2200 إلى 3000 مخصص لاختبار المواد المختلفة في ظل ظروف الحرارة الشديدة. أخيرًا، ما يزيد عن 3000 هو مجال العمل بالمواد النانوية والسيراميك وإنشاء مواد جديدة.

- الفرن في أوديو لا يقوم بالمهام العملية،- يستمر سيرج شوفين. - وعلى عكس زملائنا الأوزبكيين، فإننا لا نعتمد على أنشطتنا الاقتصادية وننخرط حصريًا في العلوم. من بين عملائنا ليس العلماء فحسب، بل أيضًا مجموعة متنوعة من الأقسام، مثل الدفاع.

نتوقف عند كبسولة سيراميكية، والتي تبين أنها هيكل سفينة بدون طيار.

- قامت وزارة الحربية ببناء فرن شمسي بقطر أصغر لتلبية احتياجاتها العملية هنا، في الوادي بالقرب من أوديو،- يقول سيرج. - ويمكن رؤيته من بعض أجزاء الطريق الجبلي. لكنهم ما زالوا يلجأون إلينا لإجراء التجارب العلمية.

ويشرح القائم بأعمال الطاقة الشمسية مميزات الطاقة الشمسية عن أي طاقة أخرى في تنفيذ المهام العلمية.

- أولًا، الشمس تشرق مجانًا،- يثني أصابعه. - ثانيا، يسهل الهواء الجبلي التجارب في شكل "نقي" - بدون شوائب. ثالثا، يسمح لك ضوء الشمس بتسخين المواد بشكل أسرع بكثير من أي تركيب آخر - وهذا مهم للغاية بالنسبة لبعض التجارب.

ومن المثير للاهتمام أن الموقد يمكن أن يعمل على مدار السنة تقريبًا. وفقا لسيرج شوفين، الشهر الأمثل لإجراء التجارب هو أبريل.

- لكن إذا لزم الأمر فإن الشمس سوف تذيب قطعة معدنية بالنسبة للسياح حتى في شهر يناير،- يبتسم القائم بالأعمال. - الشيء الرئيسي هو أن السماء صافية وصافية.

إحدى المزايا التي لا يمكن إنكارها لوجود هذا المختبر الفريد هي انفتاحه الكامل على السياح. يأتي ما يصل إلى 80 ألف شخص إلى هنا كل عام، وهذا يساهم في نشر العلوم بين البالغين والأطفال أكثر بكثير من المدرسة أو الجامعة.

Font-Romeu-Odeillot هي مدينة فرنسية رعوية نموذجية. الفرق الرئيسي بينها وبين الآلاف من نفس الشيء هو التعايش بين سر الحياة اليومية والعلوم. على خلفية قطع مكافئ مرآة بطول 54 مترًا توجد أبقار ألبان جبلية. والشمس الحارة الدائمة .

الصورة 11.

الصورة 12.

الصورة 13.

الصورة 14.

الآن دعنا ننتقل إلى مبنى آخر.

على بعد خمسة وأربعين كيلومترًا من طشقند، في منطقة باركينت، في سفوح جبال تيان شان على ارتفاع 1050 مترًا فوق مستوى سطح البحر، يوجد هيكل فريد من نوعه - ما يسمى بالفرن الشمسي الكبير (BSP) بسعة واحد ألف كيلووات. يقع على أراضي معهد علوم المواد NPO “Physics-Sun” التابع لأكاديمية العلوم بجمهورية أوزبكستان. لا يوجد سوى اثنين من هذه الأفران في العالم، والثاني في فرنسا.

يقول ميرزا ​​سلطان ماماتكاسيموف، السكرتير العلمي لمعهد علوم المواد NPO Physics-Sun، مرشح العلوم التقنية: "لقد تم تشغيل BSP في ظل الاتحاد السوفيتي في عام 1987". — يتم تخصيص أموال كافية من ميزانية الدولة للحفاظ على هذا الكائن الفريد. يوجد هنا مختبران للمعهد، وأربعة في طشقند، حيث تقع القاعدة العلمية الرئيسية، حيث تتم دراسة الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد الجديدة. نقوم بتنفيذ عملية التوليف الخاصة بهم. نقوم بتجربة هذه المواد من خلال ملاحظة عملية الذوبان عند درجات حرارة مختلفة.

BSP عبارة عن مجمع ميكانيكي بصري معقد مزود بأنظمة تحكم أوتوماتيكية. يتكون المجمع من حقل هيليوستات يقع على سفح الجبل والذي يوجه أشعة الشمس إلى مكثف مكافئ، وهو عبارة عن مرآة مقعرة عملاقة. في بؤرة هذه المرآة يتم إنشاء أعلى درجة حرارة - 3000 درجة مئوية!

الصورة 15.

يتكون حقل الهيليوستات من اثنين وستين هليوستات مرتبة في نمط رقعة الشطرنج. إنها تزود سطح المرآة للمكثف بتدفق ضوئي في وضع التتبع المستمر للشمس طوال اليوم. وتتكون كل هيليوستات، بقياس سبعة ونصف في ستة أمتار ونصف، من 195 عنصر مرآة مسطحة تسمى "الأوجه". تبلغ المساحة العاكسة لمجال الهليوستات 3022 مترًا مربعًا.

المركز الذي توجه إليه طائرات الهليوستات أشعة الشمس هو هيكل سيكلوب يبلغ ارتفاعه خمسة وأربعين مترًا وعرضه أربعة وخمسين مترًا.

الصورة 16.

وتجدر الإشارة إلى أن ميزة الأفران الشمسية مقارنة بأنواع الأفران الأخرى هي تحقيقها لحظيا لدرجات حرارة عالية، مما يتيح الحصول على مواد نقية خالية من الشوائب (بفضل نقاء الهواء الجبلي أيضا). يتم استخدامها للنفط والغاز والنسيج وعدد من الصناعات الأخرى.

تتمتع المرايا بعمر خدمة معين وتفشل عاجلاً أم آجلاً. نقوم في ورشنا بإنتاج مرايا جديدة، نقوم بتركيبها لتحل محل المرايا القديمة. يوجد 10.700 منهم في المركز وحده، و12.090 في المروحيات. تتم عملية صنع المرايا في تركيبات مفرغة من الهواء، حيث يتم رش الألومنيوم على سطح المرايا المستخدمة.

الصورة 17.

فرغانة.رو:- كيف تحلون مشكلة إيجاد المتخصصين حيث أنه بعد انهيار الاتحاد كان هناك تدفق لهم إلى الخارج؟

ميرزا ​​سلطان ماماتقاسيموف:- في الوقت الذي تم فيه إطلاق التركيب في عام 1987، عمل هنا متخصصون من روسيا وأوكرانيا وقاموا بتدريب موظفينا. وبفضل خبرتنا، لدينا الآن الفرصة لتدريب المتخصصين في هذا المجال بأنفسنا. يأتي إلينا الشباب من كلية الفيزياء بجامعة أوزبكستان الوطنية. بعد تخرجي من الجامعة، أعمل هنا بنفسي منذ عام 1991.

فرغانة.رو:- عندما تنظر إلى هذا الهيكل الفخم، إلى الهياكل المعدنية المخرمة، وكأنها تطفو في الهواء وفي نفس الوقت تدعم "درع" المكثف، تتبادر إلى ذهنك إطارات من أفلام الخيال العلمي...

ميرزا ​​سلطان ماماتقاسيموف:- حسنًا، في حياتي، لم يحاول أحد هنا تصوير الخيال العلمي باستخدام هذه "المناظر الطبيعية" الفريدة. صحيح أن نجوم البوب ​​​​الأوزبكيين جاءوا لتصوير مقاطع الفيديو الخاصة بهم.

الصورة 18.

ميرزا ​​سلطان ماماتقاسيموف:- سنقوم اليوم بإذابة القوالب المضغوطة من مسحوق أكسيد الألومنيوم، والتي تبلغ درجة انصهارها 2500 درجة مئوية. أثناء عملية الصهر، تتدفق المادة إلى أسفل مستوى مائل وتقطر في صينية خاصة، حيث يتم تشكيل الحبيبات. يتم إرسالها إلى ورشة عمل السيراميك الموجودة بالقرب من BSP، حيث يتم سحقها واستخدامها لصنع منتجات خزفية مختلفة، بدءًا من مغذيات الخيوط الصغيرة لصناعة النسيج إلى الكرات الخزفية المجوفة التي تشبه كرات البلياردو. تستخدم الكرات في صناعة النفط والغاز كعوامات. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل التبخر من سطح المنتجات البترولية المخزنة في حاويات كبيرة في مستودعات النفط بنسبة 15-20 بالمائة. في السنوات الأخيرة، قمنا بتصنيع حوالي ستمائة ألف من هذه العوامات.

الصورة 19.

نحن ننتج العوازل والمنتجات الأخرى للصناعة الكهربائية. تتميز بزيادة مقاومة التآكل والقوة. بالإضافة إلى أكسيد الألومنيوم، نستخدم أيضًا مادة أكثر مقاومة للحرارة - أكسيد الزركونيوم بنقطة انصهار تبلغ 2700 درجة مئوية.

وتتم مراقبة عملية الصهر من خلال ما يسمى بـ”نظام الرؤية الفنية”، وهو مزود بكاميرتين تلفزيونيتين خاصتين. يقوم أحدهما بنقل الصورة مباشرة إلى شاشة منفصلة والآخر إلى جهاز كمبيوتر. يتيح لك النظام مراقبة عملية الذوبان وإجراء قياسات مختلفة.

الصورة 20.

وتجدر الإشارة إلى أن BSP يستخدم أيضًا كأداة فيزيائية فلكية عالمية، مما يفتح إمكانية دراسة السماء المرصعة بالنجوم ليلاً.

بالإضافة إلى العمل المذكور أعلاه، يولي المعهد اهتمامًا كبيرًا لإنتاج المعدات الطبية القائمة على السيراميك الوظيفي (المعقمات) وأدوات الكشط والمجففات وغير ذلك الكثير. وقد تم إدخال هذه المعدات بنجاح إلى المؤسسات الطبية في جمهوريتنا، وكذلك إلى مؤسسات مماثلة في ماليزيا وألمانيا وجورجيا وروسيا.

وبالتوازي مع ذلك، قام المعهد بتطوير منشآت للطاقة الشمسية منخفضة الطاقة. على سبيل المثال، قام علماء المعهد بإنشاء أفران شمسية بقدرة كيلووات ونصف، تم تركيبها على أراضي معهد التبين للتعدين (مصر) وفي المركز الدولي للمعادن في حيدر أباد (الهند).

الصورة 21.

الصورة 22.

الصورة 23.

الصورة 24.

الصورة 25.

الصورة 26.

الصورة 27.

الصورة 28.

الصورة 29.

الصورة 30.

الصورة 31.

الصورة 32.

الصورة 33.

الصورة 34.

الصورة 35.

الصورة 36.

الصورة 37.

الصورة 38.

الصورة 39.

الصورة 40.

الصورة 41.

الصورة 42.

مصادر

http://englishrussia.com/2012/01/25/the-solar-furnace-of-uzbekistan/3/

http://www.epochtimes.ru/content/view/77005/69/

http://victorprofessor.livejournal.com/profile

http://loveopium.ru/rekordy-i-rejtingi/solnechnaya-pech.html

http://tech.onliner.by/2012/07/09/reportage

http://www.fergananews.com/article.php?id=4570

وهنا المزيد حول هذا الموضوع . بالطبع، دعونا نتذكر أيضًا بشكل عام . أوه نعم، ولكن كما تعلمون المقال الأصلي موجود على الموقع InfoGlaz.rfرابط المقال الذي أخذت منه هذه النسخة -

لا، هذه ليست قاعدة فضائية أو مجموعة أفلام خيال علمي. هذا - فرن شمسي كبير(BSP) بقدرة 700 كيلووات، وتقع في أوزبكستان. لا يوجد سوى اثنين من هذه الأفران في العالموالثاني في فرنسا.

الأفران الشمسية عبارة عن هياكل ضخمة تركز الطاقة الشمسية في نقطة واحدة. إنها تتيح لك الوصول على الفور إلى درجات حرارة عالية والحصول على مواد وسبائك نقية بدون شوائب. حجة أخرى مهمة هي أنه ليس عليك دفع ثمن الطاقة.

دعونا نلقي نظرة على هذا الهيكل الفريد معًا. سيكون من المثير للاهتمام لمحبي "الأدوات التقنية" غير العادية.

بشكل عام، هناك أفران شمسية في الحياة اليومية. وهي أجهزة بسيطة تستخدم ضوء الشمس لطهي الطعام دون استخدام أي وقود أو كهرباء.

لكن اليوم سنتحدث عن أفران شمسية مختلفة تمامًا.

ملكنا فرن شمسي كبيرعبارة عن مجمع بصري معقد لتركيز تدفق الطاقة الشمسية عالي الكثافة. قطر المرآة المكافئة 47 متر، القدرة 1000 كيلو وات، مساحة سطح المرآة 3020 متر مربع، المكثف - جهاز تخزين الطاقة الشمسية - 1840 متر مربع. تتجاوز درجة الحرارة عند بؤرة الأشعة 3000 درجة مئوية.

يقع هذا المجمع الشمسي (تقريبًا هيليوس - إله الشمس أو الشمس نفسها) على بعد 45 كم من طشقند، في سفوح جبال تيان شان على ارتفاع 1100 متر فوق مستوى سطح البحر. تم بناؤه بين عامي 1981 و 1987.

تم اختيار موقع البناء بعناية فائقة: أولا، يقع المجمع بأكمله على كتلة صخرية واحدة، وهو أمر مهم للغاية لأنه وهي تقع في منطقة خطرة زلزاليا، وثانيا، عدد الأيام المشمسة في السنة هنا لا يقل عن 270.

لنبدأ التفتيش مع فرن شمسي صغير. وهو عبارة عن شبه باربالويد ذو سطح مرآة يبلغ قطره حوالي 2 متر، حيث يقوم بتركيز أشعة الشمس في نقطة يبلغ قطرها 2 سم. أقصى درجة حرارة يمكن الحصول عليها في هذا الفرن هي 2000 درجة مئوية. يمكن ملاحظة تأثير بصري مثير للاهتمام عند وضع الأشياء بالقرب من البعد البؤري. على سبيل المثال، يتم تكبير صورة الشخص الذي يقف بجانب المرآة، وكل ما هو أبعد ينعكس رأسا على عقب.

يتكون حقل الهليوستات من 62 هليوستات (فراق يتكون من مرايا دوارة)، موضوعة في نمط رقعة الشطرنج على منحدر جبلي لطيف:

كل هليوستات بقياس 7.5x6.5 متر يتكون من 195 مرآة مسطحة:

تبلغ المساحة العاكسة لمجال الهليوستات 3022 مترًا مربعًا:

تعمل أجهزة الاستشعار على تدوير المرايا تلقائيًا لتوجيه أشعة الشمس باستمرار في نفس الاتجاه وفقًا لحركة الشمس. يمكن تدوير كل هيليوستات عموديًا وأفقيًا.

حجم المرآة المنفصلة هو 50×50 سم. يتم استخدام إجمالي 12090 مرآة في مجال الهليوستات.

التحكم بالمرايا يتم آليا بالكامل ويتم استخدام برامج جاهزة لكل يوم مع مراعاة موقع الشمس في السماء.

وهنا الكائن الرئيسي - المكثف الشمسي. هذا أكبر مركز للطائرات المروحية في العالم- جهاز تخزين الطاقة الشمسية بمساحة 1,840 متر مربع. لتقدير المقياس، انظر إلى الأشخاص الموجودين في الجزء السفلي الأيسر من الإطار:

يستخدم المكثف 10700 مرآة بمساحة إجمالية 1840 متر مربع:

يتم تثبيت المكثف بلا حراك وموجه في اتجاه الشمال والجنوب:

ينعكس تدفق الطاقة الشمسية الموجه بواسطة المروحيات من سطح المرآة للمكثف ويتم تركيزه في نقطة واحدة يبلغ قطرها 40 سم.

منظر بانورامي لبرج التكنولوجيا والمركز:

أعلى نقطةيقع المركز على ارتفاع 1100 متر فوق مستوى سطح البحر. حجم سطح المرآة 47×54 متر. ويبلغ قياس كل مرآة على حدة 45x45 سم.

وزن الهياكل المعدنيةالمكثف - 200 ألف طن! يوجد مصعد لنقل الركاب إلى الطابق العلوي (الطابق الثاني عشر). وهذا هو شكل المحور من الداخل:

يوجد سطح مراقبة في الجزء العلوي من المكثف. وفي الأسفل قرية سولنتسي، وفيها مباني متعددة الطوابق لموظفي المعهد.

من هنا يمكنك أيضًا رؤية منظر بانورامي لمجال هيليوستات "المرآة":

وميزة الأفران الشمسية هي تحقيق درجات حرارة عالية لحظية، مما يجعل من الممكن الحصول على مواد نقية دون شوائب (بما في ذلك بسبب نقاء الهواء الجبلي). والحجة المهمة الأخرى هي أنك لست مضطرًا إلى دفع ثمن الطاقة الشمسية.

حسنًا، بالطبع لا يمكنك تجاهل ذلك ثاني فرن شمسي كبير في العالم، وتقع في فرنسا.

كان مختبر الطاقة الشمسية أول فرن شمسي في العالم بهذا الحجم. تم تنفيذ بنائه في 1962-1968. يقع المجمع بأكمله على ارتفاع 1600 متر فوق مستوى سطح البحر وتبلغ قدرته القصوى 1 ميجاوات.

لا، هذه ليست قاعدة فضائية أو مجموعة أفلام خيال علمي. هذا فرن شمسي كبير (BSP) بقدرة 700 كيلووات، يقع في أوزبكستان. لا يوجد سوى اثنين من هذه الأفران في العالم، والثاني في فرنسا. دعونا نلقي نظرة على هذا الهيكل الفريد معًا.

الفرن الشمسي الكبير عبارة عن مجمع ميكانيكي بصري معقد مزود بأنظمة تحكم أوتوماتيكية، ويتكون من حقل هيليوستات ومكثف مكافئ الشكل، مما يشكل تدفق طاقة ثابت عالي الكثافة في المنطقة البؤرية للمكثف. تبلغ مساحة السطح العاكس لمجال الهليوستات 3020 مترًا مربعًا، ومساحة المكثف 1840 مترًا مربعًا. تتجاوز درجة الحرارة عند بؤرة شعاع المكثف 3000 درجة مئوية. هذا هو أكبر فرن شمسي في العالم.

2. يقع مجمع الطاقة الشمسية على بعد 45 كم من طشقند، في منطقة باركينت، في سفوح جبال تيان شان على ارتفاع 1100 متر فوق مستوى سطح البحر. تم بناؤه بين عامي 1981 و 1987. تم اختيار موقع البناء بعناية فائقة: أولا، يقع المجمع بأكمله على كتلة صخرية واحدة، وهو أمر مهم للغاية لأنه وهي تقع في منطقة خطرة زلزاليا، وثانيا، عدد الأيام المشمسة في السنة هنا لا يقل عن 270.

3. لنبدأ الفحص بفرن شمسي صغير. وهي عبارة عن مرآة متوازية يبلغ قطرها حوالي 2 متر، تعمل على تركيز أشعة الشمس في نقطة يبلغ قطرها 2 سم

4. أقصى درجة حرارة يمكن الحصول عليها في هذا الفرن هي 2000 درجة مئوية. يمكن ملاحظة تأثير بصري مثير للاهتمام عند وضع الأشياء بالقرب من البعد البؤري. على سبيل المثال، يتم تكبير صورة الريح الشبكية التي تقف بجانب المرآة، وينعكس كل ما هو أبعد رأسًا على عقب.

5. "بإرادة الحزب، برغبة الشعب، سيتم بناء مجمع الشمس هنا"، مايو 1981. أصبح المشروع الجريء "معهد الشمس" ممكنًا بفضل جهود وحماس الأكاديمي سعيد عظيموفيتش عظيموف. نقطة مثلثية ولوحة تذكارية في أعلى نقطة بالمجمع – 1100 متر فوق سطح البحر.

يحتوي المجمع الشمسي العلمي على 4 الانقسامات الهيكلية: المبنى الرئيسي، حقل الهليوستات، جهاز المكثف، برج التكنولوجيا.

6. يتكون حقل الهليوستات من 62 هليوستات موضوعة في نمط رقعة الشطرنج (لتقليل التظليل) على منحدر جبلي لطيف مقابل المكثف.

7. يتكون كل هليوستات بأبعاد 7.5 × 6.5 متر من 195 عنصر مرآة مسطحة تسمى "الأوجه".

8. تبلغ المساحة العاكسة لمجال الهليوستات 3022 مترا مربعا.

من الأرشيف. المقطع الطولي للمكثف ومجال الهليوستات.

9. تقوم المستشعرات تلقائيًا بضبط موضع كل هليوستات وفقًا لحركة الشمس. يمكن تدوير كل هيليوستات عموديًا وأفقيًا.

10. حجم المرآة المنفصلة 50x50 سم.

11. الطبقة العاكسة للوجه مكونة من الترسيب الفراغي للألمنيوم على الجانب الخلفي ومحمية بطلاء أكريليك.

12. تم استخدام إجمالي 12090 مرآة في مجال الهليوستات.

13. التحكم في المرايا آلي بالكامل ويتم استخدام برامج جاهزة لكل يوم مع مراعاة موقع الشمس في السماء.

14. وهنا الكائن الرئيسي - مكثف شمسي مكافئ. يعد هذا أكبر مركز للطائرات المروحية في العالم، حيث تبلغ مساحته 1840 مترًا مربعًا. لتقدير المقياس، انظر إلى الأشخاص الموجودين في الجزء السفلي الأيسر من الإطار.

من الأرشيف. رسم تخطيطي للمكثف ومجال الهيليوستات.

15. يستخدم المكثف 10700 مرآة بمساحة إجمالية 1840 متر مربع. تم تجميع المرايا في 214 قطعة، أبعادها 4.5 × 2.25 متر، في كل منها 50 مرآة.

16. يتم تركيب المكثف بلا حراك وموجه في اتجاه الشمال والجنوب.

17. ينعكس تدفق الطاقة الشمسية الموجه بواسطة المروحيات من السطح المكافئ المرآة للمكثف ويركز على نقطة واحدة على برج تكنولوجي يبلغ قطره 40 سم.

18. في وسط السطح المكافئ للمكثف، على ارتفاع الطابق السادس، يوجد معمل قياس حراري، حيث يتم التحكم في تشغيل الفرن.

19. منظر بانورامي لبرج التكنولوجيا والمكثف.

20. أعلى نقطة للمركز هي على ارتفاع 1100 متر فوق سطح البحر، وهو ما يتزامن مع نقطة تركيب اللوحة التذكارية أعلى الميدان الشمسي. حجم "المرآة" للمكثف هو 47x54 متر. ويبلغ قياس كل مرآة على حدة 45x45 سم.

21. وزن الهياكل المعدنية للمكثف 200 ألف طن. يوجد مصعد لنقل الركاب إلى الأعلى (الطابق الثاني عشر). وهذا ما يبدو عليه المحور من الداخل.

22. الجانب الجنوبي من المحور. للحماية من أشعة الشمس والتشوه الحراري للهياكل المعدنية، يتم تغطية المكثف بواقي الشمس الخاص. يوجد في المقدمة فرن شمسي تجريبي بسيط تم تجميعه من صفائح الفولاذ.

23. معمل قياس الحرارة في الطابق السادس من المركز. وتطل نوافذها على برج التكنولوجيا. من هنا يتم التحكم في تشغيل الفرن.

24. يوجد في المستوى العلوي للمكثف سطح مراقبة. وفي الأسفل قرية سولنتسي، وفيها مباني متعددة الطوابق لموظفي المعهد.

25. أعلى من ذلك هي علامات الهدف الحمراء لضبط جميع المروحيات الـ 62.

26. من هنا يمكنك أيضًا الاستمتاع بإطلالة بانورامية على مجال الهيليوستات.

27. مصفوفة علامات الرؤية.

28. البعد البؤريالمكثف - 18 مترا، على هذه المسافة يقع البرج التكنولوجي مع الفرن. عند عدم الاستخدام، تُغلق أبواب الفرن وتُجبر على التبريد.

29. الدرج وكتلة المصعد على الجانب الجنوبي من المحور.

30. ميزة الأفران الشمسية هي تحقيق درجات حرارة عالية بشكل فوري مما يجعل من الممكن الحصول على مواد نقية بدون شوائب (بما في ذلك بسبب نقاء الهواء الجبلي). ولذلك، تتميز المعادن والسبائك فيه للغاية عالية النقاءوغياب الشوائب. والحجة المهمة الأخرى هي أنك لست مضطرًا إلى دفع ثمن الطاقة الشمسية.

وبالطبع لا يمكننا أن نتجاهل ثاني أكبر فرن شمسي في العالم.

فرن شمسي كبير في فونت روميو أوديلو (فرنسا)

كان مختبر الطاقة الشمسية أول فرن شمسي في العالم بهذا الحجم. تم تنفيذ بنائه في 1962-1968. بدأ المجمع بأكمله العمل في عام 1970. يتكون الفرن من مكثف مكافئ بأبعاد 54 × 48 مترًا و63 مروحية. المساحة الكليةالسطح العاكس للمكثف أقل بمقدار 10 أمتار مربعة فقط من سطح BSP في باركينت، ولكن نظرًا لحقيقة أن المجمع بأكمله يقع على ارتفاع أعلى (على ارتفاع 1600 متر فوق مستوى سطح البحر) ويتم استخدام مرايا عالية الجودة، الطاقة القصوى للفرن الشمسي الفرنسي أعلى وهي 1 ميجاوات.

يمكن استخدام BSP للحصول على المعدن النقيالزركونيوم بدون أي شوائب. درجة انصهار أكسيد الزركونيوم هي 2700 درجة مئوية! سعة الفرن في في هذه الحالةيمكن أن تصل إلى ما يقرب من 2.5 طن من الزركونيوم يوميًا.

توافق على أن المجمعات الشمسية متشابهة جدًا مع بعضها البعض.

حاليًا، في المعهد الفيزيائي التقني (PTI) NPO Physics-Sun، يشاركون في التطورات العلمية والتقنية في مجال الفيزياء طاقات عالية، فيزياء أشباه الموصلات، تحويل الطاقة الشمسية، نظرية الحالة الصلبة.

ذات مرة، تم اختبار جلود المركبات الفضائية هنا و المعدات العسكرية، والآن تم إنشاء خط إنتاج لمنتجات السيراميك على أساس المعهد، بناءً على المواد التي تم تصنيعها في BSP. على وجه الخصوص، هذه هي صناديق الصمامات والخزف عالي الجودة. كما تم تطوير وإنشاء أفران شمسية صغيرة بقدرة 1500 واط، والتي تعمل بالفعل في مصر والهند. يمكن أيضًا استخدام BSP كأداة فيزيائية فلكية لدراسة السماء المرصعة بالنجوم في الليل.

فريد القاعدة التقنيةيسمح مجمع Physics-Sun بمراقبة الشمس متعددة الأغراض والمشاركة ليس فقط في الأبحاث النظرية ولكن التجريبية أيضًا.

لا، هذه ليست قاعدة فضائية أو مجموعة أفلام خيال علمي. هذا فرن شمسي كبير (BSP) بقدرة 700 كيلووات، يقع في أوزبكستان. لا يوجد سوى اثنين من هذه الأفران في العالم، والثاني في فرنسا. لم أستطع تفويت مثل هذا الشيء الفريد، وأثناء الرحلة الاستكشافية "بامير - سقف العالم" توقفنا عند باركنت. دعونا نلقي نظرة على هذا الهيكل الفريد معًا.

الفرن الشمسي الكبير عبارة عن مجمع ميكانيكي بصري معقد مزود بأنظمة تحكم أوتوماتيكية، ويتكون من حقل هيليوستات ومكثف مكافئ الشكل، مما يشكل تدفق طاقة ثابت عالي الكثافة في المنطقة البؤرية للمكثف. تبلغ مساحة السطح العاكس لمجال الهليوستات 3020 مترًا مربعًا، ومساحة المكثف 1840 مترًا مربعًا. تتجاوز درجة الحرارة عند بؤرة شعاع المكثف 3000 درجة مئوية. هذا هو أكبر فرن شمسي في العالم.

2. يقع مجمع الطاقة الشمسية على بعد 45 كم من طشقند، في منطقة باركينت، في سفوح جبال تيان شان على ارتفاع 1100 متر فوق مستوى سطح البحر. تم بناؤه بين عامي 1981 و 1987. تم اختيار موقع البناء بعناية فائقة: أولا، يقع المجمع بأكمله على كتلة صخرية واحدة، وهو أمر مهم للغاية لأنه وهي تقع في منطقة خطرة زلزاليا، وثانيا، عدد الأيام المشمسة في السنة هنا لا يقل عن 270.

3. لنبدأ الفحص بفرن شمسي صغير. وهي عبارة عن مرآة متوازية يبلغ قطرها حوالي 2 متر، حيث تقوم بتركيز أشعة الشمس في نقطة يبلغ قطرها 2 سم.

4. أقصى درجة حرارة يمكن الحصول عليها في هذا الفرن هي 2000 درجة مئوية. يمكن ملاحظة تأثير بصري مثير للاهتمام عند وضع الأشياء بالقرب من البعد البؤري. على سبيل المثال، هنا صورة netwind "والشخص الذي يقف بجانب المرآة يتم تكبيره، وكل ما هو أبعد ينعكس رأسا على عقب.

5. "بإرادة الحزب، برغبة الشعب، سيتم بناء مجمع الشمس هنا"، مايو 1981. أصبح المشروع الجريء "معهد الشمس" ممكنًا بفضل جهود وحماس الأكاديمي سعيد عظيموفيتش عظيموف. نقطة مثلثية ولوحة تذكارية في أعلى نقطة بالمجمع – 1100 متر فوق سطح البحر.

يضم المجمع الشمسي العلمي 4 أقسام هيكلية: المبنى الرئيسي، وميدان الهليوستات، والمكثف، والبرج التكنولوجي.

6. يتكون حقل الهليوستات من 62 هليوستات موضوعة في نمط رقعة الشطرنج (لتقليل التظليل) على منحدر جبلي لطيف مقابل المكثف.

7. يتكون كل هليوستات بأبعاد 7.5 × 6.5 متر من 195 عنصر مرآة مسطحة تسمى "الأوجه".

8. تبلغ المساحة العاكسة لمجال الهليوستات 3022 مترا مربعا.

من الأرشيف. المقطع الطولي للمكثف ومجال الهليوستات.

9. تقوم المستشعرات تلقائيًا بضبط موضع كل هليوستات وفقًا لحركة الشمس. يمكن تدوير كل هيليوستات عموديًا وأفقيًا.

10. حجم المرآة المنفصلة 50x50 سم.

11. الطبقة العاكسة للوجه مكونة من الترسيب الفراغي للألمنيوم على الجانب الخلفي ومحمية بطلاء أكريليك.

12. تم استخدام إجمالي 12090 مرآة في مجال الهليوستات.

13. التحكم في المرايا آلي بالكامل ويتم استخدام برامج جاهزة لكل يوم مع مراعاة موقع الشمس في السماء.

14. وهنا الكائن الرئيسي - مكثف شمسي مكافئ. يعد هذا أكبر مركز للطائرات المروحية في العالم، حيث تبلغ مساحته 1840 مترًا مربعًا. لتقدير المقياس، انظر إلى الأشخاص الموجودين في الجزء السفلي الأيسر من الإطار.

من الأرشيف. رسم تخطيطي للمكثف ومجال الهيليوستات.

15. يستخدم المكثف 10700 مرآة بمساحة إجمالية 1840 متر مربع. تم تجميع المرايا في 214 قطعة، أبعادها 4.5 × 2.25 متر، في كل منها 50 مرآة.

16. يتم تركيب المكثف بلا حراك وموجه في اتجاه الشمال والجنوب.

17. ينعكس تدفق الطاقة الشمسية الموجه بواسطة المروحيات من السطح المكافئ المرآة للمكثف ويركز على نقطة واحدة على برج تكنولوجي يبلغ قطره 40 سم.

18. في وسط السطح المكافئ للمكثف، على ارتفاع الطابق السادس، يوجد معمل قياس حراري، حيث يتم التحكم في تشغيل الفرن.

19. منظر بانورامي لبرج التكنولوجيا والمكثف.

20. أعلى نقطة للمركز هي على ارتفاع 1100 متر فوق سطح البحر، وهو ما يتزامن مع نقطة تركيب اللوحة التذكارية أعلى الميدان الشمسي. حجم "المرآة" للمكثف هو 47x54 متر. ويبلغ قياس كل مرآة على حدة 45x45 سم.

21. وزن الهياكل المعدنية للمكثف 200 ألف طن. يوجد مصعد لنقل الركاب إلى الأعلى (الطابق الثاني عشر). وهذا ما يبدو عليه المحور من الداخل.

22. الجانب الجنوبي من المحور. للحماية من أشعة الشمس والتشوه الحراري للهياكل المعدنية، يتم تغطية المكثف بواقي الشمس الخاص. يوجد في المقدمة فرن شمسي تجريبي بسيط تم تجميعه من صفائح الفولاذ.

23. معمل قياس الحرارة في الطابق السادس من المركز. وتطل نوافذها على برج التكنولوجيا. من هنا يتم التحكم في تشغيل الفرن.

24. يوجد في المستوى العلوي للمكثف سطح مراقبة. وفي الأسفل قرية سولنتسي، وفيها مباني متعددة الطوابق لموظفي المعهد.

25. أعلى من ذلك هي علامات الهدف الحمراء لضبط جميع المروحيات الـ 62.

26. من هنا يمكنك أيضًا الاستمتاع بإطلالة بانورامية على مجال الهيليوستات.

27. مصفوفة علامات الرؤية.

28. البعد البؤري للمكثف هو 18 مترا، وعلى هذه المسافة يقع البرج التكنولوجي مع الفرن. عند عدم الاستخدام، تُغلق أبواب الفرن وتُجبر على التبريد.

29. الدرج وكتلة المصعد على الجانب الجنوبي من المحور.

30. ميزة الأفران الشمسية هي تحقيق درجات حرارة عالية بشكل فوري مما يجعل من الممكن الحصول على مواد نقية بدون شوائب (بما في ذلك بسبب نقاء الهواء الجبلي). ولذلك فإن المعادن والسبائك الموجودة فيه تتميز بدرجة نقاء عالية للغاية وغياب الشوائب. والحجة المهمة الأخرى هي أنك لست مضطرًا إلى دفع ثمن الطاقة الشمسية.

وبالطبع لا يمكننا أن نتجاهل ثاني أكبر فرن شمسي في العالم.

فرن شمسي كبير في فونت روميو أوديلو (فرنسا)
كان مختبر الطاقة الشمسية أول فرن شمسي في العالم بهذا الحجم. تم تنفيذ بنائه في 1962-1968. بدأ المجمع بأكمله العمل في عام 1970. يتكون الفرن من مكثف مكافئ بأبعاد 54 × 48 مترًا و63 مروحية. تبلغ المساحة الإجمالية للسطح العاكس للمكثف 10 أمتار مربعة فقط أقل من مساحة BSP في باركينت، ولكن يرجع ذلك إلى حقيقة أن المجمع بأكمله يقع على ارتفاع أعلى (على ارتفاع 1600 متر فوق مستوى سطح البحر) و ويتم استخدام مرايا ذات جودة أعلى، والطاقة القصوى للفرن الشمسي الفرنسي أعلى وهي 1 ميجاوات.

© جلويسمريويرو (بانورامو)

© ويكيبيديا

يمكن استخدام BSP لإنتاج معدن الزركونيوم النقي دون أي شوائب. درجة انصهار أكسيد الزركونيوم هي 2700 درجة مئوية! يمكن أن تصل إنتاجية الفرن في هذه الحالة إلى ما يقرب من 2.5 طن من الزركونيوم يوميًا.

© بروميس (فرنسا)

توافق على أن المجمعات الشمسية متشابهة جدًا مع بعضها البعض.

تلخيص

وهم منخرطون حاليًا في التطورات العلمية والتقنية في مجال فيزياء الطاقة العالية، وفيزياء أشباه الموصلات، وتحويل الطاقة الشمسية، ونظرية الحالة الصلبة.

ذات مرة، تم اختبار هيكل المركبات الفضائية والمعدات العسكرية هنا، والآن تم إنشاء خط إنتاج لمنتجات السيراميك بناءً على المواد المصنعة في BSP على أساس المعهد. على وجه الخصوص، هذه هي صناديق الصمامات والخزف عالي الجودة. كما تم تطوير وإنشاء أفران شمسية صغيرة بقدرة 1500 واط، والتي تعمل بالفعل في مصر والهند. يمكن أيضًا استخدام BSP كأداة فيزيائية فلكية لدراسة السماء المرصعة بالنجوم في الليل.

تتيح القاعدة التقنية الفريدة لمجمع Physics-Sun إمكانية إجراء عمليات رصد متعددة الأغراض للشمس والمشاركة ليس فقط في الأبحاث النظرية ولكن التجريبية أيضًا.