新发电机实验在宇宙中展示磁性

Dresdyn设施的发电机实验将在技术可行性的限制下运行。开始2020年的开始。图片：SBSBÜHNentechnikGmbH.

熔融金属的流动可以产生磁场。这种所谓的Dynamo效果会产生宇宙磁场，如行星，卫星甚至小行星上的那些。在未来几年中，全球独特的实验，其中含有几吨液体钠围绕两个轴旋转的钢桶，旨在证明这种效果。它将在Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR）的新Dresdyn设施中进行。最近发表的科学期刊“物理评论信”的研究证实了实验成功的机会。

类似于自行车发电机如何将运动转换为电力，移动导电流体可以产生磁场。所谓的磁雷诺数（流体的流速，膨胀和电导率的乘积）主要决定了是否实际产生了磁场。在一个壮观的实验中，弗兰克斯特凡尼的科学家在Hzdr的流体动力学研究所的旨在实现发电机效应所需的临界价值。为此目的，含有8吨液体钠的两米直径的钢瓶将围绕一个轴旋转，每秒高达10次，每秒围绕另一个轴旋转，这是相对于第一的另一个。这种运动的技术术语通常与倾斜的纺车顶部相比，这是一种。

“我们在新的Dresdyn设施的实验旨在表明，作为流动的自然驱动器，足以创造磁场，”该研究的牵头作者AndréGiesecke说。在他的模拟和随附的水实验期间 - 模拟比大型发电机的六倍 - 科学家检查了预测驱动流动的结构。“为了我们的意外，我们观察了一个特定的预测率的对称双辊结构，这应该在磁雷诺数430的磁性雷诺数提供发电机效应，”物理学家说。

在HZDR的计划液态金属发电机实验中，应该在HZDR中的磁场自激发动力。模拟：HZDR.

未解决的：在Geodynamo中的Precession作用

地球的中心由由一层熔铁包围的固体芯组成。“熔融金属引起电流，电流又产生磁场，”Giesecke解释说。普通的信念是，浮力驱动的对流与地球的旋转，负责这个Geodynamo。然而，在地球磁场的形成中出现的功能仍然不清楚。地球的旋转轴从其轨道平面倾斜23.5度。旋转轴在大约26,000年的时间内改变位置。这种通过太空的预先运动被认为是Geodynamo的可能能量源之一。数百万年前，月亮也有一个强大的磁场，如来自阿波罗任务的岩石样本所示。据专家介绍，PREASION可能是这的主要原因。

HZDR的液体钠实验预计将于2020年开始。与早期的Geodynamo实验室不同，钢桶内部不会有螺旋桨，如1999年拉脱维亚里加的第一个成功的发电机实验中使用的，其中HZDR科学家们大量涉及。法国Karlsruhe，德国和切尔赫地区的这项和其他实验提供了接地研究，以更好地了解Geodynamo。

“原则上，我们可以为Dresdyn的实验定义三个不同的参数：旋转，进展和两个轴之间的角度，”Giesecke说。一方面，他和他的同事期望得到对导电流体中实际产生磁场的根本问题的答案。另一方面，他们有兴趣找出哪些流量组件负责创建磁场，以及饱和的点。

在容器中双卷

“在模拟中，我们发现静止惯性波发生在宽的参数范围内。然而，在一定范围内，我们现在已经注意到了一种特征的双辊结构，证明是对动力学效应的极高效率。原则上，我们已经知道这种速度结构，感谢法国发电机实验，其中它是由两个螺旋桨人工制作的，而在我们的预防实验中，它应该自然出现。“

HZDR研究人员使用特殊的超声技术来测量流动结构。“我们对实验的数据有多令人惊讶地匹配模拟结果。因此，我们对主要的Dresdyn实验具有极其稳健的预测。例如，我们知道旋转速率发生发电机效应以及我们可以期望的磁场结构，“Giesecke说。

参与发动机的科学界热切期待计划实验的结果，这将在许多方面的技术可行性范围内运营。“我们还期望在磁场影响下对液态金属流动的一般动态进行详细的见解。根据Giesecke的说法，这将使我们得出关于工业部门流动的结论。最后但并非最不重要的是，作为其发电机研究的一部分，在HZDR开发的磁流断层扫描对许多钢铸造和晶体生长的区域感到兴趣。该工作已由亥姆霍兹联盟“液态金属技术”（Limtech）部分资助。

出版物：AndréGiesecke等，“在驾驶发电机动作的驾驶缸中的”非线性大规模流动“，”物理评论信件，2018; DOI：10.1103 / physrevlett.120.024502