Abk. MHD, Teilgebiet der Physik, das die Wechselwirkung zw. Magnetfeldern und strömenden, elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten (Magnetohydrodynamik), Gasen (Magnetogasdynamik, Abk. MGD) und bes. Plasmen (Magnetoplasmadynamik, Abk. MPD) untersucht. Dabei wird das jeweils vorliegende Medium als Kontinuum behandelt, seine atomare Struktur wird vernachlässigt. Durch die Bewegung des elektrisch leitfähigen Mediums im Magnetfeld werden elektrische Ströme induziert, die ihrerseits vom Magnetfeld beeinflusst werden und die anfängliche Massenströmung modifizieren.

Ursprünglich betraf das Interesse an der Magnetohydrodynamik astronomische Phänomene, wie die stets von magnetischen Feldern begleiteten Sonnenaktivitäten, die Existenz der Magnetosphäre sowie das Verhalten der Materie in interstellaren Magnetfeldern. Die wichtigsten Anwendungen auf physikalisch-technischen Gebiet sind die Untersuchungen an Magnetfeldkonfigurationen zum Einschluss thermonuklearer Plasmen für die Kernfusion sowie die direkte Umwandlung der thermischen Energie von Brennstoffen in elektrische Energie.

Treten die Ladungsträger genügend häufig miteinander in Wechselwirkung, kann das Plasma als einheitliche und kontinuierliche Substanz betrachtet und durch hydrodynamische Variable wie Massendichte, Massengeschwindigkeit und Druck beschrieben werden. Es interessiert das Problem des stabilen Gleichgewichts dieser Plasmen, bei dem der expansive Druck der heißen, ionisierten Gase durch elektromagnetische Kräfte kompensiert wird, die von Magnetfeldern mit geeignetem Feldlinienverlauf ausgeübt werden. Zur Beschreibung magnetohydrodynamischer Vorgänge dienen die mit den maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik gekoppelten Gleichungen der Hydro- bzw. Gasdynamik sowie die thermodynamischen und kalorischen Zustandsgleichungen des Mediums. Je größer die elektrische Leitfähigkeit des Mediums ist, umso mehr sind die magnetischen Feldlinien gezwungen, sich mit der Materie mitzubewegen, umso stärker sind sie in der Materie »eingefroren«. Insbesondere werden die Bewegungen der Materie senkrecht zum Magnetfeld bzw. umgekehrt die entsprechende Diffusion des Magnetfeldes in der Materie stark gebremst, sodass man der Materie eine magnetische Zähigkeit zuordnen und von einer magnetischen Steifigkeit der Materie sprechen kann. Diese Wirkung des Magnetfeldes vermindert dann bei geeigneter Feldrichtung auch die Tendenz zum Auftreten der aus der Hydrodynamik bekannten Instabilitäten (z.B. der Übergang einer laminaren in eine turbulente Strömung); andererseits können besondere Typen von Transversalwellen, die magnetohydrodynamischen Wellen, entstehen.

1970. Während der schwedische Physiker Hannes O. G. Alfvén 1970 einen Nobelpreis für seine Verdienste auf dem Gebiet der Magnetohydrodynamik (MHD) erhält, beschäftigen sich in den USA Arthur Kantrowitz und Avco Rosa mit der Umsetzung dieser schon seit langem bekannten Technologie in die Praxis, und in der Sowjetunion entsteht ein erster großer MHD-Generator »U-25«, der ab 1971 etwa 1000 Kilowatt elektrische Leistung in das Moskauer Stromversorgungsnetz liefert.

Beim MHD-System werden die heißen Abgase – z.B. bei der Kohleverbrennung – durch einen Trick elektrisch geladen (ionisiert). Dann lässt man sie als Strahl mit Schallgeschwindigkeit durch ein zu ihrer Richtung senkrecht verlaufendes Magnetfeld strömen. Senkrecht zu beiden (Gasstrom und Magnetfeld) ist ein Elektrodenpaar angeordnet, auf dem sich durch Feldkräfte (»Lorenzkraft«) Ladungsträger sammeln. Es entsteht zwischen ihnen eine nutzbare elektrische Spannung. Danach strömt das heiße Gas in klassische Turbinen-Dynamo-Aggregate.

MHD-Generator, 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.

Das in die Düse (1) eintretende, mit Dämpfen leicht ionisierbarer Metalle (C) angereicherte Plasma (Pl) wird in der Brennkammer (2) durch das Feld (F) des Magneten in negative (5) und positive (6) Ladungsträger getrennt, die auf die entsprechenden Elektroden (3 und 4) prallen und einen Strom verursachen (V = Verbraucher); W = Wicklung des Magneten.

Bei den Arbeiten und Entwicklungen von Schauberger, Schappeller und Tesla findet unter anderem das Prinzip der Magnetohydrodynamik Anwendung.

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