Generator für elektromagnetische Pulse

  • quelle: wissenschaft-aktuell.de


    Rhythmische Druckstöße auf ein magnetoelastisches Material ermöglichen enorme Leistungen im Megawattbereich


    Elektrische Leistungen von Dutzenden Megawatt sind eigentlich nur in großen Kraftwerken üblich. Doch komprimiert in kurze Pulse gekoppelt mit starken Strömen von einigen hunderttausend Ampere können sie für die Untersuchung von Materialien oder für Belastungstest von Hochleistungselektronik genutzt werden. Amerikanische Forscher entwickelten nun einen neuartigen Generator, der wiederholt Schockwellen in leistungsstarke Strompulse umwandelt konnte. Wie sie in der Fachzeitschrift „Journal of Applied Physics“ berichten, könnten damit nur einmal verwendbare Pulsgeneratoren, die bisher mit Sprengstoffen betrieben werden, in Zukunft ersetzt werden.


    Kern des neuen Pulsgenerators ist ein kleiner Barren aus Eisen, der mit dem Element Gallium dotiert wurde. Dieses sogenannte Galfenol ist ein magnetoelastischer Werkstoff, der unter mechanischem Druck seine magnetischen Eigenschaften ändert. „Magnetoelastische Materialien wandeln mechanische Energie in magnetische Energie um und umgekehrt“, sagt John Domann von der University of California in Los Angeles. Zusammen mit seinen Kollegen vom Forschungslabor der amerikanischen Luftwaffe an der Eglin Air Force Base nutzte er Galfenol, um starke Strompulse mit einer Leistung von bis zu 80 Megawatt pro Kubikmeter zu erzeugen.


    In ihren Versuchen pressten Domann und Kollegen mit einem pneumatischen System den magnetoelastischen Barren mit enormen Drücken von bis zu 275 Megapascal zusammen. Mehr als 30 Mal pro Sekunde konnten diese Druckversuche wiederholt werden, wobei der Galfenol-Barren jeweils mit starken Schwankungen der magnetischen Feldstärke reagierte. Dank dieser Schwankungen ließen sich mit einer Spule um den Barren herum über Induktion Hochstrompulse mit Megawattleistung erzeugen.


    Bisher wurden solche Strompulse mit Flusskompressionsgeneratoren erzeugt, in denen Sprengstoffe ein magnetoelastisches Material einmalig zusammenpressten. Der Generator war danach allerdings nicht mehr brauchbar. Der neue pneumatisch betriebene Generator dagegen liefert wiederholt starke Strompulse - allerdings mit etwas geringerer Leistungsdichte.


    Die Beteiligung von Militärforschern an dieser Studie überrascht indes nicht. Denn kurze Hochstrompulse können prinzipiell auch in der elektronischen Kampfführung genutzt werden. Denn mit einem leistungsstarken elektromagnetischen Puls – kurz EMP – lässt sich die Elektronik eines Gegners lahm legen. Doch ausgehend von dieser EMP-Forschung eröffnen Hochstrompulse nun auch neue Möglichkeiten für die Materialforschung.

    LG Walter

    Kaum macht mans richtig, schon funktionierts :)

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