نظر العلماء في محرك احتراق داخلي يعمل باستخدام مسرع نيوتروني

لقد توصل علماء من الولايات المتحدة إلى طريقة ، والأهم من ذلك ، قاموا بتطبيق طريقة لدراسة محرك احتراق داخلي عامل حرفيًا على المستوى الذري. للقيام بذلك ، استخدموا مصدرًا نيوترونيًا قويًا ومحرك بنزين مُعد خصيصًا من مولد.

محرك احتراق داخلي معروف وفي نفس الوقت غير معروف

تتميز محركات الاحتراق الداخلي (ICE) بتاريخ غني إلى حد ما ، وعلى مدار تاريخها الذي يقرب من قرن من الزمان ، فقد تغيرت بشكل كبير. ولكن على الرغم من الخبرة المتراكمة ، فإن تطوير محرك في القرن الحادي والعشرين يمثل صداعاً كاملاً للمهندس.

الشيء هو أن أجزاء المحرك تتعرض لجميع أنواع الأحمال الممكنة (ضغط ، شد ، اهتزاز ، إلخ) أثناء التشغيل. لذا يمكن أن تصل درجة الحرارة في محرك الاحتراق الداخلي إلى قيم كبيرة إلى حد ما تبلغ 2200 درجة مئوية ، ويمكن أن يقفز الضغط حتى 25 جوًا بسرعة تصل إلى 500 ضغط جوي في الثانية.

ربما يكون من الصعب العثور على مثال يسهل الوصول إليه لإجراء تجارب في علم المواد ، وقد قرر المهندسون من مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) استخدامه.

طور المهندسون منهجية لدراسة الضغوط الداخلية للأجزاء الداخلية مباشرة أثناء التشغيل.

بعد كل شيء ، قبل ذلك ، لم يكن لدى المهندسين الفرصة لتحليل تشغيل الوحدة في الوقت الفعلي. في معظم الحالات ، تم استخدام طريقة أخذ القراءات الرئيسية ، ثم نمذجة العمليات على نموذج كمبيوتر خاص.

تجربة جديدة ونتائجها

قرر العلماء في تجربتهم استخدام مصدر التشظي النيوتروني (SNS) ، وهو أحد أقوى المصادر في عالم المصادر النيوترونية ، والذي يسمح ، حرفياً ، بإنارة أي مواد عمليا دون الإضرار هم.

ومن خلال تثبيت انحراف شعاع النيوترون مباشرة داخل الجسم قيد الدراسة ، من الممكن دراسة بنية المادة على المستوى الذري.

للتجارب ، تم اختيار محرك من مولد بنزين هوندا EU3000 ، ومن أجل قتل عصفورين بحجر واحد ، تقرر التحقق إنه ليس محركًا قياسيًا قيد التشغيل ، ولكنه إصدار حديث ، حيث يتم صب رأس الأسطوانة من الألومنيوم مع إضافة السيريوم والمغنيسيوم.

بالإضافة إلى ذلك ، من أجل وضع المحرك في غرفة خاصة ، تخلصوا من كل شيء لا لزوم له ، ومن أجل تقليل الاهتزازات الطبيعية ، تم تثبيتها بشكل صارم على إطار خاص ، وتم استخدام مولد كهربائي كحمولة ، والتي تم من خلالها قياس حمل المحرك بسلاسة.

ولكن بما أن الاهتزاز قد تم التخلص منه تمامًا ، فقد تبين أنه مستحيل على المحرك نفسه ، وهو دقيق بشكل خاص مقياس التسارع ، وبدلاً من تركيز شعاع النيوترون ، وجه مستشعر ليزر دقيق "نظرته" الإزاحة.

بعد كل الإجراءات التحضيرية ، درس العلماء كيف يتصرف المحرك في وضع الخمول ، بحمل 50٪ ، ثم عند 80٪ ، وفي النهاية درسوا العمل بحمل 100٪.

نتيجة لهذه التجربة ، قام العلماء بتجميع الخريطة الأكثر تفصيلاً للاهتزازات الداخلية في محرك يعمل.

كان العلماء سعداء بنتائج التجربة وهم يخططون لإنشاء كاميرا جديدة لدراسة العمل في الوضع الحقيقي. محركات أكبر بالفعل ، لكن هذا سيتطلب حل عدد كبير من التقنيات والبرامج أسئلة.

شارك العلماء نتائج هذه التجربة على صفحات المجلة المحكمة للأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم (PNAS).

إذا كنت تحب المادة ، فقم بتقييم المقال ولا تنسى الاشتراك. شكرا لكم على اهتمامكم!