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Magnetohydrodynamics (MHD) (Division)

Parent Units:
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
German name: "Magnetohydrodynamik (MHD)".

Contact

web: https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=226
email: e-mail
phone: +49 (0) 351 260-2132 / 3563
fax: +49 (0) 351 260-2007
postal address: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Magnetohydrodynamics (MHD), POB 510119, 01314 Dresden
office address: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Magnetohydrodynamics (MHD), Bautzner Landstraße 400, 01328 Dresden
partner: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Expertise

Die Magnetohydrodynamik (MHD) ist ein spezielles Fachgebiet der Thermohydraulikforschung und befasst sich mit der Wechselwirkung zwischen elektrisch leitfähigen Fluiden und elektromagnetischen Feldern. Die Forschung am HZDR offenbart eine große Bandbreite an Grundlagen- und angewandten Forschungen, die sich von der Hochtemperatur-Energieübertragung, neuen Flüssigmetallbatterien, der Herstellung von Solar-Silizium, einer CO2-freien Wasserstofferzeugung, dem Einsatz von Flüssigmetalltargets in Neutronenquellen und Transmutationsanlagen, dem Gießen von Stahl und Leichtmetallen, Schweiß- und Lötprozessen, bis zu grundlegenden Laborexperimenten mit Bezug zu flüssigmetallgekühlten Systemen, der Materialverarbeitung oder der Geo- und Astrophysik erstreckt. Aufbauend auf grundlegenden Untersuchungen zu Strömungsinstabilitäten und Turbulenz unter Magnetfeldeinfluss oder zur Selbsterregung von Magnetfeldern in Flüssigmetallströmungen werden technologische Anwendungen beispielsweise in der Halbleitertechnik, der Metallurgie und der Elektrochemie erschlossen. Die Entwicklung von leistungsfähigen und robusten Messtechniken für Flüssigmetallströmungen ist wichtiger Bestandteil dieser Arbeiten. Diese enge Verbindung von Grundlagen- und Anwendungsforschung ist von DFG und Wissenschaftsrat als deutschlandweit singulär eingeschätzt worden. Die Bündelung der MHD-Forschung im Dresdener Raum wird in Kooperation mit der TU Dresden weiter gefestigt und zu einem europäischen Zentrum ausgebaut. Bereits jetzt stellt das Vorhaben eine Forschungsaktivität von internationalem Rang dar. Die Arbeitsgruppe ist an einer Vielzahl von EU-Projekten, nationalen Förderprojekten und Industriekooperationen beteiligt.

In der Helmholtz-Allianz LIMTECH werden die Kompetenzen der Helmholtz-Zentren HZDR und KIT sowie führender Universitäten auf dem innovativen und ungemein interdisziplinären Gebiet der „Flüssigmetall-Technologien“ gebündelt. Mit dem erstmaligen strategischen Zusammenbringen der Helmholtz-Einrichtungen mit universitären Institutionen sollen Durchbrüche bei einer Reihe technologischer Aufgaben erzielt werden. Auf diese Weise soll die teils bereits vorhandene, weltweit führende Position der deutschen Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet weiter ausgebaut werden.

Die Arbeiten sind im Forschungsbereich Energie der Helmholtz Gemeinschaft angesiedelt, besitzen aber auch interessante Verbindungen zu Arbeiten in den Bereichen Erde und Umwelt, Struktur der Materie und Schlüsseltechnologien. Die Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz steht beispielsweise im Vordergrund von Forschungsprojekten, die sich mit dem Aufbereiten, Gießen und Erstarren von Metallen oder der Herstellung von Solar-Silizium aus der Schmelze befassen. Die Arbeiten zur Entwicklung von Flüssigmetallbatterien sind wesentlich vor dem Hintergrund des Aufbaus eines neuen Energieversorgungssystems auf der Basis erneuerbarer Energien. Der sichere Betrieb von nuklearen Reaktoren oder Solarkraftwerken mit Flüssigmetallkühlung erfordert eine sichere und zuverlässige Instrumentierung. Auch hier liefert das HZDR durch die Entwicklung innovativer Messtechniken für Flüssigmetalle wesentliche Beiträge.

 

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Magnetohydrodynamics (MHD) is the research area focusing on the dynamics of electrically conducting liquids under the influence of electromagnetic fields. The research activities at HZDR cover a wide range from fundamental to applied research comprising activities in the fields of high-temperature energy conversion systems, new kinds of liquid metal batteries, the production of solar-grade silicon, CO2 free production of hydrogen, liquid metal targets in modern neutron or particle sources and transmutation systems, casting and solidification of steel and light metals, welding and soldering processes, to basic laboratory experiments with relevance to liquid metal cooled systems, materials processing as well as to geo- and astrophysics. The knowledge and experiences arising from the fundamental research activities provide a solid basis for the development of innovative MHD technologies in the branches metallurgy, casting, crystal growth and electrochemistry. The availability of appropriate measurement techniques is a necessity for any experimental work on liquid metal technologies and therefore a fundamental prerequisite for our research program. During the last two decades, considerable effort was spent at HZDR on the development and qualification of techniques to measure the flow in metallic melts. Especially, significant progress has been achieved in the field of non-invasive measuring techniques such as inductive and ultrasonic methods or the X-ray radioscopy.

The Helmholtz Alliance LIMTECH bundles the R&D activities on Liquid Metal Technologies as they had grown over the past decade mainly at the Helmholtz centers HZDR and KIT. In the same period of time, related activities at universities experienced a strong development, in particular in Dresden, Freiberg, Ilmenau and Hannover. The basic idea of LIMTECH consists in a joint research program among those partners, addressing break-through technological goals by bringing together for the first time all relevant Helmholtz and university institutions.

Most of the MHD research activities at HZDR belong to the programs of Renewable Energies and Efficient Energy Conversion in frame of the research field Energy of the Helmholtz Association. In addition there are attractive links also to the research fields Earth and Environment, Structure of Matter and Key Technologies. Research concerns the goal to increase energy and resource efficiency in metal refining, casting and solidification as well as the photovoltaic silicon production. The use of liquid metals as heat carriers allows running and exploiting energy conversion processes at higher temperature levels, thus increasing their efficiency. Of course, such liquid metal systems must be operated in a safe and fully controlled way. This is possible today since recently developed measurement techniques at HZDR have been proven to enable a complete monitoring of those systems. Liquid Metal Batteries are a very promising concept for economic storage of energy. With the growing role of solar and wind power in the German energy production, large scale storage becomes a key point for a functional power grid.

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Last Update

Last updated at: 2017-12-12 12:47