Trong các lò phản ứng hạt nhân, bơm điện từ được sử dụng để bơm kim loại lỏng (như natri lỏng) làm chất làm mát. Không giống như bơm cơ học truyền thống, bơm điện từ không có bộ phận chuyển đ
27/28
Trong các lò phản ứng hạt nhân, bơm điện từ được sử dụng để bơm kim loại lỏng (như natri lỏng) làm chất làm mát. Không giống như bơm cơ học truyền thống, bơm điện từ không có bộ phận chuyển động mà sử dụng trực tiếp lực từ để đẩy dòng kim loại lỏng.
Một máy bơm điện từ có đoạn ống dẫn kim loại lỏng với tiết diện thẳng là một hình chữ nhật. Từ trường đều có cảm ứng từ \(B = 0,5\) T xuyên qua và vuông góc với hai mặt bên của ống, khoảng cách giữa hai mặt bên này là \(a = 2,0\) cm. Một dòng điện không đổi có cường độ \(I = 200\) A được cung cấp đi qua khối kim loại lỏng giữa mặt trên và mặt dưới của ống, khoảng cách giữa hai mặt này là \(b = 5,0\) cm (chiều dòng điện vuông góc với hướng của từ trường và vuông góc với chiều dòng chảy). Biết bơm điện từ này hoạt động và duy trì một lưu lượng dòng chảy kim loại lỏng là \(Q = 1,7\) lít/s. Bỏ qua các hao phí do điện trở và ma sát thành ống. Công suất cơ học cực đại mà lực từ của bơm đã truyền cho dòng kim loại lỏng là bao nhiêu W (làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Lực từ tác dụng lên khối kim loại lỏng có độ lớn:
\(F = BIl\)trong đó \(l\) là chiều dài đoạn dòng điện nằm trong từ trường, ở đây
\(l = b = 5,0\;{\rm{cm}} = 0,05\;{\rm{m}}.\)Suy ra
\(F = 0,5 \cdot 200 \cdot 0,05 = 5\;{\rm{N}}.\)Lưu lượng thể tích:
\(Q = 1,7\;{\rm{lít/s}} = 1,7 \cdot {10^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}/{\rm{s}}.\)Tiết diện ống:
\(S = ab = 0,02 \cdot 0,05 = {10^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^2}.\)Vận tốc dòng chảy:
\(v = \frac{Q}{S} = \frac{{1,7 \cdot {{10}^{ - 3}}}}{{{{10}^{ - 3}}}} = 1,7\;{\rm{m/s}}.\)Công suất cơ học cực đại:
\(P = Fv = 5 \cdot 1,7 = 8,5\;{\rm{W}}.\)