Как известно, в СССР проводились очень серьёзные работы по МГД-преобразованию для ТЭЦ. Главным затыком была высокая требуемая температура и проблема ионизации рабочего тела (даже с применением щелочных присадок). Соответственно - КПД менее ожидавшегося, запредельные требования к магнитам, износ электродов.

Почему отказались от газового/плазменного МГД в реакторах?
Простые прикидки показывают, что газ как рабочее тело в АЗ реактора будет ионизирован по самое "не могу" даже неравновесно. Мощности дозы в АЗ такие, что "холодная", неравновесная плазма в реакторе по степени ионизации была бы сравнима с равновесной при температурах под 10 кК (чего, ессно, ни один материал не выдержал бы).

При этом такая ионизация в реакторе не только требует никаких усилий, она является неотъемлимым условием работы. Все материалы реактора к ней готовы. Так почему же в реакторах не работают МГД-генераторы?
Ведь это позволило бы поднять КПД при резком снижении стоимости/сложности оборудования и повышении его надёжности.

Насколько я знаю, МГД рассматривался для Ген4.
В чём видится главный затык?

Причины в материалах, а также огромных потребностях в гелии на подпитку утечек.
Также рассматривали МГД на жидком натрии, в принципе для БН резерв поднятия КПД на 10-15%.

А какие проблемы с материалами?
Предполагаем работу при тех же температурах.

Что касается гелия, разве это единственный газ-теплоноситель, рассматривавшийся для реакторов?
Как минимум, СО2 точно был опробован и работал в промышленных масштабах (MAGNOX).

Не говоря уж о воде, которая пар при вполне доступных температурах. С водой работают давно и умеют работать неплохо.

Гелий имеет небольшую вероятность поглощения нейтрона с образованием трития/дейтрия которые при высоких темпеатурах дают с металлам гидриды, причем нелько в АЗ, а по всему контуру, создавая центры напряженности и сокращая на порядок ресурс, а также увеличив утечку самого гелия.
СО2 не применим при температурах в 1000С, т.к. под ионозацией разлагается, закоксовывая (отложения углерода как от химического разложения СО2, так и незначительно через нейтронные реакции последоательно кислород=>азот>углерод) и давая атомарный кислород со всеми вытекающими.
Еще в меньшей степени есть реакции продукта рспада под излучением, угарного газа (СО) с его ракцией при высоких температурах с металлами.
Тоже с водяным паром при высоких температурах.
Т.е. проблемы материалов до конца не решены.
Керамика тут не идет из-за низкой теплопроводности.
Есть проект графитового реактора с перегревом пара для турбин 13МПа/560С, но после РБМК его пока не хотят строить.

Есть ощущение, что использование однокомпонентного типа натриевых жидкометаллических МГД-генераторов с температурами характерными для БНов имеющихся вряд ли даст реальный к.п.д. более 10%.
Заметно больший к.п.д. можно получить на двухкомпонентных паро-жидкостных МГД-генераторах (жидкий литий-7 и калиевый пар приемлемые по нейтронно-радиохимическим характеристикам). Однако, для БНов низкотемпературных имеющихся литий и калий все таки придется подогревать индукционно для нормального функционирования паро-жидкостного МГДГ.
Или же придется делать что-то типа перегревательных каналов в БНах специализированных для МГДГ-конегерации.
В принципе, современные вольфрамовые и ниобиевые сплавы позволяют в активной зоне БНов такие каналы для прогрева лития-7 и калия создать.
Другой вопрос в том, сколько лет эксплуатации способны выдержать жидкометаллические и паро-жидкометаллические МГДГ?

Ну еще неон и аргон в качестве газового теплоносителя для некоторых экзотических вариантов космических ЯЭУ.
В принципе, в ходе ядерного деления урана-235 и плутониев в качестве РБГ криптона и ксенона немало генерится, если бы их забирать из твэлов сразу, подогревать высокочастотным разрядом и в МГДГ.

Клиевый пар требует ещеочень много проработок, с распадом страны все исследования свернуты.
Единственно что в эксперементальной установке было, это именно на жидком натрии с КПД как раз 10%+- 0,2%.
Лучшие характерисики показала евтетика натрий-калий.
Потенциал поднятия рассматривался до 14-15%.
Но и тут все заглохло в 93-94 г., оставшись лишь на 1 кВт петле.
Из инертов рассматривался только гелий и частично аргон, как альтернатива гелию, с значительно худшими характерисиками, начиная от теплосъема и кончая ядерными преобразованиями, но зато самый доступный и дешевый, а также их смеси.

Моя придумка на эту тему)
Использовать в качестве термодинамического рабочего тела СКФ раствор натрия в аммиаке - сжимаем (при сверхкритических параметрах), и имеет высокую проводимость (сольватированне электроны в растворе), что позволяет реализовать цикл брайтона без механически движущихся частей.
В принципе, должно работать, но достижимый температурный диапазон не слишком большой, химия подводит.

патент RU2806344

"Формула изобретения
1. Способ магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, включающий создание потока рабочего тела, пропускание потока рабочего тела через поле, создаваемое магнитной системой магнитогидродинамического (МГД) генератора и через электроды, находящиеся в поле МГД генератора для снятия электрической мощности, отличающийся тем, что поток рабочего тела создают в замкнутом контуре с обеспечением его циркуляции или акустических колебаний, в качестве рабочего тела применяют раствор щелочного металла в аммиаке или амине, который доводят до состояния сверхкритического флюида.
...."

Попалась в литературе интересная придумка с МГД, кажется что потенциально пригодная для энергообеспечения собственных нужд реакторов с ЖМТ при расхолаживании.



Суть - отдельная петля циркуляции, в восходящую ветвь - вдув газа/пара, побуждающего циркуляцию, на нисходящей - МГД-генератор.

Ну да.

Только тут чисто нагнетатель чисто гравитационный, а МГД-генератор стоИт на участке с перепадом давления, который обусловлен разницей массы столбов (де-факто, аэролифта с левой стороны и столба жидкости с правой), а вообще говоря, это не обязательно. В этой схеме разница давлений очень ограничена (и она мала - как максимум, атмосфера на метр высоты для свинца, а реально - сильно меньше и метров не может быть очень много).

Если столб металла справа заменить на МГД-нагнетатель, а пар низкого давления снимать не до МГД-генератора, а после, то разница давлений может быть любой.
Такая система может быть главным генератором. Прямое преобразование в первом контуре, без износа, движущихся и обслуживаемых частей.

Правильно мысль уловил?
Кажется неплохой идеей

Именно так.

Только чисто технически блок МГД-насоса, инжекции пара и МГД-генератора должен быть объединён конструктивно.
Возможно даже МГД-насос электрически или индуктивно связать с генератором напрямую для увеличения надёжности и упрощения конструкции.
Но главное - участок высокого давления должен быть как можно меньше.

Вне этого блока - пар или жидкость без давления, металл без давления. Сильно снижает требования к котлу (или реактору) и окружающим системам.

Я такое пробовал/пробую делать с внешним нагревом (от газовой горелки, примуса, печи) на мощности порядка ватт, но пока КПД не удовлетворяет. Как только удовлетворит (хотя бы на уровне турбины для сравнимых параметров пара)... буду патентовать

Имхо, на высокий КПД рассчитывать не приходится - вязкостные потери в ЖМ контуре, МГД-генератор на двухфазном (с пузырями) потоке рабочего тела - всё это ему не способствует.

Однако, есть области применения, где электрический КПД не критичен - например, когенерация тепла и электроэнергии для автономного энергоснабжения (CHP). Или обеспечение собственных нужд в ЯЭУ.
Условно, если такая установка в формате газового или пеллетного котла на 24 - 50 кВт тепла (самый ходовой типоразмер) выдаст 1-2 кВт электроэнергии - это вполне приемлемо (у CHP установок со свободнопоршневым стирлингом - примерно так же).

Удачи в патентовании