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文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2023-09-20 10:58:02【 】
为何液氦是理想的超低温冷却剂

高纯氦气


元素被称为最最不活跃的元素之一,通常存在于气态形态中,无色无味。它在气体状态

下非常难液化,并且不可能以标准大气压固化。由于其独特的物理性质,液态氦已成为许

多行业中的冷却剂。

一、反应堆冷却剂的情况

冷却剂是用于冷却核反应堆堆芯,并将堆芯释放的热量带出核反应堆的介质,也被称为载

热剂。简单来说,冷却剂是一种能够导出高温物体热能,并使物体降温的物质。

针对这种类型的冷却剂,除了需要具备一般的热工和水力学性能外,还要求其具有小的热

中子吸收截面、弱的感生放射性、良好的辐照稳定性,并且与反应堆结构材料能够有良好

的相容性。

常见的散热介质包括轻水、重水、二氧化碳和氦气等。
二、液氦冷却的性质

液态氦是一种主要用作低温源的物质,它被用作超级冷却剂。原因在于氦具有非常低的熔

点和沸点,常温下没有三相点,而且是唯一一种在大气压和0k下不会固化的物质。经过重

复的冷却和加压处理后,液态氦的表面张力很小,导热性很强,黏度极低,甚至可以达到

近绝对零度的低温(约为-273.15℃)。这个特性使得氦成为没有其他低温冷源可以代替

的超级冷却剂。

此外,氦的化学性质非常稳定,几乎不与其他任何元素发生化学反应。换句话说,氦作为

制冷剂时不会与被冷却的物体产生反应,也不会改变其任何特性,因此也不会造成额外的

损耗。

三、液氦的冷却应用广泛。

液氦的低温冷却技术在领域中被广泛应用,比如超导技术。目前所有超导材料都需要在-130

℃以下的低温环境下才能展现出超导特性。然而,大多数情况下,只有液氦能够相对简单地

实现如此极低的温度。低温超导技术在电池相关领域得到广泛应用,比如交通行业的磁悬浮

列车,以及医疗领域的核磁共振成像设备等,都需要使用液氦。

我国已经成功通过验收和成果鉴定,并已经完成了重要的科研装备项目——"液氦到超流氦温

区大型低温制冷系统研制"。这个项目在技术分析和应用领域有广泛的应用。无论是液氦还是

超流氦温区大型低温制冷设备,都是氦资源开采、航天工程、氢能利用和大型科学装置运行

所必需的基础设施。

随着社会经济高速发展,我国已成为大型低温制冷设备的大规模使用国家。液氦作为制造超

低温的“神奇工具”,预计未来市场潜力巨大。


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