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氦气在国防工业中的应用

氦气广泛应用于航空航天、核工业、新兴材料制造焊接等国防科技领域,而且在半导体制造、高端医疗器械、精密分析仪器、超导、光电子产品制造、量子计算机等高新技术产业中不可替代。本篇主要介绍氦气在国防工业中的应用。

氦气广泛应用于国防工业,是保障国家安全的非燃料矿产和原材料

(1)火箭、宇宙飞船、液体燃料导弹等在加注燃料之前,必须使用氦清洗增压液氢罐和管道系统。因为在液氢的低温环境中,任何其他惰性气体,如氮气或氩气都会冻结并与液氢混合堵塞管道和阀门,而氦是唯一液化温度远低于氢的惰性物质,在这个应用上氦是无法替代的。

(2)第四代核反应堆中,反应堆设计采用高达790℃的气体冷媒温度,在此温度下,只有氦(4He)具有必需的化学稳定性、惰性、高传热速率、低动力学压力损失和低中子有效截面。这一方面,氦气也是是无法替代的,并且将是未来氦气需求增长的主要动力。

(3)在航空航天金属加工领域,氦气也不可或缺。在金属焊接和冶炼时,为了阻止其与大气中的氧和氮反应,必须用惰性气体保护。在合金制造方面,氦与其他气体的混合物在等离子体电弧装置中作为工作介质,可生产50000K以上的等离子体射流,来切割金属和喷镶耐熔的合金。

(4)氦的另一个重要的应用是氦的同位素3He可用作核燃料。3He能与氢的同位素氘可发生核聚变反应,产生巨大能量。这个核聚变反应相比于前两代核聚变,优点在于聚变过程中不产生中子、反应过程易于控制,既环保又安全。因此被科学家公认为高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。虽然在地球上氦同位素以4He为主,但对月球土壤的初步研究表明,在月球地壳表层发现了上百万吨3He,足够地球使用上万年。目前各国科学家正围绕地球和月球上3He的储量、采掘、提纯、运输及环境保护等问题开展相关研究,也许不久后的未来,3He将会成为常规可用的新能源。


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