氦元素被稱為最最不活躍的元素之一,通常存在于氣態形態中,無色無味。它在氣體狀態
下非常難液化,并且不可能以標準大氣壓固化。由于其獨特的物理性質,液態氦已成為許
多行業中的冷卻劑。
一、反應堆冷卻劑的情況冷卻劑是用于冷卻核反應堆堆芯,并將堆芯釋放的熱量帶出核反應堆的介質,也被稱為載
熱劑。簡單來說,冷卻劑是一種能夠導出高溫物體熱能,并使物體降溫的物質。
針對這種類型的冷卻劑,除了需要具備一般的熱工和水力學性能外,還要求其具有小的熱
中子吸收截面、弱的感生放射性、良好的輻照穩定性,并且與反應堆結構材料能夠有良好
的相容性。
常見的散熱介質包括輕水、重水、二氧化碳和氦氣等。液態氦是一種主要用作低溫源的物質,它被用作超級冷卻劑。原因在于氦具有非常低的熔
點和沸點,常溫下沒有三相點,而且是唯一一種在大氣壓和0K下不會固化的物質。經過重
復的冷卻和加壓處理后,液態氦的表面張力很小,導熱性很強,黏度極低,甚至可以達到
接近絕對零度的低溫(約為-273.15℃)。這個特性使得氦成為沒有其他低溫冷源可以代替
的超級冷卻劑。
此外,氦的化學性質非常穩定,幾乎不與其他任何元素發生化學反應。換句話說,氦作為
制冷劑時不會與被冷卻的物體產生反應,也不會改變其任何特性,因此也不會造成額外的
損耗。
三、液氦的冷卻應用廣泛。液氦的低溫冷卻技術在領域中被廣泛應用,比如超導技術。目前所有超導材料都需要在-130
℃以下的低溫環境下才能展現出超導特性。然而,大多數情況下,只有液氦能夠相對簡單地
實現如此極低的溫度。低溫超導技術在電池相關領域得到廣泛應用,比如交通行業的磁懸浮
列車,以及醫療領域的核磁共振成像設備等,都需要使用液氦。
我國已經成功通過驗收和成果鑒定,并已經完成了重要的科研裝備項目——"液氦到超流氦溫
區大型低溫制冷系統研制"。這個項目在技術分析和應用領域有廣泛的應用。無論是液氦還是
超流氦溫區大型低溫制冷設備,都是氦資源開采、航天工程、氫能利用和大型科學裝置運行
所必需的基礎設施。
隨著社會經濟高速發展,我國已成為大型低溫制冷設備的大規模使用國家。液氦作為制造超
低溫的“神奇工具”,預計未來市場潛力巨大。