Криогенная техника

КРИОГЕННАЯ ТЕХНИКА, техника создания и применения температур ниже 120 К (криогенных температур). Основы криогенной техники заложили Дж. Дьюар, Х. Камерлинг-Оннес, У. Ф. Джиок, П. Л. Капица и др. В 20 веке развитию криогенной техники способствовало её применение в ракетной технике и космических исследованиях. До 2-й мировой войны криогенные температуры использовались редко; температуры, достигаемые ожижением неона, водорода, гелия, – лишь для научных исследований в единичных лабораториях мира. Минимальная температура, зафиксированная учёными, составляет 0,0008 К (на 2008).

Основные проблемы, решаемые криогенной техникой: разделение газовых смесей и изотопов низкотемпературными методами (например, промышленное получение чистых азота, кислорода и инертных газов из воздуха; выделение дейтерия ректификацией жидкого водорода); сжижение газов (азота, кислорода, гелия и др.), их хранение и транспортирование в жидком состоянии; охлаждение и термокриостатирование различных устройств, в том числе электронных (квантовых усилителей и генераторов, приёмников ИК-излучения, приборов, работающих на основе Джозефсона эффекта, и т.п.); создание аппаратуры для проведения научных исследований при криогенных температурах (например, имитирующей условия космического вакуума) и др. Основу криогенной техники составляют криогенные установки, включающие криостаты, компрессоры (поршневые, турбокомпрессоры, винтовые, мембранные), детандеры, холодильные машины, вакуумные насосы, теплообменные аппараты, ректификационные колонны и др. Широкое распространение получили: воздухоразделительные установки, создающие условия для технологических процессов в металлургической, химической, атомной промышленности и энергетике; криогенные установки производства и хранения компонентов ракетного топлива (жидкие кислород, водород), обеспечивающие работоспособность ракетно-космических комплексов; мощные крионасосы для создания высокого вакуума; криогенные системы для охлаждения сверхпроводящих обмоток электрических машин и магнитов, лазеров и мазеров; криохирургическое и криотерапевтическое оборудование; криогенные резервуары для хранения и транспортирования сжиженных газов и др. Криогенная техника также применяется для решения научных проблем, требующих создания криогенных температур, например: управляемый термоядерный синтез, магнитогидродинамический способ преобразования энергии. Наряду с созданием крупнейших ожижителей и криогенных установок, разрабатываются миниатюрные охладители (размером не больше ладони) для навигационных приборов, различных устройств радиоэлектроники и вычислительной техники.

Реклама

Применение криогенной техники в ряде областей науки и техники привело к возникновению отдельных самостоятельных направлений: в электронике – криоэлектроники, в медицине – криохирургии и др.

Лит.: Архаров А. М., Марфенина И. В., Микулин Е. И. Криогенные системы. 3-е изд. М., 1996. Т. 1: Основы теории и расчета; Мааке В., Эккерт Г. Ю., Кошпен Ж. Польманн: Учебник по холодильной технике. М., 1998; Теплофизические свойства криопродуктов. М., 2001.

И. А. Архаров, Е. С. Навасардян.