Криогенная техника
Криоге́нная те́хника, техника получения и использования температур ниже 120 К (криогенных температур). Средствами криогенной техники производят сжижение газов, их хранение и транспортировку, разделение газовых смесей и изотопов.
Основы криогенной техники заложили Дж. Дьюар, Х. Камерлинг-Оннес, У. Ф. Джиок, П. Л. Капица и ряд других учёных.
В 20 в. развитию криогенной техники способствовало её применение в ракетной технике и космических исследованиях. До второй мировой войны криогенные температуры использовались редко. Температуры, достигаемые ожижением неона, водорода, гелия, – лишь для научных исследований в единичных лабораториях мира. Минимальная температура, зафиксированная учёными в лабораторных условиях (на 2021), на 38 триллионных долей градуса превышала абсолютный ноль, который равен – 273,15 С.
Применение
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 эффекта Джозефсона, и т. п.);
создание аппаратуры для проведения научных исследований при криогенных температурах (например, имитирующей условия космического вакуума).
Криогенная техника также применяется для решения научных проблем, требующих создания криогенных температур. К таким проблемам относятся управляемый термоядерный синтез и 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.
Использование криогенной техники в ряде областей науки и техники привело к возникновению отдельных самостоятельных направлений: в электронике – криоэлектроники, в медицине – криохирургии и др.
Криогенные установки
Базовые криогенные установки включают 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 металлургический, химический, атомной промышленности и энергетике;
криогенные установки производства и хранения компонентов ракетного топлива (жидкие кислород, водород);
установки, 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.