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セシウム:事実と数字3(宇宙船エンジン)

投稿日時: 02/02 システム管理者

 

 

 

 

 

 

 

セシウムはどのようにして原子力施設に行き、そこで何をするのでしょうか?

セシウムは2つの理由でそこにある可能性があります。第一に、放射性セシウムは、ウランが原子炉で核分裂するときに生成されます。そのようなセシウムはまだましな方です。結局のところ、それは強い放射能と長い寿命を持っているので、原発事故後の長期的な悪影響につながるのは放射性セシウムです。そして第二に、原発を設計するエンジニアは、セシウムを核または熱核施設に意識的に配置します。その理由は、電子管の陰極にセシウム層を塗布すると、電子の仕事関数が急激に低下するためです。つまり、追加の努力をしなくても、このようなランプの電流が増加します。原子力施設はそれとどのように係るのかだろうか?

惑星間宇宙工学の開発者は、原子力発電所がなければ、太陽系の惑星へ宇宙船の飛行は不可能であると確信しています。ただし、このような施設では、熱を地球に適用できる電気に変換するという原則は使用できません。この寸法では、蒸気エンジンを宇宙に配置することはできません。そのため、1970年代には、ソビエトのライプンスキー物理・電力工学研究所とクラスナヤ・ズヴェズダ研究・生産協会の技術者が、別の原理に基づいてトパーズ核施設を設計しました。

熱は熱放射によって直接電気に変換されました。対応するデバイスは電子ランプであり、電子は加熱された陰極から飛び出して冷たい陽極に飛んで、回路に電流を供給します。陰極は原子炉の熱で加熱されます。そのため、陰極にセシウムの層があれば、電子電流は何倍にもなります。

しかし、どのようにしてセシウムを熱陰極に保つのですか?このために彼らはそのようなトリックを思いついた。電極間のギャップは非常に小さく、数百ミクロンです。したがって、セシウムは陰極に堆積しませんでしたが、その原子からのガスはこのギャップを通してポンプで送られました。いくつかの原子は最終的に陰極表面に到達し、陰極表面からの電子の脱出を促進しました。「トパーズ」のテストは1987年と1988年にそれぞれ衛星「コスモス-1818」と「コスモス-1867」で成功しましたが、チェルノブイリ事故後、この種の作業は削減されました。彼らはアメリカ人と協力して再開しましたが、90年代後半にこのプログラムも終了しました。

セシウムは、核物理学SB ASソ連の研究所からノボシビルスクの物理学者によって発明された施設で同様の役割を果たしたが、発電のためではなく、全く別のタスクのためのものである。彼らは、加速器で使用するために、負に帯電した水素イオンのビームを生成する必要がありました。正イオンを作る方法は多かれ少なかれ明らかであるが、それは原子をイオン化することが必要である - 光で電子を引き裂くために、例えば。しかし、どうやってマイナスイオンを作るのか?このようなイオンは、電子管の陰極に水素分子を衝突させることで得られる。それを残して電子を拾うことによって、分子はその安定性を失い、すぐに水素原子とマイナスイオンに崩壊します。陰極にセシウムをコーティングすることで、電子が逃げやすくなり、水素イオンが何十倍も生成されやすくなることがわかりました。

現在、熱核科学者はそのようなイオン源を使用したいと考えています。彼らの仕事は、燃料、つまり重水素原子を加熱して、プラズマに入るときに冷却しないようにすることです。そして、加熱するということは、原子に高速の動きを与えることを意味します。ただし、中性原子の加速はイオンよりもはるかに困難です。そのため、イオンを作り、分散させ、中和するという発想が生まれました。中和は他の原子との衝突で行われますが、電荷が正の場合、イオンの速度が速いほど衝突の確率は低くなります。電荷が負ならばそうではありません。そのため、ITERAの建設に伴い、強力なマイナス水素イオン源を作ることが急務となり、セシウムを使わずにはいられなくなりました。このようなソースでは大電流が予想されるため、セシウムを含む陰極だけでなく、その層を常時再生するシステム全体が必要となる。開発されています。

セシウムは宇宙エンジンで使用されていますか?
いいえ、アメリカ人は加速されたセシウムイオンのジェット気流を宇宙船に提供しようとしましたが、成功しませんでした。現在、宇宙イオンエンジンの作動流体はキセノンであり、これはセシウムと同じくらい重い。