RU2701394C1 - Device for collection of helium-3 - Google Patents
Device for collection of helium-3 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701394C1 RU2701394C1 RU2019107668A RU2019107668A RU2701394C1 RU 2701394 C1 RU2701394 C1 RU 2701394C1 RU 2019107668 A RU2019107668 A RU 2019107668A RU 2019107668 A RU2019107668 A RU 2019107668A RU 2701394 C1 RU2701394 C1 RU 2701394C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helium
- funnel
- regolith
- cooling system
- reservoir
- Prior art date
Links
- SWQJXJOGLNCZEY-BJUDXGSMSA-N helium-3 atom Chemical compound [3He] SWQJXJOGLNCZEY-BJUDXGSMSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/16—Extraterrestrial cars
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C51/00—Apparatus for, or methods of, winning materials from extraterrestrial sources
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сфере космических технологии и космической техники и может быть использовано для изготовления устройств для сбора гелия-3 на Луне, а также для наземной экспериментальной отработки указанных технологий и устройств.The invention relates to the field of space technology and space technology and can be used for the manufacture of devices for collecting helium-3 on the moon, as well as for ground experimental testing of these technologies and devices.
Из уровня техники известно устройство для сбора гелия-3 из газов, выделяющихся совместно с гелием-3 и гелием-4 из реголита, который нагревают солнечными лучами с помощью гелиоконцентратора, установленного на средстве лунной подвижной техники, снабженном подвижной механической частью, причем солнечные лучи концентрируют на поверхности реголита, а над местом концентрации солнечных лучей с помощью подвижной механической части размещают резервуар, снабженный системой охлаждения и компрессором, при этом системой охлаждения снабжено обращенное в сторону реголита воронкообразное устье резервуара. Система охлаждения выполнена охлаждающей смесь газов до перевода газов, кроме гелия, в жидкое состояние. Воронкообразное устье выполнено открытым в расширенной части /RU 2680851 C1; F25J 3/08; 14.05.2018; 28.02.2019/.A device is known from the prior art for collecting helium-3 from gases released together with helium-3 and helium-4 from regolith, which is heated by solar rays using a solar concentrator mounted on a lunar mobile vehicle equipped with a movable mechanical part, and the sun's rays are concentrated on the surface of the regolith, and above the place of concentration of sunlight using a movable mechanical part, place a tank equipped with a cooling system and a compressor, while the cooling system is equipped with Noah towards regolith funnel-shaped mouth of the tank. The cooling system is made to cool the mixture of gases until the gases, except helium, are transferred to the liquid state. The funnel-shaped mouth is open in the extended part / RU 2680851 C1; F25J 3/08; 05/14/2018; 02/28/2019 /.
Выполнение системы охлаждения охлаждающей смесь газов до перевода газов, кроме гелия, в жидкое состояние, оставляет гелий в газообразном состоянии, что приводит к тому, что в резервуар гелий-3 собирается в смеси с гелием-4, что снижает эффективность сбора гелия-3 на Луне. Выполнение воронкообразного устья открытым в расширенной части не позволяет использовать воронкообразное устье для разделения гелия-3 и гелия-4, что также снижает эффективность сбора гелия-3 на Луне.The implementation of the cooling system cooling the mixture of gases before transferring the gases, except helium, to the liquid state, leaves helium in a gaseous state, which leads to the fact that helium-3 is collected in the tank in a mixture with helium-4, which reduces the efficiency of the collection of helium-3 by The moon. Performing a funnel-shaped mouth open in the expanded part does not allow the use of a funnel-shaped mouth to separate helium-3 and helium-4, which also reduces the efficiency of collecting helium-3 on the moon.
Задачей изобретения является повышение эффективности сбора гелия-3 на Луне.The objective of the invention is to increase the efficiency of the collection of helium-3 on the moon.
Указанная задача решена за счет того, что в устройстве для сбора гелия-3 из газов, выделяющихся совместно с гелием-3 и гелием-4 из реголита, который нагревают солнечными лучами с помощью гелиоконцентратора, установленного на средстве лунной подвижной техники, снабженном подвижной механической частью, причем солнечные лучи концентрируют на поверхности реголита, а над местом концентрации солнечных лучей с помощью подвижной механической части размещают резервуар, снабженный системой охлаждения и компрессором, при этом системой охлаждения снабжено обращенное в сторону реголита воронкообразное устье резервуара, система охлаждения выполнена охлаждающей гелий-4 до сверхтекучего состояния, а воронкообразное устье выполнено герметично закрываемым в расширенной части.This problem is solved due to the fact that in the device for collecting helium-3 from gases released together with helium-3 and helium-4 from regolith, which is heated by the sun using a helioconcentrator mounted on a lunar mobile vehicle equipped with a movable mechanical part moreover, the sun's rays are concentrated on the surface of the regolith, and a tank equipped with a cooling system and a compressor, and a cooling system, are placed above the place of concentration of sun rays using a movable mechanical part nabzheno facing towards the mouth of the reservoir regolite funnel, a cooling system is arranged a cooling helium-4 to a superfluid state, and holds the mouth of the funnel is sealed in the expanded portion.
Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных отличительных признаков: выполнением системы охлаждения охлаждающей гелий-4 до сверхтекучего состояния; выполнением воронкообразного устья герметично закрываемым в расширенной части.The invention is characterized by the following set of essential distinguishing features: the implementation of a cooling system for cooling helium-4 to a superfluid state; the implementation of a funnel-shaped mouth tightly closed in the expanded part.
Указанная совокупность существенных отличительных признаков позволяет повысить эффективность сбора гелия-3 на Луне.The specified set of essential distinguishing features allows to increase the efficiency of the collection of helium-3 on the moon.
Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 схематично изображено устройство для сбора гелия-3, общий вид на стадии сбора газов, выделяющихся из реголита; на фиг. 2 - то же, на стадии разделения гелия-3 и гелия-4.The invention is illustrated by the drawing, in which in FIG. 1 schematically shows a device for collecting helium-3, a General view of the stage of collecting gases released from regolith; in FIG. 2 - the same, at the stage of separation of helium-3 and helium-4.
Устройство содержит гелиоконцентратор 1, установленный на средстве лунной подвижной техники 2, снабженном подвижной механической частью 3. Солнечные лучи концентрируют на поверхности реголита 4, при этом над местом концентрации солнечных лучей с помощью подвижной механической части 3 размещают резервуар 5 с обращенным в сторону реголита 4 воронкообразным устьем 6, снабженным системой охлаждения 7 и компрессором 8. Резервуар 5 снабжен клапаном 9. Воронкообразное устье 6 выполнено герметично закрываемым в расширенной части, например, крышкой 10.The device comprises a
Нагрев поверхности реголита 4 выполняют в лунных условиях с помощью гелиоконцентратора 1, под которым понимается одна или несколько линз и/или зеркал, собирающих солнечные лучи для повышения плотности солнечной радиации. Гелиоконцентратор 1 может иметь гладкую непрерывную или прерывистую поверхность и представлять собой систему подвижных и/или неподвижных, искривленных и/или плоских зеркал и/или линз, в т.ч. надувных из полимерных прозрачных и металлизированных пленок /Большая советская энциклопедия, третье изд., т. 6, стр. 195-196, столбцы 573-574/. При нагреве до 600°С десорбируется 75% содержащегося в реголите гелия-3, при нагреве до 800°С - 95% гелия-3 /Техника - молодежи, 2006, №4, стр. 4, столбец 2/.The surface of the
Гелий-3 и гелий-4 из смеси газов, выделяющихся из реголита 4 при его нагреве, собирают методом глубокого охлаждения смеси, отделяя гелий на основе его свойства сжижаться труднее всех остальных газов. для этого используют систему охлаждения 7. Выделяющиеся из реголита 4 газы, кроме гелия, контактируя с системой охлаждения 7 воронкообразного устья 6 и переходя в жидкое состояние, конденсируются на поверхности воронкообразного устья 6. Гелий, оставаясь в газообразном состоянии, направляемый внутренней поверхностью воронкообразного устья 6, вследствие своей легкости поднимается из нижней /широкой/ части в верхнюю /узкую/ часть воронкообразного устья 6, в которой размещен компрессор 8, и собирается в резервуар 5.Helium-3 and helium-4 from a mixture of gases released from
Наполненный гелием-3 и гелием-4 резервуар 5 переворачивают воронкообразным устьем 6 вбок или вверх и выключают систему охлаждения 7. Конденсировавшиеся на поверхности воронкообразного устья 6 сопутствующие газы переходят в газообразное состояние и покидают поверхность воронкообразного устья 6, перемещаясь в лунный вакуум. Для ускорения этого процесса воронкообразное устье 6 может быть сориентировано широкой частью по направлению к солнечным лучам.The
После освобождения воронкообразного устья 6 от конденсата сопутствующих газов приступают к разделению гелия-3 и гелия-4. Холодные условия Луны упрощают задачу разделения: поверхность реголита 4 перед восходом остывает до 100 К, а в тени даже достижима "температура открытого космоса" - 4 К /Техника - молодежи, 2006, №4, стр. 4, столбец 2/. Резервуар 5 перемещают в тень, разворачивают расширенной частью воронкообразного устья 6 вбок и герметично закупоривают расширенную часть воронкообразного устья 6, например, крышкой 10. Затем открывают клапан 9 резервуара 5 и включают систему охлаждения 7 до охлаждения гелия-4 до сверхтекучего состояния - ниже 2,1 К /Техника - молодежи, 2006, №4, стр. 4, столбец 2/. Для разделения изотопов используют свойство сверхтекучести жидкого гелия-4, который может самостоятельно перетечь в соседнюю емкость, оставив после себя только несвехтекучий гелий-3 /Наука и жизнь, 2004, №8, стр. 16, левая колонка/. Герметичная крышка 10 создает из воронкообразного устья 6 сообщающуюся через клапан 9 с резервуаром 5 закрытую емкость, в которую перетекает сверхтекучий гелий-4.After releasing the funnel-
После перетекания гелия-4 клапан 9 резервуара 5 закрывают, а крышку 10, наоборот, открывают, выключая систему охлаждения 7. Гелий-4 переходит в газообразное состояние и перемещается в лунный вакуум. В резервуаре 5 остается гелий-3, который может в дальнейшем храниться в сжатом или сжиженном состоянии.After the helium-4 flows over, the
Крышка 10 может быть сопряжена с воронкообразным устьем 6 или выполнена раздельной, надеваемой на стадии разделения гелия-3 и гелия-4. Подвижная механическая часть 3 может быть выполнена, например, в виде манипулятора.The
Изобретение осуществляют с помощью известных методов и средств.The invention is carried out using known methods and means.
Выполнение системы охлаждения 7 охлаждающей гелий-4 до сверхтекучего состояния за счет различия свойств сверхтекучего гелия-4 и несверхтекучего гелия-3 позволяет путем охлаждения отделить гелий-4 от гелия-3, оставив в резервуаре 5 гелий-3, что повышает эффективность сбора гелия-3 на Луне. При этом выполнение воронкообразного устья 6 герметично закрываемым в расширенной части позволяет создать связанную с резервуаром 5 закрытую емкость, в которую перетекает сверхтекучий гелий-4 из резервуара 5, в котором остается гелий-3, что также способствует повышению эффективности сбора гелия-3 на Луне.The implementation of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107668A RU2701394C1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Device for collection of helium-3 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107668A RU2701394C1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Device for collection of helium-3 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2701394C1 true RU2701394C1 (en) | 2019-09-26 |
Family
ID=68063458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019107668A RU2701394C1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Device for collection of helium-3 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2701394C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024137560A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | Interlune Corporation | Lunar regolith processing system for mining and beneficiation |
| US12186699B1 (en) * | 2024-07-09 | 2025-01-07 | Lunar Helium-3 Mining, Llc | Cryogen chamber with adsorber |
| CN119773996A (en) * | 2023-10-05 | 2025-04-08 | 月球氦-3开采有限责任公司 | Rover clearing debris |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055206C1 (en) * | 1993-06-25 | 1996-02-27 | Александр Серафимович Борисов | Method for developing moon soil for obtaining helium-3 and device for implementation the same |
| RU2353775C1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-04-27 | Тамара Георгиевна Дудина | COMPLEX OF FACILITIES FOR EXTRACTION OF He3 FROM LUNAR SOIL |
| US20110168164A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | Zillmer Andrew J | In situ regolith gas recovery system |
| US9052452B2 (en) * | 2013-09-09 | 2015-06-09 | Ut-Batelle, Llc | Solar concentrator with integrated tracking and light delivery system with collimation |
| US9581021B2 (en) * | 2014-07-22 | 2017-02-28 | Edwin Ethridge | System for extraction of volatiles from planetary bodies using microwave and RF processes |
| RU2680851C1 (en) * | 2018-05-14 | 2019-02-28 | Александр Федорович Попов | Device for helium-3 and helium-4 collection |
-
2019
- 2019-03-18 RU RU2019107668A patent/RU2701394C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055206C1 (en) * | 1993-06-25 | 1996-02-27 | Александр Серафимович Борисов | Method for developing moon soil for obtaining helium-3 and device for implementation the same |
| RU2353775C1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-04-27 | Тамара Георгиевна Дудина | COMPLEX OF FACILITIES FOR EXTRACTION OF He3 FROM LUNAR SOIL |
| US20110168164A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | Zillmer Andrew J | In situ regolith gas recovery system |
| US9052452B2 (en) * | 2013-09-09 | 2015-06-09 | Ut-Batelle, Llc | Solar concentrator with integrated tracking and light delivery system with collimation |
| US9581021B2 (en) * | 2014-07-22 | 2017-02-28 | Edwin Ethridge | System for extraction of volatiles from planetary bodies using microwave and RF processes |
| RU2680851C1 (en) * | 2018-05-14 | 2019-02-28 | Александр Федорович Попов | Device for helium-3 and helium-4 collection |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Способы получения гелия. Сварка и сварщик. 22.03.2018. Найдено 09.09.2019 в интернет: https://web.archive.org/web/*http://weldering.com/sposoby-poluchenie-geliya. Сокровище Луны - гелий-3. Военное обозрение. 25 февраля 2013. Найдено 09.09.2019 в интернет: https://web.archive.org/web/*/https://topwar.ru/24664-sokrovische-luny-geliy-3.html. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024137560A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | Interlune Corporation | Lunar regolith processing system for mining and beneficiation |
| CN119773996A (en) * | 2023-10-05 | 2025-04-08 | 月球氦-3开采有限责任公司 | Rover clearing debris |
| US12186699B1 (en) * | 2024-07-09 | 2025-01-07 | Lunar Helium-3 Mining, Llc | Cryogen chamber with adsorber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2701394C1 (en) | Device for collection of helium-3 | |
| US8464545B2 (en) | Apparatus and method for collecting an atmospheric gas | |
| Little et al. | Infrared Spectra of Carbon Monoxide and Carbon Dioxide Adsorbed on Chromia–Alumina and on Alumina | |
| CN110773120B (en) | Metal salt modified molecular sieve and preparation method and application thereof | |
| Sloan et al. | Cosmic rays, solar activity and the climate | |
| JP2011140022A (en) | System and method for releasing and capturing gases from regolith material, and method for providing structural material for use in remote location | |
| CA3071752A1 (en) | Method for the continuous production of a gaseous hydrogen stream | |
| JP2009220107A (en) | Apparatus for removing harmful gas from atmosphere | |
| Ackerman et al. | Stratospheric nitrogen dioxide from infrared absorption spectra | |
| US4101375A (en) | Isotopically enriched helium-4 | |
| US3521493A (en) | Devices for sampling air at high altitude | |
| RU2680851C1 (en) | Device for helium-3 and helium-4 collection | |
| TWI624298B (en) | Argon purification method and argon refining device | |
| CN115385302B (en) | Tritium recovery and purification system and method for waste neutron target | |
| CN100560478C (en) | Production method for extracting pure tritium from tritium-containing light water or heavy water | |
| CN207299718U (en) | The low-temperature liquefaction purifying plant of special gas | |
| US12186699B1 (en) | Cryogen chamber with adsorber | |
| CN110887721A (en) | Sample purification device and sample purification method for gas isotope analysis | |
| Murase et al. | Use of zeolite filter in portable equipment for recovering SF/sub 6/in SF/sub 6//N/sub 2/mixtures | |
| CN102936912B (en) | Solar air adsorption desert water fetching travel bag | |
| US3452517A (en) | Apparatus for the extraction of hydrogen from gas mixtures | |
| CN205575645U (en) | Useless helium purification recovery system | |
| JPH04262229A (en) | Sample container for taking out gas sample and/or liquid sample especially from safety container in atomic power plant | |
| CN112449612A (en) | Band-pass filter for separating a particular selected gas from a group of gases or the atmosphere | |
| JPS5810130Y2 (en) | Simple cryogenic collection device for gas samples |