【ONI】液体水素プラントの作り方と建築のコツ

液体水素プラントの作り方

完成イメージ

作り方早見表

建築工程は大きく「密閉エリアの建築」「周辺環境の建築」「冷却液の注入と冷却開始」の3段階に分かれる。ミスがあってもやり直しがききやすいように順番を組んでいるため、段階ごとに建築を進めるのがオススメだ。

液体水素プラントのポイントとコツ

使っている技術まとめ

液体酸素とセットで作る

水素エンジンでは、液体水素と並行して液体酸素も必要となる。そのため液体酸素の生産も必要となるのだが、液体酸素の作り方は液体水素とほぼ同じため、セットで作ることで生産エリアの小スペース化・効率化を狙える。特段こだわりがなければセットで作るのがオススメだ。

ロケット側の断熱タイルは2重にする

断熱タイルと言えども全く熱を通さないわけではなく、多少は熱を受け取り温度上昇が発生する。ロケットの発射エリアは1,000℃以上の高温の水蒸気が充満するため、熱交換が発生しやすい。安全を期すために、ロケット側の断熱タイルは2重にして、外側部分を作り変えられるようにしておこう。

密閉エリアの建築

全体の足場を作る

液体水素プラントでは密閉された空間が複数存在するため、建築のやり直しが発生すると極めて煩雑になる。配置ミスを防止するうえでも、まずは断熱タイルや金属タイルで全体の足場を組もう。

密閉予定の空間も、最初は梯子や入口をあけておき、侵入可能状態を維持しておこう。

水素冷却室を作る

内壁（窓タイルの部分）の温度を冷やす構造にすることで、冷却室の温度を一定に保ちやすくなる。逆に部屋の内部にまで輻射パイプを通すと固体化のリスクがあがってしまうので気を付けよう。

酸素冷却室を作る

水素冷却室が出来たら、同じ構造で酸素冷却室を建設しよう。ロケットパーツの性能上、液体酸素タンクを下に建設できたほうが使い勝手がいいので、酸素冷却室が水素冷却室の下にくるよう建築しよう。

ボイラー室を作る

ボイラー室内部は125℃を超える高熱になるため、液体冷却器の素材は必ず鋼鉄にしよう。ボイラー室に注入する液体は、「水」「塩水」「原油」を2種類組み合わせて使うと準備もしやすくオススメだ。

ボイラー室の建築が進んだら、ボイラー室上部の蒸気タービンの建設も済ませておこう。蒸気タービンからも配管が伸びるので、配管忘れや配管ミスには注意が必要だ。

無限水素室と無限酸素室を建築する

それぞれの冷却室に送り込む水素と酸素の一時保管室を併設しておくと、生産管理がしやすい。100kg単位で燃料を作ることになるので、保管室は無限気体室にするのがオススメだ。

周辺環境の建築

環境冷却室を建築する

蒸気タービンの発熱による温度上昇に備え、タービンの上部に環境冷却室を建築しよう。低温の液体を部屋の上部に設置することで、冷気がタービン室の温度上昇を抑えてくれる。

電源を整備する

液体冷却器は起動時の消費電力が1.2kwと高いため、共通の電線で動かすと過負荷が発生し、電線の破損につながる。そのため、液体冷却器と吸気ポンプ/吸水ポンプでそれぞれ電源を分け、合計3つの電源を作るのがオススメだ。

蒸気タービンからの発電も利用するため、電源元を大容量電線で電力供給を安定させよう。

水素と酸素の搬入路を作る

プラントの大部分が出来たら、水素と酸素の搬入路を作って無限気体室に気体を送り込もう。建築例だと液体水素プラント付近に酸素生成プラントを建築しているが、なんらかの方法で搬入できれば手段は問わない。

冷却液の注入と冷却開始

液体ブリッジで超冷却材を注入する

超冷却材が800kg以上用意出来たら、プラントの電源室あたりから液体ブリッジをつなぎ、冷却室の液体パイプに超冷却材を注入しよう（画像赤枠部分）。隙間なく循環するまで注入出来たら液体ブリッジを解体すると、独立した液体ループが完成する。

液体冷却器の温度を設定する

液体冷却器2基に併設した温度センサーの設定温度をそれぞれ「-255℃超過」「-210℃超過」にしよう。水素は沸点と融点の間が7℃しかないため、設定温度を下げすぎると固体化するリスクがある。沸点をギリギリ下回る温度で設定するのがコツだ。酸素は沸点融点に差があるため、多少余裕がある

以上で建築はすべて完了だ。あとはプラントに通電して各設備の動作を確認しよう。水素の冷却には時間がかかるので、水素が融点を下回るまでプラントの様子を見守ろう。

液体水素プラントの機能とオススメの設計

隔離空間で-255℃を実現する

断熱タイルで囲われた空間に超冷却材を通すことで、-255℃以下の空間を作ることができる。建築規模や設計方法は様々あるものの、液体水素を作る場合ほぼ確実に必要となる建築物なので、水素エンジンが必要になったら早期に液体水素プラントを建設しよう。

ロケットの真横に設置する

液体水素も液体酸素もロケット燃料で使用するものだが、輸送距離が長いと断熱パイプとの熱交換による温度上昇で気化してしまうリスクがある。ロケットまでの輸送経路を短くするため、液体水素プラントはロケットの真横に設置するのがオススメだ。

ロケット発射時の噴射熱が気になる人は、外壁の断熱タイルを厚くして保護しよう。

関連記事

初心者向け記事