JPH03271102A - 合成月面物質製造法 - Google Patents
合成月面物質製造法Info
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- C21—METALLURGY OF IRON
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は合成した月面物質の新規な製造法とこの方法に
使用される装置に関連する。
使用される装置に関連する。
丈来立捜先
月面で酸素を製造する動機は主として、地球から運搬す
べきでない全推進薬と生命維持酸素を有しない宇宙探査
を可能にする大きい換価荷重である。また月で生産され
る酸素は、宇宙ステーションのような他の空間で使用す
るためには、地球の大きい重力圏から発射されるよりも
はるかに少ない発射エネルギーと推進薬を必要とする。
べきでない全推進薬と生命維持酸素を有しない宇宙探査
を可能にする大きい換価荷重である。また月で生産され
る酸素は、宇宙ステーションのような他の空間で使用す
るためには、地球の大きい重力圏から発射されるよりも
はるかに少ない発射エネルギーと推進薬を必要とする。
従って酸素プラントは有人月面ベース又はコロニーに必
要不可欠の施設である。
要不可欠の施設である。
月面の酸素発生に必要と出願人によって考慮された方法
は＝ （１）水素又は−酸化炭素又は他の還元ガスによ
る鉄−酸素化合物の還元； （２）月の表面から採取さ
れる凝縮物にみられる全鉱物の融解相電解；又は（３）
月の表土物質の直接熱還元、を使用する方法である。こ
れについてはケスターフ（Ｄ 、 Ｇ 、 Ｋｅｓｔｅ
ｒｋｅ）の論文、Ｕ、Ｓ。
は＝ （１）水素又は−酸化炭素又は他の還元ガスによ
る鉄−酸素化合物の還元； （２）月の表面から採取さ
れる凝縮物にみられる全鉱物の融解相電解；又は（３）
月の表土物質の直接熱還元、を使用する方法である。こ
れについてはケスターフ（Ｄ 、 Ｇ 、 Ｋｅｓｔｅ
ｒｋｅ）の論文、Ｕ、Ｓ。
Ｂｕｒｅａｎ ｏｆ Ｍｉｎｅｓ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ
工ｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ７５８７、 Ｂｅｎ
ｏ、 Ｎｅｖａｄａ、 １９７１ を参照されたい。
工ｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ７５８７、 Ｂｅｎ
ｏ、 Ｎｅｖａｄａ、 １９７１ を参照されたい。
上記の第１の方法は、還元反応器の上流で選鉱及び分離
操作を必要とし、この下流では酸素を抽出して還元剤を
再生するための化学的又は物理的操作を必要とする６第
２及び第３の方法は選鉱の必要はないがはるかに高い還
元操作温度を必要とする。電気分解は腐食性の融解塩浴
と、電気分解の消費固体からの地球派生試薬又は溶剤の
再生を必要とする。これについては、Ｊ 、 Ｗｅｉｓ
ｓｂａｒｔとＲ，Ｒｕｋａの発表したＪ ＋Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ、 Ｓａｃ。
操作を必要とし、この下流では酸素を抽出して還元剤を
再生するための化学的又は物理的操作を必要とする６第
２及び第３の方法は選鉱の必要はないがはるかに高い還
元操作温度を必要とする。電気分解は腐食性の融解塩浴
と、電気分解の消費固体からの地球派生試薬又は溶剤の
再生を必要とする。これについては、Ｊ 、 Ｗｅｉｓ
ｓｂａｒｔとＲ，Ｒｕｋａの発表したＪ ＋Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ、 Ｓａｃ。
１０９、 ＆８ ｐ、ｐ ７２３−７２６． Ａｕｇｕ
ｓｔ、 １９６２ を参照されたい。直接加熱還元は高
温による容器の腐食問題、及び熱力学適平衡制限のため
低温で固体から酸素を発生することが必要である。本発
明は第１の問題、即ち天然に存在する月の鉄−酸素化合
物の酸素還元のみを目的とするものである。
ｓｔ、 １９６２ を参照されたい。直接加熱還元は高
温による容器の腐食問題、及び熱力学適平衡制限のため
低温で固体から酸素を発生することが必要である。本発
明は第１の問題、即ち天然に存在する月の鉄−酸素化合
物の酸素還元のみを目的とするものである。
従来の広範な技術は上記の方法に関連し、種々の特許文
献は鉄鉱石の流動床還元法及び本発明のような電気的加
熱及びガス相電気分解法を教示している。
献は鉄鉱石の流動床還元法及び本発明のような電気的加
熱及びガス相電気分解法を教示している。
米国特許筒３，２１０，１８０号明細書には、鉄鉱石の
還元に使用される流動床の温度制御法が開示されている
。
還元に使用される流動床の温度制御法が開示されている
。
米国特許筒４，２２４，０５６号明細書は、流動床中に
おける鉄鉱石の炭素による還元法を開示している。
おける鉄鉱石の炭素による還元法を開示している。
米国特許筒３，６３７．３６８号明細書は、鉄鉱石粒子
の炭素被覆による流動床中の鉄鉱石の還元及び低温度に
おけるガス化の方法を開示している。
の炭素被覆による流動床中の鉄鉱石の還元及び低温度に
おけるガス化の方法を開示している。
米国特許筒３，２９５，９５６号明細書は、流動床反応
器中のガス還元による鉄鉱石粒子の精製法を開示してい
る。
器中のガス還元による鉄鉱石粒子の精製法を開示してい
る。
米国特許筒３，３４６，３６５号、第２，７５２゜２３
４号；及び第３，０３１，２９３号の明細書は、流動床
中における一酸化炭素又は水素による鉄鉱石の還元法を
開示している。
４号；及び第３，０３１，２９３号の明細書は、流動床
中における一酸化炭素又は水素による鉄鉱石の還元法を
開示している。
米国特許筒３，５５４，７３３号明細書は、硫酸第一鉄
の硫酸と酸化鉄とに変換し、流動床内の還元による精製
法を開示している。
の硫酸と酸化鉄とに変換し、流動床内の還元による精製
法を開示している。
米国特許筒３，５９１，３６３号明細書は、放射熱流動
床中の炭化水素による鉄鉱石の還元法を開示している。
床中の炭化水素による鉄鉱石の還元法を開示している。
米国特許筒３，６４９，２４５号；第３，７５８゜２９
３号； ３，１６７．４１９号；及び第２，８９３．８
３９号の明細書には、流動床及び反応器中の還元による
黄鉄鉱の還元法が開示されている６′米国特許第３，３
７４，０８７号明細書には、−連の流動床反応器中の還
元による多量の脈石を含む粒状鉄鉱石の精製法が開示さ
れている。
３号； ３，１６７．４１９号；及び第２，８９３．８
３９号の明細書には、流動床及び反応器中の還元による
黄鉄鉱の還元法が開示されている６′米国特許第３，３
７４，０８７号明細書には、−連の流動床反応器中の還
元による多量の脈石を含む粒状鉄鉱石の精製法が開示さ
れている。
米国特許筒３，３４７，６５９号明細書には、流動床反
応器内での還元とこれに続く粉砕とフルイ分げによる粒
状鉄鉱の精製法が開示されている。
応器内での還元とこれに続く粉砕とフルイ分げによる粒
状鉄鉱の精製法が開示されている。
米国特許筒３，１４８，５７０号明細書には、流動床反
応器内でのガスによる赤鉄鉱又は磁鉄鉱の還元と、これ
に続く鉄粉の団結法が開示されている。
応器内でのガスによる赤鉄鉱又は磁鉄鉱の還元と、これ
に続く鉄粉の団結法が開示されている。
米国特許筒２，８９４，８３１号明細書には、流動床反
応器内の還元とこれに続く電気炉内の融解による鉄鉱石
精製法が開示されている。
応器内の還元とこれに続く電気炉内の融解による鉄鉱石
精製法が開示されている。
米国特許筒３，７６１，２４４号明細書には、流動床内
の連続工程で鉄鉱石を精製する方法が開示されている。
の連続工程で鉄鉱石を精製する方法が開示されている。
米国特許筒３，８９６．５６０号明細書には、鉄鉱石の
還元のためノズル羽口を有する二段流動床反応器が開示
されている。
還元のためノズル羽口を有する二段流動床反応器が開示
されている。
米国特許筒３，９２８，０２１号明細書には、反応操作
で発生する熱エネルギーを利用して流動床内で鉄本石を
還元する方法が開示されている。
で発生する熱エネルギーを利用して流動床内で鉄本石を
還元する方法が開示されている。
米国特許筒４，０８２，５４５号明細書には、流動床内
のガスによる鉄鉱粉の還元とこれに続く鉄スポンジの形
成法が開示されている。
のガスによる鉄鉱粉の還元とこれに続く鉄スポンジの形
成法が開示されている。
米国特許筒３，８６４，４６５号明細書には、流動床内
の鉄鉱石の還元と水素の回収と精製法が開示されている
。
の鉄鉱石の還元と水素の回収と精製法が開示されている
。
米国特許筒４，５０９，１０３号明細書には、セラミッ
クコンデンサ内のＲＦエネルギーを散逸するがガスの加
熱法を使用しない方法が開示されている。
クコンデンサ内のＲＦエネルギーを散逸するがガスの加
熱法を使用しない方法が開示されている。
米国特許筒４，４３９，９２９号明細書には、はちの巣
状セラミックの誘電乾燥を利用するが、セラミック内で
は誘電分散を起こさず、吸蔵水分内でのみ分散を起こす
方法が開示されている。
状セラミックの誘電乾燥を利用するが、セラミック内で
は誘電分散を起こさず、吸蔵水分内でのみ分散を起こす
方法が開示されている。
米国特許筒３，９９３，６５３号明細書には、水の分解
に使用される固体電解質と電池設計の詳細が開示されて
いる。
に使用される固体電解質と電池設計の詳細が開示されて
いる。
米国特許筒３，４６４，８６１号；及び第４，３９６．
４８０号の明細書には、固体電解質の燃料電池内の使用
法が開示されている。
４８０号の明細書には、固体電解質の燃料電池内の使用
法が開示されている。
米国特許筒４，０８７，９７６号明細書は、水の分解に
使用する固体電解質を開示している。
使用する固体電解質を開示している。
米国特許筒４，６５９，４３５号明細書には、加熱によ
って水を分解するのに使用される固体電解質が開示され
ている。
って水を分解するのに使用される固体電解質が開示され
ている。
米国特許筒４，４２７．５０４号明細書には、酸化窒素
の製造に使用される固体電解質が開示されている。
の製造に使用される固体電解質が開示されている。
本発明は上記のような従来技術を特殊な月面要求：即ち
（１）地球派生物質の最小消耗と不可避的消耗の軽減；
（２）発射重量の動力を最小限にする鍵としての極端
に重要な熱効率； （３）選鉱過程で使用される冷却用
の空気と水の完全な不存在と、全ての種類の炭化水素燃
料の完全な不存在の要求； （４）地球の約１／６の小
さい重力；（５）極端に重要な最小の注意力による信頼
性に対する要求に適応されるものである。
（１）地球派生物質の最小消耗と不可避的消耗の軽減；
（２）発射重量の動力を最小限にする鍵としての極端
に重要な熱効率； （３）選鉱過程で使用される冷却用
の空気と水の完全な不存在と、全ての種類の炭化水素燃
料の完全な不存在の要求； （４）地球の約１／６の小
さい重力；（５）極端に重要な最小の注意力による信頼
性に対する要求に適応されるものである。
が しようとする
本発明の一目的は、新規で改良された合成月面物質の製
造法とこの関連装置を提供することにある。
造法とこの関連装置を提供することにある。
本発明の他の一目的は、新規で改良された合成月面物質
の製造方法と、酸素と使用可能な副産物の製造装置を提
供することにある。
の製造方法と、酸素と使用可能な副産物の製造装置を提
供することにある。
本発明の他の一目的は、新規で改良された合成月面物質
の製造方法と、フィード、即ち給鉱として月面物質と地
球から輸送する最小限の材料を使用して酸素と使用可能
な副産物の製造装置を提供することにある。 本発明の
他の一目的は、新規で改良された合成月面物質の製造方
法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、表土として知られ
ている月面の粉末表面層中に存在する他の鉱物と混合し
た月面凝集物を使用して酸素と使用可能な副産物を製造
する関連装置を提供することにある。
の製造方法と、フィード、即ち給鉱として月面物質と地
球から輸送する最小限の材料を使用して酸素と使用可能
な副産物の製造装置を提供することにある。 本発明の
他の一目的は、新規で改良された合成月面物質の製造方
法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、表土として知られ
ている月面の粉末表面層中に存在する他の鉱物と混合し
た月面凝集物を使用して酸素と使用可能な副産物を製造
する関連装置を提供することにある。
本発明の他の一目的は、新規で改良された合成月面物質
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と１表土とし
て知られている月面土壌の月面凝集物を使用し、製造位
置まで表土を輸送し、大部分の珪酸塩と他の還元不能物
質をチタン鉄鉱と月面凝集物から分離して製造工程に対
する濃縮フィードを製造し、酸素と使用可能な副産物製
造の関連装置を提供することにある。
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と１表土とし
て知られている月面土壌の月面凝集物を使用し、製造位
置まで表土を輸送し、大部分の珪酸塩と他の還元不能物
質をチタン鉄鉱と月面凝集物から分離して製造工程に対
する濃縮フィードを製造し、酸素と使用可能な副産物製
造の関連装置を提供することにある。
本発明の他の一目的は、新規で改良された合成月面物質
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、貯蔵と使
用を目的とする酸素と、再循環される水素とに電気分解
される水を発生するため７００〜１，２００℃で水素に
よって流動かされた流動床反応器内で２０〜２００ミク
ロンの粒径の月面凝集物を使用して酸素と使用可能な副
産物を製造する関連装置を提供することにある。
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、貯蔵と使
用を目的とする酸素と、再循環される水素とに電気分解
される水を発生するため７００〜１，２００℃で水素に
よって流動かされた流動床反応器内で２０〜２００ミク
ロンの粒径の月面凝集物を使用して酸素と使用可能な副
産物を製造する関連装置を提供することにある。
本発明の他の一目的は、新規で改良された合成月面物質
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、反応器温
度のガラス相で電気分解される水を発生するため、７０
０〜１，２００℃で水素によって流動化され、流動床反
応器内で２０〜２００ミクロンの粒径の月面凝集物を使
用して酸素と使用可能な副産物を製造する関連装置を提
供することにある。
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、反応器温
度のガラス相で電気分解される水を発生するため、７０
０〜１，２００℃で水素によって流動化され、流動床反
応器内で２０〜２００ミクロンの粒径の月面凝集物を使
用して酸素と使用可能な副産物を製造する関連装置を提
供することにある。
本発明の他の一目的は、新規で改良された合成月面物質
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、反応器温
度のガス相で電気分解される水を発生するため、ＲＦ誘
電加熱器で７００−１，２００℃まで水素によって加熱
された流動床反応器内で２０〜２００ミクロンの粒径の
月面凝集物を使用して酸素と使用可能な副産物を製造す
る関連装置を提供することにある。
の製造方法と、水素還元鉱石、チタン鉄鉱と、反応器温
度のガス相で電気分解される水を発生するため、ＲＦ誘
電加熱器で７００−１，２００℃まで水素によって加熱
された流動床反応器内で２０〜２００ミクロンの粒径の
月面凝集物を使用して酸素と使用可能な副産物を製造す
る関連装置を提供することにある。
本発明の他の諸目的と特徴は下記の説明から明らかであ
ろう。
ろう。
課 を解 するための
本発明による合成月面物質製造法は、チタン鉄鉱と月面
凝集物とを含む粒状の月面フィード物質を採鉱する工程
、フィード物質を選鉱のため処理区域に移送する工程、
約２０〜２００ミクロンの粒径範囲の粒状物質を分離す
る工程、分離粒状物質から珪酸塩及び他の還元不能鉱物
を分離して約８０〜９０％のチタン鉄鉱と月面凝集物を
含む富有フィードを分離する工程、富有フィードを流動
床反応器に送る工程、７００〜１，２００℃の温度と約
３０ｐｓｉａ以上の圧力の水素含有ガス流で流動床反応
器内のフィードを流動化して、少なくとも、部分的に還
元したチタン鉄鉱と月面凝集物とを含み、かつ平衡量の
水と副産物固体とを含有するガス状溶出液を発生する工
程、生成水を電気分解して酸素と水素を発生する工程、
電気分解酸素を貯蔵するか又は使用する工程、及び電気
分解酸素を約３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動床反応器に
再循環する工程を含む。
凝集物とを含む粒状の月面フィード物質を採鉱する工程
、フィード物質を選鉱のため処理区域に移送する工程、
約２０〜２００ミクロンの粒径範囲の粒状物質を分離す
る工程、分離粒状物質から珪酸塩及び他の還元不能鉱物
を分離して約８０〜９０％のチタン鉄鉱と月面凝集物を
含む富有フィードを分離する工程、富有フィードを流動
床反応器に送る工程、７００〜１，２００℃の温度と約
３０ｐｓｉａ以上の圧力の水素含有ガス流で流動床反応
器内のフィードを流動化して、少なくとも、部分的に還
元したチタン鉄鉱と月面凝集物とを含み、かつ平衡量の
水と副産物固体とを含有するガス状溶出液を発生する工
程、生成水を電気分解して酸素と水素を発生する工程、
電気分解酸素を貯蔵するか又は使用する工程、及び電気
分解酸素を約３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動床反応器に
再循環する工程を含む。
チタン鉄鉱と月面凝集物とを含む粒状月面フィード物質
は傾動式後方排出ダンパトラックの前方シャベルで採鉱
され選鉱のため処理区域に移動される。フィードは、少
なくとも１０００ミクロンの粒径を有する粒子を除去す
るため重力で分粒される。２０ミクロン以下かつ２００
ミクロン以上の粒径を有する粒子を分離して中間フィー
ドを作るため静電分粒装置内に重力で落下する。フィー
ドは１０００ミクロン以上の粒径を有する粒子を除去す
るため重力によって送られる。１０００ミクロン以下の
粒子は、中間フィードを作るため２０ミクロン以下かつ
２００ミクロン以上の粒径の粒子を分離するための静電
分粒装置内に重力で落下し、更に、中間フィードは分粒
材料から珪酸と他の非還元鉱物を分離するため磁気分離
装置に送られて、約８０〜９０％のチタン鉄鉱と月面凝
集物を含む富有フィードを作る。
は傾動式後方排出ダンパトラックの前方シャベルで採鉱
され選鉱のため処理区域に移動される。フィードは、少
なくとも１０００ミクロンの粒径を有する粒子を除去す
るため重力で分粒される。２０ミクロン以下かつ２００
ミクロン以上の粒径を有する粒子を分離して中間フィー
ドを作るため静電分粒装置内に重力で落下する。フィー
ドは１０００ミクロン以上の粒径を有する粒子を除去す
るため重力によって送られる。１０００ミクロン以下の
粒子は、中間フィードを作るため２０ミクロン以下かつ
２００ミクロン以上の粒径の粒子を分離するための静電
分粒装置内に重力で落下し、更に、中間フィードは分粒
材料から珪酸と他の非還元鉱物を分離するため磁気分離
装置に送られて、約８０〜９０％のチタン鉄鉱と月面凝
集物を含む富有フィードを作る。
磁気分離装置は、周辺に一定間隔離れた複数の磁石を有
しダクト壁に向けて磁化粒子を吸引する第１ダクト、及
び非磁性粒子を受け取るため第１ダクトの出口に設けら
れた小形で同心の第２ダクトを含む。珪酸塩及び他の非
還元鉱物は第２ダクトから排出され、富有フィードは第
１ダクトと第２ダクトとの間の環状部から排出される。
しダクト壁に向けて磁化粒子を吸引する第１ダクト、及
び非磁性粒子を受け取るため第１ダクトの出口に設けら
れた小形で同心の第２ダクトを含む。珪酸塩及び他の非
還元鉱物は第２ダクトから排出され、富有フィードは第
１ダクトと第２ダクトとの間の環状部から排出される。
流動床反応器は３個の垂直方向−窓間隔離れた流動区域
を有する垂直方位反応器を含み、富有フィードの水素還
元は全部中央流動区域で行われる。
を有する垂直方位反応器を含み、富有フィードの水素還
元は全部中央流動区域で行われる。
上部及び下部の流動区域では熱交換が行われ、平衡量の
水を含むガス状溶出液は中央流動区域から吸引される。
水を含むガス状溶出液は中央流動区域から吸引される。
少なくとも部分的に還元されたチタン鉄鉱と月面凝集物
は下部流動区域から吸引される。富有フィードは上部流
動区域内に導入され、更に流動床反応器を経て、水素含
有ガス流と向流する下向き流動によって中央及び下部流
動区域に流入する。
は下部流動区域から吸引される。富有フィードは上部流
動区域内に導入され、更に流動床反応器を経て、水素含
有ガス流と向流する下向き流動によって中央及び下部流
動区域に流入する。
流動床反応器から排出される副産物固体は採鉱区域に逆
移送される。富有フィードは上部流動区域内に導入され
、更に流動床反応器を経て、水素含有ガス流と向流する
下向き流動によって中央及び下部流動区域に流入する。
移送される。富有フィードは上部流動区域内に導入され
、更に流動床反応器を経て、水素含有ガス流と向流する
下向き流動によって中央及び下部流動区域に流入する。
水素含有ガス流は下部流動床を通して流入し、副産物固
体は、次の精製、又は処理又は採鉱区域への逆移送のた
め下部流動床から除去される。
体は、次の精製、又は処理又は採鉱区域への逆移送のた
め下部流動床から除去される。
水素は除去された副産物固体から回収されて再循環され
、除去された副産物固体は真空環境に廃棄される。水素
含有ガス流は、固体−ガスＲＦ静電加熱気によって７０
０〜１２００℃に加熱される。固体−ガスＲＦ静電加熱
器は、薄いセラミック壁によって分離された複数の小形
平行通路を有するセラミック製はちの巣構造体及びはち
の巣構造体を包囲しかつＲＦ電源に接続された電極を含
む。水素含有ガス流はハニカム構造体通路を流れ。
、除去された副産物固体は真空環境に廃棄される。水素
含有ガス流は、固体−ガスＲＦ静電加熱気によって７０
０〜１２００℃に加熱される。固体−ガスＲＦ静電加熱
器は、薄いセラミック壁によって分離された複数の小形
平行通路を有するセラミック製はちの巣構造体及びはち
の巣構造体を包囲しかつＲＦ電源に接続された電極を含
む。水素含有ガス流はハニカム構造体通路を流れ。
かつ電気的に加熱されたセラミックを通して流れる。
固体−ガスＲＦ−静電加熱は、耐火絶縁物を有する金属
シェル、及び薄いセラミック壁で分離されかつ１〜２ｍ
ｍ平方のオーダーの複数の平行通路を有する中央の円筒
形セラミックハニカム構造体。
シェル、及び薄いセラミック壁で分離されかつ１〜２ｍ
ｍ平方のオーダーの複数の平行通路を有する中央の円筒
形セラミックハニカム構造体。
及びハニカム構造体を包囲する。シェルと絶縁物を通っ
て伸び出す同軸ケーブルによって外部ＲＦ電源に接続さ
れた複数の半円筒形黒鉛電極、静電的に加熱されたセラ
ミック内のハニカム構造体通路を通る水素含有ガス流を
流動させるためシェルに接続された複数の入口ノズルと
出口ノズルが設けられる。加熱器は５０ＭＨｚで操作さ
れ、セラミック製ハニカム構造体内に１０．３ Ｘ １
０６ワット／ｍ３の熱量を吸収しかつ伝達して約１０“
Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ３を発生する。
て伸び出す同軸ケーブルによって外部ＲＦ電源に接続さ
れた複数の半円筒形黒鉛電極、静電的に加熱されたセラ
ミック内のハニカム構造体通路を通る水素含有ガス流を
流動させるためシェルに接続された複数の入口ノズルと
出口ノズルが設けられる。加熱器は５０ＭＨｚで操作さ
れ、セラミック製ハニカム構造体内に１０．３ Ｘ １
０６ワット／ｍ３の熱量を吸収しかつ伝達して約１０“
Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ３を発生する。
流動床反応器から送られる副産物固体は更に精製されて
鉄又はチタン金属を生ずる。流動床反応器から排出され
る副産物固体は建築用ブロック又はれんがに圧密化かつ
焼結される。流動床反応器から排出される副産物固体は
、３，０００〜３０゜０００ｐｓｉの圧力で圧密化され
、１，１００″〜１゜５００℃の温度で建築用ブロック
又はれんがに焼結される。
鉄又はチタン金属を生ずる。流動床反応器から排出され
る副産物固体は建築用ブロック又はれんがに圧密化かつ
焼結される。流動床反応器から排出される副産物固体は
、３，０００〜３０゜０００ｐｓｉの圧力で圧密化され
、１，１００″〜１゜５００℃の温度で建築用ブロック
又はれんがに焼結される。
流動床反応器内に発生する水の電気分解で得られる酸素
は後の使用のため液化されかつ貯蔵される。流動床反応
器内で発生する水の電気分解は水の凝縮とこの電気分解
とによって行われ、生成物の酸素は後の使用のため液化
されかつ貯蔵され。
は後の使用のため液化されかつ貯蔵される。流動床反応
器内で発生する水の電気分解は水の凝縮とこの電気分解
とによって行われ、生成物の酸素は後の使用のため液化
されかつ貯蔵され。
生成物の水素は加熱されかつ再循環される。流動床反応
器内で発生された水の電気分解は、流動床反応器内のほ
ぼ反応温度のガス相で連続的に行われる。
器内で発生された水の電気分解は、流動床反応器内のほ
ぼ反応温度のガス相で連続的に行われる。
流動床反応器内で発生された水の電気分解は、セラミッ
クの固体電解質の表面から一定距離離れた金属電極を有
するセラミック固体電解質を含む電解槽内のほぼ反応温
度のガス相で連続的に行われる。固体電解質は、焼結又
はスリップキャスティングによって有孔円筒形に作られ
た酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで安定化された
ジルコニアで構成され、電極はセラミック円筒体の内部
と外部の縦方向表面はプラチナで被覆された薄層を有す
る。
クの固体電解質の表面から一定距離離れた金属電極を有
するセラミック固体電解質を含む電解槽内のほぼ反応温
度のガス相で連続的に行われる。固体電解質は、焼結又
はスリップキャスティングによって有孔円筒形に作られ
た酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで安定化された
ジルコニアで構成され、電極はセラミック円筒体の内部
と外部の縦方向表面はプラチナで被覆された薄層を有す
る。
固体電解質は、有孔円筒形に焼結又はスリップキャステ
ィングによって作られた酸化カルシュウム又は酸化イツ
トリウムで安定化されたジルコニアで構成される。電極
はセラミック円筒体の内部と外部の縦方向表面はプラチ
ナで被覆された薄層を有し、電解質円筒体は２ｇの円板
状の不透過性セラミックバブルの内側に装着される。得
られたアセンブリは耐火物を裏張りした金属製圧力シェ
ル内の中心に設けられる。
ィングによって作られた酸化カルシュウム又は酸化イツ
トリウムで安定化されたジルコニアで構成される。電極
はセラミック円筒体の内部と外部の縦方向表面はプラチ
ナで被覆された薄層を有し、電解質円筒体は２ｇの円板
状の不透過性セラミックバブルの内側に装着される。得
られたアセンブリは耐火物を裏張りした金属製圧力シェ
ル内の中心に設けられる。
固体電解質は、有孔円筒形に焼結又はスリップキャステ
ィングによって作られかつ酸化カルシウム又は酸化イツ
トリウムで安定化されたジリコニアで構成される。電極
はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面がプラチ
ナで被覆された薄層を含む、固体電解質は、２個の円板
状、不透過性の酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで
安定化されたジルコニアセラミックバフルの内側に装着
される。得られたアセンブリは、酸化カルシウム又は酸
化イツトリウムで安定化されたジルコニアセラミックを
内張りした金属製圧力シェルの中心に配置される。固体
電解質は、焼結又はスリップキャスティングによって有
孔円筒形に作られかつ酸化カルシウム又は酸化イツトリ
ウムで安定化されたジルコニアで構成される。
ィングによって作られかつ酸化カルシウム又は酸化イツ
トリウムで安定化されたジリコニアで構成される。電極
はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面がプラチ
ナで被覆された薄層を含む、固体電解質は、２個の円板
状、不透過性の酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで
安定化されたジルコニアセラミックバフルの内側に装着
される。得られたアセンブリは、酸化カルシウム又は酸
化イツトリウムで安定化されたジルコニアセラミックを
内張りした金属製圧力シェルの中心に配置される。固体
電解質は、焼結又はスリップキャスティングによって有
孔円筒形に作られかつ酸化カルシウム又は酸化イツトリ
ウムで安定化されたジルコニアで構成される。
電解質円筒体は、円板状、不透過性の酸化カルシウム又
は酸化イツトリウムで安定化された２ＩＩのジルコニア
セラミックバフルの内側に装着される。得られたアセン
ブリは、酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで安定化
されたジルコニアセラミック裏張り金属シェルの中心に
ある。圧力シェルは、一端に反応器から送られるＨ、／
Ｈ，Ｏ混合物のためのフィード入口、他端にＨ２帰還の
ための出口及び生成物酸素のための周辺出口並びにプラ
チナ電極に接続されたプラチナワイヤによって電気分解
用電流を流すための電気絶縁した貫通部を有する。
は酸化イツトリウムで安定化された２ＩＩのジルコニア
セラミックバフルの内側に装着される。得られたアセン
ブリは、酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで安定化
されたジルコニアセラミック裏張り金属シェルの中心に
ある。圧力シェルは、一端に反応器から送られるＨ、／
Ｈ，Ｏ混合物のためのフィード入口、他端にＨ２帰還の
ための出口及び生成物酸素のための周辺出口並びにプラ
チナ電極に接続されたプラチナワイヤによって電気分解
用電流を流すための電気絶縁した貫通部を有する。
また、本発明による合成月面物質製造法の他の実施例で
は、チタン鉄鉱及び月面凝集物を含む粒状月面フィード
物質を採鉱しこのフィード物質を精鉱のため処理区域に
送る工程を含む、フィード物質の１，０００ミクロン以
上の粒子を除去するため重力によって分粒が行われる０
重力によって静電分粒装置内に落下する１、０００ミク
ロン以下の粒子を、２０ミクロン以上２００ミクロン以
下の粒子を分離して中間フィードが作られる。中間フィ
ードを磁気分離器に通し、分離粒状物質から珪酸塩及び
他の非還元性鉱物を分離して、約８０〜９０％のチタン
鉄鉱と月面凝集物を含む富有フィードを作る。磁気分離
器は、第１ダクト及び第２ダクトを有する。第１ダクト
は、ダクト壁に向けて磁気的に感応する粒子を吸引する
ため周囲に一定間隔に配置された複数の磁石を有する。
は、チタン鉄鉱及び月面凝集物を含む粒状月面フィード
物質を採鉱しこのフィード物質を精鉱のため処理区域に
送る工程を含む、フィード物質の１，０００ミクロン以
上の粒子を除去するため重力によって分粒が行われる０
重力によって静電分粒装置内に落下する１、０００ミク
ロン以下の粒子を、２０ミクロン以上２００ミクロン以
下の粒子を分離して中間フィードが作られる。中間フィ
ードを磁気分離器に通し、分離粒状物質から珪酸塩及び
他の非還元性鉱物を分離して、約８０〜９０％のチタン
鉄鉱と月面凝集物を含む富有フィードを作る。磁気分離
器は、第１ダクト及び第２ダクトを有する。第１ダクト
は、ダクト壁に向けて磁気的に感応する粒子を吸引する
ため周囲に一定間隔に配置された複数の磁石を有する。
非磁性粒子を受け取るため第１ダクトの出口に配置され
た小形の同心第２ダクトが設けられる。珪酸塩と他の非
磁性鉱物は第２ダクトから排出され、富有フィードは第
１及び第２ダクト間の環状部から排出される。
た小形の同心第２ダクトが設けられる。珪酸塩と他の非
磁性鉱物は第２ダクトから排出され、富有フィードは第
１及び第２ダクト間の環状部から排出される。
富有フィードは流動床反応器に送られ＋ ７００〜１，
２００℃の温度と約３０ｐｓｉａ以上の圧力の水素含有
ガス流で流動床反応器内の富有フィードを流動化し、ほ
ぼ平衡量の水と、少なくとも部分的に還元されたチタン
鉄鉱と月面凝集物とを含む副産物固体を含むガス状流出
液を発生させる。
２００℃の温度と約３０ｐｓｉａ以上の圧力の水素含有
ガス流で流動床反応器内の富有フィードを流動化し、ほ
ぼ平衡量の水と、少なくとも部分的に還元されたチタン
鉄鉱と月面凝集物とを含む副産物固体を含むガス状流出
液を発生させる。
水素含有ガス流は、固体−ガスＲＦ静電加熱器によって
７００°〜１，２００℃に加熱される。固体−ガスＲＦ
静電加熱器は耐火絶縁物を有する金属シェル、及び薄い
セラミック壁によって分離された１〜２ｍｍ平方のオー
ダーの複数の小形平行通路を有する中心の円筒形セラミ
ックハニカム構造体を有する。２個の半円筒形黒鉛電極
はシェルと絶縁物を通して伸びる複数の同軸ケーブルに
よって外部ＲＦ電源に接続されハニカム構造体を包囲す
る。入口と出口の複数のノズルは、静電加熱セラミック
内のハニカム通路を通して水素含有ガス流を通過させる
ためシェルに設けられる。
７００°〜１，２００℃に加熱される。固体−ガスＲＦ
静電加熱器は耐火絶縁物を有する金属シェル、及び薄い
セラミック壁によって分離された１〜２ｍｍ平方のオー
ダーの複数の小形平行通路を有する中心の円筒形セラミ
ックハニカム構造体を有する。２個の半円筒形黒鉛電極
はシェルと絶縁物を通して伸びる複数の同軸ケーブルに
よって外部ＲＦ電源に接続されハニカム構造体を包囲す
る。入口と出口の複数のノズルは、静電加熱セラミック
内のハニカム通路を通して水素含有ガス流を通過させる
ためシェルに設けられる。
流動床反応器は、３個の垂直に間隔をとった流動区域を
有する垂直方位反応器を含む。富有フィードの全水素還
元は中心流動化区域で行われる。
有する垂直方位反応器を含む。富有フィードの全水素還
元は中心流動化区域で行われる。
上部及び下部流動区域は熱交換を行う。富有フィードは
上部流動区域内に導入され、流動床反応器を通る水素含
有ガス流の流動と向流する降水管を通して中部及び下部
流動区域に流動する。平衡量の水を含むガス状流出液は
中央流床区域から吸引される。少なくとも部分的に還元
されたチタン鉄鉱と月面凝集物を含む副産物固体は流動
区域から吸引される。
上部流動区域内に導入され、流動床反応器を通る水素含
有ガス流の流動と向流する降水管を通して中部及び下部
流動区域に流動する。平衡量の水を含むガス状流出液は
中央流床区域から吸引される。少なくとも部分的に還元
されたチタン鉄鉱と月面凝集物を含む副産物固体は流動
区域から吸引される。
電気分解器内の流動床反応器のほぼ反応温度のガス相で
生成物の水を連続的に酸素と水素に電気分解する。電気
分解器は、有孔円筒形に焼結又はスリップキャスティン
グで作られかつ酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで
安定化されたジルコニアセラミックで構成される固体電
解質を含む。
生成物の水を連続的に酸素と水素に電気分解する。電気
分解器は、有孔円筒形に焼結又はスリップキャスティン
グで作られかつ酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで
安定化されたジルコニアセラミックで構成される固体電
解質を含む。
電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦表面に被覆さ
れたプラチナの薄層を含む、電解質円筒体は、円板状、
不透過性の酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで安定
化された２ＩＩのジルコニアセラミックバフルの内部に
装着される。得られたアセンブリは、酸化カルシウム又
は酸化イツトリウムで安定化されたジルコニアセラミッ
ク裏張り金属製圧力シェルの内部の中心にある６圧カシ
ニルは、一端に反応器からのＨ，／Ｈヨ０混合物のため
のフィード入口、他端にＨ３帰還のための周辺出口、及
び生成物酸素のための周辺出口、及びプラチナ電極に接
続されたプラチナワイヤで電気分解の直流を流す電気絶
縁賞通部を有する。電気分解生成物酸素は貯蔵又は使用
される。電気分解生成物酸素は約３０ｐｓｉａ以上の圧
力で流動床反応器に再循環される。
れたプラチナの薄層を含む、電解質円筒体は、円板状、
不透過性の酸化カルシウム又は酸化イツトリウムで安定
化された２ＩＩのジルコニアセラミックバフルの内部に
装着される。得られたアセンブリは、酸化カルシウム又
は酸化イツトリウムで安定化されたジルコニアセラミッ
ク裏張り金属製圧力シェルの内部の中心にある６圧カシ
ニルは、一端に反応器からのＨ，／Ｈヨ０混合物のため
のフィード入口、他端にＨ３帰還のための周辺出口、及
び生成物酸素のための周辺出口、及びプラチナ電極に接
続されたプラチナワイヤで電気分解の直流を流す電気絶
縁賞通部を有する。電気分解生成物酸素は貯蔵又は使用
される。電気分解生成物酸素は約３０ｐｓｉａ以上の圧
力で流動床反応器に再循環される。
流動床反応器から送られる副産物固体は鉄又はチタン金
属を得るため更に精製され、又は建築用ブロック又はれ
んがに圧密化及び焼結される。即ち、流動床反応器から
送られる副産物固体は、３゜０００−３０，０００ｐｓ
ｉの圧力で圧密化され、更に１，１００°〜１，５００
℃の温度で建築用ブロック又はれんがに焼結される、 流動床反応器内に発生する水の電気分解で得られる酸素
は液化され、後の使用のため貯蔵される。
属を得るため更に精製され、又は建築用ブロック又はれ
んがに圧密化及び焼結される。即ち、流動床反応器から
送られる副産物固体は、３゜０００−３０，０００ｐｓ
ｉの圧力で圧密化され、更に１，１００°〜１，５００
℃の温度で建築用ブロック又はれんがに焼結される、 流動床反応器内に発生する水の電気分解で得られる酸素
は液化され、後の使用のため貯蔵される。
月面チタン鉄鉱及び月面凝集物を含む粒状フィード物質
から酸素を発生するとき１粒径約２０〜２００ミリロン
の粒状物質が分粒される９約８０〜９０％のチタン鉄鉱
と月面凝集物とを含む富有フィードを得るため、分粒物
質から珪酸塩と他の非還元性鉱物を分離する。富有フィ
ードが流動床反応器に送られる。７００″〜１，２００
℃の温度と３０ｐｓｉａ以上の水素含有ガス流で流動床
反応器内の富有フィードを流動化し、平衡量の水と。
から酸素を発生するとき１粒径約２０〜２００ミリロン
の粒状物質が分粒される９約８０〜９０％のチタン鉄鉱
と月面凝集物とを含む富有フィードを得るため、分粒物
質から珪酸塩と他の非還元性鉱物を分離する。富有フィ
ードが流動床反応器に送られる。７００″〜１，２００
℃の温度と３０ｐｓｉａ以上の水素含有ガス流で流動床
反応器内の富有フィードを流動化し、平衡量の水と。
少なくとも部分的に還元されたチタン鉄鉱と月面凝集物
を含む固体副産物とを含む富有フィードが作られる。次
に、水を酸素と水素に電気分解する。
を含む固体副産物とを含む富有フィードが作られる。次
に、水を酸素と水素に電気分解する。
電気分解生成物酸素は貯蔵又は使用される。電気分解生
成物水素は３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動床反応器に再
循環させる。
成物水素は３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動床反応器に再
循環させる。
複数の電極は外部ＲＦ電源に接続され、かつハニカム構
造体を包囲する。水素含有ガス流は、静電的に加熱され
たセラミックによって加熱されるハニカム構造体通路を
経て流動する。
造体を包囲する。水素含有ガス流は、静電的に加熱され
たセラミックによって加熱されるハニカム構造体通路を
経て流動する。
固体−ガスＲＦ静電加熱器は、耐火絶縁物を有する金属
シェル、及び薄いセラミック壁で分離される。１−２ｍ
ｍ平方のオーダーの複数の小形平行通路を有する中央円
筒形セラミックハニカム構造体を含む。
シェル、及び薄いセラミック壁で分離される。１−２ｍ
ｍ平方のオーダーの複数の小形平行通路を有する中央円
筒形セラミックハニカム構造体を含む。
葺−一一札
本発明の諸目的は、月面上で酸素を発生する製造プラン
トと方法によって達成され、この方法ではフィード、即
ち給鉱としての月面物質と最小量の地球移送材料を使用
することによって遠戚される０月面給鉱物質は水素還元
鉱物、チタン鉄鉱と、多数の開発地点に、表土として知
られる月面の粉末状表面層内の他の鉱物と混合した月面
凝集物である。チタン鉄鉱（Ｆ ｅ Ｔ ｘ Ｏａ ）
と凝集物は水素で還元されてＨ２Ｏになる第一鉄（Ｆｅ
”）と、７００〜１，２００℃の金属Ｆｅを含んでいる
。
トと方法によって達成され、この方法ではフィード、即
ち給鉱としての月面物質と最小量の地球移送材料を使用
することによって遠戚される０月面給鉱物質は水素還元
鉱物、チタン鉄鉱と、多数の開発地点に、表土として知
られる月面の粉末状表面層内の他の鉱物と混合した月面
凝集物である。チタン鉄鉱（Ｆ ｅ Ｔ ｘ Ｏａ ）
と凝集物は水素で還元されてＨ２Ｏになる第一鉄（Ｆｅ
”）と、７００〜１，２００℃の金属Ｆｅを含んでいる
。
上記のＨ２Ｏはガス相内で電気分解されて再循環用のＨ
２と貯蔵と使用に用いられる０２を発生する。
２と貯蔵と使用に用いられる０２を発生する。
月面真空に対する水素喪失は最小限になり、正味の水素
（又は他の地球派生試薬）の消費は水漏洩以外はおこら
ない、給鉱物質は前端シャベル機で表面から採取され処
理地域にトラックで送られる。トラックは有人でも無人
でもよい、チタン鉄鉱と凝集物は、７００〜１，２００
℃で水素還元されない珪酸塩鉱物と混合され、次に分離
されて酸素発生位置に送られる前に濃縮される。
（又は他の地球派生試薬）の消費は水漏洩以外はおこら
ない、給鉱物質は前端シャベル機で表面から採取され処
理地域にトラックで送られる。トラックは有人でも無人
でもよい、チタン鉄鉱と凝集物は、７００〜１，２００
℃で水素還元されない珪酸塩鉱物と混合され、次に分離
されて酸素発生位置に送られる前に濃縮される。
分離過程で排出されかつ酸素発生操作で還元された固体
は採取地域に戻される。上記のプラントは原子力又は太
陽発電装置から動力が供給される。
は採取地域に戻される。上記のプラントは原子力又は太
陽発電装置から動力が供給される。
蒸気相の水電気分解、段階式向流型流動床還元反応器及
び新規な放射式ラジオ周波数駆動セラミックガス加熱器
が熱効率向上のため使用される。
び新規な放射式ラジオ周波数駆動セラミックガス加熱器
が熱効率向上のため使用される。
失−見一舊
本発明による月面酸素発生法は＝ （１）鉄−酸素化合
物の水素又は−酸化炭素又はメタンのような他の酸化剤
による還元； （２）月面表土内にみられる全鉱物の融
解相電気分解；又は（３）表土鉱物の直接熱還元を利用
するものである。この第１法は還元反応器の上流におけ
る選鉱と分離工程、及び酸素の抽出と還元剤の再生のた
めの下流における化学的又は物理適処理を必要とする。
物の水素又は−酸化炭素又はメタンのような他の酸化剤
による還元； （２）月面表土内にみられる全鉱物の融
解相電気分解；又は（３）表土鉱物の直接熱還元を利用
するものである。この第１法は還元反応器の上流におけ
る選鉱と分離工程、及び酸素の抽出と還元剤の再生のた
めの下流における化学的又は物理適処理を必要とする。
第２及び第３法は選鉱を必要としないが、はるかに高い
還元温度を必要とする。電気分解は、腐食性の融解塩浴
及び電気分解後の消費固体からの地球派生試薬又は溶剤
の再生を含む処理を必要とする。直接熱還元は高温によ
る容器腐食問題があり、熱力学的平衡制限のため酸素は
低温度で固体から発生することが必要である。本発明は
第１法のみに関連するもの、即ち天然に存在する月面鉄
−酸素化合物の水素還元に関するものである。
還元温度を必要とする。電気分解は、腐食性の融解塩浴
及び電気分解後の消費固体からの地球派生試薬又は溶剤
の再生を含む処理を必要とする。直接熱還元は高温によ
る容器腐食問題があり、熱力学的平衡制限のため酸素は
低温度で固体から発生することが必要である。本発明は
第１法のみに関連するもの、即ち天然に存在する月面鉄
−酸素化合物の水素還元に関するものである。
本発明は： （１）地球派生物質の鉱物消費とこの不可
避消費物質の埋め合せの容易性； （２）動力発生機発
射重量を最小限にするキーとなる熱効率の極端な重要性
； （３）選鉱工程の冷却又は使用に必要な空気と水の
完全な欠乏と、炭化水素熱量の完全な欠乏： （４）地
球の重力の約１／６の小さい重カニ （５）最小の乗員
注意力による信頼性の極端な重要性；の特殊の月面要求
に適応されることによって従来の技術を発展させるもの
である。
避消費物質の埋め合せの容易性； （２）動力発生機発
射重量を最小限にするキーとなる熱効率の極端な重要性
； （３）選鉱工程の冷却又は使用に必要な空気と水の
完全な欠乏と、炭化水素熱量の完全な欠乏： （４）地
球の重力の約１／６の小さい重カニ （５）最小の乗員
注意力による信頼性の極端な重要性；の特殊の月面要求
に適応されることによって従来の技術を発展させるもの
である。
添付図面の第１図には総合的工程シーケンスのブロック
ダイヤグラム又はフローダイヤグラムを示す、この総合
的工程を第１図について説明し、残りの図面で傭々の工
程と装置の詳細を説明する。
ダイヤグラム又はフローダイヤグラムを示す、この総合
的工程を第１図について説明し、残りの図面で傭々の工
程と装置の詳細を説明する。
月面上の永久的ベースを支援するための酸素発生用採鉱
活動は、月面上の高チタン含有玄武岩区域内の月面表土
（土壌）の採鉱を仮定する。この微細岩石は簡単な方法
で採鉱される。この特定の土壌はアポ口（Ａｐｏｌｌｏ
）メア（ｍａｒｅ）土壌７１０６１で、この粒径、重量
分布及び土壌組成は種々の文献に記載されている。この
土壌は約１０重量％のチタン鉄鉱とそれぞれ小部分の鉱
石とを含む、４５〜９０ミクロンのカットは全試料チタ
ン鉄鉱の約半分又は２０重量％を含むものと推定される
０表土下方の玄武岩を採鉱し粉砕し、本発明の方法に使
用する所望の粒径に分粒できる。
活動は、月面上の高チタン含有玄武岩区域内の月面表土
（土壌）の採鉱を仮定する。この微細岩石は簡単な方法
で採鉱される。この特定の土壌はアポ口（Ａｐｏｌｌｏ
）メア（ｍａｒｅ）土壌７１０６１で、この粒径、重量
分布及び土壌組成は種々の文献に記載されている。この
土壌は約１０重量％のチタン鉄鉱とそれぞれ小部分の鉱
石とを含む、４５〜９０ミクロンのカットは全試料チタ
ン鉄鉱の約半分又は２０重量％を含むものと推定される
０表土下方の玄武岩を採鉱し粉砕し、本発明の方法に使
用する所望の粒径に分粒できる。
チタン鉄鉱回収と選鉱間の濃度は、採鉱活動の範囲と反
応器フィード速度とを決定する０選鉱及び反応ブランド
使用ファクターを７５％と仮定するが、採鉱作業は太陰
日間に限定され、採鉱ファクターを限定する始動−停止
の許容量３５％、採鉱速度は１時間当り約４０メートル
トン（約２５立方メートル又は３０立方ヤード）が、年
間酸素発生量１，０００メトルトンの発生に必要である
。
応器フィード速度とを決定する０選鉱及び反応ブランド
使用ファクターを７５％と仮定するが、採鉱作業は太陰
日間に限定され、採鉱ファクターを限定する始動−停止
の許容量３５％、採鉱速度は１時間当り約４０メートル
トン（約２５立方メートル又は３０立方ヤード）が、年
間酸素発生量１，０００メトルトンの発生に必要である
。
パケット−ホイール採鉱機（ＢＷＥ製）可動コンベヤが
約３０メ一トルトン程度の採鉱には適当と考えられた。
約３０メ一トルトン程度の採鉱には適当と考えられた。
しかしＢＷＥ機に関連する可動コンベヤ、採鉱物質と選
鉱プラント選鉱くず／反応器残留物の操作に必要なブル
ドーザ−１Ｎ載機、及び選鉱プラントの大量鉱石の処理
に必要な前端ローダ機を考慮するとＲＷＥ採鉱装置が必
要であろう。この種の装置を使用しなければ採鉱速度対
装置重量比ははるかに小さくなろう。
鉱プラント選鉱くず／反応器残留物の操作に必要なブル
ドーザ−１Ｎ載機、及び選鉱プラントの大量鉱石の処理
に必要な前端ローダ機を考慮するとＲＷＥ採鉱装置が必
要であろう。この種の装置を使用しなければ採鉱速度対
装置重量比ははるかに小さくなろう。
次の問題は非常に好適な採鉱装置、前端シャベル機であ
る。市販の機械は所望の採鉱速度に対して大型すぎるが
、３０メ一トルトン／時間程度の採鉱に対しては小型に
して電動機作動にすることが可能であろう。これらの装
置は一般に小型のバックホウ採鉱機と類似しているが、
凹凸のない作業面と浅いピット採鉱場の後退壁が形成さ
れる点で有利である。これは前端ローダとは対照的にフ
ロアレベル下方の採鉱が可能で開放ピット採鉱に必要な
斜道を設けることも可能である。月面ピット採鉱場の深
さは２メ一トル程度がよい。
る。市販の機械は所望の採鉱速度に対して大型すぎるが
、３０メ一トルトン／時間程度の採鉱に対しては小型に
して電動機作動にすることが可能であろう。これらの装
置は一般に小型のバックホウ採鉱機と類似しているが、
凹凸のない作業面と浅いピット採鉱場の後退壁が形成さ
れる点で有利である。これは前端ローダとは対照的にフ
ロアレベル下方の採鉱が可能で開放ピット採鉱に必要な
斜道を設けることも可能である。月面ピット採鉱場の深
さは２メ一トル程度がよい。
前端シャベル機は、採鉱壁を掘削するためシャベルにか
なり大きい前進力を加えるように設計されている。同様
に掘削物質を満載したシャベルを後退させるかなり大き
い力をシャベルに加える。
なり大きい前進力を加えるように設計されている。同様
に掘削物質を満載したシャベルを後退させるかなり大き
い力をシャベルに加える。
前端シャベル機はトラックに採鉱物質を積載したり選鉱
プラントに却下する機能を有する。地上実験によればこ
れらのトラックは１５トン積みのもので２５トンまでの
物質を移動することができる。
プラントに却下する機能を有する。地上実験によればこ
れらのトラックは１５トン積みのもので２５トンまでの
物質を移動することができる。
このような場合には作業用のトラック３台（１台は予備
）を使用することが合理的で選鉱位置までの距離が大き
い場合には４台のトラックを使用することもできる０選
鉱プラントに材料を供給し、選鉱くず／残留物をトラッ
クに積み直したりするには２台の前端ローダ機が必要で
ある。これらは約１０メートルトンの重量を有する。上
記のシステムの全機械重量は約９５メートルトンである
。
）を使用することが合理的で選鉱位置までの距離が大き
い場合には４台のトラックを使用することもできる０選
鉱プラントに材料を供給し、選鉱くず／残留物をトラッ
クに積み直したりするには２台の前端ローダ機が必要で
ある。これらは約１０メートルトンの重量を有する。上
記のシステムの全機械重量は約９５メートルトンである
。
月面にこれらの機械を配置する輸送コストのため採鉱機
の重量はかなり軽減する必要がある０月面の小さい重力
場で使用するためこれらの機械の構造部品は軽量で強度
の大きい合金又は複合材料を使用することによって地上
実験よりもかなり重量を軽くすることができる。しかじ
前端シャベル機に対する積載と却下のような作業間に機
械に加わる応力や振動を考慮すると重量軽減には一定の
制約がある。前端シャベル機の積載中などに起こる軌道
スリップは、土壌の特性、機械重量と軌道設計によって
変わるが、これらは月面土壌又は岩石バラストによって
調整することができる。
の重量はかなり軽減する必要がある０月面の小さい重力
場で使用するためこれらの機械の構造部品は軽量で強度
の大きい合金又は複合材料を使用することによって地上
実験よりもかなり重量を軽くすることができる。しかじ
前端シャベル機に対する積載と却下のような作業間に機
械に加わる応力や振動を考慮すると重量軽減には一定の
制約がある。前端シャベル機の積載中などに起こる軌道
スリップは、土壌の特性、機械重量と軌道設計によって
変わるが、これらは月面土壌又は岩石バラストによって
調整することができる。
採鉱装置の自動化については未研究であるが、前端シャ
ベル機とトラックの操作を交代制にすれば一交代３人〜
４人に節約できよう。−太陰日間の時間制採鉱作業を三
交代制と同等にすれば自動化によって約１２人を節約す
ることができよう。
ベル機とトラックの操作を交代制にすれば一交代３人〜
４人に節約できよう。−太陰日間の時間制採鉱作業を三
交代制と同等にすれば自動化によって約１２人を節約す
ることができよう。
第１図のフローダイヤグラム及び第２図の略示図にみら
れるように、月面表土は前端シャベル機と運搬トラック
の組合せで表面採鉱される。採鉱深さは次の二つの理由
で２メートル又はこれ以下で、この理由は第１にこれよ
り深い表土の組成や粒度分布のデータが得られていない
こと；第２の理由は採鉱区域で掘削機械を危険な斜面で
使用する必要がないこと、によるものである。
れるように、月面表土は前端シャベル機と運搬トラック
の組合せで表面採鉱される。採鉱深さは次の二つの理由
で２メートル又はこれ以下で、この理由は第１にこれよ
り深い表土の組成や粒度分布のデータが得られていない
こと；第２の理由は採鉱区域で掘削機械を危険な斜面で
使用する必要がないこと、によるものである。
２種の鉄−酸素含有物質、チタン鉄鉱（ＦｅＴｉＯｌ）
とＦｅ”を含むガラス状凝集物が主要なフィード材料で
、採鉱区域は主として表土中の含有量によって決定され
る。最大チタン鉄鉱含量はアポロ計画で得られた試料で
約５容量％、凝集物は約５０容量％であった。
とＦｅ”を含むガラス状凝集物が主要なフィード材料で
、採鉱区域は主として表土中の含有量によって決定され
る。最大チタン鉄鉱含量はアポロ計画で得られた試料で
約５容量％、凝集物は約５０容量％であった。
残りの鉱石は主に珪酸塩で、これは水素還元の不活性希
釈剤として作用する。従って図示のように採鉱表土は輸
送トラックで選鉱及び処理区域に移動され、粒度と物理
性によって分類され、分粒（２０〜２００ミクロン）さ
れた８０〜９０重量％の活性物質のフィードが得られる
。輸送トラックは選鉱で拒否された固体と共に採鉱区域
に戻される。
釈剤として作用する。従って図示のように採鉱表土は輸
送トラックで選鉱及び処理区域に移動され、粒度と物理
性によって分類され、分粒（２０〜２００ミクロン）さ
れた８０〜９０重量％の活性物質のフィードが得られる
。輸送トラックは選鉱で拒否された固体と共に採鉱区域
に戻される。
フィード濃縮物はパケットエレベータ／ロックホッパ／
スクリューフィーダの組合せ装置に入り、３個の流動床
の立型構造体内の再循環加圧水素と接触する。この水素
はＲＦ静電加熱器で７００゜〜１，２００℃に加熱され
る。水素は地球から輸送してもよく、又回収してもよく
、土壌内に存在するものを濃縮してもよい。
スクリューフィーダの組合せ装置に入り、３個の流動床
の立型構造体内の再循環加圧水素と接触する。この水素
はＲＦ静電加熱器で７００゜〜１，２００℃に加熱され
る。水素は地球から輸送してもよく、又回収してもよく
、土壌内に存在するものを濃縮してもよい。
還元は中央床で行われてＨ，／Ｈ２０ガス混合物を発生
し、固体電解質装置を使用する反応器の温度のガス相内
で電気分解される。この所望生成物酸素ガスは固体電解
質の界面で発生し、冷却、鹸化及び貯蔵に送られる。
し、固体電解質装置を使用する反応器の温度のガス相内
で電気分解される。この所望生成物酸素ガスは固体電解
質の界面で発生し、冷却、鹸化及び貯蔵に送られる。
上記の経過は副産物の再循環と利用で主として行われ、
熱効率は一定に維持される。水素は電解質の他の面で再
生されて再循環される。消費された反応液固体は連続し
たロックホッパ／真空ポンプ装置を通して除去され水素
漏洩を最小限に制限する。
熱効率は一定に維持される。水素は電解質の他の面で再
生されて再循環される。消費された反応液固体は連続し
たロックホッパ／真空ポンプ装置を通して除去され水素
漏洩を最小限に制限する。
輸送トラックは再び移動して消費済固体を採鉱域に戻す
。反応性酸素はフィード濃縮物の僅か５〜１０重量％で
あるから消費済固体は大きな流れとなり、これは効率的
に処理しなければならない。
。反応性酸素はフィード濃縮物の僅か５〜１０重量％で
あるから消費済固体は大きな流れとなり、これは効率的
に処理しなければならない。
流動床反応器からの副産物固体は焼結建築材料の製造に
利用するか、又は鉄及び／又はチタン金属の製造のため
更に処理が継続される。
利用するか、又は鉄及び／又はチタン金属の製造のため
更に処理が継続される。
第２図は月面表土採鉱装置の詳細図を示す。前方の積載
用シャベル１は軌道２上で作動し、運動ブーム４上で支
持される大型パケット３を含み。
用シャベル１は軌道２上で作動し、運動ブーム４上で支
持される大型パケット３を含み。
このブームは閉鎖キャブ５とモータ６、及びバラスト室
７を含むフレームに取付けられる。
７を含むフレームに取付けられる。
これは地上で使用される公知の採鉱機で、原動機として
ディーゼルエンジンの代りにモータを使用して、小さい
月面重力に合致した軽量構造として月面上の使用に適応
させたものである。電力はたるみケーブル制御用リール
を有する外装動カケープルで供給され、又無線動力供給
装置、再充電可能な電池又は備付燃料電池によって供給
される。
ディーゼルエンジンの代りにモータを使用して、小さい
月面重力に合致した軽量構造として月面上の使用に適応
させたものである。電力はたるみケーブル制御用リール
を有する外装動カケープルで供給され、又無線動力供給
装置、再充電可能な電池又は備付燃料電池によって供給
される。
シャベル１は太陽エネルギーで作動されることが理論的
には可能であるが、これ自身の動力を供給して上昇運動
性を維持するため車両に充分量の発電パネルを設けるこ
とは困難である。一定地点における太陽エネルギーの発
生は車両に対するケーブル接続又は無線電力供給装置用
の電源でもよい。
には可能であるが、これ自身の動力を供給して上昇運動
性を維持するため車両に充分量の発電パネルを設けるこ
とは困難である。一定地点における太陽エネルギーの発
生は車両に対するケーブル接続又は無線電力供給装置用
の電源でもよい。
有人シャベル機は運動可能で、コンベアのような固定装
置又は可動コンベア装置が使用できないような地形変化
に適応させるため使用される。シャベル機は比較的平坦
な鉱床を維持し、月面土壌バラスト材料を使用すること
によって必要な引張力を発生する。軌道とバラストとの
組合せによってタイヤを有する機械では得られないよう
な採掘力が得られる。運転者室はごみなどが侵入しない
ように保護されているが構造を簡単にするため加圧され
ていないから月面スペースに適した運転者が必要である
。
置又は可動コンベア装置が使用できないような地形変化
に適応させるため使用される。シャベル機は比較的平坦
な鉱床を維持し、月面土壌バラスト材料を使用すること
によって必要な引張力を発生する。軌道とバラストとの
組合せによってタイヤを有する機械では得られないよう
な採掘力が得られる。運転者室はごみなどが侵入しない
ように保護されているが構造を簡単にするため加圧され
ていないから月面スペースに適した運転者が必要である
。
一方、輸送トラック８は移動距離が大きいためタイヤで
移動し、再充電可能な電池、又はトラック上に太陽パネ
ル（図面省略）を有する燃料電池によって作動される。
移動し、再充電可能な電池、又はトラック上に太陽パネ
ル（図面省略）を有する燃料電池によって作動される。
図示のように、このトラックのベツドは傾動し背板９に
よって選鉱区域にフィード材料を堆積部１０に却下する
。この傾動及び却下ダンプ設計は、トラックを貯蔵堆積
区域で上昇するか又は堆積区域で排出することを避ける
ため、機械的に類似した腹部却下設計のものが選択され
る。
よって選鉱区域にフィード材料を堆積部１０に却下する
。この傾動及び却下ダンプ設計は、トラックを貯蔵堆積
区域で上昇するか又は堆積区域で排出することを避ける
ため、機械的に類似した腹部却下設計のものが選択され
る。
選鉱処理のフローダイヤグラムを第３図に示す。
還元処理は下記に詳述する流動床を利用して行われる。
従って選鉱過程から得られるフィード粒子は粒径が約２
０〜２００ミクロンでなければならない。採鉱された表
土は１，０００ミクロン以上の小量の粒子を含んでいる
が殆ど全粒子は２０ミクロン以下である。従って粉砕の
必要はないがフィード濃縮物は上記の粒度範囲以外のも
のを除去しなければならない。
０〜２００ミクロンでなければならない。採鉱された表
土は１，０００ミクロン以上の小量の粒子を含んでいる
が殆ど全粒子は２０ミクロン以下である。従って粉砕の
必要はないがフィード濃縮物は上記の粒度範囲以外のも
のを除去しなければならない。
第３図で前端ローダ１１は貯蔵堆積部１０から表土をパ
ケットエレベータ１２に移動しホッパ１３に送る。重力
で粒子を通過させるスクリーン１４は１，０００ミクロ
ン又はこれ以上の粒子を除去する。これは地上で使用す
るスクリーンでも１゜０００ミクロン以下の粒子に対し
ては通過量が小さく１分離効率も低いためで、これらの
両パラメータは低い月面重力と高微粒含量のため減少す
ることができる。
ケットエレベータ１２に移動しホッパ１３に送る。重力
で粒子を通過させるスクリーン１４は１，０００ミクロ
ン又はこれ以上の粒子を除去する。これは地上で使用す
るスクリーンでも１゜０００ミクロン以下の粒子に対し
ては通過量が小さく１分離効率も低いためで、これらの
両パラメータは低い月面重力と高微粒含量のため減少す
ることができる。
１．０００ミクロン以下の粒子は重力で静電分粒装置１
５内に落下する。この装置の設計はＭＡＳＡ−ＪＳＣの
概念的及び実験的原型研究から得ることができる。この
文献はＷｉｌｌｉａｍｓ、 Ｒ，Ｊ 。
５内に落下する。この装置の設計はＭＡＳＡ−ＪＳＣの
概念的及び実験的原型研究から得ることができる。この
文献はＷｉｌｌｉａｍｓ、 Ｒ，Ｊ 。
Ｍｃｋａｙｔ Ｄ、 Ｓ、 、 Ｇ１１ｅｓ、 Ｄ、
、及びＢｕｎｃｈ。
、及びＢｕｎｃｈ。
Ｔ、 Ｅ、 、 ”Ｍｉｎｉｎｇ−ａｎｄ Ｂｅｎｅ
ｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｕｎａｒ Ｏｒｅｓ”、
ｐｐ２７５−２８８ 、 Ｍ Ａ Ｓ Ａ Ｐ ｕｂ
ｌｉｃａ−ｔｉｏｎ Ｓ Ｐ −４２８、１９７９であ
る。この装置は流体媒体を必要とせず対向する静電気力
と重力を利用して帯電した粒子を粒度、密度、比誘電率
、伝導度及び充電機構のような電気的性質に応じて分散
する。
ｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｕｎａｒ Ｏｒｅｓ”、
ｐｐ２７５−２８８ 、 Ｍ Ａ Ｓ Ａ Ｐ ｕｂ
ｌｉｃａ−ｔｉｏｎ Ｓ Ｐ −４２８、１９７９であ
る。この装置は流体媒体を必要とせず対向する静電気力
と重力を利用して帯電した粒子を粒度、密度、比誘電率
、伝導度及び充電機構のような電気的性質に応じて分散
する。
図示のように、粒子は複数の充電用電極１６を通して重
畳した重力場と静電場内に落下する。この静電場は主と
して正帯電ベルト１７と補助としての負−充電電極１６
から得られるものである。
畳した重力場と静電場内に落下する。この静電場は主と
して正帯電ベルト１７と補助としての負−充電電極１６
から得られるものである。
上記のベルトと負帯電粒子との間の静電吸引力は、粒子
の面積（直径の２乗）と比誘電率及び伝導度によって変
わる０重力は粒子の容積（直径の３乗）と密度によって
変わる。これらの２種の力の差は粒径によって大きく変
わる関数であるが他の物質的性質によっても変化する。
の面積（直径の２乗）と比誘電率及び伝導度によって変
わる０重力は粒子の容積（直径の３乗）と密度によって
変わる。これらの２種の力の差は粒径によって大きく変
わる関数であるが他の物質的性質によっても変化する。
粒子は接地スプリッタ１８によって放物線状に分離する
。最小粒子は静電気力を受けスプリッタ１８の２０ミク
ロン以下の通路に向けられる。所望の分粒部分、２０〜
２００ミクロン粒子は中央通路に向けられ、２００ミク
ロン以上の粒子は偏向が小さく最下通路内に落下する。
。最小粒子は静電気力を受けスプリッタ１８の２０ミク
ロン以下の通路に向けられる。所望の分粒部分、２０〜
２００ミクロン粒子は中央通路に向けられ、２００ミク
ロン以上の粒子は偏向が小さく最下通路内に落下する。
２０〜２００ミクロン部分はチタン鉄鉱、月面凝集物及
び珪酸塩で構成される。粒子は第２番目の静電的又は磁
気的分離装置に移動を継続する。
び珪酸塩で構成される。粒子は第２番目の静電的又は磁
気的分離装置に移動を継続する。
チタン鉄鉱と凝集物は珪酸塩より大きい電気伝導度と受
磁率を有するから、これらの性質によって分離が可能で
ある。装置１９はエライツ・マグネティックス（Ｅ ｒ
ｉｅｚ Ｍ ａｇｎｅｔｉｃｓ ）社製の永久磁石分離
装置が使用できる。
磁率を有するから、これらの性質によって分離が可能で
ある。装置１９はエライツ・マグネティックス（Ｅ ｒ
ｉｅｚ Ｍ ａｇｎｅｔｉｃｓ ）社製の永久磁石分離
装置が使用できる。
フィード混合物は、４個の永久磁石の４極装置で包囲さ
れた垂直管内に重力で落下する。この装置はほぼ均一の
放射状磁場を発生し、この磁場は中心のゼロ磁場から周
壁に向けて次第に増大する。
れた垂直管内に重力で落下する。この装置はほぼ均一の
放射状磁場を発生し、この磁場は中心のゼロ磁場から周
壁に向けて次第に増大する。
底部の同心管２１はスプリッタとして作用する。
チタン鉄鉱と凝集物を含む磁性部分は周壁に向けて吸引
され、珪酸塩のくずは中心管２１内に落下する。この過
程は反応性成分、即ちフィードの８０〜９０％を占める
チタン鉄鉱と凝集物を増加する。
され、珪酸塩のくずは中心管２１内に落下する。この過
程は反応性成分、即ちフィードの８０〜９０％を占める
チタン鉄鉱と凝集物を増加する。
種々の選鉱過程で拒否された固体、例えば規定範囲外の
小型と大型の粒子、及び拒否された珪酸塩部分はコンベ
ヤベルトによってくず堆積部２２に送られる。これらの
部分は還元反応器からの消費済固体と一緒になり、前端
ローダ１１で輸送トラック８に送られ採鉱区域に戻され
る。還元反応器から送られる消費済固体は焼結れんが材
料の製造に使用するか、又は鉄及び／又はチタン金属を
製造する選鉱過程に送ることもできる。
小型と大型の粒子、及び拒否された珪酸塩部分はコンベ
ヤベルトによってくず堆積部２２に送られる。これらの
部分は還元反応器からの消費済固体と一緒になり、前端
ローダ１１で輸送トラック８に送られ採鉱区域に戻され
る。還元反応器から送られる消費済固体は焼結れんが材
料の製造に使用するか、又は鉄及び／又はチタン金属を
製造する選鉱過程に送ることもできる。
第４図には水素還元処理法の詳細を示す。パケットエレ
ベータ２４は貯蔵堆積部２３からフィード粒子をロック
ホッパ／スクリューフィーダ装置５に上昇する。この固
体は反応器Ｒの上部ベツドに送られ１反応器Ｒは円筒形
シェル内に垂直に重ねた３個の流動床で構成される。第
５図は後述する反応器の詳細を示す、各ベツドはガス分
配器２６．２７及び２８、流動化固体のベツド２９．３
０及び３１並びにサイクロン３２．３３及び３４を含む
。固体は重力によって上部ベツドから底部ベツドに降水
管３５と３６を経て移動する。水素ガスは底部に導入さ
れ、各ベツド内の固体を流動化するのに充分な速度で分
配器とサイクロンを経て向流方向に上昇される。
ベータ２４は貯蔵堆積部２３からフィード粒子をロック
ホッパ／スクリューフィーダ装置５に上昇する。この固
体は反応器Ｒの上部ベツドに送られ１反応器Ｒは円筒形
シェル内に垂直に重ねた３個の流動床で構成される。第
５図は後述する反応器の詳細を示す、各ベツドはガス分
配器２６．２７及び２８、流動化固体のベツド２９．３
０及び３１並びにサイクロン３２．３３及び３４を含む
。固体は重力によって上部ベツドから底部ベツドに降水
管３５と３６を経て移動する。水素ガスは底部に導入さ
れ、各ベツド内の固体を流動化するのに充分な速度で分
配器とサイクロンを経て向流方向に上昇される。
水素還元化学反応は中央ベツドで起こる。上部と底部の
ベツドは固体と循環水素との間で熱交換する。この反応
はチタン鉄鉱に対しては：ＦｅＴｉ○、 ＋ Ｈ２□
Ｆ ｅ ＋ Ｔ ｉ Ｏ□＋ Ｈ、０で凝縮物に対して
は： Ｆ ｅ Ｏ−−Ｒ＋ ＨｚＲ＋ Ｆ ａ ＋ Ｈｚ Ｏ
で、Ｒは第−鉄一酸素化合物を含む固体マトリックスを
表わす。
ベツドは固体と循環水素との間で熱交換する。この反応
はチタン鉄鉱に対しては：ＦｅＴｉ○、 ＋ Ｈ２□
Ｆ ｅ ＋ Ｔ ｉ Ｏ□＋ Ｈ、０で凝縮物に対して
は： Ｆ ｅ Ｏ−−Ｒ＋ ＨｚＲ＋ Ｆ ａ ＋ Ｈｚ Ｏ
で、Ｒは第−鉄一酸素化合物を含む固体マトリックスを
表わす。
チタン鉄鉱還元反応
Ｆ ｅ Ｔ ｊ、 Ｏ、＋ Ｈ、”：□ Ｆ ｅ ＋
Ｔ ｉ Ｏ２＋ Ｈ、０の低い転換平衡拘束力は、９０
０〜１，１００℃の温度範囲に対して約７〜１５％の平
衡転換限度以上ではこれ以上の反応が起こらないことを
意味する。このため、生成された水蒸気を酸素に変換し
て水素を再循環させ、最上部の流動床で平衡に達する直
前に転換を継続するように反応ベツドを設計する結論に
達する。この転換に必要な高さ以上にベツドの高さを大
きくすることは反応器容積を無駄にすることである。
Ｔ ｉ Ｏ２＋ Ｈ、０の低い転換平衡拘束力は、９０
０〜１，１００℃の温度範囲に対して約７〜１５％の平
衡転換限度以上ではこれ以上の反応が起こらないことを
意味する。このため、生成された水蒸気を酸素に変換し
て水素を再循環させ、最上部の流動床で平衡に達する直
前に転換を継続するように反応ベツドを設計する結論に
達する。この転換に必要な高さ以上にベツドの高さを大
きくすることは反応器容積を無駄にすることである。
実験室の測定によれば、最小反応率は少なくとも７００
℃の中央ベツド温度で得られ、更に実際的な反応率は少
なくとも８００℃で得られることが判明した。反応率は
温度と共にかなり増加するから、１，２００℃までの温
度が有効である。約１．２００℃以上では固体粒子は粘
着し、流動床は落ち込み、また流動化が停止すると共に
粒子はベツドと反応器間の移送が困難になる。従って作
動可能な中央ベツドの温度範囲は７００°〜ｌ。
℃の中央ベツド温度で得られ、更に実際的な反応率は少
なくとも８００℃で得られることが判明した。反応率は
温度と共にかなり増加するから、１，２００℃までの温
度が有効である。約１．２００℃以上では固体粒子は粘
着し、流動床は落ち込み、また流動化が停止すると共に
粒子はベツドと反応器間の移送が困難になる。従って作
動可能な中央ベツドの温度範囲は７００°〜ｌ。
２００℃である。
以上の温度範囲内では上記の反応は可逆的で、このため
１回の水素変換には制限がある。チタン鉄鉱に対しては
平衡転換制限は７００°〜１，２００℃で３〜１９％、
凝集物に対しては、同じ温度範囲のウースタイトで４０
〜４５％である。従って反応器の有効操作ではＨ，Ｏが
連続的に分離され、Ｈ，／Ｈ，Ｏ混合物が電気分解され
て中央ベツドから排出され、Ｈ２が再循環されることが
必要である。第４図に示すように、中央ベツド上方のバ
フル３７はこの混合物をサイクロン３３から上昇させ、
電気分解装置３８に流入させる。この装置から再循環Ｈ
２が戻り上方ベツド内に流入する低温固体を予熱する。
１回の水素変換には制限がある。チタン鉄鉱に対しては
平衡転換制限は７００°〜１，２００℃で３〜１９％、
凝集物に対しては、同じ温度範囲のウースタイトで４０
〜４５％である。従って反応器の有効操作ではＨ，Ｏが
連続的に分離され、Ｈ，／Ｈ，Ｏ混合物が電気分解され
て中央ベツドから排出され、Ｈ２が再循環されることが
必要である。第４図に示すように、中央ベツド上方のバ
フル３７はこの混合物をサイクロン３３から上昇させ、
電気分解装置３８に流入させる。この装置から再循環Ｈ
２が戻り上方ベツド内に流入する低温固体を予熱する。
上部及び底部の温度は、−度中央ベッドの温度と転換率
が特定されると熱収支によって決定される。再循環Ｈ２
は、３個の流動床と管路内の小さい圧力低下に打勝つ送
風機３９によって循環される。制限された転換率のため
、再循環Ｈ２流動と熱容量は固体の場合に比べて大きい
。上部ベツドは、信頼性のある送風機が作動する程度に
Ｈ２を冷却しないから、熱交換器４０と放射性冷却器４
１が再循環ループ回路内の送風機上流に配置される。熱
交換器４０は反応床上流の予熱によって熱要求を減少す
る。冷却器４１は送風機が安全温度に達するまで低レベ
ルの熱を拒否する。
が特定されると熱収支によって決定される。再循環Ｈ２
は、３個の流動床と管路内の小さい圧力低下に打勝つ送
風機３９によって循環される。制限された転換率のため
、再循環Ｈ２流動と熱容量は固体の場合に比べて大きい
。上部ベツドは、信頼性のある送風機が作動する程度に
Ｈ２を冷却しないから、熱交換器４０と放射性冷却器４
１が再循環ループ回路内の送風機上流に配置される。熱
交換器４０は反応床上流の予熱によって熱要求を減少す
る。冷却器４１は送風機が安全温度に達するまで低レベ
ルの熱を拒否する。
底部流動床は消費済固体が反応器から流出する前にこの
固体内で消費される熱を補充する。この流動床と熱交換
器４０はＨ２を予熱する。次にこの補充熱はＲＦ静電加
熱器４２に加えられてＨ２を反応温度に上昇させ、反応
の吸熱を補充し、前反応器の熱損失に打勝つ。
固体内で消費される熱を補充する。この流動床と熱交換
器４０はＨ２を予熱する。次にこの補充熱はＲＦ静電加
熱器４２に加えられてＨ２を反応温度に上昇させ、反応
の吸熱を補充し、前反応器の熱損失に打勝つ。
反応器圧力は１反応容器と管路重量と大きさ、送風機動
力及び反応率に対する圧力の影響などの要因によって決
定される。実験室の試験によれば反応率は少なくとも１
５０ ｐｓｉａ以上の水素圧力に比例する。実際的の反
応器圧力は３０〜３００ｐｓｉａである。
力及び反応率に対する圧力の影響などの要因によって決
定される。実験室の試験によれば反応率は少なくとも１
５０ ｐｓｉａ以上の水素圧力に比例する。実際的の反
応器圧力は３０〜３００ｐｓｉａである。
消費済固体はｌ対のロックホッパ４３と４４を経て反応
器から排出される。これらのホッパはソレノイド弁と計
器類を有し、一つのホッパは固体で充満され他のホッパ
は真空ポンプで排気される。
器から排出される。これらのホッパはソレノイド弁と計
器類を有し、一つのホッパは固体で充満され他のホッパ
は真空ポンプで排気される。
真空ポンプは固体の有孔部と、固体間の隙間とから排出
されるガスを除去し、図示のように再循環Ｈ２にこのガ
スを戻す。−度排気すると、ソレノイド弁の切り換えに
よってホッパは傾動却下し、消費済固体を重力で流出さ
せる。このため隙間から出るガスの損失が防止される。
されるガスを除去し、図示のように再循環Ｈ２にこのガ
スを戻す。−度排気すると、ソレノイド弁の切り換えに
よってホッパは傾動却下し、消費済固体を重力で流出さ
せる。このため隙間から出るガスの損失が防止される。
消費済固体は前記のように採鉱区域に戻される。
しかしこれらの固体は鉄とチタンを豊富に含んでいるか
ら従来の選鉱法で純粋の鉄とチタンが回収される。この
固体の一部は、れんがのように焼結加圧して建築材料及
び／又は放射線遮蔽材料を作るのに利用することもでき
る。この固体は、採鉱表土より高温の反応装置から排出
されるから、このエネルギーは焼結及び加圧前に予熱す
るにも利用できる。
ら従来の選鉱法で純粋の鉄とチタンが回収される。この
固体の一部は、れんがのように焼結加圧して建築材料及
び／又は放射線遮蔽材料を作るのに利用することもでき
る。この固体は、採鉱表土より高温の反応装置から排出
されるから、このエネルギーは焼結及び加圧前に予熱す
るにも利用できる。
選鉱及び還元過程で得られる消費済固体は、主に珪素、
酸素、カルシウム、アルミニウム及びマグネシウムから
なる月面土壌混合物に比べて、高原子数元素、即ち鉄と
チタンを豊富に含有している。従って消費済固体は未処
理月面土壌に比べて放射線遮蔽材料として有効である。
酸素、カルシウム、アルミニウム及びマグネシウムから
なる月面土壌混合物に比べて、高原子数元素、即ち鉄と
チタンを豊富に含有している。従って消費済固体は未処
理月面土壌に比べて放射線遮蔽材料として有効である。
又、凝集物から得られるガラス状物質は焼結と加圧間の
結合剤として作用するから強固な焼結晶が得られる。副
産物固体から得られる建築材料の組成については後述す
る。
結合剤として作用するから強固な焼結晶が得られる。副
産物固体から得られる建築材料の組成については後述す
る。
第５図に示す反応容器Ｒは内部に耐火材ライナ４７を有
するステンレス製シェル４６を含む。ライナ４７は金属
製シェル４６を高い操作温度から遮断するから、この金
属の強度は低下することはない。更にシェル４６を月面
環境で保護するため外面を高放射線輻射性コーティング
４８で被覆する。この外面から熱を拒否する手段は放射
線によるもののみであるから防熱効果が改善される。
するステンレス製シェル４６を含む。ライナ４７は金属
製シェル４６を高い操作温度から遮断するから、この金
属の強度は低下することはない。更にシェル４６を月面
環境で保護するため外面を高放射線輻射性コーティング
４８で被覆する。この外面から熱を拒否する手段は放射
線によるもののみであるから防熱効果が改善される。
耐火性ライナ４７は公知の耐火材料で作ることができる
が、重量が非常に増加するから地球から運搬しなければ
ならない。別法では耐火れんがの代りにスペースシャト
ルの断熱タイルを使用することで、このタイルは非常に
軽量で、又このライナの原料として月面土壌を使用すれ
ば地球から運搬する必要はない。
が、重量が非常に増加するから地球から運搬しなければ
ならない。別法では耐火れんがの代りにスペースシャト
ルの断熱タイルを使用することで、このタイルは非常に
軽量で、又このライナの原料として月面土壌を使用すれ
ば地球から運搬する必要はない。
耐火材ライナには６個の貫通部が必要で、これはノズル
４９．再循環ガス人口：ノズル５０、消費済固体出ロ：
ノズル５１、電気分解器用ガス出口；ノズル５２、電気
分解から戻るガス帰還路：ノズル５２、再＠環ガス出ロ
：ノズル５４、フィード固体入口である。通路５５．５
６及び５７によってスペース乗員は内部に入ってメンテ
ナンス作業を実施できる。
４９．再循環ガス人口：ノズル５０、消費済固体出ロ：
ノズル５１、電気分解器用ガス出口；ノズル５２、電気
分解から戻るガス帰還路：ノズル５２、再＠環ガス出ロ
：ノズル５４、フィード固体入口である。通路５５．５
６及び５７によってスペース乗員は内部に入ってメンテ
ナンス作業を実施できる。
各ベツド２９．３０及び３１の基部にあるガス分配器２
６．２７及び２８は任意の型式のものでよく１例えばフ
リット塗付円板、簡単な有孔板又はバブルキャップのよ
うな取付具を有する有孔板で、この分配器によってガス
分配が改善され、分配器を通して固体が侵入することが
防止される。
６．２７及び２８は任意の型式のものでよく１例えばフ
リット塗付円板、簡単な有孔板又はバブルキャップのよ
うな取付具を有する有孔板で、この分配器によってガス
分配が改善され、分配器を通して固体が侵入することが
防止される。
固体降水管３５と３６は、一つのベツドの自由表面から
下方ベツドの自由表面の下方まで伸びる垂直管である。
下方ベツドの自由表面の下方まで伸びる垂直管である。
この降水管の断面積と高さは内部を通る固体を制御し、
小さい月面重力に合ったサイズを有する。各降水管の上
部は分配器の上方の流動化固体のレベルを決定する。
小さい月面重力に合ったサイズを有する。各降水管の上
部は分配器の上方の流動化固体のレベルを決定する。
第６図の電気分解器３８は固体電解室５８を有し、これ
は好適には焼結又はスリップキャスティング、即ちスリ
ップ鋳造によって有孔円筒形に作った。酸化カルシウム
又は酸化イツトリウム安定化ジルコニアセラミックで構
成される。この外側と内側の縦方向表面はプラチナの薄
層５９で被覆されて電極になる。電解質円筒体５８は２
個の円板状、不透過性セラミックバフル６０の内側に耐
火セメント６１で装着される。
は好適には焼結又はスリップキャスティング、即ちスリ
ップ鋳造によって有孔円筒形に作った。酸化カルシウム
又は酸化イツトリウム安定化ジルコニアセラミックで構
成される。この外側と内側の縦方向表面はプラチナの薄
層５９で被覆されて電極になる。電解質円筒体５８は２
個の円板状、不透過性セラミックバフル６０の内側に耐
火セメント６１で装着される。
上記のアセンブリは耐火材内張金属製圧力シェル６２の
内側中心に配置される。同じ膨張係数が全部品で得られ
るようにバフルとライナには同じ安定化ジルコニア材料
が使用される。このため操作温度まで加熱されたとき各
構成要素の膨張による漏洩及び／又は割目の発生が防止
される。別法では、上記の固体電解質膨張係数と一致す
る膨張係数を有する安価なセラミック組成物を使用する
ことによって達成できる。
内側中心に配置される。同じ膨張係数が全部品で得られ
るようにバフルとライナには同じ安定化ジルコニア材料
が使用される。このため操作温度まで加熱されたとき各
構成要素の膨張による漏洩及び／又は割目の発生が防止
される。別法では、上記の固体電解質膨張係数と一致す
る膨張係数を有する安価なセラミック組成物を使用する
ことによって達成できる。
圧力シェル６２は反応器からＨ２／ Ｈ２０が流入する
フィード入口６３を一端に、他端にＨ２帰還用の出口６
４及び発生酸素用周辺６５を有する。
フィード入口６３を一端に、他端にＨ２帰還用の出口６
４及び発生酸素用周辺６５を有する。
電気分解用の直流が導入される絶縁貫通部６６と６７が
設けられる。図示のように、これらはプラチナワイヤ６
８でプラチナ被覆に接続される。安価な導体は、必要な
高温性能と酸化抵抗性を有する限りプラチナワイヤの代
用として使用することも可能である。
設けられる。図示のように、これらはプラチナワイヤ６
８でプラチナ被覆に接続される。安価な導体は、必要な
高温性能と酸化抵抗性を有する限りプラチナワイヤの代
用として使用することも可能である。
電解質の寸法は、予想流量その他の条件でフィ−ドＨ２
０をＨ２に完全に変換するのに充分な滞留時間と境界面
積を与える試験によって決定される。
０をＨ２に完全に変換するのに充分な滞留時間と境界面
積を与える試験によって決定される。
多数の縦孔を有する他の電解質材料又は異なる電極物質
（例えばパラジウム、イリジウム、ロジウム）も第６図
の電解質に代用できる。
（例えばパラジウム、イリジウム、ロジウム）も第６図
の電解質に代用できる。
第７図はラジオ周波数駆動静電ガス加熱器４２の詳細を
示す。加熱器４２はキー要素として中心に円筒形セラミ
ック製ハニカム６９を有する。このハニカムは薄いセラ
ミック壁で分離された多数の小型平行通路（工〜２ｍｍ
平方）で構成される。
示す。加熱器４２はキー要素として中心に円筒形セラミ
ック製ハニカム６９を有する。このハニカムは薄いセラ
ミック壁で分離された多数の小型平行通路（工〜２ｍｍ
平方）で構成される。
これらの壁は熱伝達表面となるから上記のハニカム構造
体は大きい熱伝達面を小容積内に形成する。
体は大きい熱伝達面を小容積内に形成する。
固体−ガス熱伝達は効率良く行われ、ハラカム内のガス
と隣接固体の温度は非常に高い熱伝達率の近くに維持さ
れる。
と隣接固体の温度は非常に高い熱伝達率の近くに維持さ
れる。
セラミック製ハニカム６９はこれを包囲する２個の半円
筒形黒鉛電極７０で与えられるラジオ周波数（ＲＦ）電
界の電力を吸収する。電極７０は外部ＲＦ電源に、シェ
ルと絶縁物を通る同軸型コネクタを経て接続される。
筒形黒鉛電極７０で与えられるラジオ周波数（ＲＦ）電
界の電力を吸収する。電極７０は外部ＲＦ電源に、シェ
ルと絶縁物を通る同軸型コネクタを経て接続される。
可撓性ブランケット層型式の絶縁物７３は黒鉛電極７０
を電気的及び熱的に絶縁する。これは耐火物内張金属製
圧カシェルア４で包囲される。ガス、即ち加熱すべき水
素は入口ノズル７５を通してハニカム６９内に流入する
。ハニカムは電力の高周波散逸で連続的に加熱され、ハ
ニカムの小室壁で得られるコンパクトで広い界面を経て
熱が有効に伝達される。従ってガス加熱器４２は単位容
積当りで大きい熱伝達面積、優れた腐食抵抗性と、炭化
水素燃料がない場合でも高温出力を供給する。
を電気的及び熱的に絶縁する。これは耐火物内張金属製
圧カシェルア４で包囲される。ガス、即ち加熱すべき水
素は入口ノズル７５を通してハニカム６９内に流入する
。ハニカムは電力の高周波散逸で連続的に加熱され、ハ
ニカムの小室壁で得られるコンパクトで広い界面を経て
熱が有効に伝達される。従ってガス加熱器４２は単位容
積当りで大きい熱伝達面積、優れた腐食抵抗性と、炭化
水素燃料がない場合でも高温出力を供給する。
高温ガスはノズル７６を経て反応器に戻る。
ガス加熱器４２はＮＡＳＡのスペース機器に対して次の
三つの利点を与える： （１）セラミック製の熱伝達媒
体は、”Ｃａ１ｒｏｄ” （１０００℃又はこれ以上に
ガスを加熱するのに使用される短時間寿命の金属製加熱
器）のような抵抗発熱型金属製装置よりもはるかに高温
に耐えること； （２）このセラミックは水素又はイオ
ウ化合物のようなガス内の反応性又は腐食性物質、特に
高温のガス内にの物質に対してはるかに高い抵抗性を有
すること；及び（３）単位容積当りの高い熱伝達率を有
すること。この最後の利点は、固体−ガス熱伝達係数が
液体に比べて通常低いために得られるものである。この
加熱器は： （ａ）静電加熱を使用することによって電
力は固体内に均一に散逸され、温度勾配は低い固体熱伝
導率のため避けられること： （ｂ）ハニカム構造のた
め高密度の熱伝達面積が得られること、の二つの利点が
得られる。均一な高温性能（高駆動力）と大面積との組
合せは固有の低い係数を倍加してハニカム単位容積当り
の高い熱伝達率を有するコンパクトのガス加熱器が得ら
れる。 １０６Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ’の熱伝達率が得ら
れるがこの値は炉又はシェル−チューブ型熱交換器のよ
うな従来の装置より１桁大きい。
三つの利点を与える： （１）セラミック製の熱伝達媒
体は、”Ｃａ１ｒｏｄ” （１０００℃又はこれ以上に
ガスを加熱するのに使用される短時間寿命の金属製加熱
器）のような抵抗発熱型金属製装置よりもはるかに高温
に耐えること； （２）このセラミックは水素又はイオ
ウ化合物のようなガス内の反応性又は腐食性物質、特に
高温のガス内にの物質に対してはるかに高い抵抗性を有
すること；及び（３）単位容積当りの高い熱伝達率を有
すること。この最後の利点は、固体−ガス熱伝達係数が
液体に比べて通常低いために得られるものである。この
加熱器は： （ａ）静電加熱を使用することによって電
力は固体内に均一に散逸され、温度勾配は低い固体熱伝
導率のため避けられること： （ｂ）ハニカム構造のた
め高密度の熱伝達面積が得られること、の二つの利点が
得られる。均一な高温性能（高駆動力）と大面積との組
合せは固有の低い係数を倍加してハニカム単位容積当り
の高い熱伝達率を有するコンパクトのガス加熱器が得ら
れる。 １０６Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ’の熱伝達率が得ら
れるがこの値は炉又はシェル−チューブ型熱交換器のよ
うな従来の装置より１桁大きい。
数種のセラミックをラジオ周波数について測定した出力
係数は温度と共に大幅に増加する。これはこれはハニカ
ムの作動温度が高くなればなるほど望ましい特徴である
ＲＦ電力吸収器としての効率が大きくなることを意味す
る。
係数は温度と共に大幅に増加する。これはこれはハニカ
ムの作動温度が高くなればなるほど望ましい特徴である
ＲＦ電力吸収器としての効率が大きくなることを意味す
る。
最高の有効電解強度はセラミックの誘電強度によって決
定される。種々のセラミックのこの値は室温で１６．０
００〜９４，０００ボルト／ｃｍである。セラミックの
データを１，０００℃まで外挿すると電解強度は１，０
００℃で１−１０である。
定される。種々のセラミックのこの値は室温で１６．０
００〜９４，０００ボルト／ｃｍである。セラミックの
データを１，０００℃まで外挿すると電解強度は１，０
００℃で１−１０である。
電界強度１０，０００ボルト／インチ＝３９３７ボルト
／国に対しては誘電強度ははるかに小さく、出力係数＝
１．０で、５０ＭＨｚで作動する加熱器は１０．３ Ｘ
１０６ワット／ｒｒｉ’の熱を吸収伝達し、これは約
１０６Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ３である。上記のようにこれ
らの値は驚くべき単位容積当りの熱伝達率である。
／国に対しては誘電強度ははるかに小さく、出力係数＝
１．０で、５０ＭＨｚで作動する加熱器は１０．３ Ｘ
１０６ワット／ｒｒｉ’の熱を吸収伝達し、これは約
１０６Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ３である。上記のようにこれ
らの値は驚くべき単位容積当りの熱伝達率である。
第９図は上記の富有月面フィードの水素還元で得られる
副産物固体から建設材料を作る方法のフローダイヤグラ
ムを示す。
副産物固体から建設材料を作る方法のフローダイヤグラ
ムを示す。
月面上の基地、即ちベースでは人間の小屋又は物置の建
築又は遮蔽物にかなりの量の現地物質の使用が要求され
る。全部の材料を地球から輸送するには費用が高すぎる
。月面派生の遮蔽材料は地球高空軌道（例えば地球静止
軌道）内の乗員活動と防衛機器にとって非常に重要であ
る。勿論、輸送量は月面の小さい重力のため軽減される
から月面から地球への帰還に要するエネルギーは小さく
なる。
築又は遮蔽物にかなりの量の現地物質の使用が要求され
る。全部の材料を地球から輸送するには費用が高すぎる
。月面派生の遮蔽材料は地球高空軌道（例えば地球静止
軌道）内の乗員活動と防衛機器にとって非常に重要であ
る。勿論、輸送量は月面の小さい重力のため軽減される
から月面から地球への帰還に要するエネルギーは小さく
なる。
種々の月面物質に簡単な焼結技術を適用して建築／遮蔽
材料を水をベースとするセメントを使用することなく作
ることができることは認識されている。実験的に普通の
材料、未処理の月面物質に類似した組成の物質である石
炭灰を使用して建築用れんかに必要な圧縮強度が得られ
ることが示されている。ガードナー（Ｇ ａｒｔｎｅｒ
）の方法は９００〜１，０００℃の温度と１，０００〜
３，０００ｐｓｉの圧力で加圧焼結する方法で、強度は
小量のガラス状融剤を添加することで高めることができ
た。ＪＰＬ （ジェット推進研究所）の研究者は加圧−
焼結によって鉱石混合物を圧密化して斜長石及び玄武岩
に類似した物質を作った。研究者は実際の圧縮温度を報
告していない、ＮＡＳＡの研究者は、圧力を加えずに約
１，０００℃でチタン鉄鉱粉末を焼結して強固でコンパ
クトのペレットを作ることを発見した。
材料を水をベースとするセメントを使用することなく作
ることができることは認識されている。実験的に普通の
材料、未処理の月面物質に類似した組成の物質である石
炭灰を使用して建築用れんかに必要な圧縮強度が得られ
ることが示されている。ガードナー（Ｇ ａｒｔｎｅｒ
）の方法は９００〜１，０００℃の温度と１，０００〜
３，０００ｐｓｉの圧力で加圧焼結する方法で、強度は
小量のガラス状融剤を添加することで高めることができ
た。ＪＰＬ （ジェット推進研究所）の研究者は加圧−
焼結によって鉱石混合物を圧密化して斜長石及び玄武岩
に類似した物質を作った。研究者は実際の圧縮温度を報
告していない、ＮＡＳＡの研究者は、圧力を加えずに約
１，０００℃でチタン鉄鉱粉末を焼結して強固でコンパ
クトのペレットを作ることを発見した。
本発明者は、何故に上記の酸素発生法から得られる消費
群の還元チタン鉄鉱が焼結法に適したフィード物質であ
るかの理由について説明したがこの物質は既に採鉱、分
粒及び選鉱過程を受けたもので、他のＦｅ及びＴｉの含
量の少ない月面鉱物よりも高密度で大きい原子番号の元
素（Ｆｅ、Ｔｉ対Ｓｉ、ＡＱ、Ｃａ、Ｍｇ）を含み、こ
れらの元素は酸素処理で得られる高温状態で抽出され、
下流の焼結過程のエネルギーを節約する。
群の還元チタン鉄鉱が焼結法に適したフィード物質であ
るかの理由について説明したがこの物質は既に採鉱、分
粒及び選鉱過程を受けたもので、他のＦｅ及びＴｉの含
量の少ない月面鉱物よりも高密度で大きい原子番号の元
素（Ｆｅ、Ｔｉ対Ｓｉ、ＡＱ、Ｃａ、Ｍｇ）を含み、こ
れらの元素は酸素処理で得られる高温状態で抽出され、
下流の焼結過程のエネルギーを節約する。
建築材料の製造では、消費群フィード、即ち粒径２０〜
２００ミクロンの還元チタン鉄鉱及び還元凝集物は反応
器Ｒから除去される。消費群の反応器フィードは底部ベ
ツド内の水素を予熱後でも約３００°〜６００℃の温度
を維持する。
２００ミクロンの還元チタン鉄鉱及び還元凝集物は反応
器Ｒから除去される。消費群の反応器フィードは底部ベ
ツド内の水素を予熱後でも約３００°〜６００℃の温度
を維持する。
粒状の消費群反応器フィードはれんがに成形され１，１
００＠〜１，５００℃の温度に加熱される。
００＠〜１，５００℃の温度に加熱される。
れんがは、好適にはホットプレッシングで３，０００〜
３０ ｙ ＯＯＯＰａｌの圧力で加圧され、約２時間、
アルゴン等の不活性ガス又は月面上の真空下で焼結され
る。
３０ ｙ ＯＯＯＰａｌの圧力で加圧され、約２時間、
アルゴン等の不活性ガス又は月面上の真空下で焼結され
る。
冷却後に得られるガラス状れんがは建築用諸材料として
充分な強度を有する。また重量のある金属を高含量で含
むれんがは宇宙線その他の危険な放射線１例えば月面上
又は高軌道状態で通過する太陽風派生プロトン流束に対
する遮蔽材料として特に有用である。
充分な強度を有する。また重量のある金属を高含量で含
むれんがは宇宙線その他の危険な放射線１例えば月面上
又は高軌道状態で通過する太陽風派生プロトン流束に対
する遮蔽材料として特に有用である。
叉１四υ１果
上記のように１本発明の合成月面物質製造法によれば、
月面ペースで使用する酸素を地球から運搬せずに、月面
のチタン鉄鉱と凝集体から製造することが可能となる。
月面ペースで使用する酸素を地球から運搬せずに、月面
のチタン鉄鉱と凝集体から製造することが可能となる。
第１図は本発明の合成月面物質製造法と装置のフローダ
イヤグラム、第２図は第１図の合成月面物質月面物質製
造法と装置に使用される鉱石採取と輸送の略示図、第３
図は第１図の方法と装置に使用される給鉱物質の選鉱の
略示図、第４図は第１図の方法と装置の水素還元及び酸
素発生過程の略示図、第５図は第１図の方法と装置の水
素還元及び酸素発生に使用される反応器の中央縦断面図
。 第６図は第１図の方法と装置の月面物質の水素還元で作
られる水の電気分解に使用される電気分解装置の中央縦
断面図、第７図は第１図の方法と装置の月面物質の還元
に使用される水素の加熱ラジオ周波数誘電ガス加熱器の
中央縦断面図、第８図は第７図の８−８線による断面図
、第９図は第１図の合成月面物質の製造方法と装置で得
られる副産物としての建築材料の製造を示すフローダイ
ヤグラムである。
イヤグラム、第２図は第１図の合成月面物質月面物質製
造法と装置に使用される鉱石採取と輸送の略示図、第３
図は第１図の方法と装置に使用される給鉱物質の選鉱の
略示図、第４図は第１図の方法と装置の水素還元及び酸
素発生過程の略示図、第５図は第１図の方法と装置の水
素還元及び酸素発生に使用される反応器の中央縦断面図
。 第６図は第１図の方法と装置の月面物質の水素還元で作
られる水の電気分解に使用される電気分解装置の中央縦
断面図、第７図は第１図の方法と装置の月面物質の還元
に使用される水素の加熱ラジオ周波数誘電ガス加熱器の
中央縦断面図、第８図は第７図の８−８線による断面図
、第９図は第１図の合成月面物質の製造方法と装置で得
られる副産物としての建築材料の製造を示すフローダイ
ヤグラムである。
Claims (53)
- （１）チタン鉄鉱と月面凝集物とを含む粒状の月面フィ
ード物質を採鉱する工程、 該フィード物質を選鉱のため処理区域に移送する工程、 約２０〜２００ミクロンの粒径範囲の粒状物質を分離す
る工程、 分離粒状物質から珪酸塩及び他の還元不能鉱物を分離し
て約８０〜９０％のチタン鉄鉱と月面凝集物を含む富有
フィードを分離する工程、 富有フィードを流動床反応器に送る工程、 ７００〜１，２００℃の温度と約３０ｐｓｉａ以上の圧
力の水素含有ガス流で流動床反応器内のフィードを流動
化して、少なくとも、部分的に還元したチタン鉄鉱と月
面凝集物とを含み、かつ平衝量の水と副産物固体とを含
有するガス状溶出液を発生する工程、 生成水を電気分解して酸素と水素を発生する工程、 電気分解酸素を貯蔵するか又は使用する工程、及び 電気分解酸素を約３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動床反応
器に再循環する工程、 を含む合成月面物質製造法。 - （２）チタン鉄鉱と月面凝集物とを含む粒状月面フィー
ド物質は傾動式後方排出ダンパトラックの前方シャベル
で採鉱され選鉱のため処理区域に移動される請求項（１
）に記載の合成月面物質製造法。 - （３）フィードは、少なくとも１０００ミクロンの粒径
を有する粒子を除去するため重力で分粒され、 ２０ミクロン以下かつ２００ミクロン以上の粒径を有す
る粒子を分離して中間フィードを作るため静電分粒装置
内に重力で落下する請求項（１）に記載の合成月面物質
製造法。 - （４）フィードは１０００ミクロン以上の粒径を有する
粒子を除去するため重力によって送られ、 １０００ミクロン以下の粒子は、中間フィードを作るた
め２０ミクロン以下かつ２００ミクロン以上の粒径の粒
子を分離するための静電分粒装置内に重力で落下し、更
に、 中間フィードは分粒材料から珪酸と他の非還元鉱物を分
離するため磁気分離装置に送られて、約８０〜９０％の
チタン鉄鉱と月面凝集物を含む富有フィードを作る請求
項（３）に記載の合成月面物質製造法。 - （５）磁気分離装置は、周辺に一定間隔離れた複数の磁
石を有しダクト壁に向けて磁化粒子を吸引する第１ダク
ト、及び非磁性粒子を受け取るため第１ダクトの出口に
設けられた小形で同心の第２ダクト、を含み、 珪酸塩及び他の非還元鉱物は第２ダクトから排出され、
富有フィードは第１ダクトと第２ダクトとの間の環状部
から排出される請求項（４）に記載の合成月面物質製造
法。 - （６）流動床反応器は３個の垂直方向に一定間隔離れた
流動区域を有する垂直方位反応器を含み、 富有フィードの水素還元は全部中央流動区域で行われ、 上部及び下部の流動区域では熱交換が行われ、平衡量の
水を含むガス状溶出液は中央流動区域から吸引され、 少なくとも部分的に還元されたチタン鉄鉱と月面凝集物
は下部流動区域から吸引される請求項（１）に記載の合
成月面物質製造法。 - （７）富有フィードは上部流動区域内に導入され、更に
流動床反応器を経て、水素含有ガス流と向流する下向き
流動によって中央及び下部流動区域に流入する請求項（
６）に記載の合成月面物質製造法。 - （８）流動床反応器から排出される副産物固体は採鉱区
域に逆移送される請求項（Ｉ）に記載の合成月面物質製
造法。 - （９）富有フィードは上部流動区域内に導入され、更に
流動床反応器を経て、水素含有ガス流と向流する下向き
流動によって中央及び下部流動区域に流入し、 水素含有ガス流は下部流動床を通して流入し、副産物固
体は、次の精製、又は処理又は採鉱区域への逆移送のた
め下部流動床から除去される請求項（１）記載の合成月
面物質製造法。 - （１０）水素は除去された副産物固体から回収されて再
循環され、除去された副産物固体は真空環境に廃棄され
る請求項（１）に記載の合成月面物質製造法。 - （１１）水素含有ガス流は、固体−ガスＲＦ静電加熱気
によって７００〜１２００℃に加熱される請求項（１）
に記載の合成月面物質製造法。 - （１２）固体−ガスＲＦ静電加熱器は、薄いセラミック
壁によって分離された複数の小形平行通路を有するセラ
ミック製はちの巣構造体及びはちの巣構造体を包囲しか
つＲＦ電源に接続された電極を含み、 水素含有ガス流はハニカム構造体通路を流れ、かつ電気
的に加熱されたセラミックを通して流れる請求項（１１
）記載の合成月面物質製造法。 - （１３）固体−ガスＲＦ−静電加熱器は、耐火絶縁物を
有する金属シェル、及び薄いセラミック壁で分離されか
つ１〜２ｍｍ平方のオーダーの複数の平行通路を有する
中央の円筒形セラミックハニカム構造体、及び ハニカム構造体を包囲し、かつシェルと絶縁物を通って
伸び出す同軸ケーブルによって外部ＲＦ電源に接続され
た複数の半円筒形黒鉛電極、静電的に加熱されたセラミ
ック内のハニカム構造体通路を通る水素含有ガス流を流
動させるためシェルに接続された複数の入口ノズルと出
口ノズルを含む請求項（１１）記載の合成月面物質製造
法。 - （１４）加熱器は５０ＭＨｚで操作され、セラミック製
ハニカム構造体内に１０．３×１０＾６ワット／ｍ＾３
の熱量を吸収しかつ伝達して約１０＾６Ｂｔｕ／ｈｒ−
ｆｔ＾３を発生する請求項（１３）記載の合成月面物質
製造法。 - （１５）流動床反応器から送られる副産物固体は更に精
製されて鉄又はチタン金属を生ずる請求項（１）記載の
合成月面物質製造法。 - （１６）流動床反応器から排出される副産物固体は建築
用ブロック又はれんがに圧密化かつ焼結される請求項（
１）に記載の合成月面物質製造法。 - （１７）流動床反応器から排出される副産物固体は、３
，０００〜３０，０００ｐｓｉの圧力で圧密化され、１
，１００°〜１，５００℃の温度で建築用ブロック又は
れんがに焼結される請求項（１）記載の合成月面物質製
造法。 - （１８）流動床反応器内に発生する水の電気分解で得ら
れる酸素は後の使用のため液化されかつ貯蔵される請求
項（１）記載の合成月面物質製造法。 - （１９）流動床反応器内で発生する水の電気分解は水の
凝縮とこの電気分解とによって行われ、生成物の酸素は
後の使用のため液化されかつ貯蔵され、生成物の水素は
加熱されかつ再循環される請求項（１）記載の合成月面
物質製造法。 - （２０）流動床反応器内で発生された水の電気分解は、
流動床反応器内のほぼ反応温度のガス相で連続的に行わ
れる請求項（１）記載の合成月面物質製造法。 - （２１）流動床反応器内で発生された水の電気分解は、
セラミックの固体電解質の表面から一定距離離れた金属
電極を有するセラミック固体電解質を含む電解槽内のほ
ぼ反応温度のガス相で連続的に行われる請求項（１）記
載の合成月面物質製造法。 - （２２）固体電解質は、有孔円筒形に焼結又はスリップ
キャスティングによって作られた酸化カルシウム又は酸
化イットリウムで安定化されたジルコニアで構成され、 電極はセラミック円筒体の内部と外部の縦方向表面はプ
ラチナで被覆された薄層を有する請求項（２１）記載の
合成月面物質製造法。 - （２３）固体電解質は、有孔円筒形に焼結又はスリップ
キャスティングによって作られた酸化カルシュウム又は
酸化イットリウムで安定化されたジルコニアで構成され
、 電極はセラミック円筒体の内部と外部の縦方向表面はプ
ラチナで被覆された薄層を有し、 電解質円筒は２個の円板状の不透過性セラミックバフル
の内側に装着され、 得られたアセンブリは耐火物を裏張りした金属製圧力シ
ェル内の中心に設けられる請求項（２１）記載の合成月
面物質製造法。 - （２４）固体電解質は、有孔円筒形に焼結又はスリップ
キャスティングによって作られかつ酸化カルシウム又は
酸化イットリウムで安定化されたジリコニアで構成され
、 電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面がプ
ラチナで被覆された薄層を含み、 固体電解質は、２個の円板状、不透過性の酸化カルシウ
ム又は酸化イットリウムで安定化されたジルコニアセラ
ミックバフルの内側に装着され、得られたアセンブリは
、酸化カルシウム又は酸化イットリウムで安定化された
ジルコニアセラミックを内張りした金属製圧力シェルの
中心に配置される請求項（２１）記載の合成月面物質製
造法。 - （２５）固体電解質は、有孔円筒形に焼結又はスリップ
キャスティングによって作られかつ酸化カルシウム又は
酸化イットリウムで安定化されたジルコニアで構成され
、 電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面がプ
ラチナで被覆された薄層を含み、 電解質円筒体は、円板状、不透過性の酸化カルシウム又
は酸化イットリウムで安定化された２個のジルコニアセ
ラミックバフルの内側に装着され、得られたアセンブリ
は、酸化カルシウム又は酸化イットリウムで安定化され
たジルコニアセラミック裏張り金属シェルの中心にあり
、 圧力シェルは、一端に反応器から送られるＨ＿２／Ｈ＿
２Ｏ混合物のためのフィード入口、他端にＨ＿２帰還の
ための出口及び生成物酸素のための周辺出口並びにプラ
チナ電極に接続されたプラチナワイヤによって電気分解
用電流を流すための電気絶縁した貫通部を有する請求項
（２１）記載の合成月面物質製造法。 - （２６）チタン鉄鉱及び月面凝集物を含む粒状月面フィ
ード物質を採鉱しこのフィード物質を精鉱のため処理区
域に送る工程、 該フィード物質の１，０００ミクロン以上の粒子を除去
するため重力によって分粒する工程、重力によって静電
分粒装置内に落下する１，０００ミクロン以下の粒子を
、２０ミクロン以上２００ミクロン以下の粒子を分離し
て中間フィードを作る工程、及び 中間フィードを磁気分離器に通し、分離粒状物質から珪
酸塩及び他の非還元性鉱物を分離して、約８０〜９０％
のチタン鉄鉱と月面凝集物を含む富有フィードを作る工
程、を含み 磁気分離器は、ダクト壁に向けて磁気的に感応する粒子
を吸引するため周囲に一定間隔に配置された複数の磁石
を有する第１ダクト、及び 非磁性粒子を受け取るため第１ダクトの出口に配置され
た小形の同心第２ダクト、 珪酸塩と他の非磁性鉱物は、第２ダクトから排出され、
富有フィードは第１及び第２ダクト間の環状部から排出
され、 富有フィードを流動床反応器に送る工程、 ７００°〜１，２００℃の温度と約３０ｐｓｉａ以上の
圧力の水素含有ガス流で流動床反応器内の富有フィード
を流動化し、ほぼ平衡量の水と、少なくとも部分的に還
元されたチタン鉄鉱と月面凝集物とを含む副産物固体を
含むガス状流出液を発生させる工程、 水素含有ガス流は、固体−ガスＲＦ静電加熱器によって
７００°〜１，２００℃に加熱され、固体−ガスＲＦ静
電加熱器は耐火絶縁物を有する金属シェル、及び薄いセ
ラミック壁によって分離された１〜２ｍｍ平方のオーダ
ーの複数の小形平行通路を有する中心の円筒形セラミッ
クハニカム構造体を有する、及び シェルと絶縁物を通して伸びる複数の同軸ケーブルによ
って外部ＲＦ電源に接続されハニカム構造体を包囲する
２個の半円筒形黒鉛電極、 静電加熱セラミック内のハニカム通路を通して水素含有
ガス流を通過させるためシェルに設けられた入口と出口
の複数のノズル、 流動床反応器は、３個の垂直に間隔をとった流動区域を
有する垂直方位反応器を含み、 富有フィードの全水素還元は中心流動化区域で行われ、 上部及び下部流動区域は熱交換を行い、 富有フィードは上部流動区域内に導入され、流動床反応
器を通る水素含有ガス流の流動と向流する降水管を通し
て中部及び下部流動区域に流動する、 平衝量の水を含むガス状流出液は中央流床区域から吸引
される、 少なくとも部分的に還元されたチタン鉄鉱と月面凝集物
を含む副産物固体は流動区域から吸引される、 生成物の水を、電気分解器内の流動床反応器のほぼ反応
温度のガス相で連続的に酸素と水素に電気分解する工程
、 電気分解器は、有孔円筒形に焼結又はスリップキャステ
ィングで作られかつ酸化カルシウム又は酸化イットリウ
ムで安定化されたジルコニアセラミックで構成される固
体電解質を含み、 電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦表面に被覆さ
れたプラチナの薄層を含み、 電解質円筒体は、円板状、不透過性の酸化カルシウム又
は酸化イットリウムで安定化された２個のジルコニアセ
ラミックバフルの内部に装着され、得られたアセンブリ
は、酸化カルシウム又は酸化イットリウムで安定化され
たジルコニアセラミック裏張り金属製圧力シェルの内部
の中心にあり、圧力シェルは、一端に反応器からのＨ＿
２／Ｈ＿２Ｏ混合物のためのフィード入口、他端にＨ＿
２帰還のための周辺出口、及び生成物酸素のための周辺
出口、及びプラチナ電極に接続されたプラチナワイヤで
電気分解の直流を流す電気絶縁貫通部を有する、 電気分解生成物酸素を貯蔵するか又は使用する工程、及
び 電気分解生成物酸素を約３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動
床反応器に再循環する工程、 を含む合成月面物質製造法。 - （２７）流動床反応器から送られる副産物固体は鉄又は
チタン金属を得るため更に精製される請求項（２６）記
載の合成月面物質製造法。 - （２８）流動床反応器から送られる副産物固体は、建築
用ブロック又はれんがに圧密化及び焼結される請求項（
２６）記載の合成月面物質製造法。 - （２９）流動床反応器から送られる副産物固体は、３，
０００−３０，０００ｐｓｉの圧力で圧密化され、更に
１，１００°〜１，５００℃の温度で建築用ブロック又
はれんがに焼結される請求項（２６）に記載の合成月面
物質製造法。 - （３０）流動床反応器内に発生する水の電気分解で得ら
れる酸素は液化され、後の使用のため貯蔵される請求項
（２６）記載の合成月面物質製造法。 - （３１）月面チタン鉄鉱及び月面凝集物を含む粒状フィ
ード物質から酸素を発生する方法で、粒径約２０〜２０
０ミリロンの粒状物質を分粒する工程、 約８０〜９０％のチタン鉄鉱と月面凝集物とを含む富有
フィードを得るため、分粒物質から珪酸塩と他の非還元
性鉱物を分離する工程、 富有フィードを流動床反応器に送る工程、 ７００°〜１，２００℃の温度と３０ｐｓｉａ以上の水
素含有ガス流で流動床反応器内の富有フィードを流動化
し、平衡量の水と、少なくとも部分的に還元されたチタ
ン鉄鉱と月面凝集物を含む固体副産物とを含む富有フィ
ードを作る工程、 水を酸素と水素に電気分解する工程、 電気分解生成物酸素を貯蔵又は使用する工程、及び 電気分解生成物水素を３０ｐｓｉａ以上の圧力で流動床
反応器に再循環させる工程、を含む請求項（２６）記載
の合成月面物質製造法。 - （３２）フィードを重力によって分粒し、粒径は少なく
とも１，０００ミクロンの粒子を除去する工程、 重力によって静電分粒装置内に落下する１，０００ミク
ロン以下の粒子を、２０ミクロン以下で２００ミクロン
以上の粒子に分離して中間フィードを作る工程、 を含む請求項（３１）記載の合成月面物質製造法。 - （３３）フィードを重力によって分粒し、粒径が少なく
とも１，０００ミクロンの粒子を除去する工程、 重力によって静電分粒装置内に落下する１，０００ミク
ロン以下の粒子を２０ミクロン以下で２００ミクロン以
上の粒子に分離して中間フィードを作る工程、及び 中間フィードを磁気分離器に通し、分離粒状物質から珪
酸塩と他の非還元性鉱物を分離し、約８０〜９０％のチ
タン鉄鉱と月面凝集物とを含む富有フィードを作る工程
、 を含む請求項（３２）記載の合成月面物質製造法。 - （３４）磁気分離器は、ダクト壁に向けて磁化粒子を吸
引するため周辺に一定間隔離れた複数の磁石を有する第
１ダクト、及び 非磁化粒子を受け取るため第１ダクトの出口に配置され
た小型で同心の第２ダクト、 を有し、珪酸塩と非還元性鉱物は第２ダクトから排出さ
れ、富有フィードは第１及び第２ダクトとの間の環状部
から排出される請求項（３３）記載の合成月面物質製造
法。 - （３５）流動床反応器は垂直方向に離れた３個の流動区
域を有する垂直方位反応器を含み、富有フィードの水素
還元は殆ど全部中央流動化区域で行われ、 上部及び下部の流動化区域は熱交換を行い、平衡量の水
を含むガス状溶出液は中央流動化区域から吸引され、 少なくとも部分的に還元されたチタン鉄鉱と月面凝集物
は下部流動化区域から吸引される請求項（３１）記載の
合成月面物質製造法。 - （３６）富有フィードは、上部流動化区域に導入され、
流動床反応器を通る水素含有ガス流の流動と向流する降
水管を経て中央及び下部流動化区域に流動する請求項（
３５）記載の合成月面物質製造法。 - （３７）富有フィードは、上部流動化区域に導入され、
流動床反応器を通る水素含有ガス流の流動と向流する降
水管を経て中央及び下部流動化区域に流動し、 水素含有ガス流は下部流動化区域に流動し、副産物固体
は後に行われる精製と処理のため下部流動化区域から除
去される請求項（３５）記載の合成月面物質製造法。 - （３８）水素含有ガス流は固体−ガスＲＦ静電加熱器で
７００°〜１，２００℃に化加熱される請求項（３１）
記載の合成月面物質製造法。 - （３９）固体−ガスＲＦ静電加熱器は、薄いセラミック
壁で分離された複数の小形平行通路を有するセラミック
ハニカム構造体、及び 外部ＲＦ電源に接続され、かつハニカム構造体を包囲す
る複数の電極、を含み、 水素含有ガス流は、静電的に加熱されたセラミックによ
って加熱されるハニカム構造体通路を経て流動する請求
項（３８）記載の合成月面物質製造法。 - （４０）固体−ガスＲＦ静電加熱器は、耐火絶縁物を有
する金属シェル、及び薄いセラミック壁で分離され、１
−２ｍｍ平方のオーダーの複数の小形平行通路を有する
中央円筒形セラミックハニカム構造体を含み、 シェルと絶縁物を通して伸びる同軸ケーブルによって外
部のＲＦ電源に接続され、かつハニカム構造体を包囲す
る２個の半円筒形黒鉛電極、静電的に加熱されたセラミ
ックのハニカム構造体通路を通る水素含有ガス流の流動
のためシェルに接続された複数の入口及び出口ノズルを
含む請求項（３８）記載の合成月面物質製造法。 - （４１）加熱器は５０ＭＨｚで操作され、かつセラミッ
ク構造体に１０．３×１０＾６ワット／ｍ＾３の熱を伝
達し、約１０＾６Ｂｔｕ／ｈｒ−ｆｔ＾３の熱を発生す
る請求項（３８）記載の合成月面物質製造法。 - （４２）流動床反応器から送られる副産物固体は後に精
製されて鉄とチタン金属を生ずる請求項（３１）記載の
合成月面物質製造法。 - （４３）流動床反応器から送られる副産物固体は、建築
用ブロック又はれんがに圧密化焼結される請求項（３１
）記載の合成月面物質製造法。 - （４４）流動床反応器から送られる副産物固体は、３，
０００〜３０，０００ｐｓｉの圧力で圧密化され、建築
用ブロック又はれんがに１，１００°〜１，５００℃の
温度で焼結される請求項（３１）記載の合成月面物質製
造法。 - （４５）流動床反応器内で生成される水の電気分解で得
られる酸素は後に使用するため液化され貯蔵される請求
項（３１）記載の合成月面物質製造法。 - （４６）流動床反応器内で生成される水の電気分解は最
初の水の凝縮と次の電気分解で行われ、生成物酸素は後
の使用のため液化されて貯蔵され、生成物水素は加熱さ
れて再循環される請求項（３１）記載の合成月面物質製
造法。 - （４７）流動床反応器内で生成される水の電気分解は、
流動床反応器のガス相の反応温度で連続的に行われる請
求項（３１）記載の合成月面物質製造法。 - （４８）流動床反応器内で生成される水の電気分解は、
表面に一定間隔で配置された複数の金属電極を有するセ
ラミックの固体電解質を含む電気分解装置の流動床反応
器内の反応温度のガス相で連続的に行われる請求項（３
１）記載の合成月面物質製造法。 - （４９）固体電解質は、焼結又はスリップキャスティン
グによって有孔円筒形に作られた、酸化カルシュウム又
は酸化イットリウムで安定化されたジリコニアセラミッ
クで構成される請求項（４８）記載の合成月面物質製造
法。 - （５０）固体電解質は、焼結又はスリップキャスティン
グによって有孔円筒形に作られかつ酸化カルシウム又は
酸化イットリウムで安定化されたジリコニアセラミック
で構成され、 電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面がプ
ラチナの薄層で被覆され、 電解質円筒体は、２個の円板状不透過性のセラミックバ
フルの内側に装着され、 得られたアセンブリは耐火材を内張りした金属製圧力シ
ェルの内側中央に配置される請求項（４８）記載の合成
月面物質製造法。 - （５１）固体電解質は、焼結又はスリップキヤスティン
グによって有孔円筒形に作られ、酸化カルシウム又は酸
化イットリウムによって安定化されたジルコニアセラミ
ックで構成され、 電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面に形
成されたプラチナの薄層で被覆され、電解質円筒体は、
２個の円板状、不透過性の酸化カルシウム又は酸化イッ
トリウム安定化ジルコニアセラミックバフルの内側に装
着され、 得られたアセンブリは、酸化カルシウム又は酸化イット
リウムで安定化されたジルコニアセラミック内張金属製
圧力シェルの内側中央に配置される請求項（４３）記載
の合成月面物質製造法。 - （５２）固体電解質は、焼結又はスリップキャスティン
グによって円筒形に作られ、酸化カルシウム又は酸化イ
ットリウムによって安定化されたジルコニアセラミック
で構成され、 電極はセラミック円筒体の外側と内側の縦方向表面上に
形成されたプラスチックの薄層で被覆され、 電解質円筒体は、２個の円板状、不透過性の、酸化カル
シウム又は酸化イットリウム安定化ジルコニウムセラミ
ックバフルの内側に装着され、得られたアセンブリは、
酸化カルシウム又は酸化イットリウム安定化ジルコニア
セラミック内張りの金属製圧力シェルの内側中央に配置
され、圧力シェルは一端に、反応器から送られるＨ＿２
／Ｈ＿２Ｏ混合物のフィード入口、他端とＨ＿２帰還用
の出口、及び生成物酸素のための環状入口、並びにプラ
チナ電極に接続されたプラチナワイヤによる電気分解の
ための直流を流す電気絶縁貫通部を有する請求項（４８
）記載の合成月面物質製造法。 - （５３）月面チタン鉄鉱と月面凝縮物とを含む粒状フィ
ード物質から酸素を製造する方法で、約２０〜２００ミ
クロンの粒度範囲で、約８０〜９０％の月面チタン鉄鉱
と月面凝集物を含む粒状富有フィードを得る工程、 富有フィードを流動床反応器に送る工程、 流動床反応器内の富有フィードを、７００°〜１，２０
０℃の温度と３０ｐｓｉａ以上の圧力の水素含有ガス流
で流動化して、平衡量の水及び少なくとも部分的に還元
したチタン鉄鉱と月面凝集物を含む固体副産物を含むガ
ス状溶出液を作る工程、流動床反応器は３個の垂直に間
隔をとった流動区域を有する垂直方位反応器を含み、 富有フィードのほぼ全部の水素還元は中央流動化区域で
行われ、 上部と下部の流動化区域は熱交換を行い、 富有フィードは上部流動化区域に導入され、流動床反応
器を通る水素含有ガス流の流動と向流する降水管を通し
て中央及び下部流動化区域内に流動し、 水素含有ガス流は下部流動化区域に流入し、平衡量の水
を含むガス状溶出液は中央流動化区域から吸引され、 少なくとも部分的に還元されたチタン鉄鉱と月面凝縮物
を含む副産物固体は下部流動化区域から吸引され、 生成物の水を酸素と水素に電気分解する工程、及び 電気分解生成物酸素を貯蔵するか又は使用する工程、 を含む、月面チタン鉄鉱と月面凝集物を含有する粒状物
質から酸素を製造する方法。
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