جامعة كيمنتس للتكنولوجيا تبدأ إنشاء مصنع جديد لتسييل الهيليوم

جامعة كيمنتس للتكنولوجيا تبدأ إنشاء مصنع جديد لتسييل الهيليوم

في 15 يوليو 2025، تم تشغيل مصنع جديد لتسييل الهيليوم في جامعة كيمنتس للتكنولوجيا. تحل هذه المنشأة الحديثة محل منشأة عمرها أكثر من 30 عامًا وتمثل تقدمًا كبيرًا في مجتمع البحث. الهيليوم السائل، الموجود في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 4.15 كلفن (269 درجة مئوية تحت الصفر)، هو مبرد أساسي للعديد من التجارب العلمية.

تم تركيب النظام الجديد من قبل شركة Vorbuchner ويستخدم تقنية الضاغط التوربيني المتقدمة. يعمل في دائرة مغلقة ويمكنه إنتاج ما يصل إلى 20 لترًا من الهيليوم السائل في الساعة. تتضمن عملية التسييل عدة مراحل: أولا يتم ضغط الهيليوم، ثم تبريده وأخيرا توسيعه في المرحلة النهائية. وهذا يجعل من الممكن استبعاد التأثيرات التخريبية عند إجراء التجارب في درجات حرارة منخفضة للغاية.

تطبيقات وأهمية تسييل الهليوم

الهيليوم السائل ضروري للعديد من التطبيقات في الفيزياء والكيمياء. يتم استخدامه، من بين أمور أخرى، في الفحص المجهري للمسبار والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي. ينصب التركيز في جامعة كيمنتس للتكنولوجيا على البحث في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، التي تتطلب درجات حرارة تبلغ بضعة ملي كلفن فقط لأداء وظائفها على النحو الأمثل. هذه الظروف المبردة ضرورية لاستغلال تأثيرات ميكانيكا الكم بشكل كامل.

تعتبر عملية تسييل الهليوم صعبة من الناحية الفنية. يجب تبريد الهيليوم إلى درجات حرارة أقل من -268.9 درجة مئوية (4.2 كلفن)، حيث يلعب صمام جول طومسون دورًا رئيسيًا في استرخاء وتبريد غاز الهيليوم. هذه العمليات كثيفة الاستخدام للطاقة وتتراوح تكلفة التسييل بين 3 إلى 5 يورو للتر الواحد، اعتمادًا على حجم وكفاءة المصنع.

التحديات والمستقبل لتسييل الهليوم

يواجه تسييل الهليوم تحديات مختلفة. وتشمل هذه متطلبات الطاقة العالية وصعوبة التعامل مع الهيليوم وتخزينه. التركيز الرئيسي في المستقبل هو تطوير أنظمة إعادة التدوير المحسنة وتقنيات العزل المتقدمة لتقليل فقدان الهيليوم.

لن يتم استخدام مصنع تسييل الهيليوم الجديد في جامعة كيمنتس للتكنولوجيا لأغراض البحث فحسب، بل أيضًا لأغراض التدريس. وهذا يمنح الطلاب الفرصة لإجراء تجارب في ظل ظروف قاسية، مما يثري تدريبهم في هندسة التبريد والفيزياء المبردة.

باختصار، لم يؤد تشغيل مصنع تسييل الهيليوم الحديث إلى تحسين ظروف البحث في جامعة كيمنتس للتكنولوجيا فحسب، بل أدى أيضًا إلى توسيع إمكانات التقنيات المرتبطة بها مثل الحوسبة الكمومية بشكل كبير. ويظهر الاستثمار في أحدث التقنيات التزام الجامعة وشركائها بمواصلة تطوير المشهد العلمي والبحثي.

لمزيد من المعلومات حول تسييل الهليوم وتطبيقاته، انظر Studysmarter.de و itep.kit.edu.