Technická univerzita Chemnitz spouští nové zařízení na zkapalňování helia

Technická univerzita Chemnitz spouští nové zařízení na zkapalňování helia

15. července 2025 bylo na Technické univerzitě Chemnitz uvedeno do provozu nové zařízení na zkapalňování helia. Toto moderní zařízení nahrazuje zařízení staré více než 30 let a představuje významný pokrok ve výzkumné komunitě. Kapalné helium, které existuje při teplotách až 4,15 Kelvina (minus 269 stupňů Celsia), je nezbytným chladivem pro mnoho vědeckých experimentů.

Nový systém byl instalován firmou Vorbuchner a využívá pokročilou technologii turbokompresoru. Pracuje v uzavřeném okruhu a dokáže vyrobit až 20 litrů kapalného helia za hodinu. Proces zkapalňování zahrnuje několik fází: nejprve je helium stlačeno, poté ochlazeno a nakonec v konečné fázi expandováno. To umožňuje vyloučit rušivé vlivy při provádění experimentů při extrémně nízkých teplotách.

Aplikace a význam zkapalňování helia

Kapalné helium je nezbytné pro mnoho aplikací ve fyzice a chemii. Používá se mimo jiné v mikroskopii rastrovací sondou a nukleární magnetické rezonanční spektroskopii. Technická univerzita Chemnitz se zaměřuje na výzkum kvantových počítačů, které k optimálnímu plnění svých funkcí vyžadují teploty pouhých několika milikelvinů. Tyto kryogenní podmínky jsou nezbytné pro plné využití účinků kvantové mechaniky.

Proces zkapalňování helia je technicky náročný. Helium musí být ochlazeno na teploty pod -268,9 °C (4,2 K), přičemž Joule-Thomsonův ventil hraje klíčovou roli při relaxaci a chlazení plynného helia. Tyto procesy jsou energeticky náročné a náklady na zkapalnění se pohybují v rozmezí 3 až 5 eur za litr v závislosti na velikosti a účinnosti zařízení.

Výzvy a budoucnost zkapalňování helia

Zkapalňování helia čelí různým problémům. Patří mezi ně vysoká energetická náročnost a obtížná manipulace a skladování helia. Klíčovým budoucím cílem je vyvinout vylepšené recyklační systémy a pokročilé izolační techniky pro minimalizaci ztrát helia.

Nové zařízení na zkapalňování helia na Technické univerzitě Chemnitz nebude sloužit pouze pro výzkumné účely, ale také pro účely výuky. Studenti tak mají možnost provádět experimenty v extrémních podmínkách, což obohacuje jejich výcvik v chladírenské technice a kryofyzice.

Stručně řečeno, uvedení tohoto moderního zařízení na zkapalňování helia do provozu nejen zlepšilo podmínky výzkumu na Technické univerzitě Chemnitz, ale také významně rozšířilo potenciál přidružených technologií, jako je kvantové počítání. Investice do nejmodernějších technologií dokládá závazek univerzity a jejích partnerů k dalšímu rozvoji vědy a výzkumu.

Více informací o zkapalňování helia a jeho aplikacích viz studysmarter.de a itep.kit.edu.