Chemnitzi tehnikaülikool käivitab uue heeliumi veeldamise tehase

Chemnitzi tehnikaülikool käivitab uue heeliumi veeldamise tehase

On July 15, 2025, a new helium liquefaction plant was put into operation at Chemnitz University of Technology. This modern facility replaces a facility that is over 30 years old and marks a significant advancement in the research community. Vedel heelium, mis eksisteerib nii madalal temperatuuril kui 4,15 kelvinit (miinus 269 kraadi Celsiuse järgi), on paljude teaduskatsete jaoks hädavajalik jahutusvedelik.

Uue süsteemi paigaldas Vorbuchneri ettevõte ja see kasutab täiustatud turbokompressori tehnoloogiat. See töötab suletud ahelas ja suudab toota kuni 20 liitrit vedelat heeliumi tunnis. Veeldamisprotsess hõlmab mitut etappi: esmalt heelium pressitakse kokku, seejärel jahutatakse ja lõpuks paisutatakse lõppfaasis. See võimaldab välistada häirivaid mõjusid katsete läbiviimisel äärmiselt madalatel temperatuuridel.

Heeliumi veeldamise rakendused ja tähtsus

Liquid helium is essential for many applications in physics and chemistry. It is used, among other things, in scanning probe microscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. Chemnitzi tehnikaülikoolis keskendutakse kvantarvutite uurimisele, mis vajavad oma funktsioonide optimaalseks täitmiseks vaid mõne millikelvini temperatuuri. These cryogenic conditions are necessary to fully exploit the effects of quantum mechanics.

Heeliumi veeldamise protsess on tehniliselt keeruline. Heelium tuleb jahutada temperatuurini alla -268,9 °C (4,2 K), kusjuures Joule-Thomsoni ventiil mängib heeliumgaasi lõdvestamisel ja jahutamisel võtmerolli. Need protsessid on energiamahukad ning vedeldamise maksumus jääb olenevalt tehase suurusest ja efektiivsusest 3-5 euro liitri kohta.

Herausforderungen und Zukunft der Heliumverflüssigung

Heeliumi veeldamine seisab silmitsi erinevate väljakutsetega. Nende hulka kuuluvad suur energiavajadus ning heeliumi käsitsemise ja säilitamise raskused. Tuleviku põhirõhk on täiustatud ringlussevõtusüsteemide ja täiustatud isolatsioonitehnikate väljatöötamisel, et minimeerida heeliumi kadu.

Chemnitzi Tehnikaülikooli uut heeliumi veeldamistehast hakatakse kasutama mitte ainult teadustöös, vaid ka õppetöös. See annab õpilastele võimaluse teha ekstreemsetes tingimustes katseid, mis rikastab nende koolitust külmutustehnika ja krüofüüsika alal.

Kokkuvõttes ei ole selle kaasaegse heeliumi veeldamise tehase kasutuselevõtt mitte ainult parandanud uurimistingimusi Chemnitzi Tehnikaülikoolis, vaid avardanud oluliselt ka seotud tehnoloogiate, näiteks kvantarvutite potentsiaali. Investeering tipptehnoloogiatesse näitab ülikooli ja tema partnerite pühendumust teadus- ja teadusmaastiku edasisele arengule.

Lisateavet heeliumi veeldamise ja selle rakenduste kohta vt studysmarter.de ja itep.kit.edu.