Chemnitzin teknillinen yliopisto aloittaa uuden heliumin nesteytyslaitoksen

Chemnitzin teknillinen yliopisto aloittaa uuden heliumin nesteytyslaitoksen

Heinäkuun 15. päivänä 2025 Chemnitzin teknillisessä yliopistossa otettiin käyttöön uusi heliumin nesteytyslaitos. Tämä moderni laitos korvaa yli 30 vuotta vanhan laitoksen ja on merkittävä edistysaskel tutkimusyhteisössä. Nestemäinen helium, jota esiintyy jopa 4,15 Kelvinin (miinus 269 Celsius-asteen) lämpötiloissa, on välttämätön jäähdytysneste monissa tieteellisissä kokeissa.

Vorbuchner-yhtiön asentama uusi järjestelmä käyttää edistynyttä turbokompressoritekniikkaa. Se toimii suljetussa piirissä ja voi tuottaa jopa 20 litraa nestemäistä heliumia tunnissa. Nesteytysprosessissa on useita vaiheita: ensin helium puristetaan, sitten jäähdytetään ja lopuksi laajennetaan viimeisessä vaiheessa. Tämä mahdollistaa häiritsevien vaikutusten sulkemisen pois suoritettaessa kokeita erittäin alhaisissa lämpötiloissa.

Heliumin nesteyttämisen sovellukset ja merkitys

Nestemäinen helium on välttämätön monille fysiikan ja kemian sovelluksille. Sitä käytetään muun muassa pyyhkäisyanturimikroskopiassa ja ydinmagneettiresonanssispektroskopiassa. Chemnitzin teknillisessä yliopistossa tutkitaan kvanttitietokoneita, jotka vaativat vain muutaman millikelvinin lämpötilan toimiakseen optimaalisesti. Nämä kryogeeniset olosuhteet ovat välttämättömiä kvanttimekaniikan vaikutusten täysimääräiseen hyödyntämiseen.

Heliumin nesteytysprosessi on teknisesti haastava. Helium on jäähdytettävä alle -268,9 °C (4,2 K) lämpötiloihin, ja Joule-Thomson-venttiilillä on keskeinen rooli heliumkaasun rentouttamisessa ja jäähdyttämisessä. Nämä prosessit ovat energiaintensiivisiä ja nesteytyskustannukset ovat laitoksen koosta ja tehokkuudesta riippuen 3-5 euroa litralta.

Heliumin nesteyttämisen haasteet ja tulevaisuus

Heliumin nesteyttäminen kohtaa erilaisia ​​haasteita. Näitä ovat korkea energiantarve ja heliumin käsittelyn ja varastoinnin vaikeus. Keskeinen tulevaisuuden painopiste on kehittää parannettuja kierrätysjärjestelmiä ja kehittyneitä eristystekniikoita heliumin häviön minimoimiseksi.

Chemnitzin teknillisen yliopiston uutta heliumin nesteytyslaitosta ei käytetä vain tutkimustarkoituksiin, vaan myös opetustarkoituksiin. Tämä antaa opiskelijoille mahdollisuuden tehdä kokeita äärimmäisissä olosuhteissa, mikä rikastuttaa heidän jäähdytystekniikan ja kryofysiikan koulutusta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämän modernin heliumin nesteytyslaitoksen käyttöönotto ei ole vain parantanut Chemnitzin teknillisen yliopiston tutkimusolosuhteita, vaan myös merkittävästi laajentanut siihen liittyvien teknologioiden, kuten kvanttilaskentaan, mahdollisuuksia. Investointi huipputeknologiaan osoittaa yliopiston ja sen kumppaneiden sitoutumista tiede- ja tutkimusmaiseman edelleen kehittämiseen.

Katso lisätietoja heliumin nesteyttämisestä ja sen sovelluksista studysmarter.de ja itep.kit.edu.