Politechnika w Chemnitz uruchamia nową instalację do skraplania helu

Politechnika w Chemnitz uruchamia nową instalację do skraplania helu

15 lipca 2025 roku na Politechnice w Chemnitz została uruchomiona nowa instalacja do skraplania helu. Ten nowoczesny obiekt zastępuje obiekt mający ponad 30 lat i stanowi znaczący postęp w środowisku naukowym. Ciekły hel, który występuje w temperaturach zaledwie 4,15 kelwina (minus 269 stopni Celsjusza), jest niezbędnym chłodziwem w wielu eksperymentach naukowych.

Nowy system został zamontowany przez firmę Vorbuchner i wykorzystuje zaawansowaną technologię turbosprężarek. Działa w obiegu zamkniętym i może wytworzyć do 20 litrów ciekłego helu na godzinę. Proces upłynniania składa się z kilku etapów: najpierw hel jest sprężany, następnie schładzany i ostatecznie rozprężany w fazie końcowej. Umożliwia to wykluczenie wpływów zakłócających podczas przeprowadzania eksperymentów w ekstremalnie niskich temperaturach.

Zastosowania i znaczenie upłynniania helu

Ciekły hel jest niezbędny w wielu zastosowaniach w fizyce i chemii. Znajduje zastosowanie m.in. w mikroskopii z sondą skanującą i spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego. Politechnika w Chemnitz koncentruje się na badaniach komputerów kwantowych, które do optymalnego działania wymagają temperatur zaledwie kilku milikelwinów. Te warunki kriogeniczne są niezbędne, aby w pełni wykorzystać efekty mechaniki kwantowej.

Proces upłynniania helu jest trudny technicznie. Hel należy schłodzić do temperatury poniżej -268,9 ° C (4,2 K), przy czym zawór Joule'a-Thomsona odgrywa kluczową rolę w rozluźnianiu i chłodzeniu gazowego helu. Procesy te są energochłonne, a koszt upłynniania waha się w granicach od 3 do 5 euro za litr, w zależności od wielkości i wydajności instalacji.

Wyzwania i przyszłość skraplania helu

Upłynnianie helu wiąże się z różnymi wyzwaniami. Należą do nich wysokie zapotrzebowanie na energię oraz trudność w obsłudze i przechowywaniu helu. Głównym celem na przyszłość będzie opracowanie ulepszonych systemów recyklingu i zaawansowanych technik izolacji w celu zminimalizowania strat helu.

Nowa instalacja do skraplania helu na Politechnice w Chemnitz będzie wykorzystywana nie tylko do celów badawczych, ale także dydaktycznych. Daje to studentom możliwość przeprowadzania eksperymentów w ekstremalnych warunkach, co wzbogaca ich szkolenie w zakresie inżynierii chłodniczej i kriofizyki.

Podsumowując, uruchomienie tej nowoczesnej instalacji do skraplania helu nie tylko poprawiło warunki badawcze na Politechnice w Chemnitz, ale także znacznie rozszerzyło potencjał technologii towarzyszących, takich jak obliczenia kwantowe. Inwestycje w najnowocześniejsze technologie świadczą o zaangażowaniu uczelni i jej partnerów w dalszy rozwój krajobrazu naukowo-badawczego.

Więcej informacji na temat skraplania helu i jego zastosowań można znaleźć w artykule studiasmarter.de I itep.kit.edu.