Technická univerzita Chemnitz spúšťa nové zariadenie na skvapalňovanie hélia

Technická univerzita Chemnitz spúšťa nové zariadenie na skvapalňovanie hélia

Dňa 15. júla 2025 bolo na Technickej univerzite Chemnitz uvedené do prevádzky nové zariadenie na skvapalňovanie hélia. Toto moderné zariadenie nahrádza zariadenie staršie ako 30 rokov a predstavuje významný pokrok vo výskumnej komunite. Kvapalné hélium, ktoré existuje pri teplotách až 4,15 Kelvina (mínus 269 stupňov Celzia), je základným chladivom pre mnohé vedecké experimenty.

Nový systém inštalovala spoločnosť Vorbuchner a využíva pokročilú technológiu turbokompresorov. Pracuje v uzavretom okruhu a dokáže vyprodukovať až 20 litrov tekutého hélia za hodinu. Proces skvapalňovania zahŕňa niekoľko fáz: najprv sa hélium stlačí, potom sa ochladí a nakoniec expanduje v konečnej fáze. To umožňuje vylúčiť rušivé vplyvy pri vykonávaní experimentov pri extrémne nízkych teplotách.

Aplikácie a význam skvapalňovania hélia

Kvapalné hélium je nevyhnutné pre mnohé aplikácie vo fyzike a chémii. Používa sa okrem iného v rastrovacej sondovej mikroskopii a nukleárnej magnetickej rezonančnej spektroskopii. Technická univerzita Chemnitz sa zameriava na výskum kvantových počítačov, ktoré na optimálne vykonávanie svojich funkcií vyžadujú teploty len niekoľko milikelvinov. Tieto kryogénne podmienky sú potrebné na plné využitie účinkov kvantovej mechaniky.

Proces skvapalňovania hélia je technicky náročný. Hélium sa musí ochladiť na teplotu pod -268,9 °C (4,2 K), pričom kľúčovú úlohu pri relaxácii a ochladzovaní hélia zohráva Joule-Thomsonov ventil. Tieto procesy sú energeticky náročné a náklady na skvapalňovanie sa pohybujú v rozmedzí 3 až 5 eur za liter v závislosti od veľkosti a účinnosti prevádzky.

Výzvy a budúcnosť skvapalňovania hélia

Skvapalňovanie hélia čelí rôznym výzvam. Medzi ne patrí vysoká energetická náročnosť a náročnosť manipulácie a skladovania hélia. Kľúčovým budúcim cieľom je vyvinúť vylepšené recyklačné systémy a pokročilé izolačné techniky na minimalizáciu strát hélia.

Nový závod na skvapalňovanie hélia na Technickej univerzite Chemnitz nebude slúžiť len na výskumné účely, ale aj na účely výučby. Študenti tak majú možnosť vykonávať experimenty v extrémnych podmienkach, čo obohacuje ich odbornú prípravu v oblasti chladiacej techniky a kryofyziky.

Stručne povedané, uvedenie tohto moderného zariadenia na skvapalňovanie hélia do prevádzky nielen zlepšilo podmienky výskumu na Technickej univerzite Chemnitz, ale tiež výrazne rozšírilo potenciál pridružených technológií, ako je napríklad kvantová výpočtová technika. Investícia do najmodernejších technológií dokazuje odhodlanie univerzity a jej partnerov k ďalšiemu rozvoju krajiny vedy a výskumu.

Viac informácií o skvapalňovaní hélia a jeho aplikáciách nájdete v časti studysmarter.de a itep.kit.edu.