Chemnitz tekniska universitet startar en ny anläggning för flytande helium

Chemnitz tekniska universitet startar en ny anläggning för flytande helium

Den 15 juli 2025 togs en ny heliumvätskeanläggning i drift vid Chemnitz tekniska universitet. Denna moderna anläggning ersätter en anläggning som är över 30 år gammal och markerar ett betydande framsteg i forskarsamhället. Flytande helium, som finns vid temperaturer så låga som 4,15 Kelvin (minus 269 grader Celsius), är ett viktigt kylmedel för många vetenskapliga experiment.

Det nya systemet installerades av företaget Vorbuchner och använder avancerad turbokompressorteknik. Den fungerar i ett slutet kretslopp och kan producera upp till 20 liter flytande helium per timme. Förvätsningsprocessen omfattar flera steg: först komprimeras heliumet, kyls sedan och expanderas slutligen i slutfasen. Detta gör det möjligt att utesluta störande påverkan när man utför experiment vid extremt låga temperaturer.

Tillämpningar och betydelsen av heliumförtätning

Flytande helium är viktigt för många tillämpningar inom fysik och kemi. Den används bland annat vid scanning-sondmikroskopi och kärnmagnetisk resonansspektroskopi. Ett fokus vid Chemnitz tekniska högskola ligger på forskning om kvantdatorer, som kräver temperaturer på bara några millikelvin för att utföra sina funktioner optimalt. Dessa kryogena förhållanden är nödvändiga för att fullt ut utnyttja effekterna av kvantmekaniken.

Processen för att smälta helium är tekniskt utmanande. Helium måste kylas till temperaturer under -268,9 °C (4,2 K), med en Joule-Thomson-ventil som spelar en nyckelroll för att avslappna och kyla heliumgasen. Dessa processer är energikrävande och kostnaden för kondensering ligger i intervallet 3 till 5 euro per liter, beroende på anläggningens storlek och effektivitet.

Utmaningar och framtid för flytande helium

Heliumvätskebildning står inför olika utmaningar. Dessa inkluderar det höga energibehovet och svårigheten att hantera och lagra helium. Ett viktigt framtidsfokus är att utveckla förbättrade återvinningssystem och avancerade isoleringstekniker för att minimera heliumförluster.

Den nya anläggningen för flytande helium vid Chemnitz tekniska högskola kommer inte bara att användas för forskningsändamål, utan också för undervisningsändamål. Detta ger eleverna möjlighet att utföra experiment under extrema förhållanden, vilket berikar deras utbildning i kylteknik och kryofysik.

Sammanfattningsvis har driftsättningen av denna moderna heliumförvätsningsanläggning inte bara förbättrat forskningsförhållandena vid Chemnitz tekniska universitet, utan också avsevärt utökat potentialen för tillhörande teknologier som kvantberäkning. Investeringen i toppmodern teknik visar universitetets och dess partners engagemang för vidareutvecklingen av vetenskaps- och forskningslandskapet.

För mer information om heliumförtätning och dess tillämpningar, se studysmarter.de och itep.kit.edu.