Çin'in Süperakışkan Helyum Sistemi 2 Kelvin'de Kilowatt Soğutma Sağladı
Yaklaşık eksi 271 santigrat derecede, mutlak sıfırın sadece iki derece üzerinde, helyum sıradan bir sıvı gibi davranmayı bırakır. Süperakışkan haline gelir: sıfır viskozite, son derece yüksek ısı iletkenliği, en dar boşluklardan sızabilme yeteneği. Bu tuhaf durum, dünyanın en zorlu bilimsel makinelerinden bazılarının soğuk kalması için tam olarak ihtiyaç duyduğu şeydir.
Çin Bilimler Akademisi’nin bir parçası olan Teknik Fizik ve Kimya Enstitüsü, bağımsız olarak geliştirdiği yüksek güçlü soğuk kompresörün birkaç tur düşük sıcaklık testinden sonra performans kabulünü geçtiğini duyurdu. Bir süperakışkan helyum sistemine monte edilen kompresör, Çin’de ilk kez 2 Kelvin aralığında kilowatt düzeyinde soğutma sağlayarak bugüne kadarki en büyük kapasiteli yerli üretim süperakışkan helyum sistemi oldu.
Çoğu okuyucu için 2 Kelvin bir soyutlamadır. Pratikte laboratuvarları büyük tesislerden ayıran bir eşiktir. Süperiletken hızlandırıcı mıknatısları, füzyon cihazları ve gelişmiş sinkrotron ışık kaynakları, bileşenleri derin soğukta tutmaya dayanır, çünkü elektriksel direnç kaybolur ve manyetik alanlar atık ısı olmadan sürdürülebilir.
Zor olan kısım aşırı soğuğa bir kez ulaşmak değildir. Isıyı sürekli olarak, ölçekli bir şekilde, hassas deneyleri bozacak titreşim veya istikrarsızlık olmadan uzaklaştırmaktır. Soğuk kompresör bu döngünün merkezinde yer alır. Yerli olarak üretilmesi önemlidir çünkü bu makineler uzun süre az sayıda yurt dışı tedarikçiden temin ediliyordu, uzun teslim süreleri ve özelleştirme için az alanla.
Ekibe göre, kompresör kabulü geçmeden önce birden fazla test döngüsü boyunca istikrarlı çalıştı. Sonuç, tek bir atılımdan çok bir olanak sağlayan altyapı parçasıdır: gelecekteki büyük bilim projelerinin kriyojenik omurgası için Çin yapımı bir seçenek.
Çin halihazırda birkaç tesisi işletiyor ve inşa ediyor, bunlar fayda sağlayacaktır. Füzyon araştırma makineleri süperiletken bobinleri soğutmak için devasa kriyojenik tesislere ihtiyaç duyar. Yeni nesil ışık kaynakları ve parçacık hızlandırıcıları, mıknatısları ve kaviteleri en yüksek performansta çalıştırmak için istikrarlı 2 Kelvin ortamlarına ihtiyaç duyar. Bu projelerin her biri helyum, güç ve hassas mühendisliği endüstriyel ölçekte tüketir.
Süperakışkan helyumun bir başka avantajı daha vardır: muazzam ısı iletkenliği, sıradan sıvı soğutmanın ulaşamayacağı sıkı paketlenmiş ekipmandan ısıyı uzaklaştırmasını sağlar. Bu yüzden hem yüksek alanlı mıknatıs tasarımlarında hem de uzay simülasyon odalarında görülür.
Duyuru, yeni sistemi hangi tesislerin ilk benimseyeceğini belirtmedi ve ticari zaman çizelgeleri belirsizliğini koruyor. Ancak yön, Çin araştırma politikasındaki daha geniş bir hamleyle tutarlıdır: ithal ultra düşük sıcaklık ekipmanına bağımlılığı azaltmak, ardından ulusal projeler için ölçeklendirmek.
Bilim insanları için kazanç pratiktir. Daha ucuz, daha erişilebilir kriyojenik, bir zamanlar tüm bir soğuk zinciri ithal etmeyi gerektiren cihazları inşa etmenin önündeki engeli düşürür. Daha geniş kamuoyu için bu, en önemli araştırmaların manşetlerden uzakta, neredeyse hiçbir şeyin hareket etmediği sıcaklıklarda gerçekleştiğinin bir hatırlatıcısıdır.