Článek
Právě zkapalnění zamrazením v tomto zařízení pomáhá vědcům šetrně uchovat či přímo recyklovat jinak extrémně prchavý a současně vzácný plyn.
Helium totiž na Zemi představuje neobnovitelný zdroj, přestože hned po vodíku jde o druhý nejrozšířenější prvek ve vesmíru. Na naší planetě vzniká rozpadem radioaktivních prvků v zemské kůře a kvůli své nízké hmotnosti těká z atmosféry do vesmíru. Jeho zásoby jsou omezené, což vede k obavám z jeho nedostatku. Těží se především frakční destilací ze zemního plynu.
Zhruba 1,5 metru široký přístroj se tyčí dva metry do výšky, kromě něj je ale k jeho provozu potřeba i další technika, například oběhový RSX kompresor. „Toto zařízení bude ročně dodávat až 80 tisíc litrů kapalného helia. V laboratořích MFF UK výzkumníci spotřebují 20 tisíc litrů, druhým největším odběratelem s 16 tisíci litry bude Fyzikální ústav Akademie věd ČR. Zbytek poslouží dalším českým vědeckým institucím,“ popsal Jaroslav Kohout, vedoucí skupiny kryogenní techniky MFF UK.
Plynné helium se přiváží na zkapalnění v tlakových lahvích. Již kapalné helium se uchovává v tzv. Dewarových nádobách, které jsou vakuově izolované, s objemem obvykle 3000 litrů. Z nich se přelévá do menších transportních Dewarových nádob, které se pak využívají přímo v laboratořích.
Bez něj to nejde
Helium je nepostradatelné pro experimenty ve fyzice, chemii nebo biologii, ale využívá se i v lékařství v zařízeních, jako je třeba magnetická rezonance nebo oční laser.
„Kapalné i plynné helium je současně nástrojem i předmětem základního výzkumu. Využívá se například pro simulace proudění v nitru hvězd či pulsarů a umožňuje tak vědcům zkoumat jevy, které ovlivňují vesmír a náš svět,“ vysvětlil Ladislav Skrbek, přední český odborník na fyziku nízkých teplot z MFF UK.
Díky kapalnému heliu lze v hlubokochladicích laboratořích pomocí supravodivých magnetů vytvářet silná magnetická pole a teploty blízké absolutní nule (-273,15 °C - pozn. red.), při nichž vědci studují vlastnosti látek za podmínek, které nikde jinde ve vesmíru neexistují.
Pohled na soustrojí zkapalňovače helia pro vědecké účely
Z tekutého helia se tak během extrémního ochlazení může stát tzv. supratekuté helium. To má nulovou viskozitu, při které tak okolnímu povrchu neklade odpor. Například na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN) ve švýcarské Ženevě se pomocí supratekutého helia ochlazují tisíce supravodivých magnetů, a to na teplotu -271 °C.
„Supratekuté helium může za určitých podmínek proudit bez vnitřního tření a jeho vlastnosti lze vysvětlit pouze pomocí kvantové mechaniky. V supratekutém heliu vznikají kvantované víry a kvantová turbulence, což jsou jevy, které více než 25 let sledujeme,“ dodal fyzik Ladislav Skrbek.
