با استفاده از هلیم تمیزی که فرایند خالص‌سازی دومرحله‌ای روی آن انجام شده است، می‌توان از انسدادها و گرفتگی‌ها در کرایواستات‌ها (تجهیزات برودتی) جلوگیری کرد.

هلیوم مایع همراهی ناخوانده در بسیاری از آزمایش‌های دمای پایین است. متاسفانه، فن‌آوری کرایوژنیک (فوق سرد) بسیار هزینه‌بر است. بنابراین برای نگه‌داری از آن، تعداد روبه رشدی از آزمایشگاه‌ها میعان‌کننده‌هایی دارند که هلیم تبخیرشده را جمع‌آوری کرده و دوباره آن را سرد کرده و به شکل مایع درمی‌آورند. کانرادو ریلو از دانشگاه ساراگوسا واقع در اسپانیا و مجمع پژوهش‌های ملی اسپانیا و هم‌کاران او دستورالعمل تولید «هلیم تمیز» را پیشنهاد دادند که با وجود آن می‌توان از مشکل مهمی در آزمایش‌های کرایوژنیک پیشگیری کرد: یعنی انسدادهایی که به واسطه مولکول‌های منجمدشده هیدروژن به وجود می‌آید.

M. Gabal et al., Phys. Rev. Applied (2016)

برای برخی کاربردهای دمای پایین خاص، پژوهش‌گران به تجهیزات کرایوژنیکی نیاز دارند که دمایش بسیار پایین‌تر از هلیم مایع (4/2 کلوین) است. برای سرد کردن هلیم مایع تا دمای 3 کلوین و کم‌تر، این مایع به داخل مویین باریکی فشرده می‌شود، به گونه‌ای که به محض منبسط شدن در هنگام خروج، سرد می‌گردد. ولی در این دماها، مولکول‌های هیدروژن (H₂) (که یک ناخالصی معمول محسوب می‌شود، که باید حذف شود) تقریباً به طور کامل منجمد می‌شود. ریلو و هم‌کارانش فکر کردند H₂هایی که از دیواره‌های لوله مویین جمع می‌شود، می‌توانند عامل بسیاری از ناکامی‌های گزارش‌شده در آزمایش‌های کرایوژنیک باشند. آن‌ها برای آزمودن فرضیه‌شان هلیم را به داخل لوله مویین تنگی پمپاژ کردند. بعد از 10 ساعت کار، در لوله باریک سدی ایجاد می‌شد که تنها زمانی از بین می‌رفت که لوله تا دمای بالاتر از نقطه ذوب H₂ گرم می‌شد.

پژوهش‌گران تخمین زدند برای پیشگیری از انسداد، غلظت H₂ باید تقریباً یک ده‌میلیونیوم غلظت آن در نمونه‌های تجاری هلیم باشد. برای رسیدن به چنین خلوصی آن‌ها راه‌حل دومرحله‌ای پیشنهاد کردند: یک پیش‌منجمدسازی که H2 (و دیگر ناخالصی‌ها) را چگال کرده و استفاده از خالص‌کننده گاززدا که H₂های باقی‌مانده را جذب کند.

آن‌ها این هلیم تمیز را در دستگاه میعان هلیم دانشگاه ساراگوسا تولید کردند و با استفاده از آن ابزارهای کرایوژنیک‌ آن‌ها بیش از یک سال بدون گرفتگی و انسداد ماند.

این پژوهش در Physical Review Applied منتشر شده است.

نویسنده: جسیکا توماس ویراستار نشریه Physics.

منبع:  Get the Hydrogen Out

مرجع: Hydrogen-Free Liquid-Helium Recovery Plants