دستگاه جدیدی برای بازیافت خنک‌کننده‌ی هلیمی موجود در اسکنر MRI یا دستگاه مشابه در اسپانیا ابداع شده است که با افزایش فشار به طرز چشمگیری نرخ تولید هلیم مایع را افزایش می‌دهد.

دستگاه تولیدکننده‌ی هلیم مایع

هلیم مایع یک عنصر حیاتی برای آزمایشگاه‌ها و بیمارستان‌ها است که در نزدیکی صفر مطلق عمل می‌کند. فناوری جدید رونگرایی (liquefaction) هلیم اجازه می‌دهد تا هلیم هدر رفته، گاز گرمی که از تجهیزات بخار می‌شود، با بازده‌ی بالایی بازیافت شود و هزینه‌ی استفاده از آن کاهش یابد. ایده‌ی جدید شامل خنک‌سازی و روانگرایی هلیم در فشاری بالاتر از سایر دستگاه‌های مشابه است. آزمایش نشان می‌دهد که افزایش فشار بکار رفته در دستگاه جدید می‌تواند سرعت تولید این مایع را تا 70% افزایش دهد.

روانگرایی تبدیل گاز یا جامد به مایع است.

اسکنرهای MRI، دستگاه‌های NMR و دستگاه‌های ابررسانا به هلیم مایع نیاز دارند تا خنک باقی‌بمانند. این مایع به طور پیوسته با جوشش از بین می‌رود و به طور معمول در جو آزاد می‌شود. بنابراین بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها باید به طور مرتب این مایع را خریداری کنند.

در بسیاری از سایت‌های بزرگ صنعتی و آزمایشگاه‌ها، هلیم تبخیر شده اغلب مورد بازیافت قرار می‌گیرد. دستگاه‌های بزرگی گاز هلیم را از طریق یک چرخه‌ی تراکم و انبساط مشابه یخچال به مایع تبدیل می‌کنند. برای بازدهی بالا، حداقل نرخ تولید چند صد لیتر در روز است و آن، ده‌ها برابر نیاز اغلب بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌هاست. بنابراین مایع اضافی درون مخزن گرم می‌شود و دوباره باید رونگرایی شود.

از این رو، گروه‌های تحقیقاتی متعددی به دنبال توسعه‌ی دستگاه‌های کوچک‌مقیاسی برای انجام این کار بوده‌اند. که در آن‌ها به جای چرخه‌ی ذکر شده، گاز هلیم به سادگی از طریق تماس مستقیم با یک سطح سرد به مایع تبدیل شده و سپس جمع‌آوری می‌شود.

دستگاه جدید در مقایسه با سایر نمونه‌‌های کوچک‌مقیاس بازدهی بالاتری دارد، چون در فشار بالاتری عمل می‌کند. با افزایش فشار، دمای جوش مایع افزایش می‌یابد که این همان نقطه‌ی چگالش گاز است. دمای چگالشِ بالاتر، بازده را افزایش می‌دهد، چون ویژگی‌های حرارتی دستگاه سبب می‌شود تا هلیم در دماهای بالاتر سریع‌تر خنک شود.

مزیت دیگر فشار بالا ناشی از شیوه‌ی تغییر انرژی حرارتی هلیم با دماست. هنگام خنک‌سازی در فشار بالاتر، این انرژی با شیب بیشتری کاهش می‌یابد و سبب افزایش بازده دستگاه می‌گردد.

دستگاه جدید برای مکان‌هایی که میزان مصرف هلیم آن‌ها زیاد نیست، مناسب است.

منبع: Liquid Helium Brewed Locally  

مرجع: http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.3.051001