Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) модернизировали стандартный пульсационный трубный холодильник (PTR), который широко используется в научных и промышленных целях для охлаждения материалов до температур, близких к абсолютному нулю.
Традиционные PTR-холодильники очень энергозатратны, потребляя больше электроэнергии, чем любой другой компонент сверхнизкотемпературных экспериментов. Это связано с тем, что они оптимизированы только для работы при конечной температуре 4 кельвина, в то время как процесс охлаждения начинается при комнатной температуре.
Команда NIST во главе с Райаном Снодграссом обнаружила, что при комнатной температуре часть высокого давления гелия сбрасывается через предохранительный клапан, вместо того чтобы использоваться для охлаждения. Изменив механические соединения между компрессором и холодильником, учёные смогли полностью исключить потери гелия.
Кроме того, они разработали систему непрерывной регулировки клапанов, контролирующих поток гелия. Это позволило сократить время охлаждения до сверхнизких температур в 2-4 раза по сравнению с обычными PTR-холодильниками.
Такое ускорение процесса охлаждения имеет важное значение для многих областей, включая квантовые вычисления и другие квантовые исследования, где необходимо поддерживать сверхнизкие температуры.
Быстрый выход на рабочий режим позволит учёным значительно ускорить проведение экспериментов.
Кроме того, модернизированный PTR-холодильник может заменить громоздкие установки более компактными, что сократит необходимую инфраструктуру. По оценкам, эта технология может ежегодно экономить 27 мегаватт электроэнергии, $30 млн на глобальном уровне и достаточно охлаждающей воды для 5000 олимпийских бассейнов.
Таким образом, инновационная разработка NIST открывает новые возможности для развития квантовых технологий, одновременно способствуя повышению энергоэффективности и снижению экологической нагрузки.
Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-47561-5
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!