Oryginalny tekst: http://www.desy.de/news/@@news-view?id=1442&lang=eng

Zimniejsze od otoczenia – pierwsze moduły linii przesyłu helu z Polski dotarły do DESY

Wiele nowoczesnych akceleratorów cząsteczek działa w temperaturze zbliżonej do zera absolutnego. Akcelerator lasera rentgenowskiego w European XFEL na przykład wymaga schłodzenia do temperatury poniżej minus 271 stopni Celsjusza w celu zwiększenia obrotów elektronów do pożądanej prędkości i energii. Przed montażem jednak główne elementy akceleratora muszą zostać sprawdzone w temperaturze jego działania.  W związku z prowadzonymi testami tony schłodzonego helu przepłyną pomiędzy nowym Ośrodkiem Testowym Modułu Akceleratora (OTMA) DESY a instalacją kriogeniczną. Ciekły hel spowoduje ochłodzenie naczyń testowych do temperatury niższej o 2 stopnie od  otaczającej je przestrzeni, co uczyni je jednymi z najzimniejszych miejsc w układzie słonecznym! Pierwsze moduły linii przesyłu helu właśnie dotarły do DESY z Wrocławia w Polsce. Wraz z naczyniami testowymi (kriostat) i bieżącymi testami stanowią polski wkład w European XFEL w związku z uruchomieniem w przyszłym roku.

Transport schłodzonego helu jest niezwykle istotny. Linia przesyłowa powinna działać niezawodnie w przypadku wystąpienia opadów śniegu, wyładowań atmosferycznych, deszczu oraz w pełnym słońcu, tzn. nie może dojść do ogrzania helu, znajdującego się w środku. Zapewnia to złożona konstrukcja: cztery rury robocze położone są w środku zewnętrznej rury o średnicy ok. 40 cm, wspólnej dla przesyłu i powrotu schłodzonego helu w temperaturze 4 stopni Kelvina (-269 stopni Celsjusza) i 40 stopni Kelvina (-233 stopni Celsjusza). „Cieplejszy” hel schładza osłonę termiczną pokrywającą rury robocze, obniżając tym samym gradient temperatury w środku rury. Osłona ta pokryta jest kilkoma warstwami cienkiej folii plastikowej, powlekanej parowo aluminium (folia Mylar) – tzw. super izolacją, która odbija promieniowanie ciepła z zewnątrz.

Ponadto usunięta została rura strumieniowa, dzięki czemu  powstała potężna próżnia, zapobiegająca przewodzeniu ciepła przez powietrze. Przewodzenie ciepła jest też niewskazane w podwieszeniach wewnętrznych rur roboczych, jednak rury te muszą mieć możliwość rozszerzania się w zewnętrznym szkielecie w związku z jego odkształceniami termicznymi, powstającymi w wyniku wahań temperatury otoczenia. Wszelkie luki w izolacji powodują natychmiastowy wyciek zimna, jak wyjaśnia Bernd Petersen, szef grupy DESY. Wyzwanie stanowią przede wszystkim wygięcia rur.

Jednostką odpowiedzialną za budowę rur przesyłowych jest Politechnika Wrocławska; moduły produkowane są przez specjalistyczną firmę KrioSystems, znajdującą się w parku technologicznym miasteczka uniwersyteckiego, a następnie przewożone do Hamburga w 12-metrowych odcinkach. Pierwsze 60 metrów jest już na miejscu. Montaż rozpocznie się w listopadzie. W kwietniu 2012 z Wrocławia powinny przybyć oba naczynia testowe (zwane kriostatami). Będą miały wysokość 3,8m i średnicę 1m. Każde z nich pomieści 2 metry sześcienne ciekłego helu. Do przeprowadzenia testów należy schłodzić hel o 2 stopnie poniżej temperatury, z jaką wydostaje się w rury roboczej. W tym celu następuje wydmuch oparów helu z pompy. Po kilku krokach pozostały schłodzony ciekły hel osiąga temperaturę 2 stopni Kelvina (-271 stopni Celsjusza) – czyli jest zimniejszy niż otoczenie.

Aby osiągnąć zamierzony efekt, kriostaty muszą posiadać doskonałą izolację. „ Zasadniczo przypomina to termos” – wyjaśnia Petersen. Wewnętrzna osłona oraz próżnia izolują naczynie z helem od szkieletu. Kriostaty osadzone są na podłodze w sali  OTMA. W takiej zimnej kąpieli testowane są jednocześnie cztery komory niobowe, zanim zostaną wysłane na montaż do instytutu CEA w Saclay. Delikatne komory niobowe  przewożone są w specjalnych futerałach, podobnych do tych używanych na instrumenty muzyczne. We Francji w module akceleratora montuje się równolegle osiem komór, a następnie wraca on do Hamburga. Jednak zanim ostatecznie moduły te dotrą ma miejsce do tunelu akceleratora w European XFEL, każdy  z nich zostanie ponownie poddany testom w sali OTMA. Testy komór i modułów prowadzone są przez zespół pod przewodnictwem Henryka Niewodniczańskiego z Instytutu Fizyki Nuklearnej Polskiej Akademii Nauk z Krakowa.

Oryginalny tekst: http://www.desy.de/news/@@news-view?id=1442&lang=eng