Vývoj chlazení s ředěním 3He-4He v uzavřeném cyklu pro budoucí vědecké satelitní mise

Abychom odpověděli na otázky, které si v současné době klademe ohledně vesmíru, studuje se několik satelitních misí. Jedním z předpokladů pro tyto mise je schopnost ochladit ultra citlivé detektory na velmi nízkou teplotu T <0,1 K. K ochlazení detektorů na tuto teplotu byla vyvinuta ředicí chladnička 3He-4He v otevřeném cyklu. pro satelit PLANCK. Tento systém spočívá v ředění 3He ve 4He, tento proces absorbuje teplo. Říká se, že cyklus je otevřený, protože směs se poté uvolňuje do vesmíru. Životnost, chladicí kapacita a teplota chladného místa jsou poté omezeny množstvím hélia na palubě satelitu. Životnost budoucích satelitních misí, více než 5 let, vyžaduje, aby chladnička překonala tato omezení skladování helia. V této práci jsme pracovali na separačním systému pro heliové izotopy kompatibilní s omezeními satelitu. Ředicí lednička je poté v uzavřeném cyklu. Důležitým bodem této separace je získat na výstupu sloučeniny dostatečně čisté, aby proces ředění správně fungoval. Popíšeme, jak se 3He extrahuje ze směsi odpařováním a 4He pomocí fontánového efektu. Prototyp chladničky s uzavřeným cyklem byl postaven za účelem ověření koncepce separace izotopů. Experimenty prováděné na tomto proptotypu byly zaměřeny na ověření koncepce separace izotopů, definování specifikací a zlepšení výkonu chladničky. Měření chladicí kapacity dostupné ve studeném bodě splňuje specifikace pro budoucí satelitní mise. Pokusy také ukázaly interakce mezi různými částmi systému: tepelným výměníkem, kotlem, fontánovým tlakovým čerpadlem a omezeními, která to ukládají ve fázi předchlazení.