Около полувека для охлаждения до сверхнизких температур используется так называемый охладитель на пульсирующих трубках. Как установили ученые из США, его можно легко модернизировать, чтобы получить огромную экономию на охлаждении. В мировых объемах ежегодная экономия составит $30 млн, 27 МВт электричества и воды на 5000 олимпийских бассейнов. Все, что для этого нужно, — это поставить в систему охлаждения один регулирующий вентиль.
Как рассказали в своей работе исследователи из Национального института стандартов и технологий США (NIST), опубликованной в журнале Nature Communications, классическая холодильная установка на пульсирующих трубках в самом начале процесса охлаждения при комнатной температуре работает крайне неэффективно. На этом этапе гелий в системе находится в газообразном состоянии под очень высоким давлением. Система предохранительного сброса давления постоянно стравливает газ до его серьезного охлаждения, что ведет к потерям газа и перерасходу ресурсов на его охлаждение.
Чтобы избежать этого, ученые предложили ввести в систему регулируемую заслонку, которая постепенно перекрывала бы канал циркуляции газа. В таком случае охлаждение можно было бы ускорить до двух раз со значительной экономией ресурсов и времени. Расчеты показывают, что для охлаждения до температуры вблизи абсолютного нуля (до 4 K или -269 °C) модернизированной установке потребуется на 71 % меньше энергии, чем классической.
Чем быстрее модернизированные установки начнут появляться в промышленности, медицине и научных учреждениях, тем скорее и мощнее будет отдача от экономии. Сегодня криогенное охлаждение необходимо для работы сканеров МРТ, ускорителей, квантовых платформ и во многих других областях. Простая модернизация охлаждающих установок способна изменить правила игры во всех этих сферах, уверены ученые.
