Isporučene godišnje količine tekućeg helija tokom godina

Uočljiva je kontinuirano rastuća potrošnja tekućeg helija tokom godina. Nekoliko godina stagnacije u količini tekućeg helija isporučenog korisnicima (2003-2008) posljedica je najvećim dijelom tehnoloških ‘uskih grla’ originalnog postrojenja. Proračunska investicija od približno 1,000.000 Kn u 2007-2008 omogućila je upgrade postrojenja i značajan porast kapaciteta ukapljivanja.

 Zašto kriogenika?

Suvremeni istraživački centar usredotočen na istraživanja u širokom spektru prirodnih znanosti, od fundamentalne fizike do farmaceutike, ne može se zamisliti bez cryogenih temperatura, bilo za istraživanje fenomena i svojstava materijala na niskim temperaturama ili zbog potrebe za jakim i homogenim magnetskim poljim dobivenim supravodljivim zavojnicama. Usprkos širenju cryogen-free tehnologije tekući helij ostaje iz mnogih razloga temelj za niskotemperaturna istraživanja, pogotovo za institucije koje imaju privilegij postojanja već ranije izgrađenog sustava za ukapljivanj/recikliranje helija. Lociranje takvog sustava unutar ili u fizičkoj blizini istraživačkog centra uvjetovano je nizom razloga praktične i financijske prirode. Stoga je sustav za ukapljivanje helija danas nezaobilazni infrastrukturni element svakog većeg istraživačkog centra, pogotovo u podričju ostraživanja fizike kondenzirane tvari. Prisustvo (ili ne-prisustvo) sustava za ukapljivanje helija je na taj način i svojevrsna mjera znanstveno-tehnološke razvijenosti i kompetitivnosti centra i sredine u kojoj se on nalazi.

Za velike potrošače (poput Instituta za fiziku i Fizičkog odsjeka PMF-a) ukapljivanje/recikliranje je generalno imperativ i sa financijske točke gledišta. Na dulji rok, recikliranje je važno i sa ekološkog stanovišta- helij je, poput fosilnih goriva, ne-obnovljiv geološki resurs.

Kriogeno postrojenje Instituta za fiziku

Kriogeno postrojenje Instituta za fiziku je centralno mjesto za opskrbu tekućim helije brojnih istraživačkih projekata na susjednim institucijama (Instituta za fiziku, Fizički odsjek PMF-a i IRB). Istovremeno, postrojenje opskrbljuje tekućim helijem laboratorije smještene na drugim lokacijama u Zagrebu (Farmaceutsko-biokemijski fakultet i FER/Hrvatski mjeriteljski Institut).

Malo povijesti…

Helij se na Institutu za fiziku ukapljuje u kontitnuitetu od zime 1967. kad je instaliran ukapljivač helija tvrtke AD Little, Inc. (tzv. Collinsov stroj konstruiran na MIT-u). Glavna zasluga tadašnjeg usmjeravanje prema kriogenici i fizici na niskim temparaturama pripada osnivaču Instituta za fiziku, akademiku Mladenu Paiću.

Nakon skoro 25-godišnje eksploatacije Collinsov ukapljivač je zamijenjen, početkom 90-tih, novim strojem tvrtke Koch Process Systems, Inc.-USA, četverostruko većeg kapaciteta ukapljivanja (20 l helija na sat s prethlađivanje tekućim dušikom).

Zadnje ukapljivanje helija na IF-u s Collinsovim ukapljivačem 1989 g.

Sadašnje Kriogeno postrojenje Instituta za fiziku

Stalno zaposleni u postrojenju na poslovima ukapljivanja helija:
ing. Josip Pogačić - viši tehničar
ing. Žarko Vidović - tehničar suradnik

Voditelj postrojenja iz reda znanstvenika IF-a: dr.sc. Mladen Prester

Lijevo: ‘Cold Box’ sadašnjeg ukapljivača helija M1410 (Koch Process systems, Inc.-USA).
Desno: Dva 1410 kompresora ukupne snage 50 kW s vodenim hlađenjem.

Postrojenje predstavlja kompleksni sistem funkcionalno vezanih uređaja: centralna jedinica ukapljivača helija sa dva pripadna kompresora i nominalnim kapacitetom ukapljivanja od 20 litara/sat odnosno 10 litara/sat, sa prethlađivanjem tekućim dušikom odnosno bez prethlađivanja. Ukapljivač ima ugrađeni prečistač helija, a u sistem je integriran ii krio-adsorberom, stacionarni spremnik za tekući helij volumena 280 litara, kompresor u povratnoj grani sa balonom za reciklirani helij, analizator čistoće plina helija, sistem za pasivno hlađenje rashladne vode te baterije za skladištenje plina.

Isporuke tekućeg helija korisnicima tokom godina

Sadašnji korisnici tekućeg helija su slijedeći laboratoriji s nekoliko institucija:

Laboratoriji-Korisnici sa IF-a:

1. Laboratorij za istraživanje jako koreliranih elektronskih sistema (dr. sc. Ivica Aviani)
2. Laboratorij za fiziku transportnih svojstava, (dr.sc. Ana Smontara)
3. Laboratorij za kompleksne sisteme, (dr. sc. Katica Biljaković)
4. Laboratorij za dielektričnu spektroskopiju u čvrstom stanju, (dr. sc. Silvia Tomić)
5. Laboratorij za magnetotransportna mjerenja, (dr.sc. Bojana Hamzić)
6. Laboratorij za statička magnetska mjerenja, (dr. sc. Mirta Herak)
7. Laboratorij za magnetsku AC susceptibilnost, (dr. sc. Mladen Prester)

 Laboratoriji-Korisnici sa Fizičkog odsjeka PMF-a Zagreb:

8. Laboratorij za niske temperature i jaka magnetska polja (prof.dr. Amir Hamzić)
9. Laboratorij za NMR čvrstog stanja i visokofrekventna mjerenja (prof.dr. Miroslav Požek)
10. Laboratorij za sintezu i mjerenje transportnih, magnetskih i termodinamičkih svojstava (prof.dr. Ivan Kokanović)
11. Laboratorij za istraživanje električnih i magnetskih pojava (prof.dr. Krešo Zadro)

 Laboratorij-korisnik s IRB-a:

12. Laboratorij za magnetske rezonancije (dr.sc. Marina Ilakovac Kveder)

 Laboratorij-korisnik s Hrvatskog mjeriteljskog instituta, Zagreb

13. Primarni elektromagnetski laboratorij (Prof.dr. Damir Ilić)

 Laboratorij-korisnik s Farmaceutsko-biokemijskog fakulteta, Zagreb

14. Zavod za organsku kemiju, (Prof.dr. Valerije Vrček)