Учените са открили прост начин за драстично намаляване на разходите за криогенно охлаждане, който ще окаже огромно влияние върху науката и технологиите

От около половин век за охлаждане до свръхниски температури се използва т.нар. пулсиращ тръбен охладител. Сега учени от САЩ са установили, че той може лесно да бъде модернизиран, за да се постигне огромна икономия на енергия при охлаждане. В глобален мащаб годишните икономии биха възлезли на 30 млн. долара, 27 MW електроенергия и вода, достатъчна за напълването на 5000 олимпийски плувни басейна.

Пулсиращият тръбен охладител е топлинна машина, работеща на принципа на двигателя на Стърлинг. В сравнение с двигателя на Стърлинг обаче, той има предимството, че няма движещи се части в областта на студената точка на топлообмен. Това означава, че минималната постижима температура не се ограничава от топлината, генерирана от триенето при плъзгане и освен това са възможни много компактни размери на охладителя.

Оказва се, че решението на проблема е много просто – необходим е само един контролен клапан в охладителната система.

Както твърдят изследователи от Националния институт по стандартизация и технологии на САЩ (NIST) в своя статия, публикувана в списание Nature Communications, класическата система за охлаждане на пулсиращи тръби в самото начало на процеса на охлаждане при стайна температура е изключително неефективна. На този етап хелият в системата е в газообразно състояние при много високо налягане. Системата за предпазно освобождаване на налягането постоянно понижава налягането на газа, преди той да бъде сериозно охладен, което води до загуби на газ и прекомерна консумация на ресурси за охлаждане.

За да се избегне това, учените предлагат да се въведе регулируема клапа в системата, която постепенно да затваря канала за циркулация на газ. В този случай охлаждането би могло да се ускори до два пъти по-бързо при значителна икономия на ресурси и време.

Изчисленията показват, че модернизираната система ще се нуждае от 71 % по-малко енергия от класическата система за охлаждане до температури, близки до абсолютната нула (до 4 K или -269 °C).

Криогенното охлаждане има изненадващ брой практически приложения. То се използва за запазване на тъкани, яйцеклетки, сперматозоиди и дори ембриони. Благодарение на него са възможни скенерите за компютърна томография, както и огромните ускорители на частици в ЦЕРН и някои системи за магнитен лифт. То осигурява на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ забележителната му способност да изследва дълбините на космоса и един ден може да се окаже ключът към реализирането на термоядрената енергия или квантовите компютри. Една проста модернизация на системите за охлаждане може да промени правилата на играта във всички тези области, смятат учените.