Coldbox lf140

Am Campus Riedberg unterhält die Universität eine Anlage zur Helium-Verflüssigung, die vom Physikalischen Institut betreut wird. Helium ist ein sehr kostbares Gut. Es findet sich vor allem in Erdöl- und Erdgasvorkommen und die Vorräte an He-Gas sind begrenzt. Zugleich herrscht aber mittlerweile weltweit ein großer Bedarf an flüssigem Helium vor allem in der medizinischen Diagnostik, der Grundlagenforschung und in der Industrie. Daher ist eine eigene Versorgung mit flüssigem Helium und eine effektive Rückgewinnung für den Campus Riedberg von entscheidender Bedeutung. Das „verbrauchte“, also gasförmige Helium wird gesammelt und soweit abgekühlt, dass es flüssig wird und von neuem für Experimente zur Verfügung gestellt werden kann.

Mit dieser Anlage wird die Helium-Versorgung für eine Reihe wissenschaftlicher Experimente in den am Campus ansässigen Fachbereichen gewährleistet. So z.B. für die Untersuchungen an Membranproteinen, die das Institut für biophysikalische Chemie mittels kernmagnetischer Resonanz durchführt, für die Experimente zur Supraleitung und zur Bose-Einstein-Kondensation am Physikalischen Institut genauso wie für die Versuche zur quantenmechanischen Verschränkung, die die Kernphysiker der Goethe-Universität machen.

Die Helium-Verflüssigung erfordert eine Reihe von Arbeitsschritten. Aus mehreren Sammelblasen wird das zurückgewonnene gasförmige Helium verdichtet und in verschiedenen Reinigungsstufen von Luft und Kondenswasser befreit. Anschließend wird in mehreren Etappen, in einem Kreislauf durch verschiedene Wärmetauscher, der Gasdruck, unter dem das Helium steht, verringert und dabei gleichzeitig das Helium abgekühlt. Der Abkühlungsprozess wird über mehrere Stunden wiederholt bis die Temperatur schließlich bei etwa zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt liegt. Nun gelangt das gereinigte, abgekühlte Helium mit einem Druck von bis zu 13 bar in das Drosselventil des Verflüssigers. Hier wird es abermals entspannt und die Temperatur sinkt noch einmal so weit ab, dass das Helium sich verflüssigt. Es fließt dann in den 5.000 Liter fassenden Tank, der neben dem Verflüssiger steht, und aus dem es dann in spezielle vakuumisolierte Heliumkannen abgefüllt und in die Labore der Wissenschaftler transportiert wird, wo es als Kühlmittel für Experimente dient.

Der Helium-Kreislauf aus Verdampfen und Verflüssigen kann von vorne beginnen. Auf diese Weise werden in Frankfurt derzeit fast 100.000 Liter flüssiges Helium pro Jahr „bereitgestellt“. Leiter der Helium-Anlage ist Herr Siegfried Rapphahn vom Physikalischen Institut. Er kennt das weit verzweigte Netz der Rohrleitungen auf dem Campus Riedberg und stellt für die Labore die Helium-Versorgung sicher.

Über den Helium-Verflüssiger hat Frau Stefanie Hense im GoetheSpektrum 2/12 ausführlich berichtet.

Herr Siegfried Rapphahn
Tel.: 40413
E-Mail