Zentrale Heliumverflüssigung

Heliumverflüssigung an der TU Darmstadt

Heliumkreislauf
Der Helium-Kreislauf an der TU Darmstadt. (c) D. Freytag

Die zentrale Heliumanlage für die gesamte TU-Darmstadt besteht seit über fünfzig Jahren und befindet sich traditionell am Institut für Festkörperphysik. Nach mehreren Vorgänger-Anlagen von ADL, Phillips und Linde betreibt das Institut seit 1995 einen Verflüssiger TCF 20 der Firma Linde.

Aus Kostengründen wird der Verflüssiger zur Vorkühlung ausschließlich mit flüssigem Stickstoff (liquid nitrogen, LN2) betrieben. Der zentrale Verflüssiger versorgt in Darmstadt zehn Institute.

Die Verflüssigungsleistung angegeben in ausgegebenen Litern LHe in Transportkannen betrug zum Beispiel 38000 Liter im Jahr 2008. Es wurden sogar schon Verflüssigungsleistungen von 80.000 Litern pro Jahr erreicht. Der Heliumbestand an der Anlage beträgt 7.000 Liter, das als Flüssig-Helium (LHe) im Wert von ca. 9 € pro Liter (Einkaufspreis) im Umlauf ist. Die Gasverluste der LHe-Nutzer schwanken je nach Sorgfalt der Nutzer und Betriebsbedingungen zwischen 1% und 6 %..

Das bei den Nutzern abdampfende Helium der zentral gelegenen Institute wird über etwa 4km Rohrleitungen zu der Rückverdichtungsanlage zurückgeleitet. Die weiter entfernten Institutet liefern ihr Heliumgas komprimiert in Gasflaschen-Bündeln zurück.

Tanks für flüssiges Helium
Speichertanks für flüssiges Helium

Anlagenkomponenten

  • Verflüssiger TCF 20 mit einer Verflüssigungsleistung 27 bzw. 54 Litern pro Stunde
  • Verdichter DS 170 mit einer Leistung von 100 kW
  • Ölabscheidung und Öladsorber
  • Gasregulierstation und Gastrockner
  • Speichertanks für 2600 bzw. 1100 Liter flüssiges Helium
  • Transport-Dewars
  • Reingasspeicher für 5m3
  • LN2-Tank für 11m3 flüssigen Stickstoff
Speichertanks für LN2 und He
Außenanlagen der zentralen Helium-Verflüssigung der TU Darmstadt

Rückgewinnungskomponenten

  • 2 Gasballone mit je 10 m3 zum Sammeln des rückgeleiteten Heliums
  • 3 Rückverdichter S&S, die je 40 m3 pro Stunde verdichten können
  • HD-Filterkombination
  • Hochdruckkompressor Seccant
  • 5 Hochdruckspeicher von insgesamt 17 m3
  • 2 Bündelstationen für insgesamt 12 Bündel Gasflaschen
  • 2 Einspeisstationen zum Befüllen und Entleeren von Einzelflaschen
  • Reingaseinspeisung in das Helium-Netz der TU Darmstadt