Wasserstoffkontaminationen in Flüssighelium - Untersuchungen zu problematischen, gelösten Kontaminationen im Kälteträger Flüssighelium

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Haberstroh
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511871157

Gegenstand der Untersuchung sind neuartige Problem, welche bei der Kühlung mit Flüssighelium - insbesondere bei Temperaturen unterhalb der Normalsiedetemperatur - weltweit berichtet werden. Es kommt hier zu einer Verlegung der feinen Passagen und damit zu einer Unterbrechung der Kühlung. In bereits erfolgten Untersuchen konnten Wasserstoffkontaminationen hierfür als Ursache identifiziert werden. Ferner konnte ermittelt werden, dass in den fraglichen Fällen bereits Konzentrationen im ppb-Bereich ausreichend sind. Die genauen Zusammenhänge sind noch nicht verstanden und sollen im beantragten Rahmen untersucht werden. Dies betrifft u.a. die Löslichkeitsgrenzen von Wasserstoff in Flüssighelium, die genaue Form des Vorliegens dieser Verunreinigungen und die Rolle von Neon als etwaige Ko-Verunreinigung. Innerhalb der vorgeschlagenen Untersuchung sollen drei Wege verfolgt werden: 1) Qualifizierung und Aufbau einer geeigneten Messmethode zur Bestimmung von Wasserstoff und Neon im unteren ppb-Bereich innerhalb von Heliumgas. Am vielversprechendsten haben sich bisher die Gaschromatographie in Verbindung mit einem RGD-Detektor und eine Emissions-Spektroskopie erwiesen. 2) Die messtechnische Bestimmung der Löslichkeitsgrenze von Wasserstoff in Flüssighelium. Hierzu notwendig ist der Aufbau einer Kryostatapparatur, beinhaltend die qualifizierte Messmethode zur Quantifizierung einer (beigemischten) Kontamination, sowie einer Laserbeugung zur Detektion von Feststoff. 3) Konzentrationsmessungen innerhalb üblicher LHe-Dewarbehälter, bzw. Heliumanlagen. Dies beinhalted die Etablierung einer Probenentnahmeprozedur ohne Verfälschung der Konzentrationsverhältnisse sowie den Einsatz der identifizierten Gasanalysatoren. Ziele sind damit die Bereitstellung einer geeigneten (und bislang fehlenden) Messmethode für diesen Arbeitsbereich (damit einhergehend das Entwickeln einer hierfür neuartigen Messmethode auf Basis der Emissions-Spektroskopie), das Entwickeln eines besseren thermodynamischen Verständnisses und einer besseren Beschreibung des kontaminierten Fluids inkl. der Bereitstellung von Löslichkeitsdaten sowie das Bereitstellen geeigneter Arbeits- und Detektionsmethoden.

• DFG-Verfahren: Weitere Gerätebezogene Förderung