В ОИЯИ разработан дискретный теплообменник для рефрижераторов растворения Не³ в Не⁴

Устройство предназначено для применения в криогенных установках, включая рефрижераторы, способные достигать сверхнизких стационарных температур вплоть до 2 мК (0,002 К), что востребовано в фундаментальных физических экспериментах.

Конструкция теплообменника представляет собой плоский дискообразный корпус с двумя герметично разделёнными полостями, в каждой из которых размещена спечённая мелкодисперсная структура. Эти полости выполнены в виде двух соосно расположенных кольцевых каналов, находящихся в одной плоскости на внутренней стороне дна корпуса.

В дне и крышке теплообменника предусмотрены по два сквозных отверстия, в которые установлены патрубки для подачи и отвода концентрированного и разбавленного растворов Не³ и Не⁴ (гелий-3 и гелий-4). Патрубки располагаются на определённых диаметрах: элементы, отвечающие за одну фазу Не³, находятся на одной линии диаметра, один - сверху, второй - снизу теплообменника. Патрубки для концентрированного и разбавленного растворов повернуты относительно друг друга на 90°.

Спечённая структура может быть выполнена из многослойной спечённой плетёной проволочной ленты, обеспечивающей эффективный теплообмен. Кроме того, в корпусе, дне и крышке предусмотрены сквозные осевые отверстия одинакового диаметра, что способствует удобству монтажа и интеграции в систему.

Технический результат разработки - снижение температурной разности между входящими потоками жидкого гелия при одновременном уменьшении объёма Не³, необходимого для заполнения блока теплообменников. Это позволяет повысить эффективность работы рефрижератора при более компактной конструкции.

Разработка может найти применение в научных исследованиях, требующих работы в диапазоне миллиКельвинов, в частности, в области ядерной и квантовой физики.