ヘリウムサイクルの高効率化を志向した液体ヘリウム移送装置の改良と簡易液量計の開発

ヘリウム(He)は貴重な資源であり、わが国では自国で産出できないため、その全てを輸入に頼っている。その一方で液体Heは主要な極低温寒剤のひとつとして分析装置等に多量に用いられている。このことから、個々の大学レベルでは、研究に使用したHeを高い効率で回収し再液化して研究に再供給する、といったサイクルを確実に継続することが重要である。本研究では、可搬式He容器内の液量推定を容易にすること、および、Heトランスファー時の加圧用バルーンが破損しにくくなるような措置を講じることにより、液体He利用者がヘリウムを損失しにくいよう装置を開発・改良することを目的とした。可搬式液体ヘリウム容器内の液量推定を簡便に行えるようになることを目的として、制振ゴムとL字型の部品とを用いた重量計を製作した。フックの法則により容器の質量を制振ゴムの変位の関数として検知し、この微小なゴムの変位をL字型の部品により定規で読みとれる程度に拡大する方式をとった。本研究で製作した重量計を用いると、70kgまでの容器の質量を1kg程度の精度で測定できることが分かった。この精度は、容器内の液体Heの量をおよそ8Lの精度で推定することに対応しており、当初の目的に照らすと十分な精度を得ることはできなかった。しかしながら、仮にこの重量計を液体窒素に使用することを考えるとおよそ1Lの精度で液量を推定することができるため、液体窒素容器の場合には利用可能である。Heトランスファー時に使用する加圧用バルーンは、操作を誤るとバルーンが破裂しHeガスを漏洩する危険性があった。本研究ではバルーンに安全弁と回収用ホースとを取り付けることにより、異常に圧力が上昇した場合にもバルーンの破裂によってHeガスを漏洩する可能性を抑えるとともに、安全弁から放出したHeガスも回収できる。現在は試作機を製作し、求める性能が得られているか検証しているところである。

ヘリウム(He)は貴重な資源であり、わが国では自国で産出できないため、その全てを輸入に頼っている。その一方で液体Heは主要な極低温寒剤のひとつとして分析装置等に多量に用いられている。このことから、個々の大学レベルでは、研究に使用したHeを高い効率で回収し再液化して研究に再供給する、といったサイクルを確実に継続することが重要である。本研究では、可搬式He容器内の液量推定を容易にすること、および、Heトランスファー時の加圧用バルーンが破損しにくくなるような措置を講じることにより、液体He利用者がヘリウムを損失しにくいよう装置を開発・改良することを目的とした。可搬式液体ヘリウム容器内の液量推定を簡便に行えるようになることを目的として、制振ゴムとL字型の部品とを用いた重量計を製作した。フックの法則により容器の質量を制振ゴムの変位の関数として検知し、この微小なゴムの変位をL字型の部品により定規で読みとれる程度に拡大する方式をとった。本研究で製作した重量計を用いると、70kgまでの容器の質量を1kg程度の精度で測定できることが分かった。この精度は、容器内の液体Heの量をおよそ8Lの精度で推定することに対応しており、当初の目的に照らすと十分な精度を得ることはできなかった。しかしながら、仮にこの重量計を液体窒素に使用することを考えるとおよそ1Lの精度で液量を推定することができるため、液体窒素容器の場合には利用可能である。Heトランスファー時に使用する加圧用バルーンは、操作を誤るとバルーンが破裂しHeガスを漏洩する危険性があった。本研究ではバルーンに安全弁と回収用ホースとを取り付けることにより、異常に圧力が上昇した場合にもバルーンの破裂によってHeガスを漏洩する可能性を抑えるとともに、安全弁から放出したHeガスも回収できる。現在は試作機を製作し、求める性能が得られているか検証しているところである。