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Die Vakuum-Cold-Box-Hüllen für flüssigen Wasserstoff und flüssiges Helium sind spezielle Speichersysteme, die für die Aufrechterhaltung von -253 °C (LH2) und -269 °C (LHe) unter Vakuumisolierung ausgelegt sind. Diese aus gefertigten doppelwandigem Edelstahl (304L/316L) Kühlboxen verfügen über eine mehrschichtige Isolierung (MLI) und Kupferstrahlungsschilde, um die Boil-off-Raten (BOR) auf ≤ 0,1 % pro Tag zu minimieren – entscheidend für die Konservierung hochwertiger kryogener Flüssigkeiten.
Vakuumisolierung : Ein 20–50 mm großer Vakuumspalt zwischen Innen- und Außenschale (evakuiert auf ≤1 Pa) reduziert den leitenden und konvektiven Wärmeeintrag um 99 % im Vergleich zur Umgebungsisolierung.
MLI : 30–50 Schichten aluminisierter Polyesterfolie (12 μm dick) mit Glasfaserabstandshaltern (25 μm) bilden eine Wärmebarriere und reduzieren die Strahlungswärmeübertragung um 98 %.
Kupfer-Strahlungsschild : Eine 0,5–1 mm dicke Kupferschicht, die dynamisch durch Rückgas oder flüssigen Stickstoff (auf -196 °C) gekühlt wird, fängt 70–80 % der Strahlungswärme von der Außenhülle ab.
Extreme Temperaturbeständigkeit
Hält thermischen Zyklen von -269 °C bis +50 °C ohne strukturellen Abbau stand, dank spannungsarmer Schweißnähte und niedrigtemperaturbeständigem Edelstahl (316L mit 40 J Schlagenergie bei -196 °C).
Die Innenhülle aus Edelstahl 316L (6–12 mm Dicke) widersteht Wasserstoffversprödung und Heliumpermeation, was für die langfristige Lagerungsintegrität von entscheidender Bedeutung ist.
Geringer Wartungsaufwand und Langlebigkeit
Die Vakuumintegrität wird alle 2 Jahre auf ≤1 Pa getestet, wobei austauschbare Zirkonium-Aluminium-Getterkartuschen (aktiviert bei 400 °C) die Vakuumlebensdauer auf über 10 Jahre verlängern.
Modulare Ventilkästen (z. B. die DVB-Serie von Demaco) integrieren Druckbegrenzungsventile, Füllstandstransmitter und Füll-/Ablassanschlüsse und ermöglichen so eine Wartung ohne Unterbrechung des Vakuums.
Sicherheit und Compliance
Zertifiziert nach ASME BPVC Abschnitt VIII, Division 2 (für kryogene Behälter) und EN 14620 (kryogene Lagertanks) und gewährleistet Konstruktionssicherheit für extreme Temperaturen.
Doppeldruckbegrenzungsventile (eingestellt auf 1,2-fachen Arbeitsdruck) mit Berstscheiben (1,5-facher Arbeitsdruck) bieten redundanten Überdruckschutz.
Wasserstoff-Energiespeicher : Massenspeicher für LH2-Tankstellen (5–20 m³ Tanks) zur Unterstützung von Brennstoffzellenfahrzeugen, mit BOR ≤0,08 %/Tag, um Wasserstoffverluste zu minimieren.
Medizinische Forschung : LHe-Speicher für MRT-Magnete (1.000–5.000 Liter Fassungsvermögen), Aufrechterhaltung von -269 °C, um supraleitende Spulen betriebsbereit zu halten.
Luft- und Raumfahrtantrieb : LH2-Speicher für Raketenstartrampen (100 m³ Tanks mit BOR ≤0,05 %/Tag), um die Treibstoffverfügbarkeit für Startfenster sicherzustellen.
F: Wie wird das Vakuum in der Kühlbox aufrechterhalten?
A: Nicht verdampfbare Getterpumpen (NEG) (auf Zirkoniumbasis) absorbieren kontinuierlich Restgase (H₂, O₂, N₂) aus dem Vakuumspalt und halten dabei einen Druck von ≤1 Pa ohne externe Stromversorgung aufrecht. Getter werden alle 5 Jahre durch Elektroheizung reaktiviert.
F: Können Kühlboxen unter der Erde vergraben werden?
A: Ja. Vergrabene Modelle umfassen kathodische Schutzsysteme (Opferanoden) zur Verhinderung von Bodenkorrosion und eine Betonaußenhülle zur strukturellen Unterstützung. Aufgrund der Aushubanforderungen ist die Installationszeit 20 % länger als bei oberirdischen Geräten.
F: Was ist der Kostenunterschied zwischen LH2- und LHe-Kühlboxen?
A: LHe-Kühlboxen sind 30–50 % teurer . aufgrund strengerer Reinheitsanforderungen (Heliumleckraten ≤1×10⁻⁹ mbar·L/s) und spezieller MLI mit höheren Schichtzahlen (50 gegenüber 30 Schichten für LH2) zur Bekämpfung der geringeren Temperaturdifferenz
