Специалисты МРТ Крио выполнили нестандартную криогенную задачу — перелили жидкий гелий непосредственно из одного сверхпроводящего магнита Siemens Symphony в другой. Один из аппаратов выводился из эксплуатации и в дальнейшем должен был быть разобран и отправлен на утилизацию, однако внутри его криостата оставался значительный запас жидкого гелия.

Вместо того чтобы потерять дорогостоящий криогенный продукт при отеплении магнита, было принято решение сохранить его и использовать для второго рабочего аппарата. В донорском Siemens Symphony уровень жидкого гелия составлял около 40%, а в рабочем магните — приблизительно 50%. После выполненного перелива уровень в рабочем томографе удалось поднять примерно до 75%.

В результате клиент получил дополнительный запас жидкого гелия без необходимости закупать весь этот объем отдельно, а списываемый аппарат удалось подготовить к дальнейшему отеплению без бессмысленной потери оставшегося криогенного ресурса.

Исходная ситуация

На объекте находились два магнитно-резонансных томографа Siemens Symphony. Один из аппаратов изначально приобретался как источник запасных частей. В дальнейшем у него возникла неисправность криогенного оборудования, и возвращать томограф в полноценную эксплуатацию не планировалось.

Клиент принял решение использовать оставшиеся компоненты по назначению, после чего отеплить магнит и отправить его на утилизацию. Однако внутри криостата на тот момент еще находилось около 40% жидкого гелия.

Просто отеплить такой магнит означало бы фактически потерять весь этот объем: жидкий гелий постепенно перешел бы в газообразное состояние и был бы сброшен из системы.

Поскольку на объекте находился второй работающий Siemens Symphony с уровнем около 50%, возникло более рациональное решение — перелить гелий непосредственно из выводимого из эксплуатации магнита в рабочий.

Почему имеет смысл сохранять жидкий гелий

Жидкий гелий является одним из наиболее дорогостоящих ресурсов сверхпроводящего МРТ. Он используется для охлаждения магнитной обмотки до температуры около 4,2 К, при которой материал проводника переходит в сверхпроводящее состояние.

Если аппарат списывается, это не означает, что оставшийся внутри него гелий обязательно должен быть потерян. При подходящем техническом состоянии магнита и возможности безопасно подключить переливное оборудование жидкий гелий можно использовать повторно.

Особенно логично это в ситуации, когда на объекте находится второй аппарат, которому в ближайшее время все равно потребовалось бы пополнение уровня.

Чем перелив из магнита в магнит отличается от обычной заправки

При стандартной заправке МРТ жидким гелием к медицинскому центру доставляется транспортный сосуд Дьюара. Из него криогенная жидкость через специальную переливную линию поступает в криостат магнитно-резонансного томографа.

В данном случае источником жидкости являлся не транспортный сосуд, а другой сверхпроводящий магнит. Это делает задачу сложнее, поскольку необходимо одновременно контролировать состояние двух криостатов.

Инженерам необходимо учитывать:

• уровень жидкого гелия в обоих магнитах;
• давление в донорском и принимающем криостатах;
• состояние сервисных горловин;
• герметичность соединений;
• температурное состояние системы;
• потери при прохождении гелия через переливную линию;
• возможность безопасного прекращения процедуры в любой момент.

Подготовка Siemens Symphony к переливу

Перед началом работ специалисты оценили состояние обоих магнитов. Рабочий Siemens Symphony должен был иметь возможность принять дополнительный объем жидкого гелия, а система списываемого аппарата — обеспечить контролируемый отбор жидкости.

На подготовительном этапе проверяются давление, состояние соединений и доступ к сервисным портам. Поскольку температура жидкого гелия чрезвычайно низкая, даже небольшая ошибка при подготовке приводит к дополнительному испарению и снижает эффективность всей операции.

Чем лучше подготовлено оборудование и чем меньше теплоприток во время перелива, тем большая часть исходного жидкого гелия фактически попадет во второй магнит.

Как выполнялся перелив

После подготовки обоих аппаратов инженеры подключили специализированное криогенное оборудование и организовали контролируемое перемещение жидкого гелия из донорского криостата в рабочий.

Во время процедуры необходимо поддерживать условия, при которых жидкость движется в требуемом направлении, а давление в системах остается в допустимом диапазоне. Одновременно контролируется фактический прирост уровня в принимающем магните.

Перелив выполняется постепенно. Попытка резко увеличить скорость не означает, что получится сохранить больше гелия. Наоборот, чрезмерный теплоприток или нестабильный режим могут увеличить количество продукта, переходящего в газообразное состояние.

Исходные и итоговые уровни гелия

Перед началом работ показатели были следующими:

• донорский Siemens Symphony — около 40% жидкого гелия;
• рабочий Siemens Symphony — около 50%.

После завершения работ уровень жидкого гелия в рабочем магните составил примерно 75%.

Таким образом, часть гелия, которая могла быть безвозвратно потеряна при отеплении списываемого аппарата, удалось сохранить и использовать повторно.

Почему 40% в одном магните не превращаются в дополнительные 40% в другом

Проценты уровня гелия нельзя просто складывать. Даже если речь идет о двух аппаратах одной модели, процент на дисплее отражает уровень жидкости внутри криостата, а не универсальный объем в литрах.

Кроме того, при любой операции с жидким гелием существуют неизбежные технологические потери. Переливная линия, сервисные соединения и отдельные элементы системы имеют температуру значительно выше 4,2 К. При контакте с ними часть жидкого гелия испаряется.

Поэтому эффективность работы оценивают не по формуле «40% + 50% = 90%», а по фактическому уровню после завершения перелива и стабилизации системы.

От чего зависит эффективность перелива

Количество сохраненного жидкого гелия зависит от нескольких факторов:

• исходного уровня в донорском магните;
• температурного состояния обоих криостатов;
• качества переливной линии;
• герметичности соединений;
• скорости выполнения процедуры;
• опыта инженеров;
• состояния сервисной горловины;
• давления в двух магнитных системах.

Если оборудование подготовлено неправильно, значительная часть гелия может испариться еще до попадания в принимающий криостат.

Почему перед переливом важно проверить принимающий МРТ

Сам факт низкого уровня жидкого гелия еще не означает, что магнит нужно просто дозаправить. Сначала желательно понять, почему уровень снизился.

Если у рабочего аппарата неисправна криоголовка, есть утечка или другая проблема криогенной системы, полученный гелий может снова начать быстро уходить.

Именно поэтому перед подобными работами полезно оценивать состояние всего оборудования. О причинах ускоренного снижения уровня мы отдельно рассказывали в статье Почему уходит гелий в МРТ.

Что происходит со списываемым магнитом после перелива

После извлечения максимально целесообразного количества жидкого гелия донорский магнит можно готовить к дальнейшему отеплению и разборке.

Полностью исключить наличие гелия внутри системы одной операцией невозможно, однако экономически ценный запас жидкости уже не теряется просто из-за утилизации аппарата.

Дальнейшие действия зависят от планов владельца: аппарат может использоваться как источник запчастей, разбираться по узлам или полностью выводиться из эксплуатации.

Можно ли переливать гелий из любого МРТ в любой другой

Каждый такой случай необходимо оценивать индивидуально. Возможность перелива зависит от конструкции магнитов, сервисных соединений, их состояния и технических условий на объекте.

Нельзя рассматривать жидкий гелий в списываемом аппарате как обычную жидкость, которую достаточно перекачать насосом из одной емкости в другую. Работа ведется при криогенных температурах и с магнитами, сохраняющими сильное магнитное поле.

Поэтому перед выполнением операции инженеры определяют, возможно ли технически и экономически оправданно сохранить гелий в конкретной ситуации.

Как связана работа криогенной системы с сохранением гелия

После перелива задача криогенной системы рабочего МРТ — сохранить полученный уровень. Криоголовка охлаждает теплообменник и повторно ожижает пары гелия, а компрессор обеспечивает циркуляцию рабочего газа в контуре Cold Head.

Если один из этих элементов работает недостаточно эффективно, скорость испарения может оказаться выше скорости повторного ожижения.

Взаимодействие этих компонентов подробно описано в статье Криогенная система МРТ: устройство и принцип работы.

Экономический результат для клиента

Основная ценность выполненной работы заключается именно в рациональном использовании уже имеющегося ресурса.

Клиент в любом случае планировал вывести один Siemens Symphony из эксплуатации. Если бы магнит просто отеплили, оставшийся жидкий гелий постепенно испарился бы и был потерян.

Вместо этого специалисты МРТ Крио использовали его для второго аппарата и увеличили уровень жидкого гелия в рабочем магните приблизительно с 50 до 75%.

Это позволило сократить объем гелия, который пришлось бы в дальнейшем закупать отдельно, и одновременно подготовить донорский аппарат к утилизации.

Когда такой вариант особенно выгоден

Сохранение гелия стоит рассматривать при выводе из эксплуатации сверхпроводящего МРТ, если внутри криостата остается заметный уровень жидкости.

Типичные ситуации:

• томограф разбирается на запасные части;
• магнит отправляется на металл;
• восстановление аппарата экономически нецелесообразно;
• клиника меняет старый МРТ на другой;
• на объекте есть второй сверхпроводящий магнит;
• жидкий гелий можно использовать при обслуживании другого оборудования.

Чем выше остаточный уровень в списываемом магните, тем больше потенциальная экономия.

Результат выполненных работ

В этом случае инженерам МРТ Крио удалось решить нестандартную задачу и сохранить жидкий гелий, находившийся в предназначенном для утилизации Siemens Symphony.

Исходно в донорском магните оставалось около 40% жидкого гелия. Во втором рабочем Siemens Symphony уровень составлял около 50%. После завершения перелива показатель рабочего магнита достиг приблизительно 75%.

Вместо потери дорогостоящего криогенного продукта клиент получил дополнительный запас гелия в действующем аппарате и смог продолжить подготовку старого МРТ к отеплению и разборке.

МРТ Крио выполняет нестандартные работы с жидким гелием

Помимо стандартной доставки и заправки МРТ жидким гелием специалисты МРТ Крио выполняют нестандартные криогенные работы с магнитами различных производителей.

В том числе:

• перелив жидкого гелия между магнитами;
• сохранение гелия перед утилизацией оборудования;
• захолаживание и отепление магнитов;
• восстановление криогенной системы после ремонта;
• обслуживание криоголовок и компрессоров;
• поиск гелиевых течей;
• контроль давления и уровня гелия;
• подготовку сверхпроводящего магнита к выводу из эксплуатации.

Если МРТ планируется списать или разобрать, но внутри магнита остается жидкий гелий, перед отеплением имеет смысл оценить возможность его сохранения. В ряде случаев этот ресурс можно использовать повторно и существенно снизить расходы на обслуживание другого томографа.