研究用低温泵

（图片来源：Vanzetti Engineering。）

Vanzetti Engineering公司的低温泵被选中用于意大利国家核物理研究所（INFN）与撒丁岛地区政府旗下的Carbosulcis SpA公司合作的Aria项目。该项目包括一座用于生产高纯度富集稳定同位素的低温蒸馏塔。这些低温泵是该装置辅助回路的组成部分，用于在超纯氩主蒸馏装置中循环液氮。

Aria项目旨在撒丁岛建造一座低温蒸馏塔，用于生产高纯度富集稳定同位素。Aria项目是DarkSide-20k实验的重要组成部分，该实验将在意大利国家核物理研究所（INFN）的格兰萨索国家实验室（LNGS）进行，其目标是直接探测暗物质。暗物质的本质至今仍是个谜，它占据了宇宙的大部分，其丰度是构成我们今天可见一切物质的普通物质的五倍。因此，理解暗物质的本质是基础物理学领域的主要研究方向之一，因为它将对宇宙学、物理学和天体物理学的理解做出重大贡献。

DarkSide-20k实验由国际DarkSide合作组织运行，汇集了来自世界各地大学和研究机构的500多名研究人员。该实验将使用一种以液氩为闪烁液的探测器，用于探测弱相互作用大质量粒子（WIMP）的相互作用。根据一些理论，这种粒子是最有可能构成暗物质的候选粒子之一。该实验需要大量的贫氩，即不含³⁹A同位素的氩气。这促成了两个与DarkSide相关的项目：Urania和Aria。Urania项目正在科罗拉多州建造一座工厂，该工厂的地下设有一个洁净氩气源，该氩气源免受宇宙射线的污染。乌拉尼亚项目（同样由意大利国家核物理研究所 (INFN) 所有）将用于获取贫氩，这些贫氩将被运往撒丁岛，在那里由阿里亚项目的蒸馏塔进行进一步过滤和提纯。最后，纯氩将被送入格兰萨索国家实验室的 DarkSide-20 探测器中，用于开展研究。

咏叹调计划

“Aria项目蒸馏塔的主要目的是为DarkSide实验生产氩气。然而，由于它能够生产稳定的同位素（例如氧18、碳12、氮15以及其他可能的同位素），因此也具有重要的工业和商业价值，”该项目技术协调员兼INFN研究员Federico Gabriele解释道。 “稳定同位素的应用十分广泛，例如核医学的医学诊断、有机农业以及精密微电子技术。目前，全球仅有少数几家工厂生产这些物质，且采用的方法也各不相同，例如需要消耗大量能源的离心法。而Aria项目则利用了这些物质的相对挥发性——实际上，该项目通过根据挥发系数分离同位素来进行蒸馏——从而显著降低了生产成本。考虑到目前这些物质的日产量仅为几十公斤，而市场需求却在快速增长，我们便能看出该项目的重要性以及这座工厂的巨大潜力。即使在工业层面，这座工厂的类型和规模也将是独一无二的。”

始于2015年的Aria项目需要一口约350米深的井来固定蒸馏塔，因为在地面上建造同等尺寸的支撑结构是不可能的。因此，项目组决定利用位于撒丁岛南部省份、由撒丁岛大区所属的Carbosulcis SpA公司运营的一座煤矿的350米深竖井。

“原型装置 Seruci 0 以矿场命名，目前正在建设中。与最终系统将使用的塔柱相比，这是一个缩小版的塔柱，”Federico Gabriele 解释道。“最终系统将使用 28 个中央模块，而这个塔柱则由一个中央模块、一个顶部模块和一个底部模块组成，并且安装在地面上而不是地下。塔柱运行所需的所有设备都与最终装置 Seruci 1 所使用的设备相同。一旦所有测试完成，支撑结构在竖井中安装完毕，Seruci 0 将被拆解，并在最终安装地点重新组装，届时将使用项目设想的 28 个模块，总高度约为 350 米。”

液氮低温泵

最终项目包括建造蒸馏塔（系统的核心部件）和液氮制冷系统。Vanzetti Engineering提供的设备包括两台液氮增压泵，用于将液氮从塔底输送到塔顶，它们安装在辅助制冷回路中。这两台相同的VT-1系列往复式低温泵互为备份。简而言之，该过程涉及两种低温流体之间的持续热交换，从而导致塔内较重的氩气层自然流动。这种流动通过反复的蒸发和冷凝循环，促进氩气的极度提纯，其最终目的是去除可能影响暗物质科学实验结果的有害物质。

低温泵是该系统中少数安装在矿井底部的部件之一。之所以选择 Vanzetti Engineering 的 VT-1 型泵，是因为它们不仅能保证 350 米的扬程，而且即使在封闭的高湿度环境中也能完美且连续（24/24）运行。

方框：大气气体低温系统

氧气、氮气和氢气是生命、物质和能量不可或缺的小分子。如今，Vanzetti Engineering 已成为意大利知名的低温泵及系统供应商，其产品广泛应用于众多重要项目，这些项目不仅涉及液化天然气 (LNG)，也涉及大气气体。为了满足市场对气体控制、储存和调节设备的需求，Vanzetti Engineering 生产用于输送低温液体的泵和泵送系统，这些低温液体是通过大气蒸馏法在极低温度下获得的。空气的成分包括氮气、氧气、氩气、二氧化碳以及其他被称为工业气体或大气气体的气体。

根据流量和压力要求，Vanzetti Engineering 可提供往复式活塞泵以及单级和多级离心泵，包括外置式和潜水式。该公司位于意大利皮埃蒙特大区库内奥省，为众多不同行业的客户提供支持，这些行业包括：工业气体解决方案、热处理、焊接和切割、气化、氧气燃烧、水处理、食品冷冻和冷却、包装、石油化工合成、医用氧气供应、电子产品和新能源。

Vanzetti Engineering SpA成立于1984年，是意大利唯一一家专注于液化天然气（LNG）和空气气体低温设备设计与制造的公司。Vanzetti Engineering提供涵盖LNG价值链下游所有应用领域的广泛产品。

该厂占地 12,000 平方米，于 2015 年落成，设有低温泵和撬装设备的制造部门；这使得公司能够大幅提高其生产能力。