EBIT装置零蒸发低温超导磁体系统的研制

介绍了EBIT(Electron Beam Ion Trap,电子束离子阱)装置零蒸发低温超导磁体系统的研制过程与超导磁体的性能测试结果。该系统中超导磁体由一对上下布置的分离线圈组成,中心最大磁场强度可达4.5T,在中心轴线上±10mm内磁场均匀度优于2×10-4,磁场衰减系数在8h小于1×10-4;同时其低温杜瓦系统采用双冷屏结构,并通过二级G-M制冷机冷却冷屏来降低液氦的蒸发量。超导磁体的性能测试结果表明满足用户基本要求。     

顶端加载、温度范围在300～1.4K的多功能交流测量恒温器

本文介绍了一台用于交流小讯号测量的低温恒温器.利用内液池减压,最低温度可达1.370K,并且在测量功率为0.15mW时,内液池液氦可以维持样品温度在1.4K达20小时以上.系统装置了在8T的背景磁场内最高可达0.18T的交变调制场,从而可以实现利用双交流法精细测量磁阻或霍耳系数随磁场变化的函数关系.试验结果表明,此恒温器具有低液氦蒸发量和可从1.3～300K连续控温的特点.用此装置对Co膜的霍尔系数测量的实验中,霍尔电压变化量的测量精度达到了0.5nV.     

HL-2M装置低温冷凝泵在抽气工况下的热负荷分析

采用理论计算和有限元实体模型的方法,对HL-2M装置低温冷凝泵及与其相连接的真空穿透结构进行了温度分布和液氦管热负荷分析。结果显示,低温冷凝泵中液氦管的热稳态热负荷为5.45W,粒子沉积的热负荷为75.68W,真空穿透部分的热负荷为5.04W。所得结果为后续的热应力分析、低温泵流速控制和低温系统的设计提供了参考。     

HL-2M装置低温冷凝泵在抽气工况下的热负荷分析

采用理论计算和有限元实体模型的方法,对HL-2M装置低温冷凝泵及与其相连接的真空穿透结构进行了温度分布和液氦管热负荷分析。结果显示,低温冷凝泵中液氦管的热稳态热负荷为5.45W,粒子沉积的热负荷为75.68W,真空穿透部分的热负荷为5.04W。所得结果为后续的热应力分析、低温泵流速控制和低温系统的设计提供了参考。     

一种零蒸发率低温超导磁体系统的研制

介绍了零蒸发率低温超导磁体系统的设计与研制。整个系统主要包含超导磁体与低温冷却两部分。超导磁体使用NbTi线绕制,采用主线圈加补偿线圈的结构,中心磁场强度最大可达5.7T。磁体通过4.2K级G-M制冷机冷却,同时每天可生产约5L液氦。系统自常温开机运行,约45小时后开始生产液氦,液氦液面高于超导磁体2/3时,停止氦气供给。磁体加电闭环运行后,系统可实现静态零蒸发率。     

EAST超导磁体系统液氦温度测量方法与误差分析

在EAST托卡马克核聚变实验装置中,超导磁体系统的热负荷计算、超导性能和及其运行稳定性都与运行温度有很大关系,因而要求液氦温度测量有较高测量精度.文中主要讨论EAST超导磁体系统中液氦温度测量的相关技术、误差来源及其影响,同时提出一系列减小误差的方法,取得了较好的实验运行结果,满足了工程要求.这些方法对低温微弱信号测量具有普遍适用性.     

零蒸发率超导磁体系统氦液化冷凝器的设计

零蒸发超导磁体系统利用制冷机作为冷源,常温氦气经预冷后直接液化为液氦。同时零蒸发超导磁体系统将冷却系统蒸发的饱和氦气或低温氦气冷凝再液化。整个试验过程无需加注液氦和补充液氦,实现液氦零损耗。其中氦气液化冷凝器是低温磁体杜瓦部分的核心部件,它的设计成败将直接影响系统能否实现液氦的零蒸发与零消耗。     

CAEP FEL-THz 2K氦低温系统建设及其试运行

中国工程物理研究院高平均功率太赫兹大型科研装置(CAEP FEL-THz)采用1.3GHz超导加速器,低温系统为超导加速器提供2K低温环境。低温系统于2016年上半年顺利完成试运行,具备160L/h@4.5K的液氦生产能力和优于66W@2K的冷量能力,保障了超导加速器正常稳定运行所必需的低温环境。据此,简要总结了2K氦低温系统的建设进展,并介绍了低温系统的试运行情况。     

多层绝热无液氮保护金属实验液氦杜瓦瓶的研制

由我们研制的几种杜瓦瓶表明,将多层绝热结构应用于低温液氦实验杜瓦瓶,代替液氮保护,可以得到良好的效果. 我们研制的口径为φ5120mm、φ150mm、φ200mm,内胆容积分别为10升、27升、38升,用铝箔和玻璃纤维纸作多层绝热结构的液氦实验杜瓦瓶液氦平均蒸发率分别为100毫升/小时、120毫升/小时、180毫升/小时,适于低温实验室推广使用. 另一个口径为φ120mm,内胆容积为10升,用喷铝涤纶薄膜和两个铜屏作多层绝热结构的液氦实验杜瓦瓶已使用六年,液氦蒸发率小于200毫升/小时.在该杜瓦瓶夹层中放有八个铜-康铜热偶温度计,提供了有关屏温分布的参考数据.     

ADS注入器Ⅱ10MeV加速器液氦分配系统设计

ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2K(液氦)超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。     

4M-2000A高温超导电缆制冷系统

介绍了我国新研制成的首条双通道热绝缘型 4 M- 2 0 0 0 A高温超导电缆制冷系统。该系统由 G- M制冷机提供制冷量 ,过冷液氮为冷却介质 ,通过液氮泵循环 ,组成一个闭式循环制冷系统。给出了制冷系统的调试结果。系统上装有温度、压力、流量、液位等测量仪表 ,并备有一个减压抽空系统 ,以附加提供制冷量     

低温直立管道中两相自然循环流动过程的数值计算

由于低温系统中直立管中喷泉现象对系统的危害有两点 :一是水锤冲击 ,二是系统卸压影响。文中建立了低温直立管两相自然循环流动模型 ,并且对喷泉过程进行数值仿真计算 ,给出汽弹的大小和汽弹涌出管段破灭的时间间隔。数值计算结果为分析低温输液系统安全性提供基础     

大块永磁铁低温剩磁测量技术研究

通过对霍尔探头低温标定系统改进, 建立了大块永磁铁低温剩磁测量系统(CRMS). 以尺寸为40 mm×40 mm×10 mm的矩形NdFeB永磁铁(N50M)为例, 对低温剩磁测量方法进行了研究, 结果表明, 影响低温剩磁测量可靠性主要因素有: 霍尔探头低温标定, 霍尔探头位置, 温度漂移与材料低温热膨胀等. 如果测量方法一样, 永磁铁低温剩磁测量重复性好于0.1%. 实验为低温波荡器等高精度永磁装置大块永磁铁低温剩磁测量与研究创造了条件. 关键词： 大块永磁铁 低温剩磁 测量误差 低温波荡器     

2K超导低温垂测控制系统关键技术

根据加速器驱动次临界系统质子超导直线加速器样机(CAFe)对于低温垂测系统的要求,设计了2K超导低温垂测控制系统。该系统的主要难点之一是用简单可靠的方式实现2K过程控制,二是对回温过程中杜瓦内压强的控制。为了解决这两点,本工作使用实验物理与工业控制系统中的集成包Sequencer实现了对气体置换、腔体降温等顺序过程的控制,能够方便实现多种流程控制。对于回温过程,使用可编程逻辑控制器等部件作为硬件控制部分,使用模糊PID控制加热器来稳定杜瓦内压强,相较于传统的PID能够实现更小的响应时间和超调量,最终为实现2K超导低温垂测控制系统提供了可行高效的解决方法。     

BEPC II氦低温系统的初步设计

低温超导技术将应用于第二代北京正负电子对撞机 (BEPC II)。文中所设计的大型氦低温系统将为第二代北京正负电子对撞机的三个磁体 :超导螺线管磁体、插入四极铁磁体和高频超导腔磁体提供 4 .5 K下 80 0 W的冷量和 6 0 .0 L/ h的液氦产量。由于每个用户都有其特定的工作要求 ,该系统为每个用户配置一个控制杜瓦 ,以满足磁体的工作要求。     

冷冻靶制备用低温氦气循环系统

常温高压渗透充气、低温冷却的冷冻靶球,需要20K以下的低温循环氦气,用于冷却高压渗透室和低温恒温腔。本套系统采用GM制冷机为冷源,采用专用氦压缩机为循环泵,设计高效率的回热式换热器,实现末端的20K以下低温氦气,通过低温氦气冷却终端部件,实现了20K的低温恒温环境和渗透室的冷却。     

Measurement of 3-D displacement of cambered mirror of cryogenic optical system using white light speckle method

We report a method measuring 3-D displacement of cambered mirror for cryogenic optical system using white light speckle photography with double light sources and double cameras. Data acquiring and processing based on a digital image processing system is described. The 3-D displacement and displacement vector distributions in two low-temperature ranges are measured.     

Study on cooling process of cryogenic system for superconducting magnets of BEPCⅡ

In the upgrade project of the Beijing Electron Positron Collider(BEPCⅡ),three superconducting magnets are employed to realize the goal of two orders of magnitude higher luminosity.A cryogenic system with a total capacity of 0.5 kW at 4.5 K was built at the Institute of High Energy Physics(IHEP)to support the operations of these superconducting devices.For preparing the commissioning of the system,the refrigeration process Was simulated and analyrzed numerically.The numerical model Was based on the latest engineering progress and focused on the normal operation mode.The pressure and temperature profiles of the cryogenic system are achieved with the simulation.The influence of the helium mass flow rates to cool superconducting magnets on the thermodynamic parameters of their normal operation is also studied and discussed in this paper.     

低温辐射计热结构设计与分析

低温辐射计利用低温超导下的电替代测量原理,将光辐射计量溯源到可以精确测量的电参数测量,是目前国际上光功率测量的最高基准.本文实验研究了低温辐射计的热路结构,系统分析了腔体组件与热链材料的热学特性对低温辐射计响应率和时间常数特性参数影响的机理.在此基础上,设计了由黑体腔、热链和支撑结构组成的热结构机械件,搭建了低温辐射计特性参数测试系统,并针对OHFC铜、6061铝、304不锈钢和聚酰亚胺四种不同热链材料测试了低温辐射计的时间常数和响应率,时间常数跨度为23—506 s,响应率跨度为35.5—714.8 K/W.结果表明,在腔体组件确定的情况下,通过调节热链的材料和结构,可以实现对低温辐射计特性参数的调控.实验结果对低温辐射计特性参数指标分配和指导下一代低温辐射计的研制具有一定参考价值.     

自然循环预冷和低温热管耦合系统的初步实验研究

介绍的高效低温传热方法主要包括 :自然循环冷却法和基于自然循环预冷及低温热管的高效低温冷却方法。自然循环冷却法的特点是在大温差条件下实现物体的快速冷却。一旦被冷却物体到达或接近低温液体的温度 ,将产生循环动力不足的情况 ,必须采用诸如气体引射或容器自增压等方法加以解决。而低温热管的特点在于能在小温差条件下 ,传递大量的热能。文中将自然循环预冷法及低温热管技术有机结合 ,综合自然循环和低温热管的优点 ,取长补短 ,既可以在很短的时间内使被冷却物体的温度降低下来 ,又可以保证被冷却物体的温度波动较小。文中还详细给出了基于自然循环预冷及低温热管的高效低温传热单元的设计及试验结果