国内外加速器低温系统近况

超导腔和超导磁体是现代加速器的重要组成部分, 伴随着加速器技术的发展和更高束流能量和亮度的要求, 低温超导技术在加速器中得到了广泛的应用. 本文在对国内外几个典型的加速器上采用的低温超导技术进行了调研的基础上, 介绍了国内外加速器低温系统的近况.     

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。     

国内外加速器低温系统近况

超导腔和超导磁体是现代加速器的重要组成部分,伴随着加速器技术的发展和更高束流能量和亮度的要求,低温超导技术在加速器中得到了广泛的应用.本文在对国内外几个典型的加速器上采用的低温超导技术进行了调研的基础上,介绍了国内外加速器低温系统的近况.     

低温恒温器简介

在低温领域中,经常需要对低温恒温条件下样品的各种低温性能,如热物理性质、机械性能、光学物理性能、磁热性能及超导性能等进行测试。这就需要提供一种实验装置来维持样品的低温恒温条件。而低温恒温器是一种能够提供低温恒温条件并与外界热绝缘的低温装置,它应用广泛,是进行低温实验的必要设备。主要介绍了低温恒温器的概念、应用、分类、结构及其设计。     

高能加速器中的低温超导技术

 高能物理与低温物理本是两个独立的研究领域,在各自的能量区域里并没有重叠.然而低温制冷和低温超导技术在高能物理和高能加速器中,显示了相当高的应用价值.     

低温二次电子产额测试系统设计与研究

在合肥先进光源（HALF）建设中,由低温超导材料组成的真空部件被大量使用,尤其是超导高频腔。超导腔以高加速梯度、低束流阻抗、高无载品质因数和低运行成本等特点,成为21世纪国际上拟建的大型加速器的首选。而超导腔和低温真空室内表面的二次电子发射可能会引发电子云（EC）现象。超剂量的二次电子倍增功率沉积会引起低温区域热负载增加、超导腔失超等现象,因此降低超导高频腔内二次电子发射成为合肥先进光源设计过程中的巨大挑战。在常温材料二次电子产额（SEY）测试系统的基础上,作者自主研发设计低温样品架结构,使液氦流经样品台并通过热传导冷却样品,计算漏热来反推所需要的制冷量和液氦的消耗速率。在系统集成调试后进行降温性能测试,搭建了低温材料二次电子测试系统。     

低温法兰密封实验研究

低温真空密封法兰在航天、超导等行业中有着广泛的应用。如超导加速器中,为了达到真空密封要求,使用了大量的低温密封法兰,其密封性能的好坏直接影响了加速器是否能够正常运行。介绍了铝镁合金圈密封法兰、无氧铜圈CF刀口法兰、铟丝密封法兰真空密封关键影响因素,如扭矩、温度、螺栓种类,对真空密封性能影响研究结果。     

低温温度计标定装置的研制

国家大科学工程 HT- 7U托卡马克 (Tokamak)是一个全超导核聚变实验装置。装置主机由1 6个纵场 (TF)超导线圈和 1 2个极向场 (PF)超导线圈组成 ,分别采用 4.2 K和 3 .8K超临界氦迫流冷却。选用新型低温温度计 Cernox测量超导线圈系统的温度。文中介绍低温温度计标定装置的研制和温度计 Cernox的标定结果。     

超导低温垂测2K系统设计

为了检验加速器驱动次临界系统直线加速器中的超导腔性能,需要在超导腔装入低温恒温器之前进行低温超导测试(2K、4K)。为满足25MeV超导直线加速器调试运行,需要建造一套超导低温测试系统与实验平台,用来对超导腔的性能进行垂直测试,检验腔体是否达到设计目标,使其满足工程使用需求。     

低温恒温器控制可靠性优化及分析

低温恒温器安全阀和爆破片动作引起的低温系统故障对ADS注入器II直线加速器的运行效率和维护成本造成了较大影响。自行研制的多路调节阀手动控制器在不改变现有低温控制系统的前提下,实现了低温恒温器回气阀的冗余控制。通过运用独立失效可靠性模型,定性和定量分析改造前后低温恒温器控制的可靠性变化,证明低温恒温器控制可靠性得到了提高。该技术路线对CiADS低温控制系统的可靠性设计有借鉴意义。     

低温温度计标定精度影响因素的研究

在托卡马克核聚变实验装置中,装置的热负荷计算、导体超导性能和运行稳定性都与运行温度有很大关系,因而要求低温的温度测量有较高测量精度.文中主要讨论低温温度计在标定过程中各种因素对标定精度的影响,并提出一系列的解决办法,取得了好的标定结果,满足了工程的需要.     

点热源触发的超导复合材料低温广义热传导特性分析北大核心CSCD

本文针对超导材料在低温和跨温区环境下的热传导特性,基于广义热传导理论并考虑超导材料低温下的比热、热导率的温度依赖性,建立了一描述超导复合带材在点热源触发下的非线性热传导模型.采用有限元法进一步求解获得了超导复合带材低温和跨温区环境下的温度场演化特征.研究结果表明:低温下超导复合材料的参数温度依赖性对其温度分布与热传导特性有着显著影响,其随初始环境温度的升高而逐渐减弱;热松弛时间对低温下超导材料的热传导具有显著影响.另外,文中还讨论了超导复合材料不同铜超比对其低温热传导的影响等.     

低温恒温器设计

文中所述低温恒温器(cryomodule)主要用于近物所ADS注入器Ⅱ超导直线段,可以将粒子能量加速到10MeV。该低温恒温器包含β=0.09的162.5MHz HWR型超导高频腔、超导螺线管及cold BPM等冷质量部件,工作温度为4.2K,工作压力为1.2bar,冷却介质为液氦/氦气。超导腔及螺线管采用同一冷却回路,低温恒温器的设计满足超导腔的使用要求。     

35-110kV高温超导电缆终端低温恒温器热负荷分析

高温超导电缆终端是运行在低温的超导电缆芯向常温的高压母线过渡和制冷剂进出口的汇集组件,为了获得有效的超导电缆运行的低温环境,设计了一套电缆与终端可拆卸的恒温器,系统采用过冷液氮循环,液氮既是冷却介质,又是高电压绝缘介质。通过传热理论对恒温器的热负荷进行了计算,得到了用于35-110kV电压等级、额定电流交流2 000A的高温超导电缆低温恒温器主要漏热,尤其对终端交流电流引线进行了优化计算。计算结果表明,在现有设计结构下,恒温器的漏热量小于300W;从热负荷分布分析,电流引线漏热为主要漏热,支撑及传输管线的传导漏热占系统总漏热的22%左右。计算结果为该高温超导电缆终端低温系统的设计和进一步优化提供了依据。     

低温领域中低温恒温器的研究进展

在低温领域中，低温恒温器是最常用的一种测量样品在低温下性能的实验装置，样品常常需要在低温恒温的情况下，进行各种电学，光学，磁热性能等基础实验.文章深入解析并探究了低温恒温器的概念、组成、分类和结构，描述了低温恒温器的进展状况，并提出了未来恒温器发展的趋势。     

超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状

由于低温液体泵固有的低温工作环境可为超导材料提供冷却条件而省去制冷系统,将超导材料应用于低温液体泵具有显著优势。本文针对高可靠性低温液体泵在低温流体输送中的应用需求,介绍了传统低温液体泵的应用背景及其存在的问题; 总结了国内外超导技术应用于低温液体泵的研究现状,详细讨论了低温泵用超导电机、低温泵用超导磁悬浮轴承和其他结构超导低温泵的研究热点和发展趋势; 在此基础上,提出一种轴向磁通盘式电机驱动的超导磁悬浮低温潜液泵。其离心泵叶轮和盘式电机转子在超导磁悬浮轴承系统的悬浮支撑下可实现无接触转矩传动和无摩擦旋转运行,该新型结构超导磁悬浮低温潜液泵在结构上具有独特优势,其研发对推动超导低温液体泵技术具有促进作用。     

EAST装置内置低温冷凝泵低温分配阀箱的研制

在全超导磁约束核聚变试验装置EAST中,为了防止杂质从偏虑器靶板附近进入等离子体核心,为EAST长脉冲放电试验提供持续的排灰能力以及装置长冲放电等,低温冷凝泵是必不可少的部件之一,在装置真空室上下安装了内置低温凝泵以提高装置运行参数,为满足低温泵的低温条件,增加一低温分配阀箱给内置低温冷凝泵提供低温条件。文中介绍应用于EAST装置系统中的内置低温冷凝泵分配阀箱研制的技术要求、冷却流程、结构特征。     

中小型低温超导磁体中的低温技术

利用超导的零电阻和完全抗磁性,绕制的超导磁体可以较为容易地实现强磁场环境。超导技术和低温技术的发展也为超导磁体的推广应用提供了便利条件。从低温冷却技术、低温绝热技术和低温绝缘技术三个方面,分别阐述了在中小型超导磁体发展过程中先后应用的冷却技术,在低温杜瓦中为了抵消外部漏热影响而采取的低温绝热技术,以及在超导磁体制作过程中采取的低温绝缘技术。     

CERNOX CX-SD低温温度计使用方法

随着超导技术的飞速发展,超导装置运行过程中极低温测量技术成为一个重要的研究课题.国际上发展了许多特殊的温度测量方法,以精确测量绝对零度附近mK甚至μK量级的温度,同时对于需要具有较大温度变化范围的温度测量,例如从室温到绝对零度附近的温度测量也开发出了性能优越的温度计.在超导托卡马克核聚变实验装置的设计运行过程中,美国L...     

基于电力电子低温应用的超导电力集成研究

本文探讨了基于电力电子低温应用的超导电力集成的基本概念,分析了集成设计的基本原理.提出了超导集成低温功率系统应用的三种基础单元:超导集成低温DC/DC单元、超导集成低温AC/DC单元以及超导集成低温整流桥单元.它们将电力电子低温应用与超导电力应用有机的集成了起来,实现了无引线磁体功率系统、电压补偿型超导限流器以及无需偏压源的超导限流器等新的超导电力应用.最后讨论了实现超导集成低温功率系统的关键技术.