用于CEPC探测器超导磁体的小型氦虹吸回路实验研究

在环形正负电子对撞机(CEPC)大型探测器超导磁体拟采用低温虹吸冷却系统的预研背景下,搭建了氦低温虹吸冷却回路实验平台,进行了气-液两相自然循环传热传质特性实验研究。实验测量了不同充装量下,压力、温度随热流量的变化规律,计算了实验段的表面传热系数。研究表明,充装率对热虹吸冷却循环具有重要影响,在40%55%合适的充装率下能够保证该系统的正常运行;另外实验段不同位置的表面传热系数不同,烧干先在上端发生,然后逐渐向下端发展。     

提高超导磁体保护装置可靠性的实验研究

我们采用低通滤波器抑制非失超尖峰干扰信号,研制成功可靠的超导磁体保护装置.该装置在几种类型超导磁体的保护中,都获得了良好的效果.简述了滤波器的特性,报道了典型的实验结果.     

超导磁体螺栓结合面低温振动特性研究

振动特性对于超导磁体的各类工程应用具有重要意义,螺栓法兰盘连接是超导磁体系统的一种常见的支撑结构类型,然而螺栓结合面在低温条件下振动特性的相关研究目前尚少见报道.本研究中设计加工了简化的连接结构,在室温和液氮温度对其螺栓结合面进行振动特性的测试分析.接下来,采用集中质量法进行建模,并利用振型、频率与质量矩阵、刚度矩阵的关系求解了不同螺栓预紧力情况下的刚度矩阵,得到了系统总刚度和结合面刚度.使用上述方法对振动测量数据计算发现,该结构的系统总刚度与结合面刚度都随着预紧力增大而增大,同时液氮低温条件可使系统总刚度和结合面刚度进一步增大.     

用于分离重离子的紧凑型两维超导磁体

北京中科健超导有限责任公司与北京科技大学共同设计和制作了一种用于分离重离子的紧凑型两维超导磁体 ,目前磁体已经通过测试。该磁体中心场强为 2特斯拉。为了结构上的紧凑 ,外侧的螺线管线圈中间放置水平线圈 ,型状如热狗 ,它使磁体在水平和垂直两个方向上都产生了供离子偏转的磁场     

液氮环境下的热载流子高功率微波探测器

为提高热载流子高功率微波探测器的灵敏度和降低环境温度对探测器性能的影响,开展了液氮环境下的热载流子探测器研究。提出了局部使用可阀合金块的BJ-100型热载流子探测器制作工艺,增强了探测器的抗温度冲击能力。测试结果表明,探测器硅片焊接的结合力大于4.9 N,能够承受从常温到液氮的反复温度冲击。利用100 kW微波源开展了热载流子探测器在室温和液氮环境下的灵敏度测试实验,结果表明：探测器输出波形与肖特基二极管检波器输出波形一致;在保持偏置电流相同的条件下,相较于常温环境,探测器在液氮环境下的相对灵敏度提升约20倍,输出电压可达V级。     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氦冷却方式相比,具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点;而脉管制冷由于冷端无运动部件,与传统的G-M制冷机相比,具有结构简单、运行可靠、振动小等优点.本文结合我们在液氦温区脉管制冷方面的技术,从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性,为后期系统的搭建奠定基础.     

用于磁分离的220mm 5T NbTi超导磁体的研制及实验

介绍一个用于磁分离研究用的NbTi超导磁体的研制和初步实验。超导磁体的内径为220mm,中心磁场为5T。初步实验结果表明在4.2K下,磁体经过多次失超锻炼后,中心磁场已达到4.66T,基本满足磁分离研究的需要。     

超导磁体低温液位监测单元的设计与实现

介绍了一种应用于超导磁体的低温液位监测单元的设计与实现.设计了压控电流源电路和电压-频率转换电路用于液氦的液位测量,并设计了电容-频率转换电路用于液氮的液位测量;设计了以STM32微控制器为核心的数字电路,用于压控电流源的控制、频率信号的处理和液位监测数据的数字化显示;同时通过CAN总线把液位的监测数据自动发送至上位机,完成液位监测单元的远程控制.测试结果证明了该设计的可行性.     

超导磁体气冷电流引线优化设计

提出了一种较为准确的计算超导磁体气冷电流引线最优长横比与电流引线末端流向低温容器热量的方法。根据电流引线的热平衡方程,利用程序设计,采用反复迭代、逐步逼近的方法,并以无氧铜材料为例,计算了10kA电流引线的长横比与流入低温容器的最小漏热。     

液氮中单管加注二氧化碳气体的实验研究

向饱和液氮中加注常温二氧化碳气体时,为形成细小而分散的固体二氧化碳颗粒以及充分且均匀的固液混合物,通过实验分别采用不锈钢盘管、大管径塑料管以及金属毛细管往液氮中加注一定流量下的常温二氧化碳气体,研究固液混合过程、凝固颗粒大小以及管路的堵塞状况。结果表明,不管是否经过预冷,大直径管道加注时,经过一段时间后管道必定发生堵塞;而毛细管加注则不会堵塞,但是气体流量会发生脉冲性变化。     

15 T高场复合超导磁体低温实验研究

大孔径高均匀度高场磁体是进行超导材料性能测试的必要条件之一.本文主要介绍了15 T高场复合超导磁体的低温励磁实验与结果.该磁体包括两个高性能Nb3Sn线圈、一个ITER Nb3Sn线圈和一个NbTi线圈,分别处于磁体的高、中、低场部分.磁体外径329.9 mm,高度401.44 mm,中心孔径77.5 mm,磁体中心磁...     

一种实验用交流超导磁体的研制

该文介绍了用于探测线圈法测量超导材料交流损耗的一种交流超导磁体的设计、加工与绕制。超导磁体设计采用成熟的螺线管磁体技术,磁体骨架为低温环氧树脂加工而成,所用超导线为NbTi/Cu复合超导绞线。为了满足磁体的稳定性,每两层超导线间留出了一条冷却通道。所绕磁体的磁场强度和均匀度都满足设计要求。     

FAIR收集环二极超导实验磁体的研究

为验证国际反质子和离子加速器(Facility for Antiproton and Ion Research-FAIR)收集环(Collector Ring-CR)二极超导磁体工程设计的可靠性,设计并制造了用于导体性能测试的实验磁体,借助基于有限元的ANSYS软件对其进行了分析,达到了实验磁体的强度要求,实验结果表明导体在低温下性能稳定。进行的研究为收集环二极超导磁体的研发提供了有益的参考。     

超导导体测试平台背场磁体降温实验研究

在成功建成世界首个全超导托卡马克装置EAST及加入ITER项目的基础上,我国正在进行聚变工程实验堆CFETR的设计工作。超导磁体作为CFETR主机系统重要的组成部分,其研制过程需要大电流、强磁场超导导体测试装置。文中详细介绍了超导导体测试平台的背场磁体系统,设计并研制了2kA二元高温超导电流引线、超导磁体失超探测及保护系统、低温系统,并开展了磁体降温及通电实验。     

FAIR二极超导磁体样机结构稳定性的初步研究

冷质部件的支撑是FAIR二极超导磁体样机中的关键部件,它们对于保持线圈的空间位形起到至关重要的作用,因此,对其开展稳定性的研究是十分必要的。为此,文中基于压杆稳定的理论和有限元法,对支撑进行了稳定性的研究,为支撑力学性能的评估、结构的优化设计和磁体样机的工程设计提供了参考依据。     

Design of a superconducting magnet for CADS

This paper describes a superconducting magnet system for the China Accelerator Driven System (CADS). The magnetic field is provided by one main, two bucking and four racetrack coils. The main coil produces a central field of up to 7 T and the effective length is more than 140 mm, the two bucking coils can shield most of the fringe field, and the four racetrack superconducting coils produce the steering magnetic field. Its leakage field in the cavity zone is about 5× 10^-5 T when the shielding material Niobium and cryogenic permalloy are used as the Meissner shielding and passive shielding respectively. The quench calculations and protection system are also discussed.     

小型NbTi磁体的失超传播特性研究

针对小型实验NbTi超导磁体,通过建立螺线管线圈正常态区域传播的数学模型来定性描述其三维传播特性,并就磁体失超的实验波形做深入分析,阐述绕组匝间及层间的热传导效应对磁体失超传播速度的影响,掌握实验磁体失超过程中的内阻变化曲线,为磁体的失超信号检测与保护奠定良好的理论基础。     

CICC超导磁体低温冷却设计

介绍了CICC(Cable-in-Conduit-Conductor)超导磁体低温冷却设计过程,并结合合肥强磁场科学技术研究中心超导磁体工程技术部预设计的CICC尺寸,重点阐述了超导磁体运行工况的确定原则及超临界氦迫流冷却运行模式下的制冷工质压降计算,初步确定预设计参数是否具有可行性。     

Physical design study of the CEPC booster

A physical design study of the Circular Electron-Positron Collider(CEPC) booster is reported. The booster provides 120 GeV electron and positron beams for the CEPC collider with top-up injection. The booster is mounted above the collider in the same tunnel. To save cost, the energy of the linac injector for the booster is chosen as 6 GeV, corresponding to a magnetic field of 30.7 Gs. In this paper, the booster lattice is described and optimization of the cell length is discussed. A novel scheme of bypass near the detector of the collider is designed.The extremely low magnetic field caused by low injection energy is studied, and a new ideal of wiggling bands is proposed to mitigate the low-field problem. Beam transfer and injection from the linac to the booster are considered.