ICF用低温冷冻靶制备系统设计

ICF(惯性约束聚变)点火用低温冷冻靶①,需要在常温下,把气体高压渗透入直径1mm以内,厚度um数量级的靶球体内,最终压力:100MPa～150MPa,再由制冷系统降温至20K以下,此过程中,靶球的温度场也降温至20K以内.降温及清洗结束后,由送靶机构取出用于分层和物理诊断等.本装置实现冷冻靶的气体渗透充填、冷却降温、分层时的精确控温等过程.     

一种低温气体分离回收方法研究

介绍了一种适合于分离氦气中微量Kr、Xe、H2及其同位素的方法。对比了不同分离方法的特点,并最终采用低温分凝法来分离混合气体。设计了分离的流程及温度、压力等物理参数,通过分析和计算,确定了在合适温度下,可以分离提取出混合气体中的杂质气体,实现最终尾气中杂质气体所要求的浓度指标。并得出最终混合气体杂质浓度只与进气压力和冷冻温度有关的结论。     

真空绝热板在大型低温储罐上的应用

真空绝热板(VIP)由于其优良的绝热性能,已经在许多领域得到了广泛的应用,但在大型低温储罐上的应用并不多见。基于这一现状,从绝热效果、技术性以及经济性等方面,论述了真空绝热板在大型低温储罐中应用的可行性。分析表明,真空绝热板可以提高大型低温储罐的绝热效果,降低储罐建造难度和绝热层施工难度,而且还减少了绝热层厚度,降低了绝热成本,可以在大型低温储罐中逐步推广应用。     

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。     

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     

低温拉曼光谱分析流体包裹体盐度的条件约束

流体包裹体盐度及类型是分析地质流体作用的重要地球化学参数。NaCl-H₂O体系是地质体中最常见的流体体系之一,其盐度通常由显微测温法获得,而盐水合物的低温拉曼光谱不仅可以用来计算流体包裹体盐度,还可以区分盐水类型。理论上讲,低温冷冻条件下的流体包裹体并非均匀体系,单一测点的拉曼光谱具有较强的局限性,由其计算的盐度并不能代表整个流体包裹体的盐度。为了更好地了解低温条件下流体包裹体的相变特征及其拉曼光谱对盐度的响应,本文通过配置五种不同浓度的NaCl溶液,研究了其在低温下的结晶过程及拉曼光谱特征。结果显示,在反复冷冻与升温过程中,冰晶首先形成,而水石盐的形成依赖于盐溶液的浓缩,多形成于冰晶间的缝隙中。水石盐的四个拉曼特征峰中,p₁[(3 402±1) cm-1]和p₂[(3 419±1) cm-1]相对强度稳定,p₃[(3 432±2) cm-1]和p₄[(3 535±4) cm-1]相对强度随盐度增加发生大幅度变化,从而导致相同盐度样品不同测点的拉曼特征比值随盐度增加而愈发离散。因此,传统的流体包裹体单一测点低温拉曼测盐误差较大,数据分析显示多点测试统计平均值才能更好的反映流体的真实盐度。相对于强度和半高宽,总峰面积与盐度相关性最好,是计算盐度的首选参数。该研究阐述了低温拉曼测盐的实验操作和数据处理方法,并阐明了其在流体包裹体分析中的应用条件。尽管操作过程较复杂,但其抗干扰强,应用盐度范围广,计算结果可靠,是重要的测盐方法。     

环境压力对低温绝热气瓶蒸发率修正的试验研究

主要研究了环境压力对低温容器蒸发率的影响。在理论分析的基础上,使用容积为180L高真空多层绝热的低温容器,以液氮作为充装介质对5组不同环境压力下的蒸发气体量进行测量。结果表明,容器的蒸发率随环境压力的升高而增大,汽化潜热的是影响蒸发率变化的主要因素。为修正大气压力对低温容器蒸发率的影响起到了参考作用。     

基于逆布雷顿循环低温氦透平膨胀机测试平台研制

为了解决EAST低温系统中氦透平膨胀机不稳定性问题和开发新的国产氦透平膨胀机,中科院等离子体物理研究所低温工程研究室研制了低温氦透平膨胀机逆布雷顿循环氦制冷机测试平台,试验平台可以对多种结构类型的低温氦透平膨胀机进行测试,运行效果良好。     

低温辐射计黑体腔吸收率分析

低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统,其光辐射测量不确定度可达10-5量级,目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究,亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。由于低温辐射计采用低温超导状态下的电替代测量原理进行光辐射功率测量,发展低温辐射计的难点之一在于研制黑体吸收腔这一核心光辐射接收器件,并要求黑体腔在各波长下的吸收率都要达到0.999 9以上。为研制超高光谱吸收率的黑体吸收腔,系统性分析了各影响黑体腔光谱吸收率因素,在此基础上利用蒙特卡罗光线追迹方法重点研究了光谱波长、腔体长度、黑材料漫反射系数、黑材料吸收率和入射光空间位置等对斜底黑体腔光谱吸收率的影响。研究结果表明：在300～1 100 nm波长范围内黑体腔吸收率与其内壁涂黑材料的吸收率呈正相关,且在300～1 000 nm范围内的吸收率都达到了0.999 9以上,其中在700 nm处的吸收率取得最大值0.999 941 5,表明采用该类型黑材料的黑体腔只在300～1 000 nm范围内满足低温辐射计设计要求,后续需要根据仿真和测试结果对低温辐射计在不同波长下的光电不等效性进行修正;在黑体腔结构和口径确定的情况下,黑体腔吸收率将随腔长增加而逐渐升高,在40 mm后变化趋缓,并在65 mm后逐渐趋于平衡,考虑到低温辐射计低温舱对腔体尺寸的限制,认为腔体长度与口径之比为6.5时较为合适;黑体腔吸收率还受黑材料的漫反射系数影响,随着黑材料漫反射系数的提高,腔体吸收率呈现近似线性下降,所以在选择黑体腔涂黑材料时,在吸收率等指标相同的情况下应尽量选择镜面吸收黑;黑材料吸收率从0.8到1的变化过程中,腔体吸收率提升了0.05个百分点,且黑材料吸收率为0.92时腔体吸收率可达到0.999 9以上,表明黑材料在其有效工作波长范围内任一点的光谱吸收率都要大于0.92;腔体吸收率还受入射光投射的空间位置影响,光线位置越靠近斜底腔顶点处,腔体吸收率越高,但整体吸收率变化不明显,光线位置对腔体吸收率影响只有不到0.004个百分点,几乎可以忽略,认为斜底腔不同位置处的吸收率是均匀的。研究结果对低温辐射计黑体腔研制有一定参考价值。     

Comparison of pore water samplers and cryogenic distillation under laboratory and field conditions for soil water stable isotope analysis*

We used pore water samplers (PWS) to sample for isotope analysis (1) only water, (2) soil under laboratory conditions, and (3) soil in the field comparing the results with cryogenic extraction (CE). In (1) and (2), no significant differences between source and water extracted with PWS were detected with a mean absolute difference (MAD) always lower than 2?‰ for δ²H and 1?‰ for δ¹⁸O. In (2), CE water was more enriched than PWS-extracted water, with a MAD respect to source water of roughly 8?‰ for δ²H and 4?‰ for δ¹⁸O. In (3), PWS water was enriched relative to CE water by 3?‰ for δ²H and 0.9?‰ for δ¹⁸O. The latter result may be due to the distinct water portions sampled by the two methods. Large pores, easily sampled by PWS, likely retain recent, and enriched, summer precipitation while small pores, only sampled by CE, possibly retain isotopically depleted water from previous winter precipitation or irrigation inputs. Accuracy and precision were greater for PWS relative to CE. PWS is therefore suggested as viable tool to extract soil water for stable isotope analysis, particularly for soils used in this study (sandy and silty loams).