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零蒸發自供液氦的超導磁體液氦杜瓦瓶(二)

點擊次數:865 更新時間:2021-03-02

氦氣被趕到杜瓦上方的液氦貯槽中,被氦冷凝器冷卻。這樣,由于液氦杜瓦瓶上方的液氦貯槽和下方的超導磁體存在溫差,便形成了自然對流循環,超導磁體會不斷被下沉的冷氦氣冷卻,直至達到液氦溫度。在02MPa的正壓力, 則液氦貯槽內的氦液面計讀數會增大,G-M制冷機二級冷頭上的氦冷凝器將補充的氦氣液化,說明實現了自供液氦。圖3為杜瓦的降溫過程曲線,直接將浸泡式超此過程中,要不斷地給液氦杜瓦瓶內膽補充氦氣。導磁體從室溫冷卻至液氦溫度,用時96小時,制冷機吃氣量為一瓶高壓鋼瓶氦氣,約合氣體標準狀態(273K,101325Pa)下6立方米。在降溫和生產液氦過程中一直在補充室溫氦氣,液氦貯槽的冷屏溫度維持在58K,磁體內冷屏溫度維持在64K。杜瓦內膽的液面計顯示每小時氦液面升高0.25cm,即每小時可生產185毫升液氦,換算成氦液化率為4.4升天。
4漏熱估算
G-M制冷機冷頭的熱負荷有輻射漏熱,吊裝拉桿的傳導漏熱,固體支撐的傳導漏熱,頸管的傳導漏熱;二級冷頭的熱負荷有輻射漏熱,吊裝拉桿的傳導漏熱,測量線的傳導漏熱。磁體通電時,還有焦耳熱,接觸電阻發熱,渦流損耗發熱。杜瓦夾層真空度達到1.5×10-4Pa,殘余氣體漏熱很小,可以忽零蒸發自供液氦的超導磁體杜瓦配置住友SR DK-408D型號的G-M制冷機是用戶的要求,其二級冷頭在溫度4.2K時制冷量只有1.0W。而同類型的零蒸發并且可生產液氦的杜瓦,如美國略[2]。表1為各項漏熱的計算結果。根據漏熱計算,查G-M制冷機熱負荷曲線(圖2),可得知一、二級冷頭工作時的溫度應在38K和4.1K。在降溫和生產液氦過程中一直在補充室溫氦氣,一、二級冷頭均高于理論值。Quantum Design公司已商業化的超導量子磁強計(SQUID magnetometer) 杜瓦, 每小時可生產83.3毫升液氦[3],氦液化率約為2升/天,配置的G-M制冷機型號是住友SR DK-415E, 其二級冷頭在溫度4.2K時制冷量為1.5W。本杜瓦若同樣配置SR DK
結論
測量線的傳導漏熱
零蒸發自供液氦的超導磁體杜瓦可以將冷質量60kg的浸泡式超導磁體從室溫冷卻至液氦溫度,用時96小時。不補氣時可以長期維持零蒸發運行;補
5
實驗結果及分析從2007年3月至2009年6月共進行了7次降氣時可以生產液氦。與國外同類杜瓦相比,零蒸發
自供液氦的超導磁體液氦杜瓦瓶在熱絕緣方面具有技術領溫實驗,每次都順利地將超導磁體冷卻至液氦溫度。在預冷期間,只需保證電和冷卻水的供應。白天人工調節氦氣閥,使之略為正壓;晚上供氣量略小即可,無需人員看管,負壓運行是容許的,次日視內膽
先優勢,已申請實用新型**并獲得了授權。

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