230MeV超导质子回旋加速器超导磁体的预冷与降温

正230MeV超导质子回旋加速器主要由主磁铁、超导磁体、高频系统、离子源系统、引出系统等多个子系统组成,旨在制造一台能用于临床质子治疗的高性能超导回旋加速器。超导磁体的结构示于图1,由超导线圈组件、冷屏、阀箱、低温恒温器、低温传输管线、线圈支撑杆和失超保护系统等组成。     

8mm回旋管用超导磁体系统的研制

本文描述了一个8mm回旋管用的超导磁体系统的研制。它的主磁场线圈中心轴磁场达到2.14T,均匀区长度为14.5cm,均匀度±3.84‰,利用超导开关可以闭环运行。副磁场均匀区长度为4.5cm,均匀度±1.43‰。杜瓦具有台阶型室温通道,上端直径74mm,下端直径140mm。杜瓦是直筒型的,装有超导磁体时液氦蒸发量为4L/h。     

8mm回旋管用超导磁体系统的研制

本文描述了一个8mm回旋管用的超导磁体系统的研制。它的主磁场线圈中心轴磁场达到2.14T,均匀区长度为14.5cm,均匀度±3.84‰,利用超导开关可以闭环运行。副磁场均匀区长度为4.5cm,均匀度±1.43％。杜瓦具有台阶型室温通道,上端直径74mm,下端直径140mm。杜瓦是直筒型的,装有超导磁体时液氦蒸发量为4L/h。     

国际热核聚变实验堆磁体线圈终端盒的设计

线圈终端盒（CTB）是国际热核聚变实验堆超导磁体系统的重要组成部分，其内部组件的漏热常常是整个磁体系统的主要漏热源之一，在很大程度上决定着低温系统的液氦消耗量。本文从降低热负荷的角度对CTB内部冷屏、超导电流传输线、电流引线、阀及冷却管路、外部盒体的设计进行了详细阐述，为最终结构的确定提供了理论依据。     

CFETR纵场超导磁体CICC导体低温冷却设计与分析

纵场磁体中导体低温超导性对整个托卡马克装置磁体系统的稳定具有重要作用。对纵场磁体的低温冷却系统进行热分析,确定线圈排布匝数、纵场磁体中心冷却孔以及盒壁内侧冷却孔的质量流速,并计算液氦在导体中心冷却孔流动时的沿程压降。分析结果表明:同种工况不同线圈排布磁体组件温差值各不相同,经过对比分析,纵场磁体选用154匝线圈排布方案。为确保纵场线圈盒体温度与导体铠甲的温度分别在20 K与5 K范围之内,线圈盒内侧壁面冷却孔质量流速为3.6 g?s~(-1),纵场磁体线圈导体内中心冷却孔质量流速为9.5 g?s~(-1),液氦流动沿程压降为1.72×10~5Pa。     

绕制预应力对MICE超导耦合磁体冷质量应力状态的影响

超导耦合螺线管磁体为μ介子离子化冷却实验装置(MICE)中的关键设备,其线圈内径1500mm,长度285mm,采用截面1.65mm×1.00mm的NbTi复合超导线,励磁到210A时,峰值磁场可达7.4T。在降温和励磁过程中,为减小导线窜动而导致失超,线圈绕制过程中需对导线和紧固带施加预应力。本文根据组合筒理论,得出了绕制过程中线圈和紧固带的预应力与冷质量内部应力分量的关系。采用有限元方法对线圈绕制、冷却和励磁3个连续过程进行动态仿真,分别分析了导线和紧固带绕制预应力的变化对冷质量内部各主要应力峰值的影响,得出线圈和紧固带绕制时满足磁体稳定性和结构安全的预应力优化结果,为MICE超导耦合磁体的研制及其他类似大直径、多层的超导螺线管磁体绕制提供理论依据。     

ADS注入器I超导短磁铁研制及测试

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)注入器I超导磁铁经过2012年模型磁铁(300 mm长磁铁)阶段后,因加速器物理设计需要,磁铁机械长度缩短到170 mm,截至到2014年共经过了三种结构类型的超导磁铁的研制。2014年7月在哈尔滨工业大学进行短磁铁的低温垂直测试,磁铁的各项性能指标都满足了设计要求,同时也验证了失超探测和磁场测量设备的可靠性。本文主要介绍170 mm长短磁铁的物理及结构、电流引线、失超保护以及超导磁铁裸磁铁的低温垂直测试情况。目前有两块超导短磁铁,两个超导腔已装入到测试恒温器中,并实现了2.1 K下的低温运行,超导磁铁的运行平稳,电流引线常温端也无结霜现象。     

230 MeV质子回旋加速器超导线圈力学分析及固化工艺研究

本文对230 MeV质子回旋加速器超导线圈进行了力学分析,对其在绕制、降温、励磁等不同工艺条件下的强度进行了校核,并对其固化工艺进行了研究。通过7次绕制与浸渍实验,得到满足超导线圈固化要求的主要工艺参数。根据以上研究结果制造的超导线圈在励磁过程中没有失超,验证了其具有良好的结构稳定性。     

上海电子束离子阱低温超导磁体系统的研制

介绍了上海电子束离子阱(Electron beam ion trap,EBIT)装置低温超导磁体系统的研制过程和测试结果.超导磁体由一对上下布置的Helmholtz线圈组成,中心最大磁场强度可达5.3 T,两线圈的峰值磁场偏差小于3×10-4 T,在中心轴线上±10mm内磁场均匀度好于2×10-4,磁场衰减率在8 h内小于1×10-4.低温系统采用双冷屏结构,通过二级G-M制冷机冷却冷屏来降低液氦的蒸发量.系统液氦灌注达到平衡后,液氦的平均蒸发量为1.1 L/h,基本满足了用户的要求.     

6万高斯超导 Wiggler 的研制和调束

我国第一台６万高斯超导Ｗｉｇｇｌｅｒ于１９９７年４月完成加工。经过磁场和低温参数测量，性能指标完全达到设计要求。１９９８年１月安装到合肥国家同步辐射实验室的储存环上。同年３月超导Ｗｉｇｇｌｅｒ调束成功。Ｗｉｇｇｌｅｒ磁场顺利到达６万高斯，１－３的硬Ｘ射线同步辐射光通过光束线前端到达观察窗。本文介绍这台超导Ｗｉｇｇｌｅｒ的主要性能及６万高斯超导Ｗｉｇｇｌｅｒ投入后对储存环工作点的影响和调试出束的方法。     

12.5特斯拉NbTi-Nb_3Sn组合超导磁体系统的研制

本文介绍了一个NbTi-Nb_3Sn组合高场磁体系统。该磁体的内外磁体可拆卸,并可分别使用。该磁体有效内径为30mm,中心场可达12.58T,可用于超导材料、结构材料性能测试,并可为其它一些物理实验提供高磁场条件。该磁体系统采用内外磁体分别供电,供电电源为两台300A稳流电源。磁体系统实验杜瓦采用内径为400mm的多屏绝热低温恒温器,在实验的过程中,正常液氦的消耗量约为1L/h。     

EAST全超导托卡马克装置失超保护检测技术的现状及发展

EAST装置是"九五"国家重大科学工程项目之一,做为世界上第一个全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,进行安全,准确,有效的失超保护是装置安全运行的首要环节。如何在全超导托卡马克装置这样复杂的电磁环境进行失超检测在世界上也无先例可寻。EAST上失超检测系统经过几十轮单饼超导线圈实验及两轮装置正式放电实验后逐步建立和完善起来,并已通过工程验收达到装置实验运行要求。主要介绍了EAST超导装置失超检测系统的基本结构和检测原理,同时还简述失超检测技术的发展并给出了实验结果。     

串列加速器升级工程低温恒温柜设备验收工作介绍

1情况简介 串列升级工程中的超导增能器主要由4个QWR铜铌溅射超导腔构成。低温恒温柜用于给QWR铜铌溅射超导腔提供4．2K的低温环境。为达到4．2K的低温,恒温柜的核心部分将利用液氦冷却;同时为了降低液氦的热负载,恒温柜的外围真空容器与核心部分间还将设置1个利用液氮冷却的冷屏。低温恒温柜总的设计指标为：常温下从大气状态抽真空到6×10^-5Pa所需的时间小于48h;静态热损耗小于10W;射频功率热损耗小于28W。     

日本利用超导磁体获得高强磁场

【《日本原子》1984年11月号第30页报道】日本国家金属研究所超导与低温材料研究小组于1984年10月30日宣布,他们成功地研制出一个超导磁体线圈,其有效内径为18cm,用(Nb-Ti)_3 Sn 多股线绕成,并在第一次励磁试验中获得了14.2特斯拉的高强磁场。     

稳态超导磁镜装置工程调试进展

本文扼要地介绍了稳态超导磁镜装置的概貌。给出了在1977——1982年期间装置真空系统、电气系统、粒子束物理对中、离子注入器、碳弧中性化室和捕集室低温超导系统的局部调试和装置联合工程调试的结果。通过对装置的局部调试和联调,达到了第一期工程指标。离子源能量100keV,引出总离子流0.7A,H_2~ 束在透镜入口达120mA,注入到捕集室中心为26mA,最高注入中性束等效流强为7.2mA。捕集室超导磁体在4.2K液氦条件下实现超导9h,当磁体升流133A时,捕集室中心磁场达21.7kGs。采用了冷凝吸附抽气技术,捕集室静真空度最高达4.8×10~(-9)Torr,注束时动真空度为3.5×10~(-8)Torr。     

超导极向磁场线圈磁场变化创世界纪录

在卡尔斯鲁厄研究中心的环形线圈试验装置(TOSKA)上,超导极向磁场线圈(POLO)在脉冲工作状态时磁场变化达到240特斯拉/秒(T/s)。这意味着,该磁场强度以每秒约500万倍地磁场强度变     

230 MeV超导回旋加速器测磁线圈校准

正磁场测量与垫补系统是230 MeV超导质子回旋加速器主磁铁系统的子系统之一。目前,230 MeV超导质子回旋加速器主磁铁、线圈、配套电源均已完成加工,磁场测量工作即将展开。磁能量法是加速器中常用的磁场测量方法。磁能量法原理简单,但误差来源较丰富,需要对感应线圈探头的面积进行标定。利用回旋加速器研究设计中心临时厂房的标准C型二极铁提供高均匀度磁场,校准时利用NMR测量探头进行磁场标定。通过多次校准,经计算后取平均值可得到感应线圈的面积与厂家所     

230 MeV超导回旋加速器磁场测量系统进展

正等时性是衡量一台回旋加速器的关键指标,需通过磁场测量评估。230 MeV回旋加速器要求测量的磁场范围为径向0～85cm、角向0°～360°的中心平面,最高磁场强度约为4.0T,要求的磁场测量精度为5×10~(-5)。计划采用感应线圈探头磁能量法进行磁场测量。目前,230 MeV超导回旋加速器磁场测量系统的主要进展如下。1完成磁场测量机械装置的研制测磁仪机械装置用于支撑测量设备和其他硬件,如图1所示。装置实现NMR探头伸入中心平面,获     

EAST低温系统的故障树分析

EAST是世界上进行聚变研究的先进超导托卡马克实验装置.低温冷却系统是EAST的主要子系统之一,担负着纵向和极向场线圈、纵场线圈盒、冷屏和电流引线的冷却功能,需保证其能长期稳定运行.本文运用故障树分析法来评价低温系统的可靠性,使用自主开发的软件RiskA建立低温系统的故障树模型并进行定量计算,得到系统的失效概率和部件的重要度,并提出改进建议,为系统的优化设计和提高可靠性提供参考.     

聚苯乙烯塑料微球高压充氢工艺研究

概要介绍了微球高压充氢原理及聚苯乙烯塑料微球高压充氢系统.该系统充入压力高达1×108 Pa,并利用调节液氦流速来控制系统温度.利用该系统,实验研究了高压氢气在低温下的相变行为及球壳材料的低温形变.