低温地面支持设备系统CGSE中阀箱的方案和强度设计

低温地面支持设备系统CGSE是用于冷却第二代阿尔法磁谱AMS02的磁体组件并将超流氦注入AMS02磁体杜瓦的低温设备系统。介绍用于CGSE系统中气氦管路阀箱和液氦管路阀箱,介绍了阀箱的技术要求、方案设计、结构特征,并进行了强度校核计算,两个阀箱的筒体和下封头的壁厚为4mm,上封头的壁厚为5mm,能满足两个阀箱承受0．1MPa外压的强度要求。     

在低温液体纯化中采用金属丝网过滤技术的可行性研究

以金属丝网过滤器为研究对象,在介绍金属丝网的结构特点和过滤机理的基础上,论证了采用该种新技术获得超高纯低温液体的可行性.以太空条件下的液氦纯化为例,详细介绍了采用金属丝网过滤技术的液氦纯化系统,提出了过滤及再生方案,探讨了各过滤参数对过滤效率的影响,为进一步的试验论证提供参考.     

低温超高真空下用的直径520毫米的金丝密封圈

稳态磁镜装置超导磁体系统低温恒温器中液氦贮槽的上法兰,其密封圈直径为520毫米,要求工作在10—16k 的低温下和6.67×10~(-6)帕以上的超高真空环境中,为满足液氦的低温要求及烘烤的高温要求,选用金丝密封圈在法兰设计及密封圈安装等方面采取了一些措施:法兰与法兰圈获用加厚设计,台阶式密封结构;试验了两种密封圈安装工艺:法兰密封性能的液试验表明,第二种安装工艺在常温下漏率小于1.69×10~(-7)帕·升/秒:介绍了与整机一起进行的液氦试验:第二种安装工艺在充液氦后真空度达到6.67×10~(-7)帕,系统真空室剩余气体的氦分压小于1.33×10~(-9)帕,满足物理实验要求。     

超流氦杜瓦密封技术研究

介绍了超流氦制冷技术的现状与发展趋势,对超流氦特性、超流氦杜瓦技术以及密封技术进行了分析与研究,设计了多种密封结构,对5种纯金属和4种法兰结构分别在液氮、液氦温度下进行了密封性能实验,并取得了较好的实验结果,在液氦温度下,实测漏率≤(2～3)×10-8Pa·L/S.     

超导HWR腔垂直测试低温系统试验研究

中国科学院先导科技专项ADS(Accelerator Driven Suberitical,ADS)嬗变系统中超导HWR(half-wave resonator,HWR)腔垂直测试需低温系统维持4.2 K(液氦)的低温环境,低温系统降温过程包括氮气置换、液氮预冷、氦气置换和液氦冷却。通过实验建立了低温系统降温4个阶段不同测点温度随时间的变化规律,在此基础上,计算了液氦的消耗速率和杜瓦的静态热负荷,分析了低温系统在稳定工作状态时最佳的液氦补液时间间隔。结果表明:该低温系统满足超导HWR腔垂直测试需求,消耗液氮约175 kg、液氦约2 048 L,低温系统稳定工作时液氦体积消耗速率为32 L/h,杜瓦静态热负荷为21.36 W,液氦合理补液时间间隔为4 h,为后续超导HWR腔垂直测试提供了保障。     

单回路液氦脉动热管气液两相流数值模拟

为了探究液氦脉动热管的传热机理,建立了单回路液氦脉动热管的二维数值模型。基于多相流VOF(Volume of Fluid)方法对该模型进行了数值求解,模拟了该液氦脉动热管的初始状态以及运行状态。其中初始状态为气液交替分布的饱和静止状态。运行状态为方向变化的脉动流动状态,流型为塞状流。分析了液氦脉动热管的流动与传热特性。     

四极质谱计在容器累计检漏中的应用

液氦冷凝泵能获得非常高的极限真空度。这样,就对泵的总漏率提出了很高的要求。尤其是泵的核心部件——贮存液氦的内胆容器,对氦气的漏率要求就更高。因为该泵低温表面(<4.2K)对氦气的抽气作用是很小的。我们使用带电子倍增器的四极质谱计对该泵各焊缝和各密封连接部位进行定性检漏曾收到了很好的效果。然而,对液氦冷凝泵内胆容器来说,再     

空间环境试验舱液氦系统设计与测试

舱外航天服是航天员完成出舱活动的必要装备,为了确保出舱活动的顺利进行以及航天员的生命安全,针对舱外航天服的试验舱的设计与测试至关重要.本文根据航天试验的需要,设计了空间环境试验舱的液氦系统,并通过调试试验,对液氦系统的性能进行测试,表明该液氦系统完全可以满足技术要求.     

液氦传输管线的支撑设计和静力学分析

液氦传输管线是大型氦低温制冷设备高效运行和冷量运输的保障。为了设计出满足工程要求的管线,采用高真空多层绝热能减少管线的漏热。与此同时,选择合适的支撑结构和布置间距对减少漏热和满足强度要求是十分重要的。采用有限元软件ANSYS对液氦传输管线的支撑和补偿件等进行了静力学分析,结果表明:设计的液氦管线每间隔3 m布置一个支撑能很好的满足强度和减少漏热的要求;同时采用的波纹管进行低温应力补偿,对应力集中点进行了分析,模拟结果能满足强度要求,论证了管道设计的合理性和可行性。     

HL-2M氦回收纯化系统建设

核工业西南物理研究院正在建设的HL-2M托卡马克液氦低温系统中低温用户每周实验需消耗约16m~3液氦,所以设计了一套氦回收纯化系统,此系统包含了回收、储存、纯化三个部分。回收系统由两台流量分别为50m~3/h和100m~3/h高压活塞压缩机组成;储存系统由中高压储罐及气囊组成,最大存储能力6000m~3,其中4800m3高纯氦及1200m~3非高纯氦;纯化系统核心设备为纯化器,纯化器出口的氦气纯度达到99.999%以上。系统建成后最大氦气回收速率为150m~3/h。     

EAST超导托卡马克热负荷波动对低温系统液氦槽的影响

EAST超导托卡马克的纵场和极向场磁体均采用NbTi超导材料,由3.8 K超临界氦冷却.在托卡马克实验运行时,极向场的放电脉冲和等离子体破裂产生的交流损耗带来的热负荷增加,经过超临界氦流带到低温系统控制阀箱内的液氦槽和过冷槽,造成槽内的液氦蒸发量增加.蒸发的氦回到制冷机中,从而影响制冷机的稳定运行.通过对实际超临界管道和液氦槽、过冷槽中换热过程建立换热模型,进行热工分析,分析液氦槽和过冷槽中的压力等参数的变化,指导低温系统的设计.     

超流氦低温系统发展及涡轮冷压缩机的应用

2 K下大型氦低温系统已采用离心式涡轮冷压缩机在低温低压下对饱和液氦槽减压操作,以获得超流氦或过冷氦.介绍了2K温度级超流氦制冷机发展情况和涡轮冷压缩机在氦制冷系统中的应用,以及中国科学院等离子体物理研究所EAST超导托卡马克氦低温制冷机中过冷氦的制取过程.     

ADS 2K低温系统超流氦换热特性研究

以ADS 2K低温系统为研究平台,分析了恒温器结构参数中上升管与峰值热量的关系,测量了超导腔液氦池中不同工作温度下的超流氦峰值热量,最后给出了恒温器上升管的设计方法,并验证了ADS低温恒温器上升管设计的合理性。     

大型氦低温系统中的杂质净化

EAST是一个全超导的托卡马克核聚变实验装置,磁体采用超临界氦迫流冷却.磁体在降温过程中对氦气的纯度有很高的要求,净化系统是整个低温系统的重要环节之一,以防各种杂质气体在低温下凝结固化威胁低温系统的稳定可靠运行.理论分析了氦气纯化的基本原理及固定床吸附器的吸附机理,对低温纯化器的运行进行了阐述,并介绍了杂质成分检测系统,以对净化效果进行评估,实验得知氦气净化系统能满足低温系统氦气高纯度的要求.     

低温氦透平膨胀机转子临界转速求解

针对EAST低温氦透平膨胀机开启问题,对传统Riccati传递矩阵法进行了改进,利用Matlab强大的矩阵计算能力,结合PRO/E和CAD软件,综合考虑了影响转子临界转速的各种因素,编写出了高精度的计算程序,分析了EAST启动透平膨胀机B过程中转速随阀门开度和叶轮进口压力的变化曲线和实验数据,计算得出了透平膨胀机B转子的临界转速,为后来试验开启透平膨胀机和进行氦透平转子稳定性研究提供了理论依据。     

Operational Characteristics of the 200-m Flexible Cryogenic Transfer System

A proper cryogenic environment is essential for the operation of superconducting devices. A test area for the superconducting radio-frequency modules (SRF) has been established in the RF laboratory at National Synchrotron Radiation Research Center in Taiwan; these modules require much liquid helium during conditioning and performance tests; a cooling capacity of 120 W is expected for the acceptance test of the SRF module. The cryogenic environment of the test area is completed on transferring the liquid helium over a remarkable length of 205 m from the two cryogenic plants at Taiwan Light Source, with a valve box located at each end to control and to measure the cryogenic flow. Flexible cryogenic transfer lines of concentric four-tube type are chosen for both the supply of liquid helium and the return of cold helium gas. Functional examination of this long transfer system was first achieved with a 500-L Dewar in the radio-frequency laboratory; an SRF module was then installed in the test area for practical operation. The primary concern about the cryogenic transfer system is the heat loss; a measurement technique based on the principle of thermodynamics is developed and proposed herein. With the available sensors inside the valve boxes and the heaters inside the 500-L Dewar and the test SRF module, this technique has proved promissing from the measured results.     

一种用于冲击压缩实验的液氦温度低温靶

介绍了研制的一种液氦温度低温靶靶体。该靶体具有独立真空夹层与气冷屏,采用连续流减压降温的液氦制冷方式,在约100 Pa真空环境下,获得了稳定的4.2 K制冷温度。它可以用于氦等气体样品的冲击压缩实验。     

Efficient cryogenic design,a system approach

With the increasing stress on consumable budgets, the goal of decreasing helium consumption of cryogenic system components has become a major issue. Although much progress has recently been made (improvements in helium Dewar technology and high T_c magnet leads are good examples) the potential to improve efficiency is greater when the entire cryogenic system is viewed as an interacting unit.     

BEPC-Ⅱ低温系统的氦气净化技术

氦气净化技术是国家大科学工程北京正负电子对撞机重大改造(BEPC-Ⅱ)中低温系统的关键技术之一.在充分调研国内外大型低温系统氦气净化技术的基础上,结合自身情况,创造性提出氦气储罐内部处理及真空置换方案,一次性充入氦气,将储罐内氦气不纯度控制在40 vpm之内,同时辅之以80 K外置低温吸附器对氦气储罐内以及冷箱和超导设备端的氦气进行净化.高效而又经济的解决了BEPC-Ⅱ低温系统中的氦气纯度问题,成功地进行了制冷机的验收测试和超导设备的调试及运行.     

氦低温系统螺杆压缩机组运行分析及节能优化

主要分析了EAST全超导托卡马克可控核聚变装置低温系统的喷油螺杆压缩机组,对其运行状况做了一些分析研究,并分析导致压机等温效率偏低的原因;最后提出一些节能优化措施,改善螺杆压缩机组的运行状况.