CN113053614A - 一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法 - Google Patents

一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法。该装置系统包括用于间接冷却超导磁体的筒体和杜瓦；上述的筒体包括筒体本体，筒体本体表面布置液氮盘管；液氮盘管一端设置液氮入口，另一端设置液氮出口；上述的筒体设置于杜瓦的内部空间，且液氮入口和液氮出口均通过设置于杜瓦的顶法兰的转接口与外部液氮管路相连接；杜瓦的内部空间分别通过管道连接真空泵和回收气囊，且与真空泵连接的管道上设置真空角阀，与回收气囊连接的管道上设置氦气阀门。本发明方法将超导磁体置于筒体中，将其置于杜瓦的内部空间，液氮通入液氮盘管进行超导磁体间接冷却。本发明避免了超导磁体产生大的温差对固化材料产生不可逆损伤风险。

Description

一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体 的方法
技术领域
本发明涉及一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法，属于超导磁体冷却技术领域。
背景技术
目前，对于超导磁体冷却技术，一般是使用直接冷却技术对磁体进行冷却。例如使用液氮将磁体预冷至80K，然后排出液氮，用液氦对其进行冷却；又或是使用常温氦气与液氮进行换热，用冷氦气冷却超导磁体。由于超导磁体一般使用环氧或石蜡进行固化，若使用前一种方法可能会使磁体产生较大的温度梯度，致使其产生不可逆的损伤。除此之外，若杜瓦内部液氮未排干净，液氦降温时会降低回收氦气的纯度，增大纯化器的负担，更甚者可能会堵塞液氦输液管；后者虽能保证磁体有较小的温度梯度，但需另外购置低温换热器以及相应控制设备，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法。
本发明提出了一种在超导磁体外侧设置带有液氮盘管的筒体来冷却超导磁体的方法，将超导磁体置于筒体内，整个磁体与筒体置于杜瓦的内部空间中。筒体材料使用导热性能优良的铜或铝，外侧设置液氮盘管。磁体冷却时，将液氮通入盘管，液氮的流动使得筒体成为一个80K的冷屏，包覆在超导磁体外侧，不与磁体直接接触，通过辐射传热和杜瓦内氦空间的气体对流传热向磁体传递冷量，使磁体冷却至液氮温度。冷却至液氮温度后，再对超导磁体进行液氦冷却。
本发明提供的用于间接冷却超导磁体的筒体，它包括筒体本体，所述筒体本体表面布置液氮盘管；所述液氮盘管一端设置液氮入口，另一端设置液氮出口。
本发明中，所述筒体本体表面布置液氮盘管具体可为所述筒体本体的外壁或内壁上布置所述液氮盘管，优选在外壁上布置所述液氮盘管。
上述的用于间接冷却超导磁体的筒体中，所述筒体的材料为铜和/或铝，所述筒体的材料选择耐低温、导热性能优良的材料即可。
本发明还提供了一种用于间接冷却超导磁体的装置系统，该装置系统包括上述的用于间接冷却超导磁体的筒体和杜瓦；
所述的用于间接冷却超导磁体的筒体设置于所述杜瓦的内部空间，且所述液氮入口和所述液氮出口均通过设置于所述杜瓦的顶法兰的转接口与外部液氮管路相连接；
所述杜瓦的内部空间分别通过管道连接真空泵和回收气囊，且与所述真空泵连接的管道上设置真空角阀，与所述回收气囊连接的管道上设置氦气阀门。
本发明中，所述杜瓦包括夹层空间和内部空间，如无特殊说明，一般指其内部空间。
上述的用于间接冷却超导磁体的装置系统中，通过在所述的用于间接冷却超导磁体的筒体的四周设置折边或吊耳将其悬挂至所述杜瓦的顶法兰上。
本发明进一步提供了一种采用上述用于间接冷却超导磁体的装置系统进行间接冷却超导磁体的方法，包括如下步骤：1)将超导磁体置于上述用于间接冷却超导磁体的装置系统中所述的用于间接冷却超导磁体的筒体中，然后将所述超导磁体和所述的用于间接冷却超导磁体的筒体置于上述用于间接冷却超导磁体的装置系统中所述杜瓦的内部空间中；
2)将步骤1)中所述杜瓦的内部空间通过所述真空泵抽真空，关闭所述真空角阀；
3)将液氮通过所述液氮入口通入所述液氮盘管中，观察所述杜瓦的内部空间中压力上升状况，确保整体密封性；
4)打开连接所述回收气囊的所述氦气阀门，使所述杜瓦内部空间为微正压，对所述的用于间接冷却超导磁体进行液氮间接冷却，冷量通过辐射传热以及所述杜瓦的内部空间中的氦气对流传热将所述超导磁体冷却。
上述的方法步骤2)中，所述真空泵抽真空至绝对压力为500～1000Pa。
上述的方法步骤4)中，所述冷却至温度均为80K。
上述的方法中，所述杜瓦内压力上升状况为压力上升值小于200Pa/10min。
上述的方法中，所述微正压可为表压0～1000Pa，且不包括0；具体可为0～100P。
本发明具有以下优点：
本发明方法能避免超导磁体产生较大的温度梯度，大大降低了由于温差过大而对固化材料(环氧、石蜡等)产生不可逆损伤的风险，且杜瓦的内部空间内持续为氦空间，无需进行抽空置换。
附图说明
图1为本发明用于间接冷却超导磁体的装置系统的结构示意图。
图中各个标记如下：
1测试杜瓦；2超导磁体；3液氦筒体；4液氮盘管；5真空角阀；6氦气阀门；7回收气囊；8真空泵；9液氮入口；10液氮出口。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，为本发明用于间接冷却超导磁体的装置系统的结构示意图。
本发明用于间接冷却超导磁体的装置系统包括用于间接冷却超导磁体的筒体和杜瓦(具体可为测试杜瓦1，整个杜瓦空间均为氦气空间)。用于间接冷却超导磁体的筒体设置于杜瓦的内部空间，通过在用于间接冷却超导磁体的筒体的四周设置折边或吊耳将其悬挂至杜瓦的顶法兰上；且液氮入口9和液氮出口10均通过设置于杜瓦的顶法兰的转接口与外部液氮管路相连接。
杜瓦的内部空间分别通过管道连接真空泵8和回收气囊7，且与真空泵8连接的管道上设置真空角阀5，与回收气囊7连接的管道上设置氦气阀门6。
其中，用于间接冷却超导磁体的筒体包括筒体本体(具体为液氦筒体3)。筒体本体表面布置液氮盘管4；液氮盘管4一端设置液氮入口9，另一端设置液氮出口10。
进一步的，筒体(液氦筒体3)的材料选择耐低温、导热性能优良的材料，优选为铜和/或铝。
一种采用上述的用于间接冷却超导磁体的装置系统进行间接冷却超导磁体的方法，包括如下步骤：
首先，关闭氦气阀门6，打开真空角阀5，将杜瓦内部空间抽真空，抽至绝对压力为500～1000Pa时关闭真空角阀5；其次，将液氮通过液氮入口9通入液氮盘管4，液氮在盘管中流动使得液氦筒体3迅速降温至80K，观察杜瓦空间压力上升情况，确保杜瓦具有较好的密封性；最后，打开连接回收气囊7的氦气阀门6，保持杜瓦的内部空间为表压0～1000Pa(不包括0)微正压(具体可为0～100Pa，不包括0)的氦气空间，冷量通过辐射传热以及杜瓦的内部空间中的氦气对流传热将超导磁体2冷却至80K。

Claims (9)

1.一种用于间接冷却超导磁体的筒体，它包括筒体本体，其特征在于：所述筒体本体表面布置液氮盘管；所述液氮盘管一端设置液氮入口，另一端设置液氮出口。
2.根据权利要求1所述的用于间接冷却超导磁体的筒体，其特征在于：所述筒体的材料为铜和/或铝。
3.一种用于间接冷却超导磁体的装置系统，其特征在于：该装置系统包括权利要求1或2所述的用于间接冷却超导磁体的筒体和杜瓦；
所述的用于间接冷却超导磁体的筒体设置于所述杜瓦的内部空间，且所述液氮入口和所述液氮出口均通过设置于所述杜瓦的顶法兰的转接口与外部液氮管路相连接；
所述杜瓦的内部空间分别通过管道连接真空泵和回收气囊，且与所述真空泵连接的管道上设置真空角阀，与所述回收气囊连接的管道上设置氦气阀门。
4.根据权利要求3所述的用于间接冷却超导磁体的装置系统，其特征在于：通过在所述的用于间接冷却超导磁体的筒体的四周设置折边或吊耳将其悬挂至所述杜瓦的顶法兰上。
5.一种采用权利要求3或4所述的用于间接冷却超导磁体的装置系统进行间接冷却超导磁体的方法，包括如下步骤：1)将权利要求3或4中所述的用于间接冷却超导磁体的筒体中，然后将所述超导磁体和所述的用于间接冷却超导磁体的筒体置于权利要求3或4中所述杜瓦的内部空间中；
2)将步骤1)中所述杜瓦的内部空间通过所述真空泵抽真空，关闭所述真空角阀；
3)将液氮通过所述液氮入口通入所述液氮盘管中，观察所述杜瓦的内部空间中压力上升状况，确保整体密封性；
4)打开连接所述回收气囊的所述氦气阀门，使所述杜瓦内部空间为微正压，对所述的用于间接冷却超导磁体进行液氮间接冷却，冷量通过辐射传热以及所述杜瓦的内部空间中的氦气对流传热将所述超导磁体冷却。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述真空泵抽真空至绝对压力为500～1000Pa。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述冷却至温度均为80K。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述杜瓦内压力上升状况为压力上升值小于200Pa/10min。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于：所述微正压为表压0～1000Pa，且不包括0。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11219814A (ja) * 1998-01-29 1999-08-10 Toshiba Corp 超電導マグネットおよびその予冷方法
JP2001044020A (ja) * 1999-08-02 2001-02-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd 伝導冷却型超電導マグネット装置およびその組立て方法
JP2003086418A (ja) * 2001-09-11 2003-03-20 Mitsubishi Electric Corp 極低温装置
JP2005203704A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Japan Superconductor Technology Inc 超電導磁石
CN101307862A (zh) * 2008-05-12 2008-11-19 中国科学院等离子体物理研究所 便于装卸的传导冷却超导磁体杜瓦
CN102436898A (zh) * 2011-12-07 2012-05-02 西部超导材料科技有限公司 一种低温超导磁体的冷却方法及其系统
CN103377788A (zh) * 2012-04-27 2013-10-30 中国科学院高能物理研究所 超导磁体系统
CN103606430A (zh) * 2013-11-14 2014-02-26 安徽万瑞冷电科技有限公司 高温超导磁体低温氦气自循环冷却系统
CN103985499A (zh) * 2014-04-19 2014-08-13 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统
CN104200951A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 中国科学院电工研究所 一种超导磁体冷却装置
KR20160086682A (ko) * 2015-01-12 2016-07-20 한국전기연구원 전도냉각형 초전도자석 냉각 시스템
CN110600220A (zh) * 2019-09-04 2019-12-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于超导磁体的双回路低温系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11219814A (ja) * 1998-01-29 1999-08-10 Toshiba Corp 超電導マグネットおよびその予冷方法
JP2001044020A (ja) * 1999-08-02 2001-02-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd 伝導冷却型超電導マグネット装置およびその組立て方法
JP2003086418A (ja) * 2001-09-11 2003-03-20 Mitsubishi Electric Corp 極低温装置
JP2005203704A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Japan Superconductor Technology Inc 超電導磁石
CN101307862A (zh) * 2008-05-12 2008-11-19 中国科学院等离子体物理研究所 便于装卸的传导冷却超导磁体杜瓦
CN102436898A (zh) * 2011-12-07 2012-05-02 西部超导材料科技有限公司 一种低温超导磁体的冷却方法及其系统
CN103377788A (zh) * 2012-04-27 2013-10-30 中国科学院高能物理研究所 超导磁体系统
CN103606430A (zh) * 2013-11-14 2014-02-26 安徽万瑞冷电科技有限公司 高温超导磁体低温氦气自循环冷却系统
CN103985499A (zh) * 2014-04-19 2014-08-13 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统
CN104200951A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 中国科学院电工研究所 一种超导磁体冷却装置
KR20160086682A (ko) * 2015-01-12 2016-07-20 한국전기연구원 전도냉각형 초전도자석 냉각 시스템
CN110600220A (zh) * 2019-09-04 2019-12-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于超导磁体的双回路低温系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张楷浩等: "制冷机传导冷却的超导磁体冷却系统研究进展", 《浙江大学学报 工学版》 *
林敏鹤等: "气氦强迫冷却超导磁体试验装置系统", 《低温物理》 *

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