JP7348410B1 - サイクロトロン用の超電導マグネットシステム及びそれを有するサイクロトロン - Google Patents
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Abstract
Description
前記超電導装置は、超電導コイルを含み、前記超電導コイルは、前記マグネット容器端内に設けられ、前記マグネット容器端の液体冷却媒体又は気体冷却媒体に浸漬するのに適しており、
前記保護モジュールは、前記超電導コイルに接続され、前記保護モジュールは、前記超電導装置がクエンチしたときに前記超電導コイルを保護するものである。
低温装置10、
冷凍機20、第一段コールドヘッド21、銅シート211、平編銅線212、
第二段コールドヘッド22、熱交換管24、熱伝導部材25、
低温容器アセンブリ30、冷源容器端I、接続輸送管路II、マグネット容器端III、
第1真空チャンバ301、第2真空チャンバ302、
デュワー31、第1デュワー容器部311、第1デュワーフランジ3111、第2デュワー容器部312、デュワー接続管313、タイロッドデュワー部314、
コールドシールド32、第1コールドシールド容器部321、第1コールドシールドフランジ3211、第2コールドシールド容器部322、コールドシールド接続管323、タイロッドコールドシールド部324、
液体ヘリウム容器33、第1液体ヘリウム容器部331、第1液体ヘリウムフランジ3311、第2液体ヘリウム容器部332、液体ヘリウム容器接続管333、
第1支持ロッド34、第2支持ロッド35、
超電導装置40、超電導コイル41、第1コイル411、第2コイル412、電流リード線42、ヒートシンク43、
タイロッドアセンブリ44、タイロッド441、調整ナット442、骨格45、シールプレート46、束縛線47、航空ソケット48、
圧力安全アセンブリ50、圧力センサ51、圧力計52、安全弁53、低温防爆弁54、圧力安全管55、
真空安全アセンブリ60、真空防爆弁61、真空計62、真空管63、真空引き口631。
Claims (10)
- 低温装置と、超電導装置と、保護モジュールとを含むサイクロトロン用の超電導マグネットシステムであって、
前記低温装置は、冷凍機と、低温容器アセンブリとを含み、前記低温容器アセンブリ内には、冷却媒体が充填され、前記低温容器アセンブリは、マグネット容器端と、接続輸送管路と、冷源容器端とを含み、前記冷凍機は、前記冷源容器端に設けられ、前記低温容器アセンブリ内の冷却媒体に冷凍量を提供するものであり、前記接続輸送管路は、前記マグネット容器端と前記冷源容器端との間には接続して連通し、
前記超電導装置は、超電導コイルを含み、前記超電導コイルは、前記マグネット容器端内に設けられ、前記マグネット容器端の液体冷却媒体又は気体冷却媒体に浸漬するのに適しており、
前記保護モジュールは、前記超電導コイルに接続され、前記保護モジュールは、前記超電導装置がクエンチしたときに前記超電導コイルを保護するものであり、
前記低温容器アセンブリは、入れ子構造となるように外から内へ順次配置されるとともに互いに間隔を空けて設けられるデュワーと、コールドシールドと、液体ヘリウム容器とを含み、前記デュワーの内面と、前記コールドシールドの外面との間によって第1真空チャンバが形成され、前記コールドシールドの内面と、前記液体ヘリウム容器の外面との間によって第2真空チャンバが形成され、前記液体ヘリウム容器内には前記冷却媒体が充填され、
前記デュワーは、第1デュワー容器部と、第2デュワー容器部と、デュワー接続管とを含み、前記デュワー接続管は、前記第1デュワー容器部と、前記第2デュワー容器部との間には接続され、前記コールドシールドは、第1コールドシールド容器部と、第2コールドシールド容器部と、コールドシールド接続管とを含み、前記コールドシールド接続管は、前記第1コールドシールド容器部と、前記第2コールドシールド容器部との間には接続され、前記液体ヘリウム容器は、第1液体ヘリウム容器部と、第2液体ヘリウム容器部と、液体ヘリウム容器接続管とを含み、前記液体ヘリウム容器接続管は、前記第1液体ヘリウム容器部と、前記第2液体ヘリウム容器部との間には接続され、
前記第1デュワー容器部、前記第1コールドシールド容器部及び前記第1液体ヘリウム容器部は、入れ子構造となるように外から内へ順次配置されるとともに、前記低温容器アセンブリの前記冷源容器端を構成し、前記デュワー接続管、前記コールドシールド接続管及び前記液体ヘリウム容器接続管は、入れ子構造となるように外から内へ順次配置されるとともに、前記低温容器アセンブリの前記接続輸送管路を構成し、前記第2デュワー容器部、前記第2コールドシールド容器部及び前記第2液体ヘリウム容器部は、入れ子構造となるように外から内へ順次配置されるとともに、前記低温容器アセンブリの前記マグネット容器端を構成し、
前記冷凍機は、第一段コールドヘッドと、前記第一段コールドヘッドと熱交換する熱交換管とを含み、前記熱交換管内には冷却媒体が充填され、前記熱交換管は、前記コールドシールド接続管及び前記第2コールドシールド容器部の外面に沿って延在して熱交換循環回路を形成し、前記第一段コールドヘッドは、前記熱交換管及び前記熱交換管内の冷却媒体により前記コールドシールド接続管及び前記第2コールドシールド容器部を冷却し、
前記超電導コイルは、径方向の内側及び外側に設けられる第1コイルと第2コイルとを含み、前記第1コイルは、前記第2コイルの径方向の内側に位置し、前記第2コイルの超電導線の銅比は前記第1コイルの超電導線の銅比よりも大きく、前記超電導線の銅比は前記超電導線中の銅と超電導材料との体積比であることを特徴とする、サイクロトロン用の超電導マグネットシステム。 - 前記超電導マグネットシステムは、圧力安全アセンブリをさらに含み、前記圧力安全アセンブリは、圧力センサ、圧力計、安全弁及び低温防爆弁のうちの少なくとも1種を含み、前記第1液体ヘリウム容器部には、圧力安全管が接続され、前記圧力安全管は、前記第1コールドシールド容器部及び前記第1デュワー容器部を順に通過して外部に露出し、前記圧力安全アセンブリは、前記圧力安全管に設けられ、前記第1デュワー容器部の外側に位置し、及び/又は
前記超電導マグネットシステムは、真空安全アセンブリをさらに含み、前記真空安全アセンブリは、真空防爆弁及び真空計のうちの少なくとも1種を含み、前記真空安全アセンブリは、前記第1デュワー容器部に設けられることを特徴とする、請求項1に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。 - 前記超電導装置は、電流リード線をさらに含み、前記電流リード線は、前記冷源容器端に設けられ、前記超電導コイルに直列接続され、
前記冷凍機は、第一段コールドヘッドと、第二段コールドヘッドとを含み、前記第一段コールドヘッドは、熱伝導の方式により前記第1コールドシールド容器部及び前記電流リード線のヒートシンクを冷却し、前記第二段コールドヘッドは、前記液体ヘリウム容器内の前記冷却媒体を冷却するためのものであることを特徴とする、請求項1に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。 - 前記超電導装置は、タイロッドアセンブリをさらに含み、前記タイロッドアセンブリは、前記第2液体ヘリウム容器部に接続され、前記第2液体ヘリウム容器部の位置を調整するためのものであることを特徴とする、請求項1に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。
- 前記タイロッドアセンブリは、複数のタイロッド群を含み、それぞれのタイロッド群は、同一平面内に設けられる複数のタイロッドを含み、複数の前記タイロッド群が位置する平面は互いに垂直であり、前記タイロッドの一端は、前記第2液体ヘリウム容器部に固定され、他端は、前記第2コールドシールド容器部及び前記第2デュワー容器部を通過し、前記タイロッドの前記他端には、調整ナットが設けられ、前記調整ナットは、前記タイロッドを前記第2デュワー容器部に固定し、前記調整ナットは、前記第2液体ヘリウム容器部及び前記第2デュワー容器部の前記タイロッドの軸方向における相対位置を調整するために使用されることを特徴とする、請求項4に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。
- 超電導電源をさらに含み、前記超電導電源は、電流リード線を介して前記超電導コイルに接続され、前記超電導コイルの励磁及び消磁に使用されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。
- 前記保護モジュールは、エネルギー移動抵抗を含み、前記エネルギー移動抵抗は、前記超電導電源の両端に並列接続され、前記エネルギー移動抵抗の抵抗値は0.2Ωから3Ωの範囲内であり、
前記超電導マグネットシステムは、コントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記超電導コイルがクエンチしたときに、前記超電導コイルと前記エネルギー移動抵抗が直列接続されるように前記超電導コイルと前記超電導電源との接続を切断するように構成されることを特徴とする、請求項6に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。 - 前記コントローラは、前記超電導コイルのセグメント電圧と総電圧との比が所定の閾値を超えたときに、前記超電導コイルがクエンチしたことを判定するように構成されることを特徴とする、請求項7に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。
- 前記超電導コイルは、複数のセグメントコイルを含み、前記保護モジュールは、双方向ダイオードを含み、それぞれの前記セグメントコイルの両端には、前記双方向ダイオードに並列接続されることを特徴とする、請求項1に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステム。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載のサイクロトロン用の超電導マグネットシステムを含むことを特徴とする、サイクロトロン。
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