KR20080038021A

KR20080038021A - Cooling apparatus for superconducting magnet

Info

Publication number: KR20080038021A
Application number: KR1020070106990A
Authority: KR
Inventors: 김동락; 이병섭; 최연석; 양형석; 유종신
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2008-05-02
Also published as: KR100958748B1

Abstract

A cooling apparatus for a superconducting magnet is provided to prevent an operation stop due to recharge of a helium refrigerant by reusing the helium refrigerant through circulation in equipment, thereby improving equipment operation efficiency. A storing unit(20) is installed inside a vacuum vessel(10) and charged with helium(23) to store a superconducting magnet(21). A helium storage tank(30) supplies a helium refrigerant(33) to the storing unit. A Joule-Thomson cooler(40) cools the helium refrigerant supplied from the helium storage tank at a temperature lower than 4.2K and cools the helium stored in the storing unit through the cooled helium refrigerant to cool the superconducting magnet. A helium gas compression apparatus(50) compresses a helium gas(53) generated after the cooling of the superconducting magnet. A helium re-liquefaction apparatus(60) re-liquefies the helium gas passing through the helium gas compression apparatus to supply the re-liquefied helium gas to the helium storage tank.

Description

Cooling device for high magnetic field superconducting magnets {COOLING APPARATUS FOR SUPERCONDUCTING MAGNET}

본 발명은 고자기장 초전도 자석의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크라이오스테트(CRYOSTAT)를 이용하여 장시간 고자기장 초전도 자석을 실현하여 운영하기 위해 줄톰슨(JOUL-TOMSHON) 냉각기와 헬륨의 밀폐 재순환되는 고자기장 초전도 자석의 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a high magnetic field superconducting magnet, and more particularly, to seal the JOUL-TOMSHON cooler and helium in order to realize and operate a high magnetic field superconducting magnet for a long time by using CRYOSTAT. A cooling device for a high magnetic field superconducting magnet being recycled.

일반적으로 초전도 자석을 실현하기 위해서는 극저온 상태의 유지가 필요하고, 이를 위하여 액체 헬륨을 냉매로 사용할 필요가 있다. 이때, 냉각에 소모되는 액체 헬륨을 주기적으로 헬륨조에 보충하여야 한다.Generally, in order to realize a superconducting magnet, it is necessary to maintain a cryogenic state, and for this purpose, it is necessary to use liquid helium as a refrigerant. At this time, the liquid helium consumed for cooling should be periodically replenished in the helium bath.

이에 따라, 헬륨 순환장치와 진공용기 내에 헬륨 액화 장치를 갖춘 크라이오스태트가 개발되었으나, 줄톰슨 냉각기를 사용하여 4.2K 보다 낮은 온도를 달성하여야 하는 고자기장 초전도 자석용 크라이오스테트의 경우, 줄톰슨 냉각기에 필요한 헬륨 액화시 상온 실내에 탑재된 기름 윤활형의 압축 유닛에 의해 압축되어 공급되는 헬륨 가스는 수 ppm 농도의 기름 성분인

,

가스 등의 불순물을 포함하게 된다. 이에 따라, 줄톰슨 냉각기의 냉각부에 누적된 불순물을 제거하기 위해 주기적으로 냉각장치를 진공용기로부터 분리하여 유지 보수할 필요가 있다.Thus, a cryostat was developed with a helium circulator and a helium liquefaction device in a vacuum vessel, but in the case of cryostat for high magnetic field superconducting magnets, which must achieve a temperature lower than 4.2K using a Jules Thompson cooler, When helium liquefaction is required for the cooler, the helium gas compressed and supplied by an oil-lubricated compression unit mounted at room temperature is an oil component of several ppm concentration.

,

It contains impurities such as gas. Accordingly, it is necessary to periodically separate and maintain the cooling device from the vacuum vessel in order to remove impurities accumulated in the cooling portion of the Juli Thompson cooler.

이러한 냉각장치의 유지 보수 기간 동안은 초전도 자석의 냉각 온도가 상승하여 초전도 자석의 정상 상태에 영향을 미쳐 초전도 자석의 안정성에 영향을 미치는 문제점이 있다. 그리고, 때에 따라서는 초전도 자석에 전류를 재 인가하는 초기 설치 과정을 반복하여야 하는 문제점이 있다.During the maintenance period of the cooling device, there is a problem that the cooling temperature of the superconducting magnet rises, affecting the steady state of the superconducting magnet and affects the stability of the superconducting magnet. In some cases, there is a problem that the initial installation process of reapplying current to the superconducting magnet should be repeated.

한편, 크라이오스테트의 외부로부터의 열 침입을 헬륨 소비로부터 얻어진 냉각열을 이용하여 해결할 경우, 고 비용이 필요하기 때문에 열 차폐막을 설치하고, 열 차폐막의 냉각을 위해 비용이 저렴한 질소 가스의 증발을 이용하여 냉각 하는 방법이 이용된다. On the other hand, when solving the heat intrusion from the outside of cryostet using the cooling heat obtained from the consumption of helium, since a high cost is required, a heat shielding film is installed, and inexpensive nitrogen gas evaporation for cooling the heat shielding film is prevented. Cooling is used.

그러나, 질소 가스를 이용한 냉각 장치의 경우 증발된 질소 가스의 주기적 보충으로 인하여 사용자의 불편함을 야기 시키는 문제점이 있다. 그리고, 질소 보관 탱크의 설치를 위하여 보다 큰 진공용기가 요구되고, 전체적으로 초전도 자석의 크기가 커질 필요가 있는 문제점이 있다. However, in the case of a cooling device using nitrogen gas, there is a problem that causes inconvenience to the user due to periodic replenishment of evaporated nitrogen gas. In addition, a larger vacuum container is required for the installation of the nitrogen storage tank, and the size of the superconducting magnet as a whole needs to be increased.

따라서, 전술한 문제점을 극복하고자 저온 냉동기의 사용으로 이를 대체한다. 저온 냉동기를 사용할 경우 저온 냉동기의 여과기에 퇴적된 물질 등으로 인하여 주기적으로 진공용기에서 저온 냉동기를 분리하여 유지 보수 하여야 한다. Therefore, the use of a low temperature freezer replaces this in order to overcome the above-mentioned problem. In the case of using a low temperature freezer, the low temperature freezer should be separated and maintained periodically in a vacuum container due to the material deposited in the filter of the low temperature freezer.

그러나, 저온 냉동기를 유지 보수를 위해 정지시켰을 경우 상온 실내로부터 열 침입을 냉각기가 감당하여 시스템 과부하가 유발될 수 있는 문제점이 있다. 그리고, 저온 냉동기의 유지 보수에 따른 정상 운전이 이루어지기 어려운 문제점이 있다. However, when the low temperature freezer is stopped for maintenance, there is a problem in that the cooler can handle the heat intrusion from the room temperature room and cause the system overload. In addition, there is a problem that it is difficult to achieve normal operation according to the maintenance of the low temperature freezer.

고자기장 초전도 자석의 냉각을 위한 헬륨의 재충전을 위한 운전 정지됨을 방지하며, 헬륨 가스에 포함된 불순물의 제거를 위해 냉각기를 분리하지 않도록 함으로써, 연속적인 냉각 상태가 가능하게 한다. It prevents the operation stop for recharging helium for cooling of the high magnetic field superconducting magnet, and does not separate the cooler for the removal of impurities contained in the helium gas, thereby enabling a continuous cooling state.

헬륨 냉매를 공급하여 고자기장 초전도 자석을 냉각시키고, 냉각에 사용된 헬륨을 재사용 가능하도록 밀폐 순환가능하게 한다. A helium refrigerant is supplied to cool the high magnetic field superconducting magnets, and the helium used for cooling is hermetically circulated to be reusable.

또한, 헬륨 가스를 필터링하는 필터부재의 히터 및 불순물 제거장치를 장착하여 여과를 실시간으로 가능하도록 한다. In addition, the heater and the impurity removal device of the filter member for filtering the helium gas is equipped to enable filtration in real time.

첫째, 고자기장 초전도 자석의 냉각을 위한 헬륨 냉매를 설비 내에서 밀폐 순환 가능하도록 하여 헬륨 냉매의 재사용이 가능하도록 함으로써, 헬륨 냉매의 재충전에 따른 운전 정지를 방지하여 설비 가동 효율을 향상시킨다.First, the helium refrigerant for cooling the high magnetic field superconducting magnets can be sealed and circulated in the facility to enable reuse of the helium refrigerant, thereby preventing the operation stop due to the recharging of the helium refrigerant, thereby improving the operation efficiency of the facility.

둘째, 헬륨 가스에 포함된 불순물을 설비 가동 중단없이 가능하도록 함으로써, 설비 가동 효율을 향상시킨다. Secondly, by making impurities contained in helium gas possible without equipment downtime, the equipment running efficiency is improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치는, 진공용기와, 진공용기의 내부에 장착되며, 헬륨의 충진으로 고자기장 초전도 자석을 저장하는 저장부와, 저장부에 헬륨 냉매를 공급하는 헬륨 저장조와, 헬륨 저장조로부터 공급된 헬륨 냉매를 4.2K 미만의 온도로 냉각시키고, 냉각된 상기 헬륨 냉매를 이용하여 상기 저장부에 저장된 상기 헬륨을 냉각시켜 상기 고자기장 초전도 자석을 냉각하는 줄톰슨 냉각기와, 고자기장 초전도 자석을 냉각 후 발생된 헬륨 가스를 공급받아 압축하는 헬륨 가스 압축장치와 헬륨 가스 압축장치를 통과한 상기 헬륨 가스를 재액화하여 상기 헬륨 저장조에 공급하도록 장착되는 헬륨 재액화장치를 포함한다. An apparatus for cooling a high magnetic field superconducting magnet according to an embodiment of the present invention includes a vacuum vessel, a storage unit mounted inside the vacuum vessel, and storing a high magnetic field superconducting magnet by filling helium, and a helium refrigerant in the storage unit. Cooling the high magnetic field superconducting magnet by cooling the helium reservoir and the helium refrigerant supplied from the helium reservoir to a temperature of less than 4.2K, and cooling the helium stored in the storage using the cooled helium refrigerant. A helium reliquefaction device, which is installed to re-liquefy the helium gas passed through a helium gas compressor and a helium gas compressor that receives and compresses a helium gas generated after cooling a high magnetic field superconducting magnet. Device.

줄톰슨 냉각기는, 헬륨 저장조로부터 헬륨 냉매를 공급받는 공급부와, 공급부를 통해 공급된 헬륨 냉매가 유입되는 제1 열교환기와, 제1 열교환기를 통과한 헬륨 냉매를 감압하여 4.2K 미만의 온도를 유지하게 하는 줄톰슨 팽창밸브와, 줄톰슨 팽창밸브를 통해 냉각된 헬륨 냉매를 이용하여 저장부 내부의 헬륨을 냉각하여 고자기장 초전도 자석을 냉각하는 제2 열교환기와, 제2 열교환기를 통해 고자기장 초전도 자석을 냉각 후 발생된 헬륨 가스를 배출하는 배출부를 포함한다. The Joule Thompson cooler is configured to maintain a temperature of less than 4.2K by depressurizing a supply unit receiving helium refrigerant from a helium reservoir, a first heat exchanger through which helium refrigerant supplied through the supply unit flows, and a helium refrigerant passing through the first heat exchanger. A second heat exchanger that cools the high magnetic field superconducting magnet by cooling helium inside the storage unit using a Jul. Thompson expansion valve, a helium refrigerant cooled through the Jul. Thompson expansion valve, and a high magnetic field superconducting magnet through the second heat exchanger. And a discharge portion for discharging helium gas generated after cooling.

헬륨 재액화장치는, 헬륨 저장조의 상측에 장착되며 제1/제2 냉동부를 구비하여 냉각열을 발생하도록 장착되는 저온 냉동기와, 헬륨 가스 압축장치에 의해 승압된 헬륨 가스를 공급받아 액화하는 액화장치와, 액화장치를 통해 생성된 불순물을 배출하도록 장착되는 불순물 배출장치를 포함한다. The helium reliquefaction apparatus includes a low temperature freezer mounted above the helium reservoir and equipped with a first / second refrigeration unit to generate cooling heat, and a liquefaction apparatus receiving and liquefying helium gas boosted by a helium gas compressor. And an impurity discharge device mounted to discharge the impurities generated through the liquefaction device.

저온 냉동기는 헬륨 저장조의 상측에 한 쌍으로 장착될 수 있다. The cold freezer may be mounted in pairs on the upper side of the helium reservoir.

액화장치는, 제1 냉동부 위치에 장착되어 헬륨 가스를 액화하는 제1 액화부와, 제1 액화부와 연결되며 저온 냉동기의 제2 냉동부 위치에 장착되어 제1액화부를 통해 액화된 헬륨을 재차 액화하는 제2 액화부를 포함한다. The liquefaction apparatus includes a first liquefaction unit mounted at a first refrigeration unit to liquefy helium gas, and a helium liquefied through a first liquefaction unit connected to the first liquefaction unit and mounted at a second refrigeration unit location of a low temperature freezer. It includes a second liquefaction unit to liquefy again.

제1 액화부는, 헬륨 가스 압축장치를 통해 전달된 헬륨 가스를 예비 냉각하는 제1 예비 냉각 열교환기와, 제1 예비 냉각 열교환기를 통과한 헬륨 가스를 필터링하는 제1 여과부와, 저온 냉동기의 제1 냉동부에 장착되며 제1 여과부를 통해 걸러진 헬륨 가스를 액화하는 제1 액화장치를 포함한다. The first liquefaction unit includes a first preliminary cooling heat exchanger for precooling the helium gas delivered through the helium gas compression device, a first filtration unit for filtering the helium gas passing through the first precooling heat exchanger, and a first of the low temperature freezer. And a first liquefaction apparatus mounted on the freezer and configured to liquefy the helium gas filtered through the first filtration unit.

제1 여과부는, 제1 개폐밸브를 통해 헬륨 가스를 선택적으로 전달받는 제1/제2 필터부재와, 제1/제2 필터부재의 불순물을 기화시켜 불순물 배출장치로 배출되도록 제1/제2 필터부재에 각각 장착되는 제1/제2 히터를 포함한다. The first filtration unit may include a first / second filter member selectively receiving helium gas through the first opening / closing valve, and a first / second filter to vaporize impurities in the first / second filter member to be discharged to the impurity discharge device. And first and second heaters respectively mounted to the filter members.

제1 액화장치는 열교환기로 구비될 수 있다. The first liquefaction apparatus may be provided with a heat exchanger.

제2 액화부는, 제1 액화부를 통해 액화된 헬륨을 전달받아 예비 냉각하는 제2 예비 냉각 열교환기와, 제2 예비 냉각 열교환기를 통과한 상기 헬륨을 필터링하는 제2 여과부와, 저온 냉동기의 제2 냉동부의 위치에 장착되며 제2 여과부를 통해 걸러진 헬륨을 액화하는 제2 액화장치와, 제2 액화장치를 통해 액화된 헬륨을 헬륨 저장조로 배출하는 헬륨 배출밸브를 포함한다. The second liquefaction unit includes: a second preliminary cooling heat exchanger for receiving preliminary cooling by receiving helium liquefied through the first liquefaction unit, a second filtration unit for filtering the helium passed through the second precooling heat exchanger, and a second of the low temperature freezer. And a second liquefaction apparatus mounted at a location of the refrigeration unit to liquefy the helium filtered through the second filtration unit, and a helium discharge valve configured to discharge the helium liquefied through the second liquefaction apparatus to the helium reservoir.

제2 여과부는, 제2 개폐밸브를 통해 헬륨을 선택적으로 전달받는 제3/제4 필터부재와, 제3/제4 필터부재의 불순물을 기화시켜 불순물 배출장치로 배출되도록 제3/제4 필터부재에 각각 장착되는 제3/제4 히터를 포함한다. The second filtration unit may include a third / fourth filter member selectively receiving helium through the second opening / closing valve and a third / fourth filter to vaporize the impurities of the third / fourth filter member to be discharged to the impurity discharge device. A third / fourth heater respectively mounted to the member.

제2 액화장치는 열교환기로 구비될 수 있다. The second liquefaction apparatus may be provided with a heat exchanger.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예 는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a cooling apparatus of a high magnetic field superconducting magnet according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 헬륨 가스를 여과하는 부분을 도시한 요부 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a cooling apparatus of a high magnetic field superconducting magnet according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating main parts of filtering helium gas of FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치(100)는, 진공용기(10)와, 진공용기(10)의 내부에 장착되며 헬륨(23)의 충진으로 고자기장 초전도 자석(21)을 저장하는 저장부(20)와, 저장부(20)에 헬륨 냉매(33)를 공급하는 헬륨 저장조(30)와, 헬륨 저장조(33)로부터 공급된 헬륨 냉매(33)를 4.2K(영하 268.8℃) 미만의 온도로 냉각시키고, 냉각된 헬륨 냉매를 이용하여 저장부(20)에 저장된 헬륨(23)을 냉각시켜 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각하는 줄톰슨 냉각기(40)와, 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각 후 발생된 헬륨 가스(53)를 공급받아 압축하는 헬륨 가스 압축장치(50)와, 헬륨 가스 압축장치(50)를 통과한 헬륨 가스(53)를 재액화하여 헬륨 저장조(30)에 재공급하도록 장착되는 헬륨 재액화장치(60)를 포함한다.As shown in Figure 1 and 2, the cooling device 100 of the high magnetic field superconducting magnet according to an embodiment of the present invention, the vacuum vessel 10, and the inside of the vacuum vessel 10, helium ( 23 is supplied from the storage unit 20 for storing the high magnetic field superconducting magnet 21, the helium reservoir 30 for supplying the helium refrigerant 33 to the storage unit 20, and the helium reservoir 33. The helium refrigerant 33 to a temperature below 4.2 K (minus 268.8 ° C.), and the helium 23 stored in the storage unit 20 is cooled using the cooled helium refrigerant to form the high magnetic field superconducting magnet 21. Passed through a helium gas compressor (50), and a helium gas compressor (50) for supplying and compressing the helium gas (53) generated after cooling the high-temperature magnetic field superconducting magnet (21), the cool Zum Thompson cooler (40) And a helium reliquefaction apparatus 60 mounted to re-liquefy one helium gas 53 to re-supply it to the helium reservoir 30.

진공용기(10)는 내부에 장착 공간이 형성되어, 저장부(20)의 장착이 가능하게 한다.The vacuum container 10 has a mounting space formed therein, so that the storage unit 20 can be mounted.

저장부(20)는 고자기장 초전도 자석(21)을 수용 가능하게 장착된다. 저장부(20)는 고자기장 초전도 자석(21)의 수용을 위해 크라이오스테트(CRYOSTAT)로 구비될 수 있다. 크라이오스테트는 내용물을 저온 상태로 유지가능하게 하는 장치를 말한다. 이러한 크라이오스테트는 공지된 것으로서, 그 자세한 설명은 생략한다. 저장부(20)에는 헬륨(23)이 저장되어 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각 가능하게 한다. 이러한 저장부(20)의 헬륨은 후술하는 제2 열교환기(47)에 의한 열교환으로 냉각이 가능하다. 저장부(20)의 외측에는 헬륨 저장조(30)가 장착된다.The storage unit 20 is mounted to accommodate the high magnetic field superconducting magnet 21. The storage unit 20 may be provided as CRYOSTAT for accommodating the high magnetic field superconducting magnet 21. Cryostest refers to a device that enables the contents to be kept at a low temperature. Such cryostat is known, and its detailed description is omitted. The storage unit 20 stores helium 23 to cool the high magnetic field superconducting magnet 21. The helium of the storage unit 20 can be cooled by heat exchange by the second heat exchanger 47 which will be described later. The helium reservoir 30 is mounted to the outside of the storage unit 20.

헬륨 저장조(30)에는 헬륨 냉매(33)가 냉각되지 않은 상태로 저장되며, 이 헬륨 냉매(33)는 줄톰슨 냉각기(40)를 통해 고자기장 초전도 자석(21)의 냉각을 위한 온도로 냉각된다. 이러한 헬륨 저장조(30)에 저장된 헬륨 냉매(33)는 대략 1기압의 액체 헬륨 냉매이다.The helium coolant 33 is stored in the helium reservoir 30 in an uncooled state, and the helium coolant 33 is cooled to a temperature for cooling the high magnetic field superconducting magnet 21 through the Joule Thompson cooler 40. . The helium refrigerant 33 stored in the helium reservoir 30 is a liquid helium refrigerant of approximately 1 atmosphere.

줄톰슨 냉각기(40)는 저장부(20)의 상측에 장착되며, 헬륨 저장조(30)로부터 헬륨 냉매(33)를 공급받아 냉각한다. 헬륨 냉매(33)는 4.2K(영하 268.8℃) 미만의 온도로 냉각되어, 고자기장 초전도 자석(21)의 냉각을 위해 공급된다. 이러한 줄톰슨 냉각기(40)의 구성은 아래와 같다.The Julm Thomson cooler 40 is mounted above the storage unit 20, and receives the helium refrigerant 33 from the helium reservoir 30 to cool. The helium refrigerant 33 is cooled to a temperature below 4.2K (minus 268.8 ° C), and is supplied for cooling the high magnetic field superconducting magnet 21. The configuration of such a Joule Thompson cooler 40 is as follows.

줄톰슨 냉각기(40)는 헬륨 저장조(30)로부터 헬륨 냉매(33)를 공급받는 공급부(41)와, 공급부(41)를 통해 공급된 헬륨 냉매(33)가 유입되는 제1 열교환기(42)와, 제1 열교환기(42)를 통과한 냉각헬륨(43)을 감압하여 4.2K 미만의 온도를 유지하게 하는 줄톰슨 팽창밸브(45)와, 줄톰슨 팽창밸브(45)를 통해 냉각된 헬륨 냉매(33)를 이용하여 저장부(20) 내부의 헬륨(23)을 냉각하여 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각하는 제2 열교환기(47)와, 제2 열교환기(47)를 통해 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각 후 발생된 헬륨 가스(53)를 배출하는 배출부(49)를 구비한다.The Joule Thompson cooler 40 has a supply 41 receiving the helium refrigerant 33 from the helium reservoir 30 and a first heat exchanger 42 into which the helium refrigerant 33 supplied through the supply 41 flows. And a helium cooled expansion valve (45) for reducing the cooling helium (43) passing through the first heat exchanger (42) to maintain a temperature of less than 4.2K, and a helium cooled through the joule Thompson expansion valve (45). The second heat exchanger 47 for cooling the helium 23 inside the storage unit 20 using the refrigerant 33 to cool the high magnetic field superconducting magnet 21, and the high heat exchanger 47 through the second heat exchanger 47. And a discharge part 49 for discharging the helium gas 53 generated after cooling the magnetic field superconducting magnet 21.

공급부(41)는 헬륨 저장조(30)에 연결된 파이프로 구비 가능하며, 헬륨 냉 매(33)를 공급받는다. 헬륨 저장조(30)에서 공급부(41)를 통해 공급된 헬륨 냉매(33)는 제1 열교환기(43)를 통과하여 줄톰슨 팽창밸브(45)로 유입된다. 줄톰슨 팽창밸브(45)는 공급된 헬륨 냉매(33)를 4.2K 미만의 온도로 냉각하여, 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각 가능하게 한다. 줄톰슨 팽창밸브(45)를 통해 냉각된 냉각 헬륨(43)은 제2 열교환기(47)로 유입된다. 제2 열교환기(47)는 저장부(20)의 헬륨(23)에 접촉되게 장착된다. 이에 따라, 저장부(20)의 헬륨(23)은 제2 열교환기(47)를 통해 4.2K 미만의 온도로 냉각된다. 따라서, 저장부(20)에 저장된 고자기장 초전도 자석(21)은 4.2K 미만의 온도로 용이하게 냉각 가능하다. 제2 열교환기(47)를 통과하여 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각한 냉각 헬륨(43)은 헬륨 가스(53)로 변환되고, 제1 열교환기(47)를 거쳐 배출부(49)를 통해 배출된다. 이러한 헬륨 가스(53)는 제1 열교환기(43)를 통과하면서 공급부(41)로 공급되는 헬륨 냉매(33)의 냉각을 보조한다. 헬륨 가스(53)는 배출부(49)를 통하여 헬륨 가스 압축장치(50)로 유입된다. The supply part 41 may be provided as a pipe connected to the helium reservoir 30, and receives the helium refrigerant 33. The helium refrigerant 33 supplied from the helium reservoir 30 through the supply part 41 flows through the first heat exchanger 43 and enters the Joule Thompson expansion valve 45. The Joule Thompson expansion valve 45 cools the supplied helium refrigerant 33 to a temperature of less than 4.2K, enabling the high magnetic field superconducting magnet 21 to be cooled. Cooled helium 43 cooled through the Jules Thompson expansion valve 45 flows into the second heat exchanger 47. The second heat exchanger 47 is mounted to be in contact with the helium 23 of the reservoir 20. Accordingly, the helium 23 of the reservoir 20 is cooled to a temperature of less than 4.2K through the second heat exchanger 47. Therefore, the high magnetic field superconducting magnet 21 stored in the storage 20 can be easily cooled to a temperature of less than 4.2K. Cooling helium 43, which has cooled the high magnetic field superconducting magnet 21 through the second heat exchanger 47, is converted into helium gas 53, and the discharge portion 49 is passed through the first heat exchanger 47. Is discharged through. The helium gas 53 assists in cooling the helium refrigerant 33 supplied to the supply part 41 while passing through the first heat exchanger 43. The helium gas 53 flows into the helium gas compression device 50 through the discharge part 49.

헬륨 가스 압축장치(50)는 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각 후 유입된 헬륨 가스(53)를 전송받아 압축한다. 참조번호 51은 압축 유닛이고 52는 버퍼를 말한다. 헬륨 가스 압축장치(50)에 의해 압축된 헬륨 가스(53)는 헬륨 재액화장치(60)로 유입된다.The helium gas compression device 50 receives and compresses the helium gas 53 introduced after cooling the high magnetic field superconducting magnet 21. Reference numeral 51 denotes a compression unit and 52 denotes a buffer. The helium gas 53 compressed by the helium gas compression device 50 flows into the helium reliquefaction device 60.

헬륨 재액화장치(60)는 헬륨 저장조(30)의 상측에 장착되며, 제1/제2 냉동부(61a)(61b)를 구비하여 냉각열을 발생하도록 장착되는 저온 냉동기(61)와, 헬륨 가스 압축장치(50)에 의해 승압된 헬륨 가스(53)를 공급받아 액화하는 액화장 치(63)와, 액화장치(63)를 통해 생성된 불순물을 배출하도록 장착되는 불순물 배출장치(65)를 구비한다. The helium reliquefaction apparatus 60 is mounted on the upper side of the helium reservoir 30, has a first / second refrigeration unit (61a) (61b) and a low temperature freezer (61) mounted to generate cooling heat, and helium A liquefaction device 63 for receiving and liquefying helium gas 53 boosted by the gas compression device 50, and an impurity discharge device 65 mounted to discharge impurities generated through the liquefaction device 63. Equipped.

저온 냉동기(61)는 길이 방향의 상측에 제1 냉동부(61a)를 구비하고, 길이 방향의 하측에 제2 냉동부(61b)를 각각 구비하여 냉각열을 발생시킨다. 이러한 저온 냉동기(61)는 헬륨 재액화장치(60)를 구성하는 액화장치(63)에 냉동열을 공급하게 된다. 이러한 저온 냉동기(61)는 저장부(20)의 상측에 한 쌍으로 구비될 수 있다. 즉, 하나의 저온 냉동기는 헬륨 가스의 액화 작용을 실시하며, 다른 하나의 저온 냉동기는 작동이 일시 정지된 대기용으로 구비될 수 있다. 또한, 한 쌍의 저온 냉동기(61)는 함께 작동될 수 있으며, 이는 후술하는 히터(63g,63h,64g,64h)의 작동시에 열에 의해 주변 부품의 손상을 방지하고자 할 경우에 냉각을 위해 함께 구동이 가능하다.The low temperature freezer 61 is provided with the 1st freezer part 61a in the upper side of the longitudinal direction, and is provided with the 2nd freezer part 61b in the lower side of the longitudinal direction, respectively, and produces cooling heat. The low temperature freezer 61 supplies the refrigeration heat to the liquefaction apparatus 63 constituting the helium reliquefaction apparatus 60. The low temperature freezer (61) may be provided in pairs on the upper side of the storage unit (20). That is, one low temperature freezer performs the liquefaction of helium gas, and the other low temperature freezer may be provided for the atmosphere in which the operation is paused. In addition, the pair of low temperature freezers 61 may be operated together, which together for cooling if it is desired to prevent damage to peripheral components by heat during operation of the heaters 63g, 63h, 64g, 64h described below. It is possible to drive.

액화장치(63)는 제1 냉동부(61a) 위치에 장착되어 헬륨 가스(53)를 액화하는 제1 액화부(63a)와, 제1 액화부(63a)와 연결되며 저온 냉동기(61)의 제2 냉동부(62b) 위치에 장착되어 제1 액화부(63a)를 통해 액화된 헬륨을 재차 액화하는 제2 액화부(64a)를 구비한다.The liquefaction apparatus 63 is connected to the first liquefaction portion 63a and the first liquefaction portion 63a, which is mounted at the position of the first refrigeration portion 61a to liquefy the helium gas 53, It is equipped with the 2nd liquefaction part 64a attached to the 2nd freezing part 62b position and liquefying the helium liquefied through the 1st liquefaction part 63a again.

제1 액화부(63a)는 헬륨 가스 압축장치(50)를 통해 전달된 헬륨 가스(53)를 예비 냉각하는 제1 예비 냉각 열교환기(63b)와, 제1 예비 냉각 열교환기(63b)를 통과한 헬륨 가스(53)를 필터링하는 제1 여과부(63c)와, 저온 냉동기(61)의 제1 냉동부(61a)에 장착되며 제1 여과부(63c)를 통해 걸러진 헬륨 가스(53)를 액화하는 제1 액화장치(63d)를 구비한다. The first liquefaction unit 63a passes through a first precooling heat exchanger 63b for precooling the helium gas 53 transferred through the helium gas compressor 50, and a first precooling heat exchanger 63b. The first filtration unit 63c for filtering a helium gas 53 and the helium gas 53 mounted on the first freezing unit 61a of the low temperature freezer 61 and filtered through the first filtration unit 63c are disposed. A first liquefaction apparatus 63d for liquefaction is provided.

제1 예비 냉각 열교환기(63b)는 승압된 헬륨 가스(53)를 전달받아 예비 냉각한다. 이러한 제1 예비 냉각 열교환기(63b)는 줄톰슨 냉각기(40)에 근접되게 장착 가능하다. 제1 예비 냉각 열교환기(63b)를 통과하여 예비 냉각된 헬륨 가스(53)는 제1 여과부(63c)를 통해 필터링이 이루어진다. 이러한 제1 여과부(63c)는 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 어느 하나의 제1 여과부는 헬륨 가스(53)를 필터링하는 작동이 실시되며, 다른 하나의 제1 여과부는 불순물을 제거하는 재생 작업이 실시된다.The first preliminary cooling heat exchanger 63b receives preliminary cooled helium gas 53 to cool. This first pre-cooling heat exchanger (63b) can be mounted close to the Jool Thompson cooler (40). The helium gas 53 precooled through the first precooling heat exchanger 63b is filtered through the first filtration unit 63c. The first filtration unit 63c may be provided as a pair, and one of the first filtration units may perform an operation of filtering the helium gas 53, and the other of the first filtration units may remove impurities. This is carried out.

보다 구체적으로 제1 여과부(63c)의 작용을 설명하면, 제1 여과부(63c)는 제1 개폐밸브(62a)를 통해 헬륨 가스(53)를 선택적으로 전달받는 제1/제2 필터부재(63e)(63f)와, 제1/제2 필터부재(63e)(63f)의 불순물을 기화시켜 불순물 배출장치(65)로 배출되도록 제1/제2 필터부재(63e)(63f)에 각각 장착되는 제1/제2 히터(63g)(63h)를 구비한다. 제1/제2 필터부재(63e)(63f)의 어느 하나는 헬륨 가스(53)를 전달받아 헬륨 가스(53)의 필터링 작용이 이루어지고, 다른 하나는 불순물을 제거하는 재생 작업이 이루어진다. 즉, 제1 개폐밸브(62a)의 선택적인 작동에 따라 헬륨 가스(53)가 제1 필터부재(63e)로 유입되면 제1 필터부재(63e)에 장착된 제1 히터(63g)는 작동이 실시되지 않고 제1 필터부재(63e) 만을 이용하여 헬륨 가스(53)의 필터링이 실시된다. 이때, 헬륨가스(53)가 유입되지 않는 제2 필터부재(63f)는 제2 히터(63h)의 작동에 따라 제2 필터부재(63f)에 포함된 불순물을 기화시키게 된다. 이러한 불순물은 불순물 배출장치(65)를 통해 배출된다. 여기서, 제1 개폐밸브(62a)의 작동으로 헬륨 가스(53)가 제2 필터부재(63f)로 유입되게 되면 제2 히터(63h)는 작동되지 않고 제2 필터부재(63f)를 통한 헬륨 가스(53)의 필 터링 작업이 실시된다. 또한, 헬륨 가스(53)가 유입되지 않는 제1 필터부재(63e)는 제1 히터(63g)의 작동에 따라 불순물을 기화시켜 불순물 배출장치(65)로 배출하는 재생 작업이 실시된다. 이러한 제1/제2 필터부재(63e)(63f)의 재생 작업 또는 필터링 작업은 제1 개폐밸브(62a)를 통해 선택적으로 작동이 이루어지게 한다. 이러한 제1 여과부(63a)를 통과한 헬륨가스(53)는 제1 액화장치(63d)를 통해 액화된다. 제1 액화장치(63d)는 열교환기로 구비될 수 있으며, 저온 냉동기(61)의 제1 냉동부(61a) 위치에 근접되게 장착된다. 이러한 제1 액화장치(63d) 또한 저온 냉동기(61)의 설치 개수에 대응하여 한 쌍으로 장착 가능하다. 제1 액화장치(63d)를 통과하여 헬륨 가스(53)가 1차 액화된 제1 액화 헬륨(53a)은 제2 액화부(64a)로 유입된다.More specifically, the operation of the first filtration unit 63c will be described. The first filtration unit 63c may include a first / second filter member selectively receiving the helium gas 53 through the first opening / closing valve 62a. 63e and 63f and first and second filter members 63e and 63f, respectively, to vaporize impurities and discharge them to the impurity discharge device 65, respectively. The first and second heaters 63g and 63h are mounted. One of the first and second filter members 63e and 63f receives the helium gas 53 to perform the filtering action of the helium gas 53, and the other to perform the regeneration operation to remove impurities. That is, when helium gas 53 flows into the first filter member 63e according to the selective operation of the first opening / closing valve 62a, the first heater 63g mounted on the first filter member 63e is inoperative. Instead of performing the filtering, the helium gas 53 is filtered using only the first filter member 63e. At this time, the second filter member 63f, into which the helium gas 53 does not flow, vaporizes impurities contained in the second filter member 63f according to the operation of the second heater 63h. These impurities are discharged through the impurity discharge device 65. Here, when the helium gas 53 flows into the second filter member 63f by the operation of the first opening / closing valve 62a, the second heater 63h does not operate but the helium gas through the second filter member 63f. The filtering operation of 53 is performed. The first filter member 63e into which the helium gas 53 does not flow is subjected to a regeneration operation in which impurities are vaporized and discharged to the impurity discharge device 65 according to the operation of the first heater 63g. The regeneration operation or the filtering operation of the first / second filter members 63e and 63f may be selectively performed through the first opening / closing valve 62a. The helium gas 53 passing through the first filtration unit 63a is liquefied through the first liquefaction apparatus 63d. The first liquefaction apparatus 63d may be provided as a heat exchanger and is mounted close to the position of the first freezing section 61a of the low temperature freezer 61. The first liquefaction apparatus 63d can also be mounted in pairs corresponding to the number of installations of the low temperature freezer 61. The first liquefied helium 53a in which the helium gas 53 is primarily liquefied through the first liquefaction apparatus 63d flows into the second liquefaction unit 64a.

제2 액화부(64a)는 제1 액화부(63a)를 통해 1차 액화된 제1 액화 헬륨(53a)을 전달받아 예비 냉각하는 제2 예비 냉각 열교환기(64b)와, 제2 예비 냉각 열교환기(64b)를 통과한 제1 액화 헬륨(53a)을 필터링하는 제2 여과부(64c)와, 저온 냉동기(61)의 제2 냉동부(61b)의 위치에 장착되며 제2 여과부(64c)를 통해 걸러진 제1 액화 헬륨(53a)을 액화하는 제2 액화장치(64d)와, 제2 액화장치(64d)를 통해 액화된 제2 액화 헬륨(53b)을 헬륨 저장조(30)로 배출하는 헬륨 배출밸브(67)를 구비한다. 이러한 제2 여과부(64c)는 제2 개폐밸브(62b)를 통해 1차 냉각된 제1 액화 헬륨(53a)을 선택적으로 전달받는 제3/제4 필터부재(64e)(64f)와, 제3/제4 필터부재(64e)(64f)의 불순물을 기화시켜 불순물 배출장치(65)로 배출되도록 제3/제4 필터부재(64e)(64f)에 각각 장착되는 제3/제4 히터(64g)(64h)를 구비한다.The second liquefaction unit 64a is a second preliminary cooling heat exchanger 64b for receiving the first liquefied first helium liquefied 53a through the first liquefaction unit 63a and precooling the second preliminary cooling heat exchanger. The second filtration unit 64c for filtering the first liquefied helium 53a that has passed through the group 64b, and the second filtration unit 64c at the position of the second freezing unit 61b of the low temperature freezer 61. Discharging the second liquefied helium 53b liquefied through the second liquefied helium 53a and the second liquefied helium 53b through the second liquefied device 64d to the helium reservoir 30. And a helium discharge valve 67. The second filtration unit 64c may include third and fourth filter members 64e and 64f selectively receiving the first cooled helium liquefied 53a through the second opening / closing valve 62b, A third / fourth heater respectively mounted on the third / fourth filter member 64e and 64f so as to vaporize the impurities of the third / fourth filter member 64e and 64f to be discharged to the impurity discharge device 65; 64g) 64h.

이러한 구성을 갖는 제2 여과부(64c)의 작동은 전술한 제1 여과부(63c)의 작동과 동일 하게 작동된다. 즉, 제2 여과부(64c)의 제3 필터부재(64e)가 필터링 작업이 이루어지면, 제4 필터부재(64h)는 제4 히터(64c)의 작동으로 불순물 제거 작용이 이루어진다. 여기서 제3 히터(64g)는 미작동됨은 물론이다. 한편, 제4 필터부재(64f)에서 필터링 작업이 이루어지면, 제3 필터부재(64e)는 제3 히터(64g)의 작동으로 불순물 제거 작용이 실시된다. 여기서, 제4 히터(64h)는 작동되지 않는다. 이러한 제2 여과부(64c)에서 발생된 불순물은 불순물 배출장치(65)를 통해 배출되고, 제2 액화장치(64d)를 통해 재액화된다. 제2 액화장치(64d)는 저온 냉동기(61)의 제2 냉동부(61b)에 근접되게 장착가능하며, 저온 냉동기(61)의 장착 대수에 대응하여 한 쌍으로 구비 가능하다. 전술한 제3 히터(64g) 또는 제4 히터(64h)의 작동시에 열에 의한 설비 손상을 방지하기 위해 한 쌍의 저온 냉동기(61)가 함께 구동됨도 가능하다. 이러한 제2 액화부(64d)를 통해 재액화된 제2 액화 헬륨(53b)은 헬륨 배출밸브(67)를 통해 헬륨 저장조(20)로 재유입되는 밀폐 순환이 이루어진다. 전술한 헬륨 냉매(33)와, 헬륨(23)과, 제1 액화 헬륨(53a) 및 제2 액화 헬륨(53b)은 설명의 편의상 구분하였고, 헬륨 또는 헬륨 냉매로 통칭 가능함은 물론이다. The operation of the second filtration unit 64c having this configuration is operated in the same manner as the operation of the first filtration unit 63c described above. That is, when the third filter member 64e of the second filtration unit 64c is filtered, the fourth filter member 64h performs an impurity removal operation by the operation of the fourth heater 64c. Of course, the third heater 64g is not operated. On the other hand, if the filtering operation is performed in the fourth filter member 64f, the third filter member 64e performs an impurity removal effect by the operation of the third heater 64g. Here, the fourth heater 64h is not operated. Impurities generated in the second filtration unit 64c are discharged through the impurity discharge device 65 and re-liquefied through the second liquefaction device 64d. The second liquefaction apparatus 64d can be mounted close to the second freezing section 61b of the low temperature freezer 61, and can be provided in pairs corresponding to the number of mounting of the low temperature freezer 61. It is also possible that a pair of low temperature freezers 61 are driven together in order to prevent equipment damage due to heat during operation of the third heater 64g or the fourth heater 64h described above. The second liquefied helium 53b liquefied through the second liquefied portion 64d is hermetically circulated to be reintroduced into the helium reservoir 20 through the helium discharge valve 67. The above-described helium refrigerant 33, helium 23, the first liquefied helium 53a and the second liquefied helium 53b have been divided for convenience of description and can be collectively referred to as helium or helium refrigerant.

상기 구성에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치의 작용을 설명한다.The operation of the cooling apparatus of the high magnetic field superconducting magnet according to the embodiment of the present invention according to the above configuration will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치는, 고자기장 초전도 자석의 냉각시 헬륨의 손실을 최소화하고, 헬륨의 재충전이 불필요하여 비용 및 시간 손실을 최소화 한다.The cooling apparatus of a high magnetic field superconducting magnet according to an embodiment of the present invention minimizes the loss of helium during cooling of the high magnetic field superconducting magnet, and minimizes the cost and time loss since the refilling of helium is unnecessary.

도 3은 헬륨 냉매의 흐름을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a flow of a helium refrigerant.

도 3을 참조한 고자기장 초전도 자석의 냉각장치(100)는, 먼저, 헬륨 저장조(30)에 저장된 헬륨 냉매(33)를 줄톰슨 냉각기(40)를 이용하여 4.2K 미만의 온도로 냉각한다. 이러한 줄톰슨 냉각기(40)에 의해 냉각된 헬륨 냉매(33)를 이용하여, 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각한다.The cooling apparatus 100 of the high magnetic field superconducting magnet, referring to FIG. 3, first cools the helium refrigerant 33 stored in the helium reservoir 30 to a temperature of less than 4.2K using the Joule Thompson cooler 40. The high magnetic field superconducting magnet 21 is cooled by using the helium refrigerant 33 cooled by the Joule Thompson cooler 40.

이어서, 고자기장 초전도 자석(21)을 냉각하고 발생한 헬륨 가스(53)를 헬륨 가스 압축장치(50)를 가동하여 승압시킨다.Next, the high magnetic field superconducting magnet 21 is cooled and the generated helium gas 53 is operated by boosting the helium gas compression device 50.

다음, 승압된 헬륨 가스(53)를 헬륨 가스 재액화장치(60)를 이용하여 재액화하여, 헬륨 저장조(30)에 재저장되도록 한다. 이에 따라, 헬륨 냉매(33)가 손실 없이 밀폐 순환되도록 함으로써, 헬륨 냉매의 손실을 최소화한다. 그리고, 헬륨 냉매의 충전이 불필요함으로써, 헬륨 냉매의 충전에 필요한 시간 손실을 방지할 수 있다.Next, the elevated helium gas 53 is liquefied using the helium gas reliquefaction apparatus 60 to be re-stored in the helium storage tank 30. Accordingly, the helium refrigerant 33 is hermetically circulated without loss, thereby minimizing the loss of the helium refrigerant. In addition, since the charging of the helium refrigerant is unnecessary, it is possible to prevent time loss necessary for the charging of the helium refrigerant.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고자기장 초전도 자석의 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a cooling apparatus of a high magnetic field superconducting magnet according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 헬륨 가스를 여과하는 부분을 도시한 요부 도면이다.FIG. 2 is a main view illustrating a part of filtering the helium gas of FIG. 1.

도 3은 헬륨 냉매의 흐름을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a flow of a helium refrigerant.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10...진공 용기 21...고자기장 초전도 자석10 ... vacuum container 21 ... high magnetic field superconducting magnet

20...저장부 30...헬륨 저장조20 Storage 30 Helium reservoir

40...줄톰슨 냉각기 50...헬륨 가스 압축장치40 ... Jul Thompson cooler 50 ... Helium gas compressor

60...헬륨 재액화장치60 ... Helium Reliquefaction Unit

Claims

Vacuum container;

A storage unit mounted inside the vacuum container and storing a high magnetic field superconducting magnet by filling helium;

A helium reservoir for supplying a helium refrigerant to the storage;

A Joule Thompson cooler configured to cool the helium refrigerant supplied from the helium reservoir to a temperature below 4.2K, and cool the helium stored in the storage unit using the cooled helium refrigerant to cool the high magnetic field superconducting magnet;

A helium gas compression device that compresses the high magnetic field superconducting magnet by receiving helium gas generated after cooling; And

And a helium reliquefaction device mounted to reliquefy the helium gas that has passed through the helium gas compression device and to supply the helium reservoir to the helium reservoir.

The method of claim 1,

The helium reliquefaction apparatus,

A low temperature freezer mounted on an upper side of the helium reservoir and mounted to generate cooling heat with a first / second freezing unit;

A liquefaction apparatus for receiving and liquefying the helium gas boosted by the helium gas compression device; And

And a impurities discharge device mounted to discharge impurities generated through the liquefaction device.

The method of claim 2,

The low temperature freezer of the high magnetic field superconducting magnet is mounted in pairs on the upper side of the helium reservoir.

The method of claim 2,

The liquefaction apparatus,

A first liquefaction unit mounted at the position of the first refrigeration unit to liquefy the helium gas; And

A second liquefaction part connected to the first liquefaction part and mounted at a position of the second refrigeration part of the low temperature freezer to liquefy liquefied helium again through the first liquefaction part; a cooling apparatus for a high magnetic field superconducting magnet including a .

The method of claim 4, wherein

The first liquefaction unit,

A first pre-cooling heat exchanger for pre-cooling the helium gas delivered through the helium gas compressor;

A first filtration unit for filtering the helium gas passing through the first precooling heat exchanger;

And a first liquefaction device mounted on a first freezing unit of the low temperature freezer and configured to liquefy the helium gas filtered through the first filtration unit.

The method of claim 5,

The first filtration unit,

A first / second filter member selectively receiving the helium gas through the first opening / closing valve;

And first and second heaters respectively mounted to the first and second filter members to vaporize the impurities of the first and second filter members to be discharged to the impurity discharge device.

The method of claim 5,

The first liquefaction apparatus is a cooling apparatus for a high magnetic field superconducting magnet provided as a heat exchanger.

The method of claim 4, wherein

The second liquefaction unit,

A second pre-cooling heat exchanger receiving preliminary cooling of the helium liquefied through the first liquefaction unit;

A second filtration unit for filtering the helium passed through the second precooling heat exchanger;

A second liquefaction apparatus mounted at a position of a second freezing unit of the low temperature freezer and liquefying the helium filtered through the second filtration unit; And

And a helium discharge valve for discharging the helium liquefied through the second liquefaction device to the helium storage tank.

The method of claim 8,

The second filtration unit,

A third / fourth filter member selectively receiving the helium through the second on / off valve;

And a third / fourth heater respectively mounted on the third / fourth filter member to vaporize the impurities of the third / fourth filter member to be discharged to the impurity discharge device.

The method of claim 8,

The second liquefaction apparatus is a cooling apparatus for a high magnetic field superconducting magnet provided with a heat exchanger.