低温恒温器设计

文中所述低温恒温器(cryomodule)主要用于近物所ADS注入器Ⅱ超导直线段,可以将粒子能量加速到10MeV。该低温恒温器包含β=0.09的162.5MHz HWR型超导高频腔、超导螺线管及cold BPM等冷质量部件,工作温度为4.2K,工作压力为1.2bar,冷却介质为液氦/氦气。超导腔及螺线管采用同一冷却回路,低温恒温器的设计满足超导腔的使用要求。

二极铁超导磁体低温恒温器组装测试

依托FRIB二极铁超导磁体样机研制项目,完成磁体低温恒温器系统制作,低温恒温器主要部件有:氦槽(装有两组D型线圈的线圈盒组成)、隔热冷屏、支撑结构、真空腔体、阀箱冷却系统等。磁体系统运行电流为201 A,中心最大磁场达到2 T,线圈使用线径Φ1.14 NbTi超导线,每组线圈的匝数为210匝,束流孔截面空间100 mm*35 mm,弯转角度45度。二极铁超导磁体低温恒温器采用液氦冷却,运行温度为4.2 K,低温液氦挥发的氦气通过阀箱将冷氦气接入冷屏的氦气循环管路对冷屏进行冷却,降低氦槽液氦静态蒸发率。制作过程通过设置专用的绕线工装保证线圈绕制精度,通过杜瓦装配工装保证线圈盒和真空腔的定位精度。二极铁超导磁体低温恒温器支撑结构通过“反拉伸”结构保证强度,同时降低传导漏热,低温下进行磁场中心位置补偿,从而实现磁场中心和束流孔同心度的制作要求。最后对系统进行降温和励磁测试,低温恒温器漏率3×10^(-9)Pa·m^(3)/s,液氦静态蒸发率1.4 L/h,磁场中心和束流孔同心度偏移量为±0.25 mm,达到设计制作要求。