基于减压降温原理的超流氦获取真空机组的研制

南方先进光源研究测试平台(SAPS-TP)为了给超导腔提供2 K测试环境,采用在氦池入口抽真空至饱和蒸气压的方式来获取2 K超流氦。研制一套减压降温真空机组用来抽取真空,详细介绍了设计和选型计算,并借鉴各大型2 K低温系统的使用经验,进行了优化。已完成20余次超导腔的性能测试,真空机组运行稳定,氦池压力、温度和液位等参数的控制精度达到设计指标。运行测试结果表明,所研制的减压降温真空机组性能满足设计要求。

南方先进光源研究测试平台2 K超流氦真空机组控制策略

南方先进光源研究测试平台低温系统为超导腔提供100 W@2 K的垂直和水平两种测试模式。采用三套机械泵与罗茨泵组成的减压降温真空机组,通过对测试装置抽真空为超导腔提供2 K测试环境。为了保证测试装置内满足2 K@31.3 mbar±0.1 mbar要求,保持一定液位高度,设计了一套对应的减压降温真空机组控制逻辑,通过真空机组入口蝶阀可控开度、罗茨泵变频控制、旁通阀参与调节相互配合,在多轮测试中,能够在2 h内实现4 K到2 K间的转化,极大地减小了测试等待时间,稳定实现了31.3 mbar±0.1 mbar的压力波动,保证了液位的稳定,为超导腔测试提供持续稳定的测试环境,稳定运行时间单次最长720 h。

1.8 K超流氦系统中常温减压泵机组的控制与调试

核聚变领域和高能物理等领域内的大型科学装置的迅猛发展,促进了1.8 K/2 K超流氦系统的进步和广泛应用。作为获取超流氦的常用方法,介绍了1.8 K超流氦系统中常温减压泵机组的工艺流程、结构、设计参数、自动控制流程、远程监控的设计以及启动停机过程的性能测试验证。通过常温减压泵机组的逐步减压控制,快速且稳定地获取了1.8 K超流氦,泵组各实测参数均达到或优于设计参数。

氦气纯度低导致PVD腔室冷泵异响问题的分析方法

冷泵是PVD设备重要的组成部分,主要负责保持腔室内的真空环境,它利用高纯度氦气的压缩膨胀循环来达到冷板低温,通过低温冷板捕捉腔室内的气体达到高真空度的环境。若冷泵出现故障,将直接影响腔室内的真空度,间接地影响晶圆的加工质量;本文主要介绍由于氦气纯度低导致冷泵异响的一种分析方法。

基于DDS的氦光泵磁力仪射频场智能调频研究

地磁场测量在基础地质研究、矿产资源勘查和军事探测等领域得到广泛应用,作为磁场测量核心之一的氦光泵磁力仪探头,其射频场调频精度是决定其磁测精度的重要影响因素。为实现易调节、高精度、高可靠性的调频信号,本文利用直接数字频率合成器(DDS)与微控制器(MCU)相结合方式,研究了磁力仪探头射频场智能精密调频技术,可灵活、实时、自动、精密地对磁力仪探头射频场进行调频。调频信号加载到氦光泵磁力仪系统的联调试验表明,磁力仪获得了稳定精密的磁共振信号,从而保证了磁力仪实现高精度的磁场测量。

用于中性束注入器的4.2K液氦低温冷凝泵的设计

在中性束注入器的研制中 ,大抽速低温泵的设计是其中非常重要的一部分。本文结合中性束注入器对真空系统的要求 ,介绍了中性束注入器真空系统的构成 ,并以布置于中性化室部位的低温泵为例 ,详细阐述了用于中性束注入系统的低温泵的结构设计以及抽速确定、冷凝面积确定等关键问题 ,成功设计了一套完全满足中性束注入系统对动态真空度要求的低温泵。

核电站一回路用机械密封

机械密封在各类核电站的一回路中有大量应用.核电站一回路用机械密封是核电站的关键部件之一,其性能好坏很大程度上决定着核电站能否长周期安全可靠运行.本文以几种具有代表性的核电站反应堆堆型为例,对其一回路用机械密封进行了介绍,这些反应堆分别以水、氦气和液态金属为冷却剂并跨越第二代到第四代核电技术.首先介绍了压水堆核主泵机械密封,分别叙述了美式风格的流体静压型核主泵密封及欧式风格的流体动压型核主泵密封的结构特点、工作原理和最新的基础研究状况;随后介绍了高温气冷堆氦气轮机/氦气风机干气密封的结构特点、使用要求及相应的针对性设计;最后介绍了钠冷快堆钠泵机械密封,包括1种惰性气体缓冲、油膜润滑的三级串联式机械密封和1种直接以液态金属润滑的螺旋槽式机械密封.

高精度磁法在某铅锌矿体勘查中的应用

简易磁测表明目标勘查区矿石具有明显磁异常。为了在区内有效地指导探矿工作,使用HC-95a手持式氦(He4)光泵磁力仪,结合差分GPS定位,开展了地面高精度磁测工作。测区共进行19条测线,测点1179个,测线总长23200m,圈定出3个长800～1800m的高磁异常带。其中1号异常位于岩体与地层接触带处,地表发现2处矿化露头,可以确定为矿化异常;2,3号异常规模较大,地表无矿化出露,尚需开展进一步工作判断引起磁性异常原因。

氦光泵磁力仪(HC-95a)在矿体勘查中的应用

目标勘查区出露矿化类型为矽卡岩型矿化,矽卡岩型矿床中常含有能引起明显磁性异常的磁铁矿。为了在区内有效地指导探矿工作,我们使用HC-95a手持式氦（He^4）光泵磁力仪,结合高精度GPS测量,开展了地面高精度磁测工作。测区共进行17条测线,每条测线长700m,在区内西部圈定出两个明显高磁异常体（A,B）。A异常延长290m,宽50-200m;B异常延长300m,宽100-150m,均具有一定规模。两个高磁物探异常可能为矿化体引起,给下一步探矿工作指明了方向。

综合地球物理方法在大庙铁矿斜长岩杂岩体中的应用

大庙斜长岩杂岩体中赋存有丰富的钒钛磁铁矿矿体。本研究采用亚米级差分GPS准确确定出地表已知矿体出露位置;利用氦光泵磁力仪(HC-95a)在平面上确定出3条规模较大高磁异常带,并确定异常带的延伸方向;借助EH4电磁成像系统解析主要高磁异常带(矿化带)向地下深部延伸情况。三种物探方法在研究区的联合应用,清晰地展现出研究区成矿潜力,达到了综合找矿、评价目的。本次工作说明,三种物探方法地结合,可以作为快速寻找、评价钒钛磁铁矿矿体的推广性方法。

超临界氦循环泵在EAST中的应用研究

EAST超导托卡马克装置的极向场和纵场线圈的超导磁体均采用迫流冷却的CICC(Cable in Conduit Conduc- tor)导体,极向场线圈的冷却介质直接由制冷机节流路来提供,而纵场线圈和线圈盒由氦循环泵来提供。文中概述了氦循环泵在超导装置中的使用情况,分析了超导磁体的迫流冷却特性以及EAST超导磁体的迫流冷却回路,揭示了氦循环泵的应用优点。比较两种冷却方式,得出热效率比较图,证明了氦循环泵的有效性,为氦循环泵的使用范围及选型提供了理论依据。

部分流超临界氦循环泵特性分析

通过将大型超导托卡马克装置中用于超导磁体冷却的超临界氦循环泵与传统离心泵进行比较,对BNI(Barber-N ichols Inc.)部分流超临界氦循环泵进行了结构特点和性能特点分析,重点讨论了叶轮、叶片和蜗壳的结构差异,以及由于这些结构的不同决定的流量、扬程和效率差异,为部分流超临界氦循环泵的设计及试验研究提供了理论依据。

EAST低温系统超临界氦循环泵的自动控制

为确保EAST超导磁体安全、稳定地进行降温,通过分析超导磁体氦迫流冷却回路并结合低温系统降温操作流程,在低温控制系统中设计并实现了氦循环泵的自动启动和失超处理等顺序控制流程;采用选择性控制结构和改进的增量式PID控制算法,实现了氦循环泵入口压力的自动控制。经过降温实验验证,氦循环泵的自动控制策略满足低温系统的运行要求,在一定程度上提高了系统的自动化程度。

超临界氦循环泵的设计方法

超临界氦循环泵用于超导磁体的迫流冷却。从普通离心泵的基本理论出发,分析了低比转速超临界氦循环泵的特性,从提高效率的角度比较了多种设计方法。得出最理想的方法是提高泵的转速,同时也证明了超临界氦循环泵采用高速全流泵和高速部分流泵设计的可行性。

氦光泵磁力仪中磁敏传感器的研制

介绍了应用于氦光泵磁力仪的磁敏传感器的工作原理,分析并讨论了该传感器的研制过程,给出了研制该传感器的一些重要参数。另外,为了能够缩短激励时间,提出了一种用于激励氦光源的新方法。实验表明,利用所制传感器可获得磁共振信号的直流分量大于16V,幅度约为400mV,共振线宽小于150nT。配合本实验室研制的检测电路,获得的被测磁场数值与已有的磁力仪获得的数据基本一致。

NBI低温冷凝泵液氦杜瓦的热力分析与工程设计

降低中性束注入器低温冷凝泵的LHe消耗率,是进行低温冷凝泵设计时应考虑的核心问题之一。通过对NBI低温冷凝泵的LHe杜瓦进行热力分析,确定了影响杜瓦内LHe蒸发率的关键参数。探讨了降低LHe蒸发率的措施,依此确定了在工程设计中为达到减小LHe蒸发率、提高泵运行经济性可采用的结构形式。

氦光泵磁敏传感器抽真空及精确充气系统的研究

氦磁敏传感器是氦光泵磁力仪的核心部件。其中氦光源的制作工艺直接影响整机的性能。为此建立一套抽真空及精确充气的设备。其中,抽真空部分主要由机械泵、涡轮分子泵和离子泵组成。通过高精度微漏阀和薄膜压力计实现精确充气。所制氦光源可利用高压发生器及高频振荡器来激励,并测试了其光谱。利用该设备成功研制出高性能的氦光源。该设备的成功研制为其他磁力仪的相关核心部件的研制提供了经验。

贝尔直升机航磁仪磁补偿结果分析

贝尔直升机采用固定式安装氦光泵磁力仪的方案。对磁探杆进行改进设计后,使用GB-10型氦光泵磁力仪和16项自动磁补偿器用于航磁测量。给出磁补偿前后氦光泵磁力仪的输出结果对比。分析补偿前后的数据,对磁补偿器改进设计及机动飞行方法提出建议。

无油泵对检漏系统有效最小可检漏率影响研究

真空检漏技术广泛应用于航天、航空、核工业等军工行业的密封产品测试,近些年,无油真空泵逐步代替了油封式机械泵作为检漏系统的前级泵。无油泵作为前级泵具有清洁无油的优点,但实践中经常出现检漏系统本底异常升高、检漏系统有效最小可检漏率与理论分析结果相差较大的情况。本文从检漏系统有效最小可检漏率的影响因素入手,结合容积式真空泵工作原理,分析了无油泵对检漏系统有效最小可检漏率的影响原因,并进行了实验验证,给出了改进建议。

可贮存推进剂火箭增压气体与泵入口压力关系研究

根据氦气和氮气在可贮存推进剂中的溶解度与发动机泵入口压力关系 ,以及对美国上面级火箭“阿金纳”增压系统的分析、计算和研究 ,对我国可贮存推进剂上面级火箭的发动机泵入口压力要求和增压输送系统进行分析和研究。认为采用氦气增压 ,我国可贮存推进剂上面级火箭发动机氧化剂泵入口压力要求可以大幅度地降低 ,较大地提高火箭的运载能力。并提出相应的改进建议。