[發明專利]一種用于間接冷卻超導磁體的裝置系統及間接冷卻超導磁體的方法

有效

• 申請號: 202110289995.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113053614B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 王旭東;倪東升;王力實;喬威宇;秦祥琦;程月;朱麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H01F6/02
• 分類號: H01F6/02;H01F6/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種用于間接冷卻超導磁體的裝置系統及間接冷卻超導磁體的方法。該裝置系統包括用于間接冷卻超導磁體的筒體和杜瓦；上述的筒體包括筒體本體，筒體本體表面布置液氮盤管；液氮盤管一端設置液氮入口，另一端設置液氮出口；上述的筒體設置于杜瓦的內部空間，且液氮入口和液氮出口均通過設置于杜瓦的頂法蘭的轉接口與外部液氮管路相連接；杜瓦的內部空間分別通過管道連接真空泵和回收氣囊，且與真空泵連接的管道上設置真空角閥，與回收氣囊連接的管道上設置氦氣閥門。本發明方法將超導磁體置于筒體中，將其置于杜瓦的內部空間，液氮通入液氮盤管進行超導磁體間接冷卻。本發明避免了超導磁體產生大的溫差對固化材料產生不可逆損傷風險。

技術領域

本發明涉及一種用于間接冷卻超導磁體的裝置系統及間接冷卻超導磁體的方法，屬于超導磁體冷卻技術領域。

背景技術

目前，對于超導磁體冷卻技術，一般是使用直接冷卻技術對磁體進行冷卻。例如使用液氮將磁體預冷至80K，然后排出液氮，用液氦對其進行冷卻；又或是使用常溫氦氣與液氮進行換熱，用冷氦氣冷卻超導磁體。由于超導磁體一般使用環氧或石蠟進行固化，若使用前一種方法可能會使磁體產生較大的溫度梯度，致使其產生不可逆的損傷。除此之外，若杜瓦內部液氮未排干凈，液氦降溫時會降低回收氦氣的純度，增大純化器的負擔，更甚者可能會堵塞液氦輸液管；后者雖能保證磁體有較小的溫度梯度，但需另外購置低溫換熱器以及相應控制設備，成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于間接冷卻超導磁體的裝置系統及間接冷卻超導磁體的方法。

本發明提出了一種在超導磁體外側設置帶有液氮盤管的筒體來冷卻超導磁體的方法，將超導磁體置于筒體內，整個磁體與筒體置于杜瓦的內部空間中。筒體材料使用導熱性能優良的銅或鋁，外側設置液氮盤管。磁體冷卻時，將液氮通入盤管，液氮的流動使得筒體成為一個80K的冷屏，包覆在超導磁體外側，不與磁體直接接觸，通過輻射傳熱和杜瓦內氦空間的氣體對流傳熱向磁體傳遞冷量，使磁體冷卻至液氮溫度。冷卻至液氮溫度后，再對超導磁體進行液氦冷卻。

本發明提供的用于間接冷卻超導磁體的筒體，它包括筒體本體，所述筒體本體表面布置液氮盤管；所述液氮盤管一端設置液氮入口，另一端設置液氮出口。

本發明中，所述筒體本體表面布置液氮盤管具體可為所述筒體本體的外壁或內壁上布置所述液氮盤管，優選在外壁上布置所述液氮盤管。

上述的用于間接冷卻超導磁體的筒體中，所述筒體的材料為銅和/或鋁，所述筒體的材料選擇耐低溫、導熱性能優良的材料即可。

本發明還提供了一種用于間接冷卻超導磁體的裝置系統，該裝置系統包括上述的用于間接冷卻超導磁體的筒體和杜瓦；

所述的用于間接冷卻超導磁體的筒體設置于所述杜瓦的內部空間，且所述液氮入口和所述液氮出口均通過設置于所述杜瓦的頂法蘭的轉接口與外部液氮管路相連接；

所述杜瓦的內部空間分別通過管道連接真空泵和回收氣囊，且與所述真空泵連接的管道上設置真空角閥，與所述回收氣囊連接的管道上設置氦氣閥門。

本發明中，所述杜瓦包括夾層空間和內部空間，如無特殊說明，一般指其內部空間。

上述的用于間接冷卻超導磁體的裝置系統中，通過在所述的用于間接冷卻超導磁體的筒體的四周設置折邊或吊耳將其懸掛至所述杜瓦的頂法蘭上。

本發明進一步提供了一種采用上述用于間接冷卻超導磁體的裝置系統進行間接冷卻超導磁體的方法，包括如下步驟：1)將超導磁體置于上述用于間接冷卻超導磁體的裝置系統中所述的用于間接冷卻超導磁體的筒體中，然后將所述超導磁體和所述的用于間接冷卻超導磁體的筒體置于上述用于間接冷卻超導磁體的裝置系統中所述杜瓦的內部空間中；

2)將步驟1)中所述杜瓦的內部空間通過所述真空泵抽真空，關閉所述真空角閥；