一种零蒸发率低温超导磁体系统的研制.pdf

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1、低温与超导低温技术Cryo．＆Supercond第42卷第6期Vo1．42No．6一种零蒸发率低温超导磁体系统的研制张海峰，一，叶海峰，王福堂，陈治友，丁怀况，罗高乔，章学华，武义锋，陈文革(1．中国电子科技集团公司第十六研究所，合肥230043；2．中国科学院强磁场科学中心，合肥230031；3．安徽万瑞冷电科技有限公司，合肥230088)摘要：介绍了零蒸发率低温超导磁体系统的设计与研制。整个系统主要包含超导磁体与低温冷却两部分。超导磁体使用NbTi线绕制，采用主线圈加补偿线圈的结构，中心磁场强度最大可达5．7T。磁体通过4．2K级G—M制冷机冷

2、却，同时每天可生产约5L液氦。系统自常温开机运行，约45小时后开始生产液氦，液氦液面高于超导磁体2／3时，停止氦气供给。磁体加电闭环运行后，系统可实现静态零蒸发率。关键词：低温超导磁体；零蒸发率；G—M制冷机Developmentofthelow——temperaturesuperconductingmagnetsystemwithzerorateevaporationZhangHaifeng．YeHaifeng，WangFutang，ChenZhiyou，DingHuaikuang，LuoGaoqiao，ZhangXuehua’WuYi~ng，C

3、henWenge2，(1．The16thInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Hefei230043，China；2．HighMagneticFieldLaboratory，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China；3．AnhuiVacreeTechnologiesCo．，Ltd．，Hefei230088，China)Abstract：Thispaperdescribedthedesignanddevelopmentofcryogeni

4、csuperconductingmagnetsystemwithzeroevapora—tionrateofhelium．Thewholesystemmainlyconsistedoftwoparts，superconductingmagnetandcryogeniccooling．NbTiwirewasusedforsuperconductingmagnetwinding，whichthestructurewasprimarycoilpluscompensationcoils．Theintensityofcen—．termagneticfield

5、wasupto5．7T．A4．2KG—Mrefrigeratorprovidedcoolingformagnet，meanwhileitcouldproduce5Lliquidheliumeachday．Ifthesystembeganrunningatroomtemperature．1iquidheliumwouldbeproducedabout45hourslater．Whentheliquidheliumlevelwasabovethe2／3ofsuperconductingmagnetheight，thesupplyofheliumgasw

6、asstopped．Duringtheclosedloopoperation，thesystemcouldachievethestaticzeroevaporationrate．Keywords：Low—temperaturesuperconductingmagnets，Zerorateevaporation，G—Mrefrigeratorl引言氦液化冷凝组件生产液氦存储在磁体液氦室内，从而冷却超导磁体，并维持液氦零蒸发率的低温超导磁体系统。随着4．2K级小型低温制冷机技术的突破和高温超导材料的出现，采用小型低温制冷机冷却低2系统主要技术指标温超导

7、磁体的技术得到了快速发展llj。目前采用小型低温制冷机冷却低温超导磁体的系统主要分(1)磁场强度0．5T连续可调；(2)均匀区为直冷式低温超导磁体系统(直接冷却磁体)和零长度>~6cm，均匀区内的磁场不均匀度≤±4％；蒸发率低温超导磁体系统(液氦浸泡式)两种。(3)系统液氦静态蒸发率：0。相比于直冷式低温超导磁体系统超导磁体线圈温度场不均匀以及没有冷量储备等缺点，零蒸3低温超导磁体的研制发率低温超导磁体系统广泛适用于各种使用环境苛刻的场合。本文介绍了一套采用4．2K级制冷此次低温超导磁体由多根NbTi线绕制，在超机作为冷量来源，使用氦气作为热交换介

8、质，通过导磁体设计时首先要满足对磁场的要求，包括磁收稿日期：2014—03—27作者简介：张海峰(1989一)，男，助理工