一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置，在真空容器內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)磁體，在超導(dǎo)磁體的上下端分別設(shè)有溫度計(jì)一和溫度計(jì)二，液氮罐的頂部和底部分別通過截止閥一和截止閥二與電加熱器的進(jìn)口連接，液氮罐的底部和頂部之間通過盤管連接，且在盤管上連接有截止閥三，電加熱器的出口分別通過截止閥四和截止閥五與空氣浴式氣化器一和真空容器的進(jìn)口連接，空氣浴式氣化器一連接有流量控制器一，真空容器的出口依次連接空氣浴式氣化器二和流量控制器二。本實(shí)用新型專利技術(shù)在冷源處設(shè)置兩路輸出通道，一路輸出冷氮?dú)猓宦份敵鲆旱Ｍㄟ^主回路和旁回路雙通道互相輔助冷卻管道的設(shè)計(jì)，有效的穩(wěn)定主回路冷氮?dú)饬髁吭谝欢ㄖ怠?br />

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及超導(dǎo)磁體實(shí)驗(yàn)方法
，尤其涉及一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置。
技術(shù)介紹
在超導(dǎo)托卡馬克裝置中，超導(dǎo)磁體作為其重要的必不可少的一部分，其運(yùn)行的穩(wěn)定直接關(guān)系到整個(gè)聚變裝置的安全運(yùn)行。大型超導(dǎo)磁體在實(shí)際運(yùn)行過程中，一般都處于強(qiáng)磁場、超低溫和大電流等多場并存環(huán)境下，且多場之間存在相互影響和相互作用。超導(dǎo)磁體絕緣層一般包括匝間絕緣，餅間絕緣和對地絕緣。絕緣材料一般是由環(huán)氧膠、玻璃纖維和聚酰亞胺復(fù)合構(gòu)成。在超導(dǎo)磁體正式運(yùn)行前，需要按照一定的降溫梯度對其進(jìn)行降溫。為了確保超導(dǎo)磁體的安全使用，避免磁體絕緣受到由于降溫過快而產(chǎn)生的熱應(yīng)力的威脅，采用合理可控的降溫策略成了至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置。本技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置，包括有液氮罐和真空容器，在真空容器內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)磁體，在超導(dǎo)磁體的上下端分別設(shè)有溫度計(jì)一和溫度計(jì)二，液氮罐的頂部和底部分別通過截止閥一和截止閥二與電加熱器的進(jìn)口連接，液氮罐的底部和頂部之間通過盤管連接，且在盤管上連接有截止閥三，電加熱器的出口分別通過截止閥四和截止閥五與空氣浴式氣化器一和真空容器的進(jìn)口連接，空氣浴式氣化器一連接有流量控制器一，真空容器的出口依次連接空氣浴式氣化器二和流量控制器二，所述的電加熱器的出口還連接有溫度計(jì)三，溫度計(jì)三依次與溫控儀、電力調(diào)整器和電加熱器的進(jìn)口連接。在冷源處設(shè)置兩路輸出通道，一路輸出冷氮?dú)猓宦份敵鲆旱２捎昧艘灾骰芈泛团曰芈冯p通道互相輔助的冷卻結(jié)構(gòu)，每一冷卻通道均配有相應(yīng)的截止閥、空氣浴式氣化器和流量控制器。同時(shí)在主回路上布置了溫控儀、電力調(diào)整器和電加熱器，在電加熱器后低溫管道內(nèi)各布置一個(gè)溫度計(jì)，且電加熱器、溫控儀、電力調(diào)整器和溫度計(jì)構(gòu)成一個(gè)閉合回路。超導(dǎo)磁體放置在真空容器中，并在超導(dǎo)磁體表面布置一組溫度計(jì)。提供了兩種冷源（冷氮?dú)夂鸵旱渲幸旱苯佑晒鄡?nèi)壓入輸出管路，而冷氮?dú)馐浅浞掷米栽鰤阂旱拮陨淼慕Y(jié)構(gòu)原理獲得，將液氮由灌底壓入盤管后與空氣換熱，加熱后得到冷氮?dú)饣氐焦鄡?nèi)，存于灌內(nèi)液面之上以備輸出使用。實(shí)驗(yàn)前期使用冷氮?dú)鈱⒊瑢?dǎo)磁體降溫至90K左右，之后將冷源輸出通道切換為液氮通道，將超導(dǎo)磁體降溫至77K。為了能夠有效控制所述超導(dǎo)磁體的降溫速率，所述主回路中冷氮?dú)獾牧髁勘仨毐３衷谝欢ǖ姆€(wěn)定值內(nèi)，設(shè)計(jì)了主回路與旁回路雙通道互相輔助的冷卻結(jié)構(gòu)，并使用兩套流量控制系統(tǒng)分別對所述雙通道流量進(jìn)行有效的控制，使得主回路和旁回路中冷氮?dú)饬髁炕ハ嗯浜瞎ぷ鳎_保實(shí)驗(yàn)過程中流經(jīng)超導(dǎo)磁體的冷氮?dú)饬髁糠€(wěn)定在一定范圍內(nèi)。主回路上布置的電加熱器、電力調(diào)整器、溫控儀以及溫度計(jì)形成閉環(huán)回路，作為超導(dǎo)磁體降溫控制系統(tǒng)，所述的溫度計(jì)布置在加熱器與真空容器之間的管道內(nèi)，通過所述的溫度計(jì)實(shí)時(shí)采集超導(dǎo)磁體入口溫度，并與溫控儀中預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較，將所得控制信號反饋到電力調(diào)整器上，通過調(diào)節(jié)電加熱器的功率來調(diào)節(jié)降溫速率和冷氮?dú)獾臏囟取Ｔ谡麄€(gè)降溫過程中，監(jiān)視布置在超導(dǎo)磁體表面的一組溫度計(jì)。確保超導(dǎo)磁體各部位最大溫度梯度不超過要求值。如最大溫度梯度超過要求值，需降低降溫速率。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：本技術(shù)在冷源處設(shè)置兩路輸出通道，一路輸出冷氮?dú)猓宦份敵鲆旱Ｍㄟ^主回路和旁回路雙通道互相輔助冷卻管道的設(shè)計(jì)，有效的穩(wěn)定主回路冷氮?dú)饬髁吭谝欢ㄖ担煌ㄟ^一套加熱系統(tǒng)精確的控制超導(dǎo)磁體進(jìn)口冷氮?dú)鉁囟龋钩瑢?dǎo)磁體溫度從室溫按一定速率進(jìn)行降溫，同時(shí)通過布置在超導(dǎo)磁體表面的一組溫度計(jì)，監(jiān)控超導(dǎo)磁體各部位的溫度梯度，確保其最大溫度梯度在設(shè)定值之內(nèi)。附圖說明圖1為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置，包括有液氮罐8和真空容器10，在真空容器10內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)磁體11，在超導(dǎo)磁體11的上下端分別設(shè)有溫度計(jì)一4.1和溫度計(jì)二4.2，液氮罐8的頂部和底部分別通過截止閥一3.1和截止閥二3.2與電加熱器7的進(jìn)口連接，液氮罐8的底部和頂部之間通過盤管9連接，且在盤管9上連接有截止閥三3.3，電加熱器7的出口分別通過截止閥四3.4和截止閥五3.5與空氣浴式氣化器一2.1和真空容器10的進(jìn)口連接，空氣浴式氣化器一2.1連接有流量控制器一1.1，真空容器10的出口依次連接空氣浴式氣化器二2.2和流量控制器二1.2，所述的電加熱器7的出口還連接有溫度計(jì)三4.3，溫度計(jì)三4.3依次與溫控儀5、電力調(diào)整器6和電加熱器7的進(jìn)口連接。實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施步驟如下：檢查確保所述液氮罐8內(nèi)部壓力具有一定的壓力。關(guān)閉主回路截止閥四3.4與流量控制器一1.1，打開旁回路截止閥五3.5和流量控制器二1.2；關(guān)閉液氮罐8液氮輸出通道截止閥二3.2，打開冷氮?dú)廨敵鐾ǖ澜刂归y一3.1；控制旁回路流量在設(shè)定值范圍內(nèi)，設(shè)置溫控儀5參數(shù)，開啟電加熱器7使氮?dú)鉁囟纫演^快的速度升至室溫；打開主回路截止閥四3.4，調(diào)節(jié)主回路流量控制器一1.1，控制主回路流量達(dá)到要求值以內(nèi)，同時(shí)監(jiān)測所述超導(dǎo)磁體表面各部位溫度計(jì)數(shù)據(jù)，并控制最大溫度梯度不超過要求值。直至所述超導(dǎo)磁體溫度降至90K左右；關(guān)閉所述液氮罐8冷氮?dú)廨敵鐾ǖ澜刂归y一3.1，緩慢打開所述液氮罐液氮輸出通道截止閥二3.2，直至所述超導(dǎo)磁體降溫至80K。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括有液氮罐和真空容器，在真空容器內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)磁體，在超導(dǎo)磁體的上下端分別設(shè)有溫度計(jì)一和溫度計(jì)二，液氮罐的頂部和底部分別通過截止閥一和截止閥二與電加熱器的進(jìn)口連接，液氮罐的底部和頂部之間通過盤管連接，且在盤管上連接有截止閥三，電加熱器的出口分別通過截止閥四和截止閥五與空氣浴式氣化器一和真空容器的進(jìn)口連接，空氣浴式氣化器一連接有流量控制器一，真空容器的出口依次連接空氣浴式氣化器二和流量控制器二，所述的電加熱器的出口還連接有溫度計(jì)三，溫度計(jì)三依次與溫控儀、電力調(diào)整器和電加熱器的進(jìn)口連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可控速率超導(dǎo)磁體降溫實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括有液氮罐和真空容器，在真空容器內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)磁體，在超導(dǎo)磁體的上下端分別設(shè)有溫度計(jì)一和溫度計(jì)二，液氮罐的頂部和底部分別通過截止閥一和截止閥二與電加熱器的進(jìn)口連接，液氮罐的底部和頂部之間通過盤管連接，且在盤管上連接有截止...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張之榮，吳歡，宋云濤，楊忠慧，謝延玉，商明明，沈光，吳維越，陸坤，衛(wèi)靖，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，
類型：新型
國別省市：安徽;34