摘要：核聚变装置通常在超低温环境下运行,对温度的精确测量有着严苛的要求。超低温环境下的温度精确测量与标定直接影响着核聚变、高能物理、航空航天等涉及超低温环境的研究领域的发展。根据聚变堆主机系统综合研究设施CRAFT的测试条件,设计了液氦温度计标定平台,可开展1.8~300 K温区内的温度标定与实验研究。该平台通过吉福德-麦克马洪循环制冷机(GM制冷机)以及毛细管节流制冷,实现样品腔降温至1.8 K;通过调节加热器功率控制样品腔温度,可实现1.8~20 K温区内±5 mK波动、20~300 K温区内±15 mK波动的温度环境条件。使用低温测量控制设备对标定区域进行不同温度点位的控温和数据采集,最终得到标定精度结果为:1.8~4.2 K时为±9.54 mK;4.2~20 K时为±22.44 mK;20~300 K时为±346.78 mK。

摘要：低温恒温器作为超导直线加速器的最小加速单元,其在低温下的热力学性能将直接影响低温系统的运行成本和效率。低温恒温器的热负荷包括静态热负荷和动态热负荷。研究了低温恒温器的冷屏、超导腔、调谐器、耦合器、绝热支撑等主要元件的传热过程,对影响热负荷的关键因素进行了分析。结果表明,CAFeⅡ低温恒温器热负荷能够满足设计指标要求,为超导直线加速器稳定运行奠定了基础。

摘要：大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象,特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦,能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量,提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验,验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法,以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机,在80 K时提供高效的一级预冷,制冷量为15 W,重量仅为4.5 kg;二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机,制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环,可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量,输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。

摘要：ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2K(液氦)超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。

摘要：根据使用要求和低温阀的相关设计标准,研制了一台"DN15-CV5"型液氦温区低温气动调节阀,并开展了系统的实验研究,得到了一系列与不同阀门开度及压差条件对应的Cv值和漏热量,基于拉依达准则(3σ准则)等方法对实验结果进行了不确定度分析。结果表明,研制的低温气动调节阀具有精准的流量调节特性和良好的绝热性能,能够满足液氦温区低温工程的使用要求。

摘要：建立了一套液氦温区Ｇ－Ｍ型制冷机Ｐ－Ｖ图测试系统，测试装置主要包括制冷机进、排气和冷、热腔压力的压力测量系统及制冷机活塞位移的测量系统。该系统将制冷机动态压力、动态位移的测量信号通过采集系统送入微机中进行处理，可实时绘制压力及Ｐ－Ｖ图图形曲线，随时掌握不同结构不同工况下Ｇ－Ｍ制冷机压力损失和Ｐ－Ｖ图效率情况，为制冷机性能的改进、制冷机的理论分析及设计计算提供了可靠的实验依据。通过测试系统，测试了制冷机冷腔在不同制冷温度下的Ｐ－Ｖ图效率，指出在深低温区冷腔Ｐ－Ｖ图面积并不代表制冷机实际制冷量。

摘要：设计了一个用于测试液氦温区的多层绝热材料的量热器平台,对量热器进行了结构设计、力学分析和理论漏热计算以验证平台可靠性。力学分析的结果表明,量热器最大的位移变形量为0.16 mm,位于下保护胆底部封头;应力最大为49 MPa,位于液氮冷屏的顶部封头处。理论漏热计算的结果表明,当稳定测试时间为8 h时,所设计的容器容量均满足需求。基于力学分析和理论漏热计算的结果,得知所设计的量热器满足测试多层绝热性能的要求。

摘要：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。

摘要：EAST超导托卡马克的纵场和极向场磁体均采用NbTi超导材料,由 3 8K超临界氦冷却。在托卡马克实验运行时,极向场的放电脉冲和等离子体破裂产生的交流损耗带来的热负荷增加,经过超临界氦流带到低温系统控制阀箱内的液氦槽和过冷槽,造成槽内的液氦蒸发量增加。蒸发的氦回到制冷机中,从而影响制冷机的稳定运行。通过对实际超临界管道和液氦槽、过冷槽中换热过程建立换热模型,进行热工分析,分析液氦槽和过冷槽中的压力等参数的变化,指导低温系统的设计。

摘要：研制了一台用作德国国家标准局 (PTB)约瑟夫森效应 (JosephsonEf fect) 1V电压标准冷却系统的二级脉管制冷机。其设计要求在 4 2K提供 1 0 0mW左右制冷量 ,并同时冷却 70K左右的冷屏。采用额定功率为 1 8kW的氦压缩机驱动脉管制冷机 ,在不同制冷量负荷条件下分别对其进行了优化。初步实验结果表明 ,在输入功率 1 8kW的情况下 ,该制冷机最低制冷温度达 2 8K ,4 2K制冷量最大达 1 90mW ,制冷系数达 1 0 6× 1 0 4,火用效率最高达 1 1 3% ,可以充分满足冷却电压标准芯片的需要。此外 ,还与用 6kW压缩机驱动同一制冷机的实验结果进行了比较。