【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】2024年01月28日，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所在北京懷柔“高能同步輻射光源(HEPS)”項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)葛銳研究員率領(lǐng)的項(xiàng)目組負(fù)責(zé)的HEPS低溫氦制冷機(jī)和氮循環(huán)制冷機(jī)進(jìn)行最終驗(yàn)收。驗(yàn)收專(zhuān)家組由來(lái)自上海科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、浙江光電子研究院和中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的8位專(zhuān)家組成。專(zhuān)家組審議通過(guò)了HEPS低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)及附件的測(cè)試大綱，聽(tīng)取了驗(yàn)收測(cè)試報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證了低溫制冷量的測(cè)試結(jié)果，并進(jìn)行了質(zhì)詢、討論。專(zhuān)家組一致認(rèn)為，HEPS低溫氦制冷機(jī)和自主研制的氮循環(huán)制冷機(jī)的驗(yàn)收測(cè)試方案合理，測(cè)試結(jié)果達(dá)到合同驗(yàn)收指標(biāo)，同意HEPS低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)通過(guò)最終驗(yàn)收。
 

　　HEPS主儲(chǔ)存環(huán)首期采用5臺(tái)166.6MHz超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組和2臺(tái)499.8MHz超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組，超導(dǎo)腔采用液氦浸泡冷卻方式，對(duì)氦池內(nèi)液氦壓力和液位的穩(wěn)定性要求較高。此外，HEPS作為第四代同步輻射光源對(duì)防微振動(dòng)要求極高，因此帶有振動(dòng)和噪聲的低溫氦制冷機(jī)壓縮機(jī)組、氦氣回收和純化系統(tǒng)均放置在環(huán)外低溫廳，而液氦冷箱，液氦杜瓦，低溫分配閥箱等低溫設(shè)備要盡可能靠近超導(dǎo)腔低溫恒溫，致使低溫系統(tǒng)傳輸管線距離長(zhǎng)達(dá)500多米，如何選取合適的低溫冷卻方案和傳輸管線管徑，減少冷量損失、克服長(zhǎng)距離的低溫流體傳輸分配帶來(lái)的大阻力具有較大難點(diǎn)。
 

　　為此，葛銳研究員率領(lǐng)的項(xiàng)目組歷經(jīng)3~4年，進(jìn)行HEPS低溫系統(tǒng)詳細(xì)的流程設(shè)計(jì)計(jì)算、低溫設(shè)備布局優(yōu)化和非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化等工作，并為超導(dǎo)腔長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的液氦低溫環(huán)境需求而配備了一套低溫氦制冷機(jī)。經(jīng)過(guò)性能測(cè)試，在有液氮預(yù)冷的情況下，低溫氦制冷機(jī)的制冷量為2066W@4.5K+214.5L/h(合同驗(yàn)收指標(biāo)：2000W@4.5K+150L/h)；在有液氮預(yù)冷的情況下，液化模式下低溫氦制冷機(jī)的液化率為917L/h(合同驗(yàn)收指標(biāo)：800L/h)，測(cè)試指標(biāo)均達(dá)到并大幅超過(guò)了合同驗(yàn)收測(cè)試指標(biāo)；HEPS低溫氦制冷機(jī)壓縮機(jī)組低壓側(cè)的壓力穩(wěn)定性可以達(dá)到±1.50mbara，這對(duì)于保障超導(dǎo)腔低溫恒溫器的工作壓力穩(wěn)定有很重要的意義！
 

　　為了降低外購(gòu)槽車(chē)液氮輸運(yùn)對(duì)HEPS儲(chǔ)存環(huán)地基振動(dòng)的影響，提升超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組的氮低溫冷量的利用效率，滿足低溫氦制冷機(jī)的液氮冷量需求。HEPS低溫系統(tǒng)聯(lián)合杭州杭氧低溫液化設(shè)備有限公司，自主研制了一套氮循環(huán)制冷機(jī)。在多年的技術(shù)攻關(guān)中，項(xiàng)目組成員敢于創(chuàng)新，采用增壓式透平膨脹機(jī)技術(shù)，降低了氮循環(huán)制冷機(jī)的能耗，克服了長(zhǎng)距離高品質(zhì)液氮輸送和整機(jī)自動(dòng)控制等技術(shù)難點(diǎn)，在滿足制冷量要求的基礎(chǔ)，進(jìn)行分單元設(shè)計(jì)，以確保氮循環(huán)制冷機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)測(cè)試，氮循環(huán)制冷機(jī)的制冷能力可以達(dá)到7.4kW@83K+100Nm^3/h(合同驗(yàn)收指標(biāo)：7kW@90K+85Nm^3/h)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)降溫、積液、復(fù)溫和停機(jī)等運(yùn)行操作，自動(dòng)化程度高，并實(shí)現(xiàn)整機(jī)和主要部件國(guó)產(chǎn)化。
 

　　歷時(shí)3~4年時(shí)間，低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)圓滿完成各項(xiàng)測(cè)試任務(wù)離不開(kāi)項(xiàng)目組成員的不懈努力，感謝指揮部、加速器部領(lǐng)導(dǎo)們的指導(dǎo)，感謝通用設(shè)施部、工程辦、安環(huán)辦等部門(mén)的大力支持！高能同步輻射光源低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)通過(guò)最終驗(yàn)收對(duì)整個(gè)低溫系統(tǒng)的建設(shè)調(diào)試奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。