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NICA加速器综合体MPD螺线管磁体成功冷却至超导温度

2024-12-23 11:21     来源:中国核技术网     NICA加速器 大科学装置俄罗斯

2024年12月,位于JINR(联合核子研究所)的NICA(新一代粒子加速器)加速器综合体MPD(多用途探测器)螺线管磁体的调试工作取得了重要进展。螺线管在整个超导线圈中成功冷却至4.5-5开尔文(-268.65 - -268.15℃),这一里程碑式的成就标志着不存在冷泄漏问题,同时也证明了冷却回路和液压系统的高质量开发工作。

在冷却工作开始之前,低温系统的所有元件均在JINR高能物理实验室进行了组装,部分低温设备由俄罗斯公司提供,而无需制造商ILK和ASG公司的直接参与。螺线管的首次冷却,即使用液氮(温度为80K,-193.15℃)进行的冷却,是在2024年2月至3月期间完成的。在冷却过程中,工作人员观察到氮气水平下没有冷流,冷却回路基本工作正常。

随后,螺线管软件的准备和修改工作也顺利完成。由于发现原有的德国软件无法平滑调节阀门且缺乏控制功能,VBLHEP JINR副总工程师Konstantin Mukhin领导的团队决定开发一款全新的冰箱软件。该软件由Extended Range Systems LLC的员工开发,控制柜经过重新设计,能够更平稳地调节冰箱系统,并以所需的模式运行。

在春夏季节,团队升级了低温和工艺设备,安装了100多米长的氮气主管道,在超导电缆上增加了温度传感器,并改进了维持设定氮气温度的系统。考虑到没有主氦气管道,团队制定了新的临时方案,并于11月5日开始冷却。在15天内达到液氮温度后,团队切换到了新的操作模式——液氦温度模式,目前正在进行相关研究。

最终,电磁阀成功冷却至4.5K的工作温度。圣彼得堡国立大学和国立核研究大学MEPhI的学生与VBLHEP员工一起参与了冷却工作。目前,MPD团队正在研究自动化软件模式,分析电磁阀本身的冷却、控制杜瓦瓶和制冷系统的操作,以及优化移动氦气罐系统的操作。

Konstantin Mukhin表示,下一个任务是检查保护措施并将电流引入电磁阀。到12月底,团队将尝试逐步引入约100A的电流,并开始测试超导失效时的保护系统。12月的最后十天,NICA加速器综合体MPD项目的电磁阀将被加热,为年底前即将开始的电力系统测试做准备。该测试将一直持续到次年一月底。随后,从二月初起,MPD将重新冷却至4.5K的超导温度,VBLHEP员工将在此低温环境下对螺线管的磁场图进行测量,整个测量过程预计将持续2.5个月。完成磁场图测量后,MPD探测器系统的组装工作将正式启动。

NICA(Nuclotron-based Ion Collider facility)加速器综合体是一个位于俄罗斯杜布纳的大型科学装置,用于研究构成宇宙的物质性质 。自2013年起开始在杜布纳建造,旨在研究构成宇宙的物质性质‌。该综合体能够在实验室条件下重建宇宙大爆炸初期的粒子状态,对于理解宇宙的起源和演化具有重要意义。



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