1.8 K常压超流氦低温系统的设计与分析

郝强旺 刘华军 武 玉 刘 勃 彭晋卿

(中国科学院等离子体物理研究所 合肥 230031)

1.8 K常压超流氦低温系统的设计与分析

郝强旺 刘华军 武 玉 刘 勃 彭晋卿

(中国科学院等离子体物理研究所 合肥 230031)

中国科学院等离子体物理研究所ITER CC导体测试装置背景超导磁体，由4.2 K液氦浸泡冷却，能够提供7 T背景场，为了满足超导导体测试需要更大背景场(10 T)的要求，将采用1.8 K超流氦浸泡冷却。针对该测试装置的低温系统设计了一种1.8 K常压超流氦低温系统，给出了该系统的关键组成部分并对获取1.8 K常压超流氦的流程进行了分析。针对预冷与节流相结合获取1.75 K超流氦方案进行了分析和计算，同时针对此方案给出了其物理过程的T-s图，计算了1.75 K超流氦液体得率。

超流氦 低温系统 温-熵图

1 引言

超流氦和正常态氦相比，具有更低的黏度、高比热、高热传导等优点，广泛用于高磁场强度超导磁体以及超导腔的冷却中。常压超流氦制冷技术在国外已成功用于大型超导磁体装置和工程(表1)［1-4］，但国内目前仍然没有自行研制和发展的用于实验装置和工程磁体冷却的超流氦装置，因此超流氦制冷技术是亟待发展的一项新技术。本设计将基于中国科学院等离子体物理研究所 ITER(国际热核聚变实验堆装置)CC(校正场线圈)导体测试装置低温系统基础上对其进行超流氦系统设计改造，图1为ITER CC导体测试装置低温系统结构示意图［5］。

中国科学院等离子体物理研究所ITER CC超导导体低温性能测试装置其低温系统主要由500 W/4.5 K氦制冷机、50 kA超导变压器低温杜瓦、7 T背景场磁体低温杜瓦以及低温液体真空传输管道4部分组成。……