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NICA加速器綜合體MPD螺線管磁體成功冷卻至超導溫度

2024-12-23 11:21     來源:中國核技術網     NICA加速器 大科學裝置俄羅斯

2024年12月,位于JINR(聯合核子研究所)的NICA(新一代粒子加速器)加速器綜合體MPD(多用途探測器)螺線管磁體的調試工作取得了重要進展。螺線管在整個超導線圈中成功冷卻至4.5-5開爾文(-268.65 - -268.15℃),這一里程碑式的成就標志著不存在冷泄漏問題,同時也證明了冷卻回路和液壓系統的高質量開發工作。

在冷卻工作開始之前,低溫系統的所有元件均在JINR高能物理實驗室進行了組裝,部分低溫設備由俄羅斯公司提供,而無需制造商ILK和ASG公司的直接參與。螺線管的首次冷卻,即使用液氮(溫度為80K,-193.15℃)進行的冷卻,是在2024年2月至3月期間完成的。在冷卻過程中,工作人員觀察到氮氣水平下沒有冷流,冷卻回路基本工作正常。

隨后,螺線管軟件的準備和修改工作也順利完成。由于發現原有的德國軟件無法平滑調節閥門且缺乏控制功能,VBLHEP JINR副總工程師Konstantin Mukhin領導的團隊決定開發一款全新的冰箱軟件。該軟件由Extended Range Systems LLC的員工開發,控制柜經過重新設計,能夠更平穩地調節冰箱系統,并以所需的模式運行。

在春夏季節,團隊升級了低溫和工藝設備,安裝了100多米長的氮氣主管道,在超導電纜上增加了溫度傳感器,并改進了維持設定氮氣溫度的系統。考慮到沒有主氦氣管道,團隊制定了新的臨時方案,并于11月5日開始冷卻。在15天內達到液氮溫度后,團隊切換到了新的操作模式——液氦溫度模式,目前正在進行相關研究。

最終,電磁閥成功冷卻至4.5K的工作溫度。圣彼得堡國立大學和國立核研究大學MEPhI的學生與VBLHEP員工一起參與了冷卻工作。目前,MPD團隊正在研究自動化軟件模式,分析電磁閥本身的冷卻、控制杜瓦瓶和制冷系統的操作,以及優化移動氦氣罐系統的操作。

Konstantin Mukhin表示,下一個任務是檢查保護措施并將電流引入電磁閥。到12月底,團隊將嘗試逐步引入約100A的電流,并開始測試超導失效時的保護系統。12月的最后十天,NICA加速器綜合體MPD項目的電磁閥將被加熱,為年底前即將開始的電力系統測試做準備。該測試將一直持續到次年一月底。隨后,從二月初起,MPD將重新冷卻至4.5K的超導溫度,VBLHEP員工將在此低溫環境下對螺線管的磁場圖進行測量,整個測量過程預計將持續2.5個月。完成磁場圖測量后,MPD探測器系統的組裝工作將正式啟動。

NICA(Nuclotron-based Ion Collider facility)加速器綜合體是一個位于俄羅斯杜布納的大型科學裝置,用于研究構成宇宙的物質性質 。自2013年起開始在杜布納建造,旨在研究構成宇宙的物質性質‌。該綜合體能夠在實驗室條件下重建宇宙大爆炸初期的粒子狀態,對于理解宇宙的起源和演化具有重要意義。



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