[发明专利]一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法

说明书

本发明公开了一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法。该装置系统包括用于间接冷却超导磁体的筒体和杜瓦；上述的筒体包括筒体本体，筒体本体表面布置液氮盘管；液氮盘管一端设置液氮入口，另一端设置液氮出口；上述的筒体设置于杜瓦的内部空间，且液氮入口和液氮出口均通过设置于杜瓦的顶法兰的转接口与外部液氮管路相连接；杜瓦的内部空间分别通过管道连接真空泵和回收气囊，且与真空泵连接的管道上设置真空角阀，与回收气囊连接的管道上设置氦气阀门。本发明方法将超导磁体置于筒体中，将其置于杜瓦的内部空间，液氮通入液氮盘管进行超导磁体间接冷却。本发明避免了超导磁体产生大的温差对固化材料产生不可逆损伤风险。

技术领域

本发明涉及一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法，属于超导磁体冷却技术领域。

背景技术

目前，对于超导磁体冷却技术，一般是使用直接冷却技术对磁体进行冷却。例如使用液氮将磁体预冷至80K，然后排出液氮，用液氦对其进行冷却；又或是使用常温氦气与液氮进行换热，用冷氦气冷却超导磁体。由于超导磁体一般使用环氧或石蜡进行固化，若使用前一种方法可能会使磁体产生较大的温度梯度，致使其产生不可逆的损伤。除此之外，若杜瓦内部液氮未排干净，液氦降温时会降低回收氦气的纯度，增大纯化器的负担，更甚者可能会堵塞液氦输液管；后者虽能保证磁体有较小的温度梯度，但需另外购置低温换热器以及相应控制设备，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于间接冷却超导磁体的装置系统及间接冷却超导磁体的方法。

本发明提出了一种在超导磁体外侧设置带有液氮盘管的筒体来冷却超导磁体的方法，将超导磁体置于筒体内，整个磁体与筒体置于杜瓦的内部空间中。筒体材料使用导热性能优良的铜或铝，外侧设置液氮盘管。磁体冷却时，将液氮通入盘管，液氮的流动使得筒体成为一个80K的冷屏，包覆在超导磁体外侧，不与磁体直接接触，通过辐射传热和杜瓦内氦空间的气体对流传热向磁体传递冷量，使磁体冷却至液氮温度。冷却至液氮温度后，再对超导磁体进行液氦冷却。

本发明提供的用于间接冷却超导磁体的筒体，它包括筒体本体，所述筒体本体表面布置液氮盘管；所述液氮盘管一端设置液氮入口，另一端设置液氮出口。

本发明中，所述筒体本体表面布置液氮盘管具体可为所述筒体本体的外壁或内壁上布置所述液氮盘管，优选在外壁上布置所述液氮盘管。

上述的用于间接冷却超导磁体的筒体中，所述筒体的材料为铜和/或铝，所述筒体的材料选择耐低温、导热性能优良的材料即可。

本发明还提供了一种用于间接冷却超导磁体的装置系统，该装置系统包括上述的用于间接冷却超导磁体的筒体和杜瓦；

所述的用于间接冷却超导磁体的筒体设置于所述杜瓦的内部空间，且所述液氮入口和所述液氮出口均通过设置于所述杜瓦的顶法兰的转接口与外部液氮管路相连接；

所述杜瓦的内部空间分别通过管道连接真空泵和回收气囊，且与所述真空泵连接的管道上设置真空角阀，与所述回收气囊连接的管道上设置氦气阀门。

本发明中，所述杜瓦包括夹层空间和内部空间，如无特殊说明，一般指其内部空间。

上述的用于间接冷却超导磁体的装置系统中，通过在所述的用于间接冷却超导磁体的筒体的四周设置折边或吊耳将其悬挂至所述杜瓦的顶法兰上。

本发明进一步提供了一种采用上述用于间接冷却超导磁体的装置系统进行间接冷却超导磁体的方法，包括如下步骤：1)将超导磁体置于上述用于间接冷却超导磁体的装置系统中所述的用于间接冷却超导磁体的筒体中，然后将所述超导磁体和所述的用于间接冷却超导磁体的筒体置于上述用于间接冷却超导磁体的装置系统中所述杜瓦的内部空间中；

2)将步骤1)中所述杜瓦的内部空间通过所述真空泵抽真空，关闭所述真空角阀；