低温技术在高能粒子加速器中的应用——制冷机

 大型磁体的冷却除了超导体本身的冷却外，还有其电流引线、超导总线、线圈盒、支撑，以及热辐射屏的冷却等。所以大型超导磁体都配备有一大型氦制冷系统，它们在液氦温区的制冷量从几百瓦到几十千瓦不等。制冷机可提供不同温区的制冷量，或同时制冷和液化。所有这些制冷或液化过程都是在一封闭的系统中由氦制冷机完成。制冷机的容量大小选择，则是由磁体系统的各种热负荷决定的。在低温系统中，氦制冷机一般采用的是拟布雷顿( Brayton )循环和J-T膨胀效应组成的克劳德(Claude )循环。

在超导加速器的低温系统中，油润滑螺杆式压缩机和气体润滑(静态和动态)的涡轮膨胀机被广泛采用，这两种技术都具有高度可靠性，已经成为标准技术。压缩机可以连续运行25000h不用维修，涡轮膨胀机载高转速(大于10000r/min)能稳定运行40000h,甚至更长。图34-2给出了5种超流氦冷却循环方式的基本流程示意图。