【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】2024年01月28日，中國科學院高能物理研究所在北京懷柔“高能同步輻射光源(HEPS)”項目現(xiàn)場，對葛銳研究員率領的項目組負責的HEPS低溫氦制冷機和氮循環(huán)制冷機進行最終驗收。驗收專家組由來自上海科技大學、中國科學院近代物理研究所、中國科學技術大學、合肥工業(yè)大學、浙江光電子研究院和中國科學院高能物理研究所的8位專家組成。專家組審議通過了HEPS低溫氦制冷機、氮循環(huán)制冷機及附件的測試大綱，聽取了驗收測試報告，現(xiàn)場見證了低溫制冷量的測試結果，并進行了質詢、討論。專家組一致認為，HEPS低溫氦制冷機和自主研制的氮循環(huán)制冷機的驗收測試方案合理，測試結果達到合同驗收指標，同意HEPS低溫氦制冷機、氮循環(huán)制冷機通過最終驗收。
 

　　HEPS主儲存環(huán)首期采用5臺166.6MHz超導腔低溫恒溫器模組和2臺499.8MHz超導腔低溫恒溫器模組，超導腔采用液氦浸泡冷卻方式，對氦池內液氦壓力和液位的穩(wěn)定性要求較高。此外，HEPS作為第四代同步輻射光源對防微振動要求極高，因此帶有振動和噪聲的低溫氦制冷機壓縮機組、氦氣回收和純化系統(tǒng)均放置在環(huán)外低溫廳，而液氦冷箱，液氦杜瓦，低溫分配閥箱等低溫設備要盡可能靠近超導腔低溫恒溫，致使低溫系統(tǒng)傳輸管線距離長達500多米，如何選取合適的低溫冷卻方案和傳輸管線管徑，減少冷量損失、克服長距離的低溫流體傳輸分配帶來的大阻力具有較大難點。
 

　　為此，葛銳研究員率領的項目組歷經3~4年，進行HEPS低溫系統(tǒng)詳細的流程設計計算、低溫設備布局優(yōu)化和非標設備設計優(yōu)化等工作，并為超導腔長期穩(wěn)定可靠的液氦低溫環(huán)境需求而配備了一套低溫氦制冷機。經過性能測試，在有液氮預冷的情況下，低溫氦制冷機的制冷量為2066W@4.5K+214.5L/h(合同驗收指標：2000W@4.5K+150L/h)；在有液氮預冷的情況下，液化模式下低溫氦制冷機的液化率為917L/h(合同驗收指標：800L/h)，測試指標均達到并大幅超過了合同驗收測試指標；HEPS低溫氦制冷機壓縮機組低壓側的壓力穩(wěn)定性可以達到±1.50mbara，這對于保障超導腔低溫恒溫器的工作壓力穩(wěn)定有很重要的意義！
 

　　為了降低外購槽車液氮輸運對HEPS儲存環(huán)地基振動的影響，提升超導腔低溫恒溫器模組的氮低溫冷量的利用效率，滿足低溫氦制冷機的液氮冷量需求。HEPS低溫系統(tǒng)聯(lián)合杭州杭氧低溫液化設備有限公司，自主研制了一套氮循環(huán)制冷機。在多年的技術攻關中，項目組成員敢于創(chuàng)新，采用增壓式透平膨脹機技術，降低了氮循環(huán)制冷機的能耗，克服了長距離高品質液氮輸送和整機自動控制等技術難點，在滿足制冷量要求的基礎，進行分單元設計，以確保氮循環(huán)制冷機的運行穩(wěn)定性。經過測試，氮循環(huán)制冷機的制冷能力可以達到7.4kW@83K+100Nm^3/h(合同驗收指標：7kW@90K+85Nm^3/h)，可實現(xiàn)自動降溫、積液、復溫和停機等運行操作，自動化程度高，并實現(xiàn)整機和主要部件國產化。
 

　　歷時3~4年時間，低溫氦制冷機、氮循環(huán)制冷機圓滿完成各項測試任務離不開項目組成員的不懈努力，感謝指揮部、加速器部領導們的指導，感謝通用設施部、工程辦、安環(huán)辦等部門的大力支持！高能同步輻射光源低溫氦制冷機、氮循環(huán)制冷機通過最終驗收對整個低溫系統(tǒng)的建設調試奠定了堅實的基礎。