Сверхпроводящие технологии в ЛФВЭ ОИЯИ

Сверхпроводящие технологии в Сверхпроводящие технологии в ЛФВЭ ОИЯИЛФВЭ ОИЯИ

Ю.А. Митрофанова

Лаборатория Физики Высоких ЭнергийОбъединенный Институт Ядерных Исследований

г. Дубна

IV Всероссийская научно-практическая конференция «Принципы и механизмы формирования национальной

инновационной системы в Российской Федерации»

3 – 4 октября 2013 г.

Нуклотрон

Ю.А. Митрофанова, 3 – 4 октября 2013 г., Дубна

Кольцо Нуклотрона

Нуклотрон – первый в России и третий в мировой практике ускоритель со сверхпроводящими магнитами, специально созданный для ускорения ядер и тяжелых ионов. Этот синхротрон, предназначенный для получения пучков релятивистских ядер с энергией до 6 ГэВ/нуклон, был пущен в эксплуатацию 20 лет назад в ОИЯИ в Дубне.


Криогенная гелиевая система Нуклотрона

В ЛФВЭ ОИЯИ с 1993 г. эксплуатируется крупнейший в России криогенный гелиевый комплекс ускорителя Нуклотрона с холодопроизводительностью 4000 Вт4000 Вт при температуре 4,5 К4,5 К. Создание криогенной системы Нуклотрона отличалось целым рядом новых технических идей и решений, никогда ранее не применявшихся в мировой практике:

• Быстроциклирующие сверхпроводящие магниты,Быстроциклирующие сверхпроводящие магниты,• Криостатирование двухфазным парожидкостным потоком гелия,Криостатирование двухфазным парожидкостным потоком гелия,• Экстремально короткое время охлаждения системы до рабочих Экстремально короткое время охлаждения системы до рабочих температур,температур,• Параллельное соединение по криоагенту более 100 сверхпроводящих Параллельное соединение по криоагенту более 100 сверхпроводящих магнитов,магнитов,• Турбодетандеры, работающие на жидком гелии, Турбодетандеры, работающие на жидком гелии, • Винтовые компрессоры с давлением нагнетания 2,5 МПа,Винтовые компрессоры с давлением нагнетания 2,5 МПа,• Струйные насосы для жидкого гелия.Струйные насосы для жидкого гелия.

Перечисленные решения позволили создать эффективную и надежную криогенную систему Нуклотрона.


Основные параметры Нуклотрона

• Проектная энергия частиц, ГэВ/нуклон 6

• Периметр, м 251,5

• Максимальное магнитное поле, Тл 2,0

• Запасенная энергия, МДж 2,35

• Температура, К 4,5

• Общий статический теплоприток, кВт 1,75

• Динамическое тепловыделение при 0,5 Гц, кВт 2,9

• Частота повторения циклов, Гц до 1

• Суммарная «холодная» масса, т 80

• Время охлаждения до рабочей температуры, ч 80


Кольцо Нуклотрона размещено в цокольном этаже синхрофазотрона. Периметр ускорителя составляет 251.5 м.

Кольцо состоит из:96 дипольных магнитов длиной 1.5 м и массой 500 кг, 64 квадрупольных линз длиной 0.45 м и массой 200 кг, 28 мультипольных корректоров длиной 0.31 м с тремя или четырьмя типами обмоток в каждом.

Питание основных магнитов и вывод энергии обеспечивают 12 токовводов на 6 кА, охлаждаемых холодными парами гелия. 234 токоввода на 100 А питают корректирующие обмотки.

Кроме того, имеются специальные устройства для инжекции пучка, ускорения, диагностики и вывода. Для измерения температур по периметру кольца установлено около 600 криогенных термометров.

Основные параметры Нуклотрона


Кольцевая магнитокриостатная система Нуклотрона

Магниты ускорителя, а также гелиевые коллекторы прямого и обратного потоков размещены в кольцевом криостате, образуемом горизонтальными цилиндрическим участками из нержавеющей стали. Кроме того, по периметру всего кольцевого криостата имеется теплозащитный экран, охлаждаемый жидким азотом.

криостат

теплозащитный экран

СП обмотка

коллектор прямого потока

коллектор обратного потока

железное ярмо


Магнитокриостатный блок Нуклотрона

Схема размещения магнита Нуклотрона в криостате:

1 – сильфон, 2 – гелиевые коллекторы, 3 – теплоизолирующий экран, 4 – вакуумная камера ионопровода, 5 – муфта, 6 – железное ярмо, 7 – трубопровод жидкого азота, 8 – вакуумный кожух, 9 – тяга, 10 – СП кабель электрической связи магнитов, 11 – тепловой мост, 12 – обмотка, 13 – трубка для охлаждения ярма, 14 – суперизоляция, 15 – подставка, 16 – домкрат.


Дипольный магнитДипольный магнит Квадрупольный магнитКвадрупольный магнит

В Нуклотроне использованы простые и экономичные магниты типа «Дубна», в которых поле формируется посредством железного ярма. Они характеризуются минимальным расходом СП.

Основные элементы таких магнитов – СП обмотка и железное ярмо, обеспечивающее магнитное поле высокой однородности и воспринимающее магнитные силы, действующие на обмотку.

Магниты Нуклотрона


http://lhe.jinr.ru/pict/lhe_big/ns.jpg

Основные характеристики магнитов Нуклотрона

Характеристики Диполь Квадруполь

Количество элементов 96 64

Масса, кг 500 200

Апертура, мм 110×55 120×63

Длина железного ярма, мм 1370 430

Физическая длина, мм 1462 450

Число витков в обмотке 2×8 4×5

Длина сверхпроводящего кабеля в обмотке, м 62 24

Индукция при номинальном токе 6 кА, Тл 1,98 –

Градиент при номинальном токе 5,6 кА, Тл/м – 33,4

Запасенная энергия, кДж 19,8 6,9

Динамические тепловыделения в цикле с частотой 0,5 Гц, Вт 21 12

Статический теплоприток (при нулевом токе), Вт 6,6 5,2


Быстроциклирующие магниты и охлаждение двухфазным потоком гелия

Наиболее интересным свойством магнитов Нуклотрона является их способность работать с частотой повторения циклов до 1 Гц. Но при этом возникает проблема отвода значительного количества тепла, выделяющегося в быстроциклирующей сверхпроводящей магнитной системе ускорителя: магниты должны охлаждаться очень эффективно.

Потребная холодопроизводительность криогенной системы Нуклотрона в зависимости от частоты повторения импульсов тока в магнитах.

Частота импульсов, Гц


СП кабель Нуклотрона:

• Мельхиоровая трубка d=5 мм, • Сверхпроводящая проволока d=0,5 мм,• Нихромовая проволока d=0,2 мм• Каптоновая лента• Стеклолента

Диаметр NbTi волокон – 10 мкмКоличество волокон – 1045Номинальный ток – 6,0 кА

Условия такого эффективного охлаждения достигаются за счет циркуляции двухфазного потока гелия в полых сверхпроводниках.

Быстроциклирующие магниты и охлаждение двухфазным потоком гелия


Криогенная гелиевая система Нуклотрона

Для криостатирования кольца Нуклотрона от системы криогенного обеспечения требовалось выполнение следующих условий:

1. Холодопроизводительность на гелиевом температурном уровне в рабочем режиме от 1750 до 4620 Вт1750 до 4620 Вт, в том числе:

а. компенсация теплопритоков из окружающей среды 1750 Вт1750 Вт,б. компенсация динамических тепловыделений до 2870 Вт2870 Вт при частоте изменения магнитного поля 0,5 Гц0,5 Гц.

2. Производство дополнительно до 100 л/ч100 л/ч жидкого гелия, отводимого из криостата для охлаждения токовводов.

3. Охлаждение магнитной системы весом около 80 тонн80 тонн от температуры окружающей среды до 4,5 К4,5 К за период не более 80 – 100 ч.80 – 100 ч.


Основные методы криостатирования сверхпроводящих ускорителей

При криостатировании СП ускорителей различают два способа отвода тепла:

1. Погружной – традиционный метод криостатирования СП магнитов с погружением их в кипящий гелий. Этот способ можно использовать для сравнительно компактных систем,

2. Циркуляционный – тепло отводится путем циркуляции криоагента по расположенным внутри или около обмоток каналам. Преимущество – существенное уменьшение количества гелия, требующегося для заполнения системы.

Принципиально существуют две разновидности циркуляционных систем криостатирования, отличающихся фазовым состоянием криоагента:

1. Отвод тепла к циркулирующему гелию не вызывает фазового перехода,2. Отвод тепла происходит при кипении парожидкостного потока.

Для Нуклотрона был выбран способ криостатирования СП магнитов посредством циркуляции парожидкостного потока гелия по расположенным внутри обмоток каналам.


1 – вакуумный кожух, 2 – теплозащитный экран, 3 – коллектор прямого потока, 4 – коллектор обратного потока, 5 – дипольный магнит, 6 – квадрупольный магнит, 7 – переохладители, 8 – сепараторы, 9 – рефрижератор КГУ-1600/4,5, 10 – газгольдеры, 11 – ресиверы, 12,13,14 – поршневые компрессоры, 15 – блок очистки МО-800, 16 – винтовой компрессор «Каскад-80/25», 17 – дополнительный переохладитель.

Принципиальная схема криогенной гелиевой системы Нуклотрона


Каждый магнит питается жидким гелием из коллектора прямого потока, проложенного по всей длине ускорителя. В расчетном режиме из СП кабеля гелий выходит с массовым паросодержанием ~0,35 и далее охлаждает железное ярмо магнита, поле чего с паросодержанием до 0,9 отводится в коллектор обратного потока.

Кольцевая магнитокриостатная система Нуклотрона


q1 – теплоприток от СП обмоткиq2 – теплоприток от железного ярма

Гелиевые рефрижераторы КГУ – 1600/4,5


Упрощенные диаграммы гелиевого рефрижератора Нуклотрона

Сжатый гелий от компрессоров, пройдя очистку от масла и влаги, на входе в каждый КГУ – 1600/4,5 делится на две части.

Турбодетандерный поток расширяется последовательно в трех газовых ТД с давления 2,5 до 0,13 МПа.

Основной поток охлаждается за счет теплообмена с обратным потоком гелия до температуры 5,5 – 8,5 К и расширяется в ПЖТД с давления 2,5 до 0,13 – 0,17 МПа.

1, 2, 3 – газовые ТД,

4 – парожидкостный ТД,

5 – ванна жидкого азота,

6 - компрессор,

7 – теплообменник.


В криогенной системе Нуклотрона используются компрессоры различных типов и модификаций.

В качестве основных компрессоров используются два винтовых компрессорных агрегата «Каскад – 80/25».

Компрессор выполнен в двухступенчатом варианте, с производительностью 5040 нм3/ч и давлением нагнетания 25 атм.

Винтовой компрессорный агрегат Каскад – 80/25


Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры 305НП–20/30 и 2ГМ4–12/31 меньшей производительности используются для ступенчатого регулирования расхода газа и резервирования. Закачка испарившегося гелия в ресиверы осуществляется компрессорами 1ВУВ–45/150, способными работать при более высоком давлении на нагнетании.


Основные технические характеристики компрессоров криогенной системы Нуклотрона

Каскад-80/25

305НП-20/30

2ГМ4-12/31

1ВУВ-45/150

Количество, шт. 2 3 4 4

Тип винт. порш. порш. порш.

Производительность (при условиях всасывания), м3/ч

5040 1200 840 45

Давление нагнетания, MПа 2.5 3.0 3.1 15.0

Установленная мощность электродвигателя, кВт

1 – 800

2 – 630

200 160 22

Напряжение электродвигателя, В 6000 380 380 380

Число ступеней сжатия 2 3 3 3

Число оборотов компрессора, об/мин 2970 500 740 620

Расход охлаждающей воды, м3/ч 60 15 7.2 1.5


Гелиевое компрессорное оборудование Нуклотрона

Суммарная производительность:

17220 нм17220 нм33/час/час

Установленная мощность:

4,19 МВт4,19 МВт

Расход охлаждающей воды:

200 м200 м33/час/час

План размещения оборудования в машинном залеНуклотрона:

1 – центральный пульт,2 – поршневой компрессор 1ВУВ–45/150,3 – силовой электротехнической шкаф,4 – поршневой компрессор 305НП–20/30,5 – поршневой компрессор 2ГМ4– 2/31,6 – винтовой компрессорный агрегат «Каскад–80/25».


NICA The Nuclotron-based Ion

Collider fAcility


Проект NICA

В 2007 году в ОИЯИ стартовал проект нового ускорительно-накопительного комплекса NICA на базе синхротрона Нуклотрон.

Цель проекта NICA – проведение экспериментов по изучению сильного взаимодействия в горячей и плотной кварк-глюонной материи и поиск возможного образования «смешанной фазы» такой материи. Эксперименты будут реализованы в режиме столкновения встречных пучков, в том числе и легких ионов, поляризованных протонов и дейтронов.

Реализация проекта NICA/MPD призвана вывести ОИЯИ на лидирующие позиции в мире в этих областях исследований.

Ускорительный комплекс NICA будет включать в себя:

• СП бустерный синхротрон с энергий 600 МэВ/нуклон,• Существующий СП синхротрон – Нуклотрон,• Новый СП коллайдер, имеющий два кольца с периметром около 503 м каждый.


Сверхпроводящий кабель для магнитов бустера и коллайдера комплекса NICA

Характеристики Бустер Коллайдер

Диаметр канала, мм 3 3

Количество проводов 18 16

Диаметр СП провода, мм 0,78 0,9

Сверхпроводник 50% Nb – 50% Ti

Диметр волокон, мкм 7 8

Внешний диаметр кабеля, мм 6,6 7,0

Рабочий ток (1,8 Т; 4,65 К), кА 9,68 10,4

Критический ток (2,5 Т; 4,7 К), кА 14,2 16,8

СП кабель бустера и коллайдера:

1. Мельхиоровая CuNi трубка, 2. Сверхпроводящий провод,3. Нихромовая NiCr проволока,4. Каптоновая лента,5. Стеклолента.

В бустере и коллайдере будут использованы СП магниты типа «Дубна» с холодным железным ярмом и седлообразной СП обмоткой.

Магнит состоит из холодного (4,5 К) железного ярма типа «оконная рама» и СП обмотки, выполненной из полого сверхпроводника, внутри которого циркулирует парожидкостный поток гелия.


Сверхпроводящие магниты бустера NICA

Поперечное сечение дипольного магнита

бустера NICA

Поперечное сечение квадрупольного магнита

бустера NICA




Количество элементов 40 48

Максимальное магнитное поле, Т(градиент поля), Т/м

1,820,2

Эффективная магнитная длина, м 2,2 0,55

Скорость изменения магнитного поля 1,2 Т/с 13,5 Т/(м·с)

Неоднородность магнитного поля при R=30 мм ≤6·10-4

Апертура по вакуумной камере, мм 128×65

Радиус кривизны средней траектории, м 14,01 –

Масса, кг 1020 110

Рабочий ток, кА 9,68


Полномасштабный прототип дипольного магнита бустера с однослойной обмоткой был изготовлен в апреле 2011 г. Магнит имеет длину 2,2 м и радиус кривизны 14 м.Полномасштабный прототип квадрупольного магнита бустера был изготовлен в декабре 2011 г.


Криогенные испытания дипольного магнита бустера были проведены в мае 2011 г., квадрупольного магнита – в апреле 2012 г.


Сверхпроводящие магниты коллайдера NICA

Поперечное сечение двухапертурного дипольного магнита коллайдера NICA:

1 – железное ярмо, 2 – СП катушка, 3 – трубка для охлаждения железного ярма, 4 – пучковая камера.

Поперечное сечение двухапертурного квадрупольного магнита коллайдера NICA: 1 – пучковая камера, 2 – СП катушка, 3 – железное ярмо.

В коллайдере также будут использованы магниты типа «Дубна». Две одинаковые однослойные обмотки располагаются в общем железном ярме одна над другой.




Количество элементов 80 86(+12*)

Максимальное магнитное поле, Т(градиент поля), Т/м

1,823

Эффективная магнитная длина, м 1,94 0,46

Скорость изменения магнитного поля, Т/с ≤0,5 –

Неоднородность магнитного поля при R=30 мм ≤2·10-4

Апертура по вакуумной камере, мм 120×70 (Ø180*)

Расстояние между пучками, м 0,32

Масса, кг 1680 300

Рабочий ток, кА 10,4

* - финальные фокусирующие линзы


Модели двухапертурного дипольного и квадрупольного магнитов коллайдера были созданы в августе 2011 г. и в сентябре 2012 г., соответственно.



Новый стенд для сборки и испытаний сверхпроводящих магнитов

В настоящее время создается новый стенд, предназначенный для круглосуточной сборки и серийных криогенных испытаний СП магнитов. Площадь помещения для установки необходимого оборудования составляет величину более 2600 м2 .


Новы стенд для сборки и испытаний сверхпроводящих магнитов


На стенде будут проведены серийные криогенные испытания СП магнитов следующих типов:

•Дипольный магнит бустера NICA 40 шт.•Квадрупольный магнит бустера NICA 48 шт. •Дипольный магнит коллайдера NICA 80 шт.•Квадрупольный магнит коллайдера NICA 86 шт.•Квадрупольный магнит SIS – 100 (проект FAIR) 175 шт.

При параллельной работе на 6 терминалах стенда планируется проводить до 11 испытаний магнитов в месяц. Запуск стенда в эксплуатацию намечен на 2013 – 2014 гг.

Новый стенд для сборки и испытаний сверхпроводящих магнитов


Криогенная система ускорительного комплекса NICA создается как результат модернизации существующего оборудования для криогенного обеспечения Нуклотрона.

Основные цели модернизации:

• повышение вдвое холодопроизводительности на температурном уровне 4,5 К от существующего значения до 8000 Вт, • создание новой системы распределения жидкого гелия, • обеспечение кратчайшего времени охлаждения трех колец ускорителей с протяженностью около 1 км и «холодной» массой 290 тонн.

Эти цели будут достигнуты посредством ввода в эксплуатацию:

• дополнительного ожижителя гелия 1000 л/ч,• новой системы распределения холодильной мощности, основанной на сателлитных рефрижераторах,• гелиевых винтовых компрессоров нового дизайна.

Кроме того, на основе азотных турбокомпрессоров будет создана новая азотная криогенная система.

Гелиевая криогенная система ускорительного комплекса NICA


Гелиевая криогенная система ускорительного комплекса NICA

1. 6600 нм3/ч винтовой компрессорный агрегат «Каскад–110/30»,

2. 1300 кг/ч азотный ожижитель ОА–1,3,

3. Азотный турбокомпрессор Samsung Techwin SM–5000,

4. Транспортный сосуд жидкого гелия 40 м3,

5. Азотный реконденсатор РА–0,5 бустера,

6. Сателлитный рефрижератор бустера,

7. Блок маслоочистки МО–800,

8. 1000 л/ч гелиевый ожижитель ОГ–1000,

9. Сателлитный рефрижератор коллайдера,

10. Азотный реконденсатор РА–0,5 коллайдера.

Рабочая температура, К 4,5

Холодопроизводительность при 4,5 К, Вт

8000

Суммарная производительность компрессоров, нм3/час

30420

Суммарная установленная мощность электродвигателей компрессоров, кВт

7400

Расход охлаждающей воды, м3/ч 356

Суммарная «холодная» масса, т 290


Гелиевое компрессорное оборудование комплекса NICA

В криогенной системе ускорительного комплекса NICA в качестве основных компрессоров будут служить два имеющихся винтовых компрессорных винтовых компрессорных агрегата «Каскад–80/25»агрегата «Каскад–80/25» и два вновь изготовленных агрегата «Каскад–110/30»,«Каскад–110/30», разработанных в ОАО «НИИТурбокомпрессор» (Казань).

Характеристика Каскад – 80/25

Каскад – 110/30

Объемная производительность (при условиях всасывания), м3/мин (м3/час)

84(5040)84(5040) 110(6600)110(6600)

Давление нагнетания, МПа 2,5 3

Давление всасывания, МПа 0,1 0,1

Количество компрессоров, шт.

1 ступень

2 ступень

2

1

2

1

Диаметр роторов, мм

1 ступень

2 ступень

315

250

315

250

Отношение длины нарезной части ротора к диаметру L/D

1 ступень

2 ступень1,35

1,0

1,5

1,35

Установленная мощность электродвигателей, кВт

1 ступень

2 ступень800800

630

22××400400

800



Общий вид гелиевого винтового компрессорного агрегата Каскад–110/30:

1 – два винтовых компрессора первой ступени сжатия; 2 – винтовой компрессор второй ступени сжатия; 3 – масляный насос; 4 – маслобак; 5 – фильтр грубой очистки второй ступени; 6 – фильтры грубой очистки первой ступени; 7 – пусковой масляный насос компрессоров первой ступени; 8 – сепаратор; 9 – маслоохладитель второй ступени; 10 – два маслоохладителя первой ступени; 11 – фильтры тонкой очистки.



Характеристики Каскад – 80/25Каскад – 80/25 Каскад – 11Каскад – 1100/30/30 305НП –305НП – 20/3020/30 2ГМ4 – 12/312ГМ4 – 12/31 1ВУВ – 45/1501ВУВ – 45/150

Количество, шт. 2 2 3 4 4

Тип винтовой винтовой поршневой поршневой поршневой

Производительность (при условии всасывания), м3/час (м3/мин)

5040 (84) 6600 (110) 1200 840 45

Давление нагнетания, МПа

2,5 3,0 3,0 3,1 15

Установленная мощность электродвигателей, кВт

1 ст. – 800

2 ст. – 630

1 ст. – 2×400

2 ст. – 800

200 160 22

Напряжение питания электродвигателей, В

6000 6000 380 380 380

Число ступеней сжатия

2 2 3 3 3

Число оборотов компрессора, об/мин

2970 2970 500 710 620

Расход охлаждающей воды, м3/час

60 78 15 7,2 1,5



План размещения оборудования в новом здании:

1 – винтовой компрессорный агрегат «Каскад–110/30», 2 – азотный турбокомпрессор Samsung Techwin SM–5000, 3 – азотный ожижитель ОА–1,3.

Суммарная производительность:

30420 нм30420 нм33/час/час

Установленная мощность:

7,4 МВт7,4 МВт

Расход охлаждающей воды:

356 м356 м33/час/час


Ожижитель гелия ОГ–1000


Ожижитель гелия ОГ – 1000

Гелиевый ожижитель ОГ–1000:

1, 2 – блоки очистки гелия от примесей азота и кислорода; 3, 4 – блоки теплообменников; 5 – блок турбодетандерного агрегата; 6 – блок сжижения.


Ожижитель гелия ОГ – 1000

Схема ступеней охлаждения и ожижения с турбодетандерами:

Е50, Е51, Е52, Е53, Е54, Е61 – теплообменные аппараты;

D71, D72, D60 – турбодетандеры;

ДВ – дроссельный вентиль;

АВ – ванна жидкого азота.

Рабочий газ гелий

Производительность, л/ч 1100±100

Потребление жидкого азота, кг/ч ≤560

Удельные энергозатраты, кВт·ч/л 1,6

Давление гелия в цикле, МПа (абс) 2,5

Расход гелия (на входе в ОГ – 1000), нм3/ч 6600

Давление жидкого гелия (на выходе), МПа (абс)

0,15

Общая масса, кг 14000

Внешние размеры, м×м×м 5×5×10

Время непрерывной работы, не менее, ч 3000

Назначенный срок службы, лет 20


Азотная криогенная система комплекса NICA

Для процессов охлаждения и поддержания при гелиевой температуре сверхпроводящих магнитов ускорительного комплекса NICA потребуется испарять значительные количества жидкого азота.

В рабочем режимеВ рабочем режиме, когда вся магнитная система находится при гелиевых температурах, затраты жидкого азота составят величину 1640 кг/час1640 кг/час, в том числе:

На охлаждение теплозащитных экранов криостатаНуклотрона, кг/час 250Бустера, кг/час 200Коллайдера, кг/час 300

Затраты в рабочем режимеНа двух рефрижераторах КГУ–1600/4,5 Нуклотрона, кг/час 330На гелиевом ожижителе ОГ–1000, кг/час 560

Для получения жидкого азота, реконденсации паров и транспортировки продукта к местам потребления будет создана новая азотная криогенная система, состоящая из ожижителя азотаожижителя азота ОА–1,3 производительностью 1300 кг/ч1300 кг/ч и двух реконденсаторов реконденсаторов паров азотапаров азота РА–0,5 производительностью 500 кг/час500 кг/час.



Принципиальная схема азотной криогенной системы комплекса NICA: 1 – пять 20 м3 ресиверов; 2 – три турбокомпрессора; 3 – два 198 м3 газгольдера; 4 – адсорбционная установка для производства азота; 5 – три 30 м3 танка для жидкого азота; 6 – два 500 кг/ч азотных реконденсатора; 7 – 1300 кг/ч азотный ожижитель; 8 – ванна жидкого азота сателлитного рефрижератора коллайдера; 9 – азотный экран криостата коллайдера; 10 – шесть насосов жидкого азота; 11 – ванна жидкого азота сателлитного гелиевого рефрижератора бустера; 12 – азотный экран криостата бустера; 13 – азотный экран криостат Нуклотрона; 14 – вакуумный насос; 15 – ванна жидкого азота гелиевого ожижителя ОГ – 1000; 16 – ванны жидкого азота гелиевых рефрижераторов КГУ – 1600/4,5.



1. 6600 нм3/ч винтовой компрессорный агрегат «Каскад–110/30», 2. 1300 кг/ч азотный ожижитель ОА–1,3, 3. Азотный турбокомпрессор Samsung Techwin SM–5000, 4. Транспортный сосуд жидкого гелия 40 м3, 5. Азотный реконденсатор РА–0,5 бустера, 6. Сателлитный рефрижератор бустера, 7. Блок маслоочистки МО–800, 8. 1000 л/ч гелиевый ожижитель ОГ–1000, 9. Сателлитный рефрижератор коллайдера, 10. Азотный реконденсатор РА–0,5 коллайдера.


Заключение

В настоящее время в ЛФВЭ ОИЯИ действует сверхпроводящий ускоритель Нуклотронсверхпроводящий ускоритель Нуклотрон, криогенная система которого является крупнейшим в России криогенным гелиевым комплексом с холодопроизводительностью 4000 Вт 4000 Вт при температуре 4,5 К.4,5 К.

В ходе развития и реконструкции криогенной системы ЛФВЭ для ускорительного комплекса ускорительного комплекса NICA NICA в период времени с 2013 по 2016 гг. будет:

• создана криогенная гелиевая система с холодопроизводительностью 8000 Вт 8000 Вт при температуре 4,5 К 4,5 К • создана криогенная азотная система с производительностью 2300 кг/час 2300 кг/час по жидкому азоту

В криогенной гелиевой системе комплекса NICA будут задействованы:

1. Крупнейшие в России ожижители гелия:

КГУ – 1600КГУ – 1600 500 л/час500 л/час или 2000 Вт при 4,5 К2000 Вт при 4,5 КОГ – 1000ОГ – 1000 1000 л/час1000 л/час или 4000 Вт при 4,5 К4000 Вт при 4,5 К

2. Впервые в мировой практике двухступенчатые винтовые гелиевые компрессоры двухступенчатые винтовые гелиевые компрессоры «Каскад–80/25» и «Каскад–110/30»«Каскад–80/25» и «Каскад–110/30» с давлением на выходе 2525 и 30 атм;30 атм; производительностью 50405040 и 6600 нм6600 нм33/час, /час, соответственно..

В криогенной азотной системе комплекса NICA будут задействованы:

1.Ожижитель азота ОА – 1,3ОА – 1,3 производительностью 1300 кг/ч,1300 кг/ч,

2. Реконденсаторы паров азота РА – 0,5РА – 0,5 производительностью 500 кг/ч500 кг/ч.


Спасибо за внимание


Сверхпроводящие технологии в ЛФВЭ ОИЯИ

Documents