MICE超導磁體冷卻降溫和失超過程的模擬研究.pdf

1、μ介子離子化冷卻實驗裝置是世界上首次用實驗證明離子化冷卻μ介子的實驗裝置,MICE超導耦合磁體是μ介子離子化冷卻實驗裝置的關鍵設備之一。MICE超導磁體在組裝前要進行離線測試,目前,MICE超導測試磁體已加工制造完成,它的直徑與MICE超導磁體相同,但線圈的厚度是MICE原型線圈的1/4,我們要做的工作是進行MICE超導測試磁體的冷卻降溫、電流加載以及失超測試,從而證明MICE超導磁體的制作工藝正確,同時驗證超導磁體低溫測試系統(tǒng)的可靠性

2、,為今后進一步對MICE原型線圈的加工制造及低溫測試提供可靠的保障。本文所做的工作主要包括:
　　首先采用理論分析的方法對超導磁體的電流引線進行了優(yōu)化設計,然后采用ANSYS CFX軟件對優(yōu)化后的電流引線分別在有氣冷和無氣冷兩種條件下進行了數(shù)值模擬。給出了磁體真空多層絕熱的熱負荷及磁體支撐結構熱負荷計算方法。確定了MICE超導磁體的熱負荷。
　　分別在開式循環(huán)和閉式循環(huán)中對兩種不同的磁體降溫方式進行了數(shù)值模擬,對磁體內部的溫

3、度分布進行了對比分析,給出了磁體冷卻過程的降溫曲線。之后對C型冷卻方式進行了詳細的模擬和分析,優(yōu)化了該種冷卻方式的降溫過程,得到了優(yōu)化后氦流量與磁體溫度的關系,為磁體的降溫測試提供了依據(jù)。
　　對磁體失超后系統(tǒng)的壓力隨時間的變化進行了模擬,通過模擬分析,得到了增加壓縮機吸氣端的緩沖容積或者減少磁體中氦的積液量都可以有效降低失超后系統(tǒng)的壓力,從而實現(xiàn)氦氣的回收。
　　進行了MICE超導測試磁體的降溫實驗,并將實驗結果與模擬結果