高能同步輻射光源（HEPS）低溫氦制冷機、氮循環制冷機順利通過最終驗收

　　【儀表網 研發快訊】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、氮循環制冷機及附件的測試大綱，聽取了驗收測試報告，現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、氮循環制冷機通過最終驗收。
 

　　HEPS主儲存環首期采用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均放置在環外低溫廳，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低溫系統詳細的流程設計計算、低溫設備布局優化和非標設備設計優化等工作，并為超導腔長期穩定可靠的液氦低溫環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低溫系統聯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制冷機。在多年的技術攻關中，項目組成員敢于創新，采用增壓式透平膨脹機技術，降低了氮循環制冷機的能耗，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，以確保氮循環制冷機的運行穩定性。經過測試，氮循環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、氮循環制冷機通過最終驗收對整個低溫系統的建設調試奠定了堅實的基礎。